自动检测系统设计理论和基本原则
自动检测系统设计
4.2 传感器的合理选用
1、确定传感器的类型 2、线性范围和量程 3、灵敏度的选择 4、精度 5、频率响应特性 6、稳定性
1 确定传感器的类型 全面考虑被测量的特点和传感器的使用条件，包括：
量程的大小； 被测空间对传感器体积的要求； 测量方式为接触式测量还是非接触式测量； 信号的传输方法，是有线传感还是无线传感； 传感器的来源，是购买商品化的传感器还是自行研
在完成总体设计之后，便可进行设计任务分解， 将系统的研制任务分解成若干子任务
之后针对子任务去进行具体的设计。
2 硬件和软件的研制 在开发过程中，硬件和软件应同时进行。 (1) 硬件电路的设计、功能模板的研制和调试 根据总体设计，将整个系统分成若干个功能块， 分别设计各个电路，如输入通道、输出通道、信 号调理电路、接口、单片机及其外围电路等。 在完成电路设计之后，即可制作相应功能模板。
要保证技术上可行、逻辑上正确， 注意布局合理、连线方便。 先画出电路图， 基于电路图制成布线图 基于布线图加工成印刷电路板 将元器件安装、焊接在印刷电路板上 仔细校核、调试。
(2) 软件框图的设计、程序的编制和调试
将软件总框图中的各个功能模块具体化，逐级 画出详细的框图，作为编制程序的依据。
编写程序一般用汇编语言建立用户源程序。
大批量投产时，软件的易复制性可以降低成本。
工作速度允许的情况下，应该尽量多利用软件。
必须根据具体问题，分配软件和硬件的任务，决 定系统中哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件 实现，确定软件和硬件的关系。
4.1.2 自动检测系统的设计步骤
1 确定任务、拟定设计方案
（1) 根据要求确定系统的设计任务、功能、指标 （2) 进行总体设计 2 硬件和软件的研制
《自动检测技术》教学大纲
《自动检测技术》教学大纲一、课程的性质与目的自动检测技术是自动化类一门综合性专业主干课程。
它的前修课程为“大学物理”、“普通化学”、“电路分析基础”、“电子技术”、“微机原理及应用”、“计算机接口技术”等课程。
通过本课程的教学与实践等环节，使学生能掌握各种常见机械、热工、成分等工程量的检测原理方法和技术，培养学生综合运用前修课及本课程的知识，逐步掌握根据具体检测(控制)要求、主要技术性能设计出高性能价格比及先进实用的自动检测(控制)仪表及系统和方法与技术。
为学生走上工作岗位或进一步深造打下良好的基础。
二、课程内容的教学要求(1) 绪论和检测技术的基础知识：介绍检测系统的一般组成及分类方法;掌握检测系统的静态与动态特性;理解检测系统误差的基本概念、性质、表达方法以及检测仪表(系统)的精度等级、系统误差、随机误差、粗大误差的特点、规律与处理方法。
(2) 力学量检测技术：介绍力学量定义、分类，压力、力和转矩的各种检测方法及工程上常见传感器;学习与掌握各类工程应用较多常用和先进的压力、力和转矩测量仪器的结构组成、工作原理和应用特点。
(3) 运动量检测技术：介绍运动量定义、分类，位移、速度、加速度、振动的各种检测方法及工程上常见传感器;学习与掌握各类工程与军工应用较多的位移、速度与加速度测量仪器的结构组成、工作原理和应用特点。
(4) 温度检测技术：介绍各种温标的由来与定义温度量值标定与传递方法，测温分类方法及其特点，热膨胀式测温方法，重点放在工业与国防应用最多的热阻式、热电式和辐射法测温原理、方法与常见(标准)传感器与测温仪器的结构组成、工作原理和应用特点;并以一定篇幅介绍新颖温度传感器及其温度测量方法。
(5) 物位检测技术：学习与掌握物位定义、分类方法;学习各种工况条件下的液位和料位检测方法，这些方法与对应的常见和先进的测量仪器和系统的结构组成、工作原理与应用特点，概貌性学习了解相界面的检测原理与方法。
自动检测技术及仪表 第1章 检测技术及仪表概述
五、检测技术及仪表的研究内容
（1）研究传感原理方法及相应器件设备。 （2）研究信息处理（如信号放大、滤波等）与变换的方法。
【克服干扰；从间接信号中恢复目标信息。】 （3）研究检测问题中信息传输、接收、存储、显示的方法与技术。 （4）研究抗干扰技术和故障检测、诊断的功能。 （5）研究检测方法、检测仪表及检测系统的理论分析方法、参数及结 构的最优化设计技术。 （6）研究智能仪表的设计与集成方法。
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二、检测技术及仪表的应用
工业生产 医疗卫生 日常生活 军工武器 ……
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三、检测技术及仪表的地位和作用
人类正在走出机械化的过程，进入以物质手段扩展人的感官神经系统
及脑力智力的时代，而这种物质手段的首要方面正是检测技术及仪器仪表。
测。
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第1章第17页
二、直接检测、间接检测与联立检测
联立测量（也称组合测量）
其中： x1, x2, …, xm：被测量 y1，y2，…， yn：直接测得值
20第18页
二、直接检测、间接检测与联立检测
检测刻线0、1、2、3间的距离，要求每个刻线间隔测 量3次：
自动检测技术：能够自动地完成整
个检测过程的技术，以信息的获取、 转换、显示和处理的自动化为主要研 究内容。
研究新的检测方法
仪表技术 利用新的检测技术
开发现代化的检测系统
自动检测技术 检测技术
检测仪表技术
获取分辨率、准 确度、稳定性和 可靠性都很高的 对象信息
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《自动检测技术实训》课程标准
《自动检测技术实训》课程标准一、课程名称：自动检测技术实训二、内容简介《自动检测技术实训》课程是应用电子技术专业的一门单开实践课程。
本课程通过完成智能家居安防产品项目的制作，使学生了解检测与转换技术在科学各领域的应用，掌握检测与转换技术的理论基础、各种常用传感器的工作原理、技术性能、特点、测量电路以及应用范围，了解智能化技术，了解自动检测系统设计，达到技术要求，培养学生能够对选择传感器的能力，为深入学习和研究自动检测系统。
三、课程定位本课程与先修课程《自动检测技术》的专业核心课程知识相衔接，先行课程为《模拟电子技术实训》、《数字电子技术》、《单片机技术》。
以典型项目实例分解模块，并将该实例分解得到相应的知识点，将分解出来的知识点按照循序渐进。
让学生在学习过程中得到反复性的思维训练，加深对教学内容的理解和运用，增强学生对各种传感器应用的熟悉和理解。
四、课程设计指导思想及原则本课程根据应用电子技术专业的培养目标，按照基于工作过程导向的课程建设要求，结合人才培养模式，以提高学生的职业行动能力和职业素养为中心，坚持以学生为本位的教育理念，通过对本专业工作岗位分析，确定了本课程的设计思路为：以职业能力培养为重点，与企业合作进行基于工作过程的课程开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。
培养学生具有良好的职业道德和社会责任感以及良好的行为习惯和个人品质。
本课程需要在理实一体化教室进行教学。
五、课程目标（一）总体目标该课程《自动检测技术实训》的任务是介绍传感器与检测技术综合应用，培养学生的综合技术应用能力，使学生掌握检测系统的设计和分析方法，能够根据工程需要选用合适的传感器，使学生走上工作岗位后能更好地提高研发、系统组成等方面的能力。
（二）具体目标根据对教材内容、教学大纲及学生自身认知水平的分析，教学目标从知识目标、能力目标和素质目标三个方面来分析。
1、知识目标（1）掌握各种传感器的功能、性能等；（2）了解传感器并编程读取传感器信息，处理并控制相应的被控对象；（3）学会传感器的应用，控制程序编写，系统联调及常见故障的排除方法。
毕业论文自动检测仪表的设计与实施
摘要现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。
在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。
检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。
这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。
随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。
全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。
关键词：仪表、DCS组态、安装第一章序言 (3)1-1设计背景 (3)1-2设计内容及规划 (3)1-3设计意义 (3)第二章自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍 (3)2-1自动化检测技术简介 (3)2-2 PID调节规律及方法 (3)第三章仪表选型及一些仪表介绍 (3)3-1转子流量计 (3)3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器 (3)3-2 SITRANS压力变送器 (3)第四章DCS系统简介 (3)4-1 霍尼韦尔DCS系统简介 (3)4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介 (3)4-3 DCS系统软硬件的组态与连接 (3)4-4 DCS在压缩机上的应用 (3)结论 (3)参考文献 (3)第一章序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。
近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。
软件测试基本理论和方法
软件测试基本理论和方法软件测试基本理论和方法是指对软件进行全面检验和验证的过程，以确保其质量和功能的正确性。
在软件开发过程中，软件测试是一个重要环节，它可以帮助发现和修复开发过程中存在的缺陷和错误，从而提高软件的质量和可靠性。
本文将介绍软件测试的基本理论和方法，包括测试的目的和原则、测试的基本流程、测试的技术方法等。
首先，软件测试的目的是发现软件中的错误和缺陷，并提供可靠的软件。
通过测试，可以验证软件是否满足需求规格说明书中的要求，并评估软件的可用性、可靠性和性能等方面的指标。
在测试过程中，应遵循下列原则：全面性原则、独立性原则、可重复性原则、缺陷检测原则和自动化原则。
这些原则可以帮助测试人员更好地进行测试工作。
其次，软件测试的基本流程包括计划测试、设计测试、执行测试和评估测试的四个阶段。
在计划测试阶段，需要确定测试的范围、目标和资源等。
在设计测试阶段，需要制定测试用例、测试数据和测试环境等。
在执行测试阶段，需要执行测试用例、记录测试结果和修复错误等。
在评估测试阶段，需要评估测试的效果和测试的完成状态等。
这些阶段相互依赖，形成了一个完整的测试过程。
最后，软件测试的技术方法有多种，包括黑盒测试、白盒测试和灰盒测试等。
黑盒测试是一种基于功能需求的测试方法，它不关心内部的实现细节，通过输入和输出的比较来检测软件是否符合预期。
白盒测试是一种基于程序内部结构的测试方法，它通过检查程序的逻辑路径和覆盖率来检测软件中的错误和缺陷。
灰盒测试是黑盒测试和白盒测试的结合，既考虑了输入和输出的关系，又关注了程序内部的逻辑路径和覆盖率。
除了上述的基本理论和方法外，软件测试还可以根据具体的需求和情况采用其他的测试方法，如性能测试、安全测试和兼容性测试等。
性能测试是评估软件的性能指标，如响应时间、吞吐量和并发性等。
安全测试是评估软件的安全性能，如计算机网络的强度和防范措施等。
兼容性测试是评估软件在不同平台和环境下的兼容性，如操作系统、网络协议和硬件设备等。
自动检测与转换技术课程标准-机电一体化
《自动检测与转换技术》课程标准课程名称：自动检测与转换技术计划学时：56学时适用专业：机电一体化技术开设学期：第四学期制订：张情审定：一、前言1.课程性质《自动检测与转换技术》课程是高等职业技术学院机电一体化技术专业必修课。
是承上启下的关键核心课程，主要培养学生自动测量系统的设计、测量电路的分析以及系统安装的能力。
主要内容是以各种不同的测量对象进行分类，分别介绍各种对象的特点，并详尽介绍各种对象的测量方法，以及实现方法。
自动测量与转换技术波及面很广，各种测量对象种类繁多，各具特点，但其测量原理、测量电路、设计基础都是类似的。
本课程是工学结合将开发的“理论实践一体化、讲授练习一体化、工作过程与学习过程一体化”的专业学习领域。
学生通过从易到难、从简单到复杂循序渐进的学习，获取专业技能，锻炼学生的思维能力，培养良好的学习能力和沟通能力。
2.课程设计思路1）以职业岗位群需求为出发点,以职业能力培养为核心,把校企合作作为课程开发的切入点通过聘请行业企业专家成立的专业指导委员会及教师到企业社会实践，带学生实习等方式贴近企业，了解企业的生产工作流程，掌握企业对知识的需求，与企业技术人员共同开发课程，以企业真实工作任务作为课程“主题”来设计学习情境，遵循由简单到复杂的原则确定教学项目，使学生在“真实”的职业情境中、完成任务的过程中掌握综合职业能力。
（2）以企业真实产品为依据规划教学内容在课程执行的学期，安排专门的时间用于综合实践和技能提高，以体现工作过程和任务特点，具有先进性、可行性，符合学生的能力水平和教学规律的企业真实产品项目为载体，完成自动检测系统的学习。
（3）以工作过程为导向，采用资讯、计划、决策、实施、检查和评估六步法实施课程教学：资讯：根据学习子情境确定的工作任务，通过教师讲授，学生查阅、搜集相关资料积累完成工作任务必备的讯息和相关技能；决策：在获取相关资讯的基础上由学生小组集体充分讨论并确定作业方法；计划：在决策的基础上拟定详细的作业计划并小组间、师生间汇报交流并修改；实施：小组成员间密切协作共同完成作业过程；检查：学生自查、互查，教师督查作业过程和结果；评估：由学生对工作任务完成的结果自评、小组互评、教师对过程和结果进行点评。
检测技术与自动化仪表课程设计指导书
《传感器与检测技术》课程设计一．课程设计目的课程设计的目的是使学生能够将《传感器与检测技术》课程的内容有机的联系起来，形成系统的概念，培养学生综合应用知识的能力，掌握智能检测（或仪表）系统设计的基本思想和方法。
二．设计方法（一）智能化测量控制仪表的总体设计在设计一台智能化测量控制仪表时，首先要进行仪表的总体设计。
在课程设计中要考虑以下两点。
1．从整体到局部(自顶向下)的设计原则开始时，根据仪表功能和设计要求提出仪表设计的总任务，分别并绘制硬件和软件总框图，然后将总任务分解成一批可以独立表征的子任务，这些子任务再向下分，直到每个低级的子任务足够的简单，可以直接而且容易实现为止。
这些低级子任务可用模块化的方法来实现，有些子任务可以采用某些通用化的模块（模件）实现。
2．经济性要求为了获得较高的性能价格比，设计仪表时不应盲目地追求复杂高级的方案。
在满足性能指标的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着元器件少，可靠性高，从而也比较经济。
在进行实际的产品设计时，还应考虑仪表的可靠性要求、操作和维护的要求等。
（二）智能化测量控制仪表的硬件电路设计1．单片机芯片的选择课题中指定在MCS-51系列单片机中选择机种。
选择时，应考虑单片机的时钟频率、内部程序存储器和数据存储器容量、片内功能部件，以及相关的技术支持等因素。
2．存储器设计如果仪表中所涉及的程序或者数据量使单片机内部存储器难以满足要求时，应设计片外存储器。
3．输入/输出接口的设计单片机从测量环节或者说前向通道（包括A/D转换器和输入电路）输入测量信息、从键盘输入仪表需要的各种数据和信息（如功能选择，量程范围、阈值等）以及向显示器输出测量结果、仪表的工作状态（如报警信息）都需要通过接口电路实现，因此要设计相应的接口电路。
4．测量部分的设计测量部分通常由两大部分组成，即模拟测量部分和A/D转换器。
模拟测量部分如传感器、传感器测量电路、信号放大电路、滤波电路以及其它的信号调理电路都是一些独立的模块或组件，如果已有相应的模块芯片出售，设计时只要选用合适（符合技术要求）的芯片即可；如果没有相应的模块供应，则在设计时要根据仪表的技术指标，自行设计这些组件。
浅谈智能化系统设计原则
浅谈智能化系统设计原则作者：黄靖丽曲向儒来源：《城市建设理论研究》2013年第30期摘要：建筑智能化系统，利用现代通信技术、信息技术、计算机网络技术、监控技术等，通过对建筑和建筑设备的自动检测与优化控制、信息资源的优化管理，实现对建筑物的智能控制与管理，以满足用户对建筑物的监控、管理和信息共享的需求，从而使智能建筑具有安全、舒适、高效和环保的特点，达到投资合理、适应信息社会需要的目标。
智能化建设正在渗透我们生活的各个方面。
随着信息技术的快速发展，智能化系统正在走向集中化。
从设计角度出发谈谈常用的智能化建筑的几个子系统的设计原则。
其中包括综合布线系统、设备监控系统、有线电视系统、火灾自动报警系统、电视监控系统、门禁系统等。
关键词：设计；综合布线系统；设备监控系统；有线电视系统；火灾自动报警系统；电视监控系统；门禁系统等中图分类号： N945.23 文献标识码： A网络综合布线系统综合布线系统（PDS：Premises Distributed System）是建筑或建筑群内部及其与外部的传输网络。
它使建筑或建筑群内部的语音、数据和图像通信网络设备、信息网络交换设备和建筑设备自动化系统等相联，也使建筑或建筑群内通信网络与外部通信网络相联。
设计中一般采用从中心机房引入通讯电缆及宽带网络的单模光缆进入各个弱电间，弱电间内设主配线架及各个楼层电话网络设备及配线架。
A)工作区子系统:在各单体建筑的主要设备机房、办公室、实验室、会议室等部位设置工作区，每个工作区根据需要设置一定数量的双孔信息插座，用于连接通讯网络。
B)配线子系统:每个语音、外网数据终端都采用一条六类非屏蔽双绞线从楼层弱电间配线机柜引出，信息面板采用标准的六类RJ45信息插座；对于重要部位采用双芯光纤至桌面的传输方式。
办公区的信息插座均考虑墙面或配合办公家具安装，其他区域考虑墙面或地面插座安装的方式。
c)干线子系统:各区干线均引自主配线架；垂直干线均采用多模光纤和3类大对数铜缆通过每层弱电间垂直敷设至楼层配线机柜。
光照强度自动检测显示报警控制系统设计
传感器原理及应用课程设计说明书设计题目：光照强度自动检测显示报警控制系统设计学号：姓名：完成时间：2010、12、13至2010、12、19总评成绩：指导教师签章：设计题目：光照强度自动检测显示系统设计一、题目的认识理解本次设计题目是光照强度自动检测显示报警控制系统设计，完成光照强度自动检测、显示、报警、控制系统。
采用电路、数电、模电知识柔和一块设计电路，将系统分为四个模块设计电路：检测、显示、报警、控制，把复杂问题简单化。
数据采集模块，可用光敏电阻将光照强度信号转换为电阻信号从而进行测量计算。
测量电路模块，设置分压电路和比较电路，将电阻信号转换为电压信号分档输出，用于显示和报警。
显示报警模块，用发光二极管进行显示，同时设置光照过强时蜂鸣器报警。
自动控制模块，用或非门实现暗光控制，同时继电器闭合，打开日光灯，当在外界中、强光条件下继电器掉电日光灯熄灭。
一、设计任务要求：设计一个光照强度自动检测、显示、报警、控制系统，实现对外界三种不同条件下光强的分档指示和报警（弱、适宜、强）1、方案的设计根据题目选定光照强度自动检测所用的光电传感器类型；1）自己设计至少三种以上不同光照条件，测定不同光照条件下光电传感器的输出；2）传感器测量电路采用集成运算放大器构成的比较器完成，完成至少三种以上不同光照条件下显示报警系统方案的论证和设计；3）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统电路方框图、电路原理图的设计；4）完成自然光光照强度自动检测显示报警系统中核心芯片的选型、系统中各个参数的计算（备注：1. 含各种元件参数的计算过程或依据2. 选定最接近计算结果的元件规格）；5）设计结束后，进行仿真调试。
2、仿真调试方案利用：Multisim等软件仿真，得出主要信号输入输出点的波形，根据仿真结果验证设计功能的可行性、参数设计的合理性；给出系统整机电路图（利用PROTEL软件做出原理图SCH文件和PCB文件）。
3、完成课程设计报告。
水位自动检测与控制系统的设计
1 引言1．1 探讨背景在社会经济飞速发展的今日，水在人们生活和生产中起着越来越重要的作用。
一旦断水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成重大的生产事故及损失。
因此，对水位的自动检测及限制的探讨，有着极其重要的地位。
任何时候都能供应足够的水量，平稳的水压，合格的水质，是对供水系统的基本要求。
就目前而言，多数工业生活供水系统，都接受水塔，层顶水箱等基本储水设备，由一级二级水泵从地下市政水管补给，因此如何建立一个牢靠平安又利于维护的给水系统是值得我们探讨的课题。
现今社会，自动扮装置无所不在，在限制技术需求的推动下，限制理论本身也取得了显著的进步。
水塔水位的监测和限制，再也不须要人工进行操作。
实践证明，自动化操作，具有不行替代的应用价值。
在工农业生产以及日常生活应用中，常常会须要对容器中的液位（水位）进行自动限制。
比如自动限制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水限制、自动电热水器、电开水机的自动进水限制等。
虽然各种水位限制的技术要求不同，精度不同，但基本的限制原理都可以归纳为一般的反馈限制方式，就是利用传感器对于信号的供应通过单片机对数码显示、电机限制、报警限制部分的限制[1]。
本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动限制、具有自动爱惜、自动声光报警功能的限制系统。
本限制系统由A/D转换部分、单片机限制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机限制部分等构成。
这是个简洁而灵敏的监测报警电路，操作简洁，接通电源即可工作。
因为大部分电路接受数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、精确性高的特点。
该系统设计新颖、简易，灵敏度高，工作稳定，能够自动检测和显示当前水位、凹凸水位报警等功能水位自动限制电路是通过水位传感器将水位高度转换为0~10V的直流电压，再经过A/D转换后，将转换所得的数字量送入单片机进行处理来达到对水位进行自动限制的目的。
第12章_智能测量仪器与自动测试系统1
国际标准
§12-5 数据采集系统
一、数据采集系统的组成 传感器 ….. 传感器 多 路 开 关 放 大 隔 离 采 样 保 持 计 算 机
A/D
1. 模拟开关 通道数 泄漏电流——通道断路，电阻不为无穷大 通道断路， 泄漏电流 通道断路 导通电阻——通道短路电阻不为零 导通电阻 通道短路电阻不为零 切换速度 电压范围 光电隔离 2. 隔离运放 隔离运放 电磁隔离
§12-1 概述
一、智能仪器 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物。 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物。由于它 拥有对数据的存储、运算、逻辑判断和自动化操作等功能， 拥有对数据的存储、运算、逻辑判断和自动化操作等功能，因 而称之为智能仪器 智能仪器。 而称之为智能仪器。 经典的 测量理论 现代的 测量理论 计算机 + 技术 测量 技术 测量的三要素 标准量，被测量， 标准量，被测量，比较仪器 • 提取被测量的信息特征； 提取被测量的信息特征； • 作为测控系统的一部分； 作为测控系统的一部分； 现代测量 理论与技术 智能仪器
二、智能仪器的特点 1. 测量过程的软件控制 自动量程切换； 自动量程切换； •用软件实现早期由硬件实现的功能 自动极性判断； 用软件实现早期由硬件实现的功能 自动极性判断； 自动巡回检测； 自动巡回检测；... • 人机对话；自检；自诊；显示及打印；... 人机对话；自检；自诊；显示及打印； 2. 数据处理 • 数据存储； 数据存储； • 数据处理——误差处理；数字滤波；时域/频域分析；... 误差处理； 数据处理 误差处理 数字滤波；时域/频域分析； 3. 多功能化 有功、 例：智能化电力分析仪——有功、无功、电压、电流、… 智能化电力分析仪 有功 无功、电压、电流、 峰谷记录、打印报警、 峰谷记录、打印报警、...
《自动检测技术及仪表控制系统》课后习题答案
分章节知识点C11．开闭环仪表各有何优缺点？P6-72．检测系统的静/动态特性有哪些？P7-103．一阶系统的计算；4．仪表的误差与等级方面的计算。
C21．检测技术的一般原理P29-302．检测仪表的组成与各部分的作用 P2图1。
1或P97图3。
13．检测仪表的设计方法按结构形式来分主要有四类，即简单直接式变换、差动式变换、参比式变换和平衡（反馈）式变换 P100-108C3对位移、力与压力、振动、转速、温度、物位、流量、成分等常用工程量作测试，按提出的测试要求，设计测试方案，选传感器，分析方法，测试步骤，预期结果。
参习题C4 虚拟仪器的特点。
一简答题1．测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为几类，各是什么？答：测量压力的仪表，按其转换原理的不同，可分为四大类，分别为：1）液柱式压力计；2）弹簧式压力计；3）电器式压力计；4）活塞式压力计。
2．测量的基本方程式是什么？它说明了什么？答：3．测量物位仪表按其工作原理主要有哪些类型？答：1）直读式物位仪表；2）差压式物位仪表；3）浮子式物位仪表；4）电磁式物位仪表；5）和辐射式物位仪表；6）声波式物位仪表；7）光学式物位仪表。
4．什么是温度？温度能够直接测量吗？答：温度是表征物体冷热程度。
温度不能直接测量，只能供助于冷热不同物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同变化的特性来加以间接测量。
5．什么是压力式温度计，它是根据什么原理工作的？答：应用压力随温度的变化来测量的仪表叫压力式温度计。
它是根据在密闭系统中的液体。
气体或低沸点液体的饱和蒸汽受热后体积膨胀或压力变化这一原理制作的，并用压力表来测量这种变化，从而测得温度。
6．差压变送器的检测元件为什么要做成膜盒结构，用单膜片行不行？答：因为膜盒组件在使用的差压范围内，具有很好的灵敏度和线性，而当差压超过使用范围时，即单向过载时，膜盒不但不坏，而且也极少有影响；由于膜盒内充有硅油，它除了传递压力之外，还有限尼作用，所以仪表输出平稳；由以上可知单膜片不能耐单向过载，尽管它加工方便，灵敏度高，不宜使用。
现代检测系统及其基本特性
检测过程控制的软件化
例如：可做到：①自稳零放大；②自动极性判断；③自动量程切换；④自动报警；⑤过载自动保护；⑥非线性补偿；⑦多功能检测（多点巡回检测）等。
另外，在检测控制方式下，改换仪器功能并不需要更换硬件，仅改变软件就可实现以上功能，这是传流仪器不能达到的。软件实现的数字化仪器的自动化程度很高。
因此，目前在这方面有以下几个发展趋势：
06
能完成对多点，多种随时间变化参数的检测，实现快速，实时测量，抗干扰信号能力强。这些特点及性能都是传统的检测系统无法实现的。
04
检测技术的发展趋势
01
以计算机为中心的现代检测系统，采用数据采集与传感器相结合的方式，能够最大限度地完成检测工作的全过程，既能实现对信号的检测，又能对信号进行分析处理——获得有用信息。
传感器
变送器（转换器）
显示器（输出单元）
2、模拟式检测仪表及检测 用模拟式指示仪表实现对被测对象检测，可分为直读检测法和比较检测法。 1）模拟式直读检测法： 利用电磁感应原理，使被测参数转换为指针或光标位移，在刻度盘上指示出被测量值。 2）模拟式比较检测法： 借助比较仪器（或比较电路）将被测量与标准量进行比较，从而测量被测对象大小的方法。如天平称量物体质量。 被测参数
自动检测原理第1章
X 0 X x X C
修正值与示值的绝对误差数值相等，但符号相反，即
C x X 0 X
2．相对误差
检测系统测量值（即示值）的绝对误差 △x与被测参量真值Xo的比值，称为检测系统 测量值（示值）的相对误差，常用百分数表示， 即 X X0 x
X0 100% X0 100%
4、测量精度
测量精度可细分为准确度、精密度和精确度。 （1）准确度。表明测量结果偏离真值的程度，它反映
系统误差的影响，系统误差小，则准确度高。 （2）精密度。表明测量结果的分散程度，它反映随机 误差的影响，随机误差小，则精密度高。 （3）精确度。精确度反映测量中系统误差和随机误差 综合影响的程度，简称精度。精度高，说明准确度与 精密度都高，意味着系统误差和随机误差都小。
1.1.3 检测技术的发展趋势
（1）不断提高检（2）应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域。 （3）采用微型计算机技术，使检测技术智能化。 （4）不断开发新型、微型、智能化传感器，如智 能传感器、生物传感器、高性能集成传感器等。 （5）不断开发传感器的新型敏感元件材料和采用 新的加工工艺，提高仪器的性能、可靠性，扩大 应用范围，使测试仪器向高精度和多功能方向发 展。
传感器的动态特性。 （1）一阶检测系统的时域特性 设一阶检测系统的传递函数为 当输入一个单位阶跃信号 时，系统的输出信号为:
k H ( s) s 1
y(t ) k (1 e ）
1
根据检测系统的输出特性曲线，可以选择以下
几个特征时间点作为其时域动态性能指标：
1）时间常数：输出由零上升到稳态值的63%所需的时
x max 100% L
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一、开环检测系统 二、闭环检测系统
三、自动检测系统设计原则
在设计、综合和配置检测系统时，应考虑以下要求：
1、性能稳定 2、精度符合要求 3、有足够的动态响应 4、具有实时和事后数据处理能力 5、具有开放性和兼容性
基于以上要求，在设计自动检测系统时，应当遵循一系列 的原则，以保证测量精度和满足所规定的使用性能要求。
的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频
响特性；稳定可靠。
(3)测量显示和数据输出的载荷测量装置 即处理称重传感器信号的电子线路（包括放大器、模数转
换、电流源或电压源、调节器、补尝元件、保护线路等）和指 示部件（如显示、打印、数据传输和存贮器件等）。这部分习 惯上称载荷测量装置或二次仪表。在数字式的测量电路中，通 常包括前置放大、滤滤、运算、变换、计数、寄存、控制和驱 动显示等环节。
4、经济原则 要尽量采用合理的结构型式与合理的工艺要求，恰当地 进行各环节的灵敏度分配和误差分配，尽量以最少的环节、 最低的成本建立起高精度的检测系统。
5、标准化与通用性原则 为缩短研制周期，便于大批量生产和使用过程中的维修，在 设计中应尽量采用已有的标准零部件，对新设计的零部件也要 考虑到今后在其他方面可能使用的通用性问题。
度影响程度的不同和实际可能，分别对各环节提出不同的精度 要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。
3、阻抗匹配原则 测量信息的传输是靠能量流进行的，因此，设计检测系统 时的一条重要原则是要保证信息能量流最有效的传递。这个原 则是由四端网络理论导出的，亦即检测系统中两个环节之间的 输入阻抗与输出阻抗相匹配的原则。
称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥 结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。 (2)称重传感器
即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是 把支承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用 的一种辅助手段。
对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单
值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体
自动检测系统的设计原则
1、环节最少原则 组成自动检测系统的各个元件或单元通常称为环节。开环
检测系统的相对误差为各个环节的相对误差之和，故环节愈多， 误差放大。因此在设计检测系统时，在满足检测要求的前提下， 应尽量选用较少的环节。
2、精度匹配原则 在对检测系统进行精度分析的基础上，根据各环节对系统精
二、自动检测系统总体方案设计
在检测系统分析的基础上，明确设计目标之后， 即可进行总体方案的构思与设计。所谓总体设计， 是从总体角度出发对自动检测系统的带有全局性的 重要问题进行全面考虑、分析和设计计算。总体设 计包括系统的控制方式选择、输入输出通道及外围 设备的选择、系统结构等几个方面。
【设计思想】
方案三
前端信号处理时，选用放大、信号转换等措施，尤其在显 示方面采用具有字符图文显示功能的LCD显示器。这种方案 不仅加强了人机交换的能力，而且满足设计要求，可以显 示购物清单、所称量的物体信息等相关内容。
三、自动检测系统的硬件设计
1、微型计算机的设计（选择） 由于该系统所处的工作环境并不是恶劣的条件，而且本电 子秤的设计并不太复杂，单片机完全能实现所需功能，所以在 具体设计时，采用了第三种设计方案。
自动检测系统设计理论和基本 原则
第一节自动检测系统及设计原则
自动检测系统的首要环节就是获取原始被测量的传感器或 有关的敏感元件，实现一次变换。考虑到它们的敏感、变换原 理或特性的限制以及外界影响，一次变换后的信号通常满足不 了测量与控制的要求。因此总要经过一些中间环节进行处理， 实现信号放大、阻抗匹配、干扰抑制、滤波等功能。这样可以 按照一定的规律或方式构成开环或闭环检测系统。
系统总体设计方案比较与论证
方案一
此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内 部带有模数转换功能的单片机。 缺点是：不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵 活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字 和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符， 不能达到显示购物清单的要求。 电子秤的功能过于单一，达不到设计的标准。
方案二
此方案设计的电子秤，可以实现称物计价功能，但是局限于 数码管的功能，在显示时只能显示单价、购物总额以及简单 的货物代码等。在显示重量时，如果数码管没有足够的位数， 那么称量物体重量的精度必受到限制，所以此方案需要较多 的数码管接入电路中。这样在处理输入输出接口时需要另行 扩展足够多的I/O接口供数码管使用，比较麻烦。
AT89S系列单片机是继AT89C系列之后推出的功能更强 的新产品。AT89S系列与AT89C系列相比，运算速度有了较大 的提高，它的静态工作频率为0~33MHz，片内集成有双数据 指针DPTR、定时监视器(watchdog timer，又称看门狗)、低功 耗休闲状态及关电方式、关电方式下的中断恢复等诸多功能， 极大地满足了各种不同的应用要求。
物理重量
指示表数值
–
电子秤是利用物体的重力 作用来确定物体质量（重 量）的测量仪器
1．电子秤的基本结构
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量） 的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、 或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组 成：
电子秤的基本结构
（1）承重、传力复复位系统，又
第二节 自动检测系统的设计步骤
自动检测系统设计的一般步骤包括：自动检测系 统的分析、系统总体方案的设计、系统硬件设计、 系统软件设计、系统集成等。
设计题目：电子称设计
一、自动检测系统的分析
(1)首先明确检测系统必须实现的功能和需要完成的测量任务 (2)了解设计任务所规定的性能指标。 (3)了解测量系统的使用条件和应用环境。
设计一种小型、简便、精确度高的电子平台秤，量程 20Kg，分度值为20g，它用一个显示窗口来显示所称物体的 重量。
基本功能：置零、超重报警 可选功能：去皮、标定
• 置零：在开机或称重过程中，仪表显示偏离零点且在称 重范围内，则可按[置零]键，显示零值并零点指示灯亮。 • 去皮：在称重显示状态下，按[去皮]键，则显示零值并 去皮指示灯亮；在去皮状态下，拿掉皮重物时按[去皮]键， 可以清除皮重值。 • 标定功能：为保证仪器预定精度的可靠性和合法性，仪 器必须定期校准，为用户提供一种方便的自动校准方式。