现代检测技术及其应用精品PPT课件

仪器。
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– 如：虚拟示波器
Vi 输入电路
A/D
RAM
控制系统
PC机
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– 虚拟数字电压表
– 基于虚拟仪器的 温度检测与控制
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• （2）虚拟仪器的特点
– 从虚拟仪器的组成结构上来看：
– 1）虚拟仪器的硬件是通用的（包括通用计算机硬件平台 和通用的测量功能硬件）；
在上述这个系统中，需要数百个不同的传感器将 各种机械、热工量转换成电量，供计算机采样和运算。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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现代化火力发电厂及其控制系统 火力发电厂机组
汽轮机 发电机
励磁机
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火力发电 厂控制室
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10.1 智能检测与虚拟仪器
１.智能仪器 ２.自动测试系统 ３.虚拟仪器
1.智能仪器：将诸如微处理器、存储器、接
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1）虚拟仪器的基本概念
（1）定义
– 传统仪器：特定功能和仪器外观。
– 虚拟仪器（VI，Virtual Instrumentation）：是
一种以计算机和测试模块的硬件为基础、以计
算机软件为核心所构成的，并且在计算机显示
屏幕上虚拟的仪器面板，以及由计算机所完成
的仪器功能，都可由用户软件来定义的计算机
口等芯片与传感器融合在一起，可组成智能仪 器。它有专用的小键盘、开关、按键及显示屏 等，多使用汇编语言，体积小，专用性强。
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所谓智能仪器是用以形容新的一代测量仪
器．这类仪器仪表中含有微处理器、单片计
算机或体积很小的微型机，有时亦称为内含
微处理器的仪器或基于微型机的仪器。这类
仪器，因为功能丰富又很灵巧，国外书刊中
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2 自动测试系统
定义：通常把以计算机为核心，在程控指令的指 挥下，能自动完成某种测试任务而组合起来的测 量仪器和其它设备的有机整体称为自动测试系统， 简称ATS (Automatic Test System)。
• 自动测试系统一般由四部分组成：
• 第一是微机或微处理器，它是整个系统的核心；
❖第三代自动测试系统
第二代自动测试系统虽然比人工测试显示 出前所未有的优越性，但是在这些系统中， 电子计算机并没有充分发挥作用，系统中 仍是使用传统的测试设备(只不过是配备 了新的标准接口)，整个系统的工作过程 基本上还是对传统人工测试的模拟。于是 出现了虚拟仪器。
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3 虚拟仪器
第十章 现代检测技术及其应用
10.1 智能检测与虚拟仪器 10.2 图像检测系统 10.3 软测量技术 10.4 检测技术及其
• 主要介绍现代检测技术基本概念、系
统组成，检测技术在测量、控制系统中的
综合应用。
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本章主要介绍现代检测系 统组成，检测技术在测量、控 制系统中的综合应用，并了解 检测系统中常用的部件。
被测 对象
采集 信号
调理、采集 硬件
测量 数据
软件 计算机
输出 数据
仪器面板、 鼠标、键盘
用户
激励信号
控制参数
数据命令
采集和产生
控制和处理
键入命令 显示和输出
– 2）良好的人机界面。虚拟仪器的面板（或称软面板） 是虚拟的（通过“控件”虚拟出面板）；
2–0230/1）0/8 功能强。虚拟仪器的功能是由用户软件定义的1。7
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❖第二代自动测试系统
第二代自动测试系统典型方块图如图所示。与第 一代自动测试系统的主要不同在于：采用了标 准化的通用可程控测量仪器接口总线(IEEE 488) 及可程序控制的仪器和测控计算机(控制器)， 从而使得自动测试系统的设计、使用和组装都 比较容易。
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• 第二是被控制的测量仪器或设备，称为可程控仪 器；
• 第三是接口(接口的主要任务是在下列方面提供仪 器与计算机连接需要的兼容) ；
2•020第/10/8四是软件。
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自动测试系统发展历程
自动测试技术源于70年代，发展至今．大致可分 为三代，其系统组成结构也有较大的不同。
❖第一代自动测试系统
第一代自动测试系统多为专用系统，通常是针对 某项具体任务而设计的。其结构特点是采用比较 简单的定时器或扫描器作为控制器，其接口也是 专用的。因此，第一代测试系统通用性比较差。
• 虚拟仪器（Virtual Instrument简称VI）
是计算机技术同仪器技术深层次结合
产生的全新概念的仪器，是对传统仪
器概念的重大突破，是仪器领域内的
一次革命。虚拟仪器是继第一代仪 器——模拟式仪表、第二代仪器—— 分立元件式仪表、第三代仪器——数 字式仪表、第四代仪器——智能化仪 器之后的新一代仪器。
– 4）虚拟仪器之“虚拟”含义：
• 虚拟仪器面板；
• 软件实现仪器功能。如：基于高速数据采集硬件，通 过计算机软件编程可实现“虚拟示波器”、“虚拟频 谱仪”、“虚拟交流数字电压表”、“虚拟频率计”、 “虚拟相位计”等不同仪器。
– 5）因此，软件是虚拟仪器的核心，NI 提出“软 件即仪器”（The software is the instrument）。
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– 与传统仪器相比，虚拟仪器技术特点： – （1）功能强、性价比高、开放性（可扩充性）
好；
• 充分利用计算机丰富的软硬资源。 • 仪器功能可通过软件灵活设计（基于相同的硬件，通
过软件设计可实现不同的虚拟仪器）。 • 仪器升级方便，性价比高（一机多用）。 • 基于计算机网络技术，可实现“网络化虚拟仪器”。
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检测仪表在控制系统中的综合应用举例
一个现代化火力发电厂需要多台计算机来快速地
测量锅炉、汽轮机、发电机上许多重要部位的温度、 压力、流量、转速、振动、位移、应力、燃烧 状况等热工、机械参数，还必须测量发电机的电压、
电流、功率、功率因数以及各种辅机的运行状态，然 后进行综合处理，将各被监测的重要参数进行数字或 模拟显示，自动调整运行工况，对某些超限参数进行 声光报警或采取紧急措施。
常简称为智能仪器。
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智能仪器的芯 片及模块
最低、最 高温度
51系列单片机芯片
各种智能仪器
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智能仪器的特点
（1）具有自动校准的功能； （2）具有强大的数据处理能力； （3）具有量程自动切换的功能； （4）具有操作面板和显示器； （5）具有修正误差的能力； （6）有简单的报警功能。