《傳感器技術(shù)及應(yīng)用》課件-項(xiàng)目十二 檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用

PAGEPAGE1項(xiàng)目十二檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用課題：檢測(cè)技術(shù)的綜合應(yīng)用課時(shí)安排：2課次編號(hào)：22教材分析難點(diǎn)：信噪比重點(diǎn)：傳感器綜合應(yīng)用教學(xué)目的和要求1．了解現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2．了解檢測(cè)技術(shù)在溫度、壓力、流量、現(xiàn)代家電、現(xiàn)代汽車*、數(shù)控機(jī)床*、機(jī)器人*、智能樓宇中的應(yīng)用*（*根據(jù)不同專業(yè)選講）采用教學(xué)方法和實(shí)施步驟：講授、課堂討論、分析教具：各教學(xué)環(huán)節(jié)和內(nèi)容演示：給學(xué)生看USB、232串口、并口等各種形式接口卡。任務(wù)一現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)一、現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的3種基本結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)可分為智能儀器結(jié)構(gòu)、個(gè)人儀器結(jié)構(gòu)和自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等3種基本結(jié)構(gòu)體系1．智能儀器智能儀器是將微處理器、存儲(chǔ)器、接口芯片、人機(jī)對(duì)話設(shè)備以及傳感器有機(jī)地融合在一起組成的檢測(cè)系統(tǒng)。它有專用的小鍵盤、開(kāi)關(guān)、按鍵及顯示器（如數(shù)碼管或點(diǎn)陣液晶屏）等，多使用匯編語(yǔ)言，體積小，專用性強(qiáng)。圖12-1所示為智能儀器的典型硬件結(jié)構(gòu)圖。圖12-1智能儀器典型硬件結(jié)構(gòu)圖2．個(gè)人儀器個(gè)人儀器簡(jiǎn)稱PI，又稱個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。它是以個(gè)人計(jì)算機(jī)（必須符合工控要求）配以適當(dāng)?shù)挠布娐放c傳感器組合而成的檢測(cè)系統(tǒng)。由于它是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上的儀器，所以稱為個(gè)人儀器。個(gè)人儀器的典型硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖12-2。圖12-2個(gè)人儀器的典型硬件結(jié)構(gòu)框圖組裝個(gè)人儀器時(shí)，將傳感器信號(hào)接到相應(yīng)的接口板上，再將接口板插到工控機(jī)的USB接口上或總線擴(kuò)展槽中，配以相應(yīng)的軟件，就可以完成自動(dòng)檢測(cè)功能。課堂提問(wèn)：工控機(jī)與個(gè)人電腦的主要區(qū)別有哪些？3．自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（縮寫ATS）是以工控機(jī)為核心，以標(biāo)準(zhǔn)接口總線為基礎(chǔ)，以可程控的多臺(tái)智能儀器或個(gè)人儀器為下位機(jī)組合而成的一種現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的原理框圖如圖12-3所示。圖12-3自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)原理框圖現(xiàn)代化車間中，一條流水線上往往要安裝幾十、上百個(gè)傳感器，上位機(jī)利用預(yù)先編程的測(cè)試軟件，對(duì)每一臺(tái)智能儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)讀寫，并且還能利用其計(jì)算、判斷能力控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。許多自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)還可以作為服務(wù)器工作站加入到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，成為網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)試。二、現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能（1）設(shè)計(jì)靈活性高只需更改少數(shù)硬件接口，通過(guò)修改軟件就可以顯著改變功能，從而使產(chǎn)品按需要發(fā)展成不同的系列，降低研制費(fèi)用，縮短研制周期。（2）操作方便使用人員可通過(guò)鍵盤來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。系統(tǒng)通常還配有CRT屏幕顯示，因此可以進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，在屏幕上用圖表、曲線的形式顯示系統(tǒng)的重要參數(shù)、報(bào)警信號(hào)，有時(shí)還可用彩色圖形來(lái)模擬系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。（3）具有記憶功能在斷電時(shí)，能長(zhǎng)時(shí)間保存斷電前的重要參數(shù)。（4）有自校準(zhǔn)功能自校準(zhǔn)包括自動(dòng)零位校準(zhǔn)和自動(dòng)量程校準(zhǔn)，能提高測(cè)量準(zhǔn)確度（5）具有自動(dòng)故障診斷功能所謂自動(dòng)故障診斷就是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法正常工作時(shí)，只要計(jì)算機(jī)本身能繼續(xù)運(yùn)行，它就轉(zhuǎn)而執(zhí)行故障診斷程序，按預(yù)定的順序搜索故障部位，并在屏幕上顯示出來(lái)，從而大大縮短了檢修周期。三、檢測(cè)系統(tǒng)中的幾種重要硬件1．采樣開(kāi)關(guān)采樣開(kāi)關(guān)用于接通或斷開(kāi)輸入信號(hào)。工業(yè)中，對(duì)采樣開(kāi)關(guān)的要求是速度快、體積小，所以不能采用電工繼電器。常用的采樣開(kāi)關(guān)主要有兩種，一是干簧繼電器，二是CMOS模擬采樣開(kāi)關(guān)。提問(wèn)：干簧管和CMOS模擬開(kāi)關(guān)，各自有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？2．放大器檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)放大器的主要要求是：準(zhǔn)確度高、溫漂小、共模抑制比高、頻帶寬的直流放大器。目前常用的放大器有以下幾種形式：（1）高精度、低漂移的雙極型放大器，如OP-07等。（2）隔離放大器。它帶有線性光電隔離器，有很高的抗共模干擾能力。（3）專用的“儀用放大器”成品。它的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能符合工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)的要求，但價(jià)格較昂貴。提問(wèn)：能否用三極管來(lái)放大傳感器來(lái)的信號(hào)？為什么？任務(wù)二傳感器在溫度、壓力測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)主機(jī)采用工控機(jī)，它帶有硬盤、總線接口、液晶彩顯和打印機(jī)等。本系統(tǒng)把巡回?cái)?shù)據(jù)采集電路及控制電路裝在一個(gè)獨(dú)立的接口箱中，其中裝有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、并行輸入／輸出接口等，接口箱與主機(jī)之間通過(guò)一塊并行接口插卡連接，插入總線擴(kuò)展槽（例如ISA槽、PCI槽等），也可以通過(guò)USB接口進(jìn)行通信。隧道窯計(jì)算機(jī)檢測(cè)控制系統(tǒng)框圖如圖12-6所示。圖12-6隧道窯測(cè)控系統(tǒng)框圖二、系統(tǒng)原理及工作過(guò)程（1）檢測(cè)部分的工作原理系統(tǒng)的測(cè)溫點(diǎn)共20點(diǎn)，采用分度號(hào)K型（鎳鉻-鎳硅）熱電偶測(cè)量溫度較低的預(yù)熱帶溫度；用分度號(hào)B型（鉑銠30-鉑銠6）及分度號(hào)R型（鉑銠11-鉑）熱電偶分別測(cè)量溫度較高的燃燒室、燒成帶、冷卻帶的溫度。壓力檢測(cè)點(diǎn)共4點(diǎn)，采用YSH-1壓力變送器。它們的輸出信號(hào)經(jīng)CMOS模擬開(kāi)關(guān)切換后送到公用前置放大器。前置放大器采用低溫漂、高精度的“儀用測(cè)量放大器”。它的增益（放大倍數(shù)）可由計(jì)算機(jī)程序控制。以上幾十點(diǎn)信號(hào)是由計(jì)算機(jī)通過(guò)巡回檢測(cè)技術(shù)來(lái)完成的。（2）控制部分的工作原理本系統(tǒng)采用12路8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器來(lái)獲得4～20mA的電流輸出，并經(jīng)伺服放大器分別控制隧道窯噴油嘴及風(fēng)道蝶閥的開(kāi)合度。（3）巡回檢測(cè)本項(xiàng)目中，傳感器的個(gè)數(shù)超過(guò)20點(diǎn)。計(jì)算機(jī)不可能在同一時(shí)刻讀取所有傳感器來(lái)的信號(hào)，而是先向地址譯碼器發(fā)送第一個(gè)傳感器的地址，采樣開(kāi)關(guān)接通該傳感器信號(hào)到放大器。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，計(jì)算機(jī)讀取第一個(gè)傳感器的輸出電壓，這在檢測(cè)技術(shù)中稱為“采樣”。然后計(jì)算機(jī)發(fā)送第二個(gè)傳感器地址，對(duì)第二個(gè)傳感器采樣……直至全部傳感器均被采樣完畢為止。這種采樣方式稱為