現(xiàn)代傳感技術(shù)

現(xiàn)代傳感技術(shù)第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日10.1傳感器新技術(shù)的發(fā)展

傳感器新技術(shù)的發(fā)展，主要有以下幾個(gè)方面:1.發(fā)現(xiàn)并利用新現(xiàn)象2.利用新材料3.微機(jī)械加工技術(shù)4.集成傳感器5.智能化傳感器第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日10．2無損檢測診斷技術(shù)新進(jìn)展10．2．1常用無損檢測方法無損檢測的方法很多，工業(yè)上最常用的無損檢測方法有5種。1．射線探傷(RT)2．超聲檢測(UT)3．滲透探查(PT)4．磁粉檢測(MT)5．渦流檢測(ET)第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日磁粉檢測法磁懸液磁粉檢測儀將磁懸液噴灑在工件表面，將磁粉檢測頭夾持在被測工件上，通以數(shù)百安培的電流，工件中將產(chǎn)生磁場，工件表面的裂紋可因磁粉的不均勻分布而顯示出來。第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日X光探傷

將x光發(fā)生器對準(zhǔn)被測位置，將感光片貼在物體背面，人離開后通上高壓電，再將感光片沖洗出影像，即可觀察到缺陷。第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日CT探傷成像（參考中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所資料）第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日德國Huerth——重僅1公斤，USMGo是GE傳感與檢測科技推出的最輕最便攜的超聲波探傷儀。

第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日廈門市渦流檢測技術(shù)研究所ET-209便攜渦流探傷儀ET-737A數(shù)碼渦流儀第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日ET-100鋼管腐蝕掃查儀

第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日10．2．2無損檢測診斷新技術(shù)1．正電子湮滅檢測診斷技術(shù)2．液晶檢測診斷技術(shù)3．中子照相檢測診斷技術(shù)4．磁記憶效應(yīng)檢測診斷技術(shù)第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日安全檢查第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日EMS-2003智能便攜式磁記憶渦流檢測儀

EMS-2000+智能化磁記憶金屬診斷儀（應(yīng)力集中檢測儀）第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

根據(jù)金屬磁記憶效應(yīng)原理,實(shí)驗(yàn)證明,在地磁的作用下,在役鐵磁性工件的缺陷和夾雜部位,會(huì)產(chǎn)生磁疇歸一現(xiàn)象,并在其上出現(xiàn)漏磁場。在缺陷位置和/或內(nèi)應(yīng)力相對集中的地方,金屬導(dǎo)磁率最小,其磁場切向分量具有最大值,而法向分量則改變符號,具有零值。對工件表面漏磁場法向分量進(jìn)行掃描檢測,便可確定應(yīng)力集中區(qū)域,從而間接地判斷該鐵磁性工件是否存在缺陷。

對在役設(shè)備由于材料不連續(xù)性(缺陷)而導(dǎo)致應(yīng)力集中,以全新的快捷檢測方式,給出設(shè)備疲勞損傷的早期診斷。配有多種不同形式的傳感器及長度計(jì)測器,以適應(yīng)不同形式的檢測需要?？捎糜阱仩t壓力容器、管道、葉片、軸承、鐵軌、齒輪對、焊接部位及其它鐵磁性金屬構(gòu)件的檢測。第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日10．3虛擬儀器技術(shù)10．3．1虛擬儀器簡介虛擬儀器技術(shù)，就是根據(jù)用戶的要求由軟件定義通用測量硬件的功能.虛擬儀器通常由傳感器、信號采集與調(diào)理單元、數(shù)據(jù)采集板卡和計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)組成.第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器的組成第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器的組成也可描述為高效的軟件，模塊化I/O硬件以及用于集成的軟硬件平臺(tái)3部分；利用虛擬儀器技術(shù)，工程師們可以按照自己的具體要求來定制硬件的功能，從而在很少的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出高性能，高擴(kuò)展性的集成系統(tǒng)。

虛擬儀器的組成第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器的分類（1）PC總線——插卡型虛擬儀器

（2）并行口式虛擬儀器

（3）GPIB總線方式的虛擬儀器

（4）VXI總線方式虛擬儀器VXI

（5）PXI總線方式虛擬儀器PXI

（6）外掛型串行總線虛擬儀器

（7）網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器

第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器的集成第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日表10-1虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的性能比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短(0.5~1年)技術(shù)更新周期長（5~lO年)軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格昂貴開放靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動(dòng)、智能化、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一，操作不便第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器系統(tǒng)由軟件和硬件組成第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日一個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用不同的設(shè)備實(shí)現(xiàn)同一應(yīng)用虛擬儀器的靈活性體現(xiàn)在以上兩種情況。第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器硬件性能的比較第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日虛擬儀器的編程軟件LabVIEWLabVIEW的前面板第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日LabVIEW的程序框圖第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日參考程序前面板第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

10．4多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)單一傳感器只能獲得環(huán)境或被測對象的部分信息段，而多傳感器信息經(jīng)過融合后能夠完善地、準(zhǔn)確地反映環(huán)境的特征。經(jīng)過融合后的傳感器信息具有以下特征：信息冗余性、信息互補(bǔ)性、信息實(shí)時(shí)性、信息獲取的低成本性。定義：將經(jīng)過集成處理的多傳感器信息進(jìn)行合成，形成一種對外部環(huán)境或被測對象某一特征的表達(dá)方式。第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)增加了系統(tǒng)的生存能力擴(kuò)展了空間覆蓋范圍擴(kuò)展了時(shí)間覆蓋范圍提高了可信度降低了信息的模糊度改善了探測性能提高了空間分辨率增加了測量空間的維數(shù)第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日10.4.2數(shù)據(jù)融合層次數(shù)據(jù)融合層次的劃分主要有兩種方法。第一種方法是將數(shù)據(jù)融合劃分為低層(數(shù)據(jù)級或像素級)、中層(特征級)和高層(決策級)。另一種方法是將傳感器集成和數(shù)據(jù)融合劃分為信號級、證據(jù)級和動(dòng)態(tài)級。第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日10.4.3數(shù)據(jù)融合過程數(shù)據(jù)融合過程第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日10．4．4多傳感器數(shù)據(jù)融合中的傳感器工作方式

從多傳感器數(shù)據(jù)融合的角度，傳感器相互之間的工作方式主要分為三種，即互補(bǔ)方式、競爭方式和協(xié)同方式。傳感器可以看成是一種獲取被感知環(huán)境在給定時(shí)刻的信息的裝置，其可以定義為一個(gè)具有兩個(gè)自變量的函數(shù)，一個(gè)自變量為被感知環(huán)境，另一個(gè)自變量為時(shí)間，用數(shù)學(xué)公式來表達(dá)第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日局部處理器局部處理器

外部邏輯中央處理器傳感器信號傳感器信號先驗(yàn)信息修正信息先驗(yàn)信息修正信息傳感器故障檢測系統(tǒng)一種雷達(dá)測量的數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu)第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日控制和信息融合計(jì)算機(jī)自主移動(dòng)裝配機(jī)器人裝配機(jī)械手力覺傳感器觸覺傳感器視覺傳感器超聲波傳感器激光測距傳感器多傳感器數(shù)據(jù)融合自主移動(dòng)裝配機(jī)器人第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日行掃描處理器紅外探測器直流偏壓AGC搜索器萬向支架慣性導(dǎo)航系統(tǒng)圖像攝像機(jī)萬向支架圖像處理共享存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)融合處理器環(huán)境控制顯示記錄人機(jī)界面圖像攝像機(jī)傳感器海軍艦船傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器信號處理ADC單片機(jī)顯示第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日10．5傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。智能傳感器的開發(fā)和大量使用，導(dǎo)致了在分布式控制系統(tǒng)中，對傳感信息交換提出了許多新的要求。

第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器節(jié)點(diǎn)一般由傳感單元、處理單元、收發(fā)單元、電源單元等功能模塊組成。除此之外根據(jù)具體應(yīng)用的需要還可能有定位單元、電源再生單元和移動(dòng)單元等。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成示意圖第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要功能參數(shù)計(jì)算。事件檢測。目標(biāo)監(jiān)測。目標(biāo)跟蹤實(shí)現(xiàn)被測對象的跟蹤。第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大且密度較高常規(guī)運(yùn)行處于低功耗狀態(tài)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)自組織能力具備信息融合的數(shù)據(jù)處理具有靈活的數(shù)據(jù)搜索功能對檢測環(huán)境的干擾和侵蝕小具備互補(bǔ)性和容錯(cuò)能力第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器1傳感器2傳感器3信號處理器信號處理器信號處理器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)傳輸線執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器網(wǎng)絡(luò)的作用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)施遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類存儲(chǔ)和應(yīng)用。傳感器網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)用戶可同時(shí)對同一過程進(jìn)行監(jiān)控。憑借智能化軟硬件，靈活調(diào)用網(wǎng)上各種計(jì)算機(jī)、儀器儀表和傳感器各自的資源特性和潛力。區(qū)別不同的時(shí)空條件和儀器儀表、傳感器的類別特征，測出臨界值，作出不同的特征響應(yīng)，完成各種形式、各種要求的任務(wù)。第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日專家們高度評價(jià)和推崇傳感器網(wǎng)絡(luò)，把傳感器網(wǎng)絡(luò)同塑料、電子學(xué)、仿生人體器官一起，看作是全球未來的四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。預(yù)言它們將掀起新的產(chǎn)業(yè)浪潮。第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)可用于人類工作、生活、娛樂的各個(gè)方面，可用于辦公室、工廠、家庭、住宅小區(qū)、機(jī)器人、汽車等多種領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，可以是全部互連形的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。也可以是多個(gè)傳感器計(jì)算機(jī)工作站和一臺(tái)服務(wù)器組成的主從結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)形式可以是以太網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)形式，總線連接可以是環(huán)形、星形、線形。第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器1傳感器n計(jì)算機(jī)n計(jì)算機(jī)1執(zhí)行器執(zhí)行器存儲(chǔ)器服務(wù)器總線連接主從結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以是多個(gè)傳感器和一臺(tái)計(jì)算機(jī)或單片機(jī)組成的智能傳感器.傳感器網(wǎng)絡(luò)可以組成個(gè)人網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)，甚至可以連上遍布全球的Internet互聯(lián)網(wǎng)。若將數(shù)量巨大的傳感器加入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，則可以將互聯(lián)網(wǎng)延伸到更多的人類活動(dòng)領(lǐng)域。第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日亮度傳感器煙霧傳感器溫度傳感器聲音傳感器氣壓傳感器按鍵接口電路數(shù)字信號處理接口單片機(jī)執(zhí)行設(shè)備LCD顯示設(shè)備傳感器網(wǎng)絡(luò)組成的智能傳感器第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日傳感器1傳感器n數(shù)字信號處理器A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號處理器Internet網(wǎng)用戶1用戶n數(shù)量巨大的傳感器加入Internet互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日目前，傳感器網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作遇到的最大問題是傳感器的供電電源問題。理想的情況是能保持幾年不更換的高效能電池，或采用耗電少的傳感器。值得關(guān)注的是，隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)也正朝著開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展。第五十頁，共五十六頁，2022年，8月28日上電自檢測電路熱電偶傳感器電子模擬開關(guān)熱電偶信號處理電路DSP顯示電路接口CAN驅(qū)動(dòng)器DC-DC開關(guān)電源電源總線CAN總線航空發(fā)動(dòng)機(jī)智能溫度傳感器顯示器控制系統(tǒng)第五十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日操作員工作站操作員工作站電源驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制器件工程師工作站監(jiān)管系統(tǒng)傳感器執(zhí)行器傳感器執(zhí)行器傳感器執(zhí)行器高速現(xiàn)場總線低速現(xiàn)場總線高速現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)第五十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日網(wǎng)管BACnet協(xié)議網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器辦公系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)安保系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)消防系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)通信系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行器傳感器傳感器傳感器傳感器傳感器執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器樓宇自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第五十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日X-10傳感器網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)音響電視通信節(jié)點(diǎn)空調(diào)通風(fēng)供暖節(jié)點(diǎn)安防呼叫報(bào)警節(jié)點(diǎn)電炊具熱水器節(jié)點(diǎn)照明電器門磁節(jié)點(diǎn)分布在各房間、廚房、衛(wèi)生間、門外、窗外的微波、紅外、溫度、濕度、氣體傳感器各設(shè)備執(zhí)行器遠(yuǎn)程抄表設(shè)備管理有線電視電話小區(qū)網(wǎng)家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第五十四頁，共五十六頁，2022年，8月2