最新(潘迪夫)智能检测与信号处理教学讲义ppt课件

三、检测系统技术发展现状与特点
1. 传感技术与微电子技术，特别是微处理器技术 完美结合，密不可分
任何一种智能检测系统必然是上述两者的结合。
传感技术—半导体技术、光电子技术、生物技术等 微处理器—单片微机由4位、8位、16位到32位；专用
或通用型芯片，DSP、FFT以及ANN芯片等
2. 传感器智能化技术—智能传感器系统 （Intelligent Sensor System）
重要性在20世纪70年代末凸现，80年代之后 “传感器热”。
日本：列为80年代十大技术之首； 美国：列为90年代22项关键技术之一； 欧洲：80-90年代传感器销售增长20多倍。
控制系统三种主要功能模块价格性能比 发展变化情况
功能模块 上世纪70年代 上世纪90年代
计算机
1
执行器
（以电机为例）
2. 硬件组成结构
Bus Local Unit n
Master PC Interface
Communication Interface
A/D
Signal Conditioner
10.
杨万海. 多传感器数据融合及其应用 西安电子科技大学出版社，2006.
学术期刊：
仪器仪表学报、传感器技术、电子测量技术、测控技术等。 哈工大、清华、国防科大学报等。
Chapter 1 概论
1.1 智能检测系统概述 一、传感测量（检测）技术的作用与发展
信息技术三大支柱（测控、通信、计算机） 之一，位于信息技术的前端，是获得信息的 基础技术。应用十分普遍广泛。
7.
测量选择功能（如量程转换、采样通道和方式选择等），故障
诊断功能，人机对话、控制输出等
7. 具有高的可靠稳定性、满足系统要求的高 精度和自适应能力
二、系统一般组成结构
1. 系统组成
硬件：传感器、信号调理电路、A/D、I/O、 微处理器、通讯接口及总线等； 软件：检测、控制、诊断、数据处理以及界 面生成等程序等。
沙占友等. 智能化集成温度传感器原理及应用.机械工业出版社，2002.
6.
酒井英昭[日]. 信号处理.科学出版社，2001.
7.
周德泽等. 计算机智能检测控制系统设计及应用.清华大学出版社，2002.
8.
邓焱等. LabVIEW 测试技术与仪器应用 机械工业出版社，2004.
9.
梁威等.智能传感器与信息系统.北京航空航天大学出版社，2004.
智能检测（系统）
Intelligent Measuring（System）
传感器与微处理器赋予智能的结合，兼有信息 检测和信息处理功能的系统。
具有感知、学习、推理、通讯及管理等功能的 系统。
以微计算机为核心的具有信息检测功能、并具 有模仿人类专家进行分析、诊断和决策等信息 综合处理能力的传感测量系统
① 传输数字信号 ② 每一个现场装置通Biblioteka Baidu数字总线挂接在总线上，从而大
大减少与上位机之间一对一的连接，可简化系统、提高 可靠性、降低成本。 ② 标准化接口 是系统具有兼容性和开放性，以余户联户界呼唤和扩展。 ③ 现场装置智能化 为提高系统的快速响应与可靠性能，FCS采用“测控职 能分散下放到现场装置”，智能现场装置是整个控制管 理系统的主体。
3. 结构集成化、微型化，功能模块化
4. 智能化信息处理技术广泛应用
5. FFT、小波分析、数字滤波、非线性补偿、自适应补偿、 ANN、Fuzzy算法、信息融合技术等。
5. 通用化、标准化接口技术普遍应用
串行标准接口
RS-232、485
HP-IL I²C（Inner Integrate Circuit Bus,Philip二线通讯） CAN（控制局域网现场总线Control Area Network）； 并行标准接口
1.2 智能检测系统的特征与一般组成结构
一、特征
1. 测量过程软件控制
2.
硬件功能软件化；通过软件实现自动稳零放大、极性判断、量程
切换、报警、过载保护、非线性补偿、多功能测试和自动巡回检测
等。
2. 智能数据处理
测量数据线性化处理、平均值处理，频域分析，相关分析，数据融 合计算等。
3. 高度的灵活性（功能柔性化）
以软件为核心，功能和性能指标修改、扩展容易方便。
4. 多参数检测和数据融合
通过多个高速数据通道，在进行多参数检测的基础上， 依据各路信息的相关特性，可实现系统多传感器信息融 合，提高检测系统的准确度、可靠性和容错性。
5. 测量速度快
6. 通过高速数据采样和实时在线的高速数据处理实现。
6. 智能化功能强
(潘迪夫)智能检测与信号处理
主要参考资料
参考书：
1.
滕召胜等. 智能检测与数据融合.机械工业出版社，2000.
2.
刘君华. 智能传感器系统.西安电子科技大学出版社，2000.
3.
赵茂泰. 智能仪器原理及应用.电子工业出版社，1999.
4.
李海青等. 软测量技术及应用.化学工业出版社，2000.
5.
1
传感器
1
1/1000 1 / 10 1/ 3
传统的传感器技术
➢ 在过去的几十年里取得了巨大进步，但已达到技 术极限，难于取得性能价格比的突破。
➢ 手工艺品式的制作过程以及多品种、高性能要 求 —— 导致成品率低、高成本、高价格。
➢ 存在的缺陷：
① 结构尺寸大，动态性能差； ② 输入/输出非线性，且随时间漂移； ③ 环境敏感性，且随时间漂移； ④ 抗干扰性能差，性噪比低； ⑤ 交叉灵敏度影响，选择性、分辨率不高；
结果：稳定性、可靠性、测量精度受影响。
现代控制系统发展对检测技术提出了数字化、 智能化、标准化的迫切要求。
20世纪生产过程自动化技术的发展： 60年代 集中控制 70年代 分散型控制系统（DCS)，提高
可靠性 80年代 基于现场总线的开放型控制系
统（FCS），是DCS的继承、 完善和发展。
现场总线是连接控制系统中各智能装置的双向数字 通讯（控制）网络，特点和要求为：
IEC-625（美国 IEEE-488, 国内 GPIB General Purpose Interface Bus ZBY207.1-84）
CAMAC 等
四、智能检测（系统）的概念
智能传感器（系统）
Smart/Intelligent Sensor （System ）
智能仪器（系统）
Intelligent Instrument（System）