智能检测系统复习课程

智能检测系统

1.智能检测装置：主要形式：智能传感器、智能仪器、虚拟仪器和智能检测系统；

2.非电量检测：温度检测（热电式传感器，光纤温度传感器，红外测温仪，微波测温仪）压力检测（应变式压力计，压电式压力计，电容式压力计，霍尔式压力计）流量检测（电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器）物位检测（电容式液位传感器，超声波物位传感器，微波界位计）成分检测（红外线气体分析仪，半导体式气敏传感器）

3.流量检测：流量的定义为单位时间内流过管道某一截面的体积或质量，因此，流量分为体积流量和质量流量；分为：电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器；流量检测包括：○1.电磁流量计：电磁流量计是以电磁感应原理为基础的。它能检测具有一定电导率的酸碱盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒（泥浆，矿浆）的液体流量。○2.超声波流量传感器:超声波流量传感器是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。○3.光纤漩涡流量传感器:光纤漩涡流量传感器是将一根多模光纤垂直的装入管道，当液体或气体流与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率域流速有关，测出该频率就可确定液体的流速。

4.智能仪器：就是一种以微处理器为核心单元，兼有检测、判断和信息处理功能的智能化测量仪器；按实现方式划分，智能仪器有非集成智能仪器和集成智能仪器两种形式；构成：（1）.硬件：传感器、主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、标准通信接口；（2）.软件：监控程序、接口管理程序、数据处理程序；功能：具有逻辑判断、决策和统计处理功能；具有自诊断、自

校正功能；具有自适应、自调整功能；具有组态功能；具有记忆、存储功能；具有数据通信功能；特点：高精度、多功能、高可靠性和高稳定性、高分辨率、高信噪比、友好的人机对话能力、良好的网络通信能力、自适应性强、高性价比；发展趋势:多功能化、智能化、微型化、网络化；

5. 非集成智能仪器：也称为微机嵌入式智能仪器，即将传统的传感器、单片机或微型计算机、模拟量输入输出通道、标准数据通信接口、人机界面和外设接口等分离部件封装在一起，组合为一个整体而构成；特点：一般为专用或多功能产品，具有小型化、便携式、低功耗、易于密封、适应恶劣环境、低成本；

6.虚拟仪器：以通用的计算机硬件和操作系统为依托，增加必要的硬件设备，通过计算机软件使其具备各种仪器的功能；由信号采集与控制单元、数据分析与处理单元、数据表达与输出单元等三大部分组成。特点：增强了传统仪器的功能、软件就是仪器、自由定义仪器，仪器开放灵活、开发费用更低，技术更新更快；

7.虚拟仪器总线：VXI总线将传统的消息基仪器和寄存器基仪器统一在同一环境下，不仅为各个仪器模块提供了定时和同步的能力，而且还提供了开放的，标准化的高速处理器总线。使用户开发虚拟仪器更为灵活，效率更高，保证了系统的稳定性和高性能。

8.现场总线：一种安装在制造和过程区域的现场设备/仪器与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、双向传输和多种分支结构的通信网络；是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。含义表现在六个方面：（1）现场通信网络与信息传输的数字化（2）现场设备的智能化与互连（3）互操作性（4）分散功能块（5）通信线供电（6）开放式互连环境；现场控制总线

的特点和优势：特点：（1）1对N结构减少传输电缆、节约硬件设备（2）可靠性高（3）可控性好（4）互换性好（5）互操作性好（6）分散控制（7）统一组态；优势：（1）增强了现场级信息集成能力（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性（3）系统可靠性高、可维护性好（4）降低了系统及工程成本；现场总线通信协议一般由底层到上层可分为现场设备层、过程监控层和企业管理层三个层次。现场总线的网络拓扑结构主要有三种：（1）星状结构（2）树状结构（3）环状结构；现场总线的数据通信模式有三种:对等式、主从式、客户/服务器式。典型的现场总线:（1）CAN（控制局域网）（2）Lon Works（局域操作网）（3）Profibus（过程现场总线）（4）HART（5）FF（6）Ethernet （工业以太网）

9.干扰和干扰源：干扰：就是非被测信号本身，却能与被测信号一起被测试仪器检取的信号。形成电磁干扰有三个要素：（1）噪声源（2）传播干扰的途径（3）敏感器件；干扰源：指产生噪声干扰的元件、设备或信号。（如雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟）；内部干扰：是指测试系统本身（包括被测对象）的各种器件、电路、负载、电源等引起的各种干扰。如电路之间寄生电容、泄漏电阻的存在。外部干扰：是指由使用条件和外界环境因素所引起的干扰，主要来自于自然界和被测对象周围的电气设备。如地球磁场、地球大气放电、宇宙干扰以及水蒸气、雨雪、沙尘、烟尘。干扰传播的途径主要有三种：静电耦合，磁场耦合，公共阻抗耦合。硬件抗干扰：接地、屏蔽、隔离、抑制共模干扰、抑制串模干扰；软件抗干扰：数字滤波、软件冗余、软件拦截技术、看门狗技术、输入信号重复检测法、输出端口数据刷新法。

10.智能传感器：“智能传感器是内置有智能功能的传感装置”，智能微传感器是将微加工制造的硅基传感器与信号处理电路、微处理器集成在同一块芯片上或封装在一起的器件，由于微处理器的存在，使得这类传感器具有智能决策和智能信息处理能力，因此称为智能传感器定义：对外界信息具有一定的检测、自诊断、数据处理以及自适应能力的传感器。优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低；具有一定的编程自动化能力；功能多样化

11.热电偶：优点：结构简单，制作容易，精度高，温度测量范围宽，动态响应特性好，输出信号便于远传。热电偶是有缘传感器，测量时不需要外加电源，使用方便。测温原理：1.热电效应：两种不同成分的导体两端接合成回路时，当两接合点热电偶温度不同时，就会在回路内产生热电流。（塞贝克效应）2.接触电动势：不同导体的自由电子密度是不同的，当两种不同的导体A，B连接在一起，由于两者内部单位提及的自由电子数目不同，从而在接触处产生电子的扩散，切扩散速率不同。3，热电偶回路的总电动势：书P14，公式2.3

结构与种类：结构（普通型热电偶，特殊热电偶）种类（书P17，表2.1，铂铑——铂铑，铂铑——铂，镍镉——镍硅，镍镉——康铜，铁，铜）。冷端温度补偿：补偿导线法，冷端恒温法，冷端温度矫正法，自动补偿法。

12.霍尔效应：当载流体或半导体与电流相垂直的磁场中，在其两端将产生电位差。霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果；

13.集成智能仪器：即智能式传感器的实现，依赖于大规模集成电路和微机械加工工艺，利用硅作为基本材料来制作敏感元件、信号调理电路、微处理单元，并将它们集成在一块芯片上。传感器的集成化有三种情况：○1将多个功能完全相同的敏感单元集成在同一个芯片上；○2对多个结构相同、功能相近的敏感元