第10章 现代检测技术简介-现代检测技术及仪表-许秀-清华大学出版社
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在网络化仪表环境条件下，可以通过测试现场的普通仪表 设备，将测得的数据（信息）通过网络传输给异地的精密测量 设备或高档次的微机化仪器去分析、处理；能实现测量信息的 共享；可掌握网络结点处信息的实时变化趋势。此外，也可通 过具有网络传输功能的仪表将处理过的数据传回至原端，即现
场。
10.6 生物传感器简介
10.2.2 软测量技术分类
软测量技术主要依据采用的软测量建模方法进行分 类。根据模型建立方法的不同，可将软测量建模方法大 致分成如下几类。
1. 基于传统方法的软测量模型 2. 基于回归分析的软测量模型 3. 基于智能方法的软测量模型
10.2.3 软测量技术应用
软测量技术是对传统测量手段的补充，在解决与产 品质量、生产效益等相关的关键性生产参数无法直接测 量的问题方面有着很大优势，为提高生产效益、保证产 品质量提供了强有力的手段。
生物传感器（Biosensor）技术是重要的医学检验技术之 一，是现代生物技术与微电子学、化学、光学、热学等多学科 交叉结合的产物。
生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号 进行检测的仪器。它是由固定化的生物敏感材料作识别元件( 包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织切片、核酸、细胞 膜、生物膜等生物活性物质)，与适当的理化换能器及信号放 大装置构成的分析工具或系统。
10.4 虚拟仪器简介
虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表技术领域发展的产物。 虚拟仪器是继模拟仪表、数字仪表以及智能仪表之后的又一个 新的仪器概念。它是指将计算机与功能硬件模块（信号获取、 调理和转换的专用硬件电路等）结合起来，通过开发计算机应 用程序，使之成为一套多功能的可灵活组合的并带有通信功能 的测试技术平台，它可以替代传统的示波器、万用表、动态频 谱分析仪器、数据记录仪等常规仪器，也可以替代信号发生器 、调节器、手操器等自动化装置。使用虚拟仪器时，用户可以 通过操作显示屏上的“虚拟”按钮或面板，完成对被测量的采 集、分析、判断、调节和存储等功能。
10.5 网络化仪表简介
近年来随着Internet的出现并异常迅速地渗透到人们工作 、生活的各个方面，为测量与仪表技术带来了新的发展空间和 机遇，网络化测量技术与具备网络功能的新型仪表应运而生。 网络化仪表可以把信息系统与测量系统通过Internet连接起来 实现资源共享，高效地完成各种复杂艰巨的测量控制任务，从 而促进了现代测量技术向网络化仪表测量的方向发展。
第10章 现代检测技术简介
10.1 Leabharlann 代传感器技术的发展 10.2 软测量技术简介 10.3 多传感器融合技术简介
10.4 虚拟仪器简介 10.5 网络化仪表简介 10.6 生物传感器简介 10.7 仿生传感器简介
10.1 现代传感器技术的发展
现代传感器技术发展的显著特征是：研究新材料 ，开发利用新功能，使传感器多功能化、微型化、集 成化、数字化、智能化。 1．新材料、新功能的开发，新加工技术的使用
10.7 仿生传感器简介
众所周知，人体就是一部相当复杂的机器，在身体内 集成了各种各样既灵敏又精确的传感器。如何去仿造人类 的(或其他生物的)这种高度发达的传感器成为了现今科学 家研究的热点。仿生传感器又可细分成“触觉”、“压觉 ”、“接近觉”和“视觉”等多种仿生传感器。
人们对自身的各种感觉，如视觉、听觉、嗅觉和思维 等行为进行模拟，研制出了能自动捕获和处理信息并能模 仿人类行为的装置，这就是仿生传感器。
10.2.1 软测量技术概念
软测量技术指的是依据某种最优化准则，利用由辅 助变量构成的可测信息，通过软件计算，实现对主导变 量的测量方法。
软测量技术也称为软仪表技术。简单地说，就是利 用易测得的过程变量（常称为辅助变量或二次变量，例 如工业过程中容易获取的压力、温度等过程参数）与难 以直接测量的待测过程变量（常称为主导变量，例如精 馏塔中的各种组分浓度等）之间的数学关系（称为软测 量模型），通过各种数学计算和估计方法，实现对待测 过程变量的测量。
2．多维、多功能化的传感器 3．微型化、集成化、数字化和智能化 4．新型网络传感器的发展
10.2 软测量技术简介
虽然过程检测技术发展至今已有长足的进步，但 实际工业过程中仍存在许多无法或难以用传感器或过 程检测仪表进行直接测量的重要过程参数。一般解决 工业过程测量要求有两条途径：一是沿袭传统的检测 技术发展思路，通过研制新型的过程测量仪表，以硬 件形式实现过程参数的直接在线测量；另一种就是采 用间接测量的思路，利用易于获取的其他测量信息， 通过计算来实现被检测量的估计。软测量技术正是第 二中思想的集中体现。
随着现代化工业过程监测和控制的精细化要求和信 息技术的发展，这一技术必将会在工业过程中发挥越来 越重要的作用。
10.3 多传感器融合技术简介
多传感器数据融合是一种针对单一传感器或多传感器数据 或信息的处理技术。它通过数据关联、相关和组合等方式以获 得对被测环境或对象的更加精确的定位、身份识别及对当前态 势和威胁的全面而及时的评估。简单地说，多传感器数据融合 技术通过将来自多个传感器的数据和相关信息进行组合从而获 得比使用单一传感器更明确的推论。多传感器融合就像人脑综 合处理信息一样，充分利用不同时间与空间的多传感器数据资 源，采用计算机技术对按时间序列获得的多传感器观测数据， 在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，获得对被测对象 的一致性解释与描述，进而实现相应的决策和估计，使系统获 得比它的各组成部分更充分的信息。
场。
10.6 生物传感器简介
10.2.2 软测量技术分类
软测量技术主要依据采用的软测量建模方法进行分 类。根据模型建立方法的不同，可将软测量建模方法大 致分成如下几类。
1. 基于传统方法的软测量模型 2. 基于回归分析的软测量模型 3. 基于智能方法的软测量模型
10.2.3 软测量技术应用
软测量技术是对传统测量手段的补充，在解决与产 品质量、生产效益等相关的关键性生产参数无法直接测 量的问题方面有着很大优势，为提高生产效益、保证产 品质量提供了强有力的手段。
生物传感器（Biosensor）技术是重要的医学检验技术之 一，是现代生物技术与微电子学、化学、光学、热学等多学科 交叉结合的产物。
生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号 进行检测的仪器。它是由固定化的生物敏感材料作识别元件( 包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织切片、核酸、细胞 膜、生物膜等生物活性物质)，与适当的理化换能器及信号放 大装置构成的分析工具或系统。
10.4 虚拟仪器简介
虚拟仪器是计算机技术在仪器仪表技术领域发展的产物。 虚拟仪器是继模拟仪表、数字仪表以及智能仪表之后的又一个 新的仪器概念。它是指将计算机与功能硬件模块（信号获取、 调理和转换的专用硬件电路等）结合起来，通过开发计算机应 用程序，使之成为一套多功能的可灵活组合的并带有通信功能 的测试技术平台，它可以替代传统的示波器、万用表、动态频 谱分析仪器、数据记录仪等常规仪器，也可以替代信号发生器 、调节器、手操器等自动化装置。使用虚拟仪器时，用户可以 通过操作显示屏上的“虚拟”按钮或面板，完成对被测量的采 集、分析、判断、调节和存储等功能。
10.5 网络化仪表简介
近年来随着Internet的出现并异常迅速地渗透到人们工作 、生活的各个方面，为测量与仪表技术带来了新的发展空间和 机遇，网络化测量技术与具备网络功能的新型仪表应运而生。 网络化仪表可以把信息系统与测量系统通过Internet连接起来 实现资源共享，高效地完成各种复杂艰巨的测量控制任务，从 而促进了现代测量技术向网络化仪表测量的方向发展。
第10章 现代检测技术简介
10.1 Leabharlann 代传感器技术的发展 10.2 软测量技术简介 10.3 多传感器融合技术简介
10.4 虚拟仪器简介 10.5 网络化仪表简介 10.6 生物传感器简介 10.7 仿生传感器简介
10.1 现代传感器技术的发展
现代传感器技术发展的显著特征是：研究新材料 ，开发利用新功能，使传感器多功能化、微型化、集 成化、数字化、智能化。 1．新材料、新功能的开发，新加工技术的使用
10.7 仿生传感器简介
众所周知，人体就是一部相当复杂的机器，在身体内 集成了各种各样既灵敏又精确的传感器。如何去仿造人类 的(或其他生物的)这种高度发达的传感器成为了现今科学 家研究的热点。仿生传感器又可细分成“触觉”、“压觉 ”、“接近觉”和“视觉”等多种仿生传感器。
人们对自身的各种感觉，如视觉、听觉、嗅觉和思维 等行为进行模拟，研制出了能自动捕获和处理信息并能模 仿人类行为的装置，这就是仿生传感器。
10.2.1 软测量技术概念
软测量技术指的是依据某种最优化准则，利用由辅 助变量构成的可测信息，通过软件计算，实现对主导变 量的测量方法。
软测量技术也称为软仪表技术。简单地说，就是利 用易测得的过程变量（常称为辅助变量或二次变量，例 如工业过程中容易获取的压力、温度等过程参数）与难 以直接测量的待测过程变量（常称为主导变量，例如精 馏塔中的各种组分浓度等）之间的数学关系（称为软测 量模型），通过各种数学计算和估计方法，实现对待测 过程变量的测量。
2．多维、多功能化的传感器 3．微型化、集成化、数字化和智能化 4．新型网络传感器的发展
10.2 软测量技术简介
虽然过程检测技术发展至今已有长足的进步，但 实际工业过程中仍存在许多无法或难以用传感器或过 程检测仪表进行直接测量的重要过程参数。一般解决 工业过程测量要求有两条途径：一是沿袭传统的检测 技术发展思路，通过研制新型的过程测量仪表，以硬 件形式实现过程参数的直接在线测量；另一种就是采 用间接测量的思路，利用易于获取的其他测量信息， 通过计算来实现被检测量的估计。软测量技术正是第 二中思想的集中体现。
随着现代化工业过程监测和控制的精细化要求和信 息技术的发展，这一技术必将会在工业过程中发挥越来 越重要的作用。
10.3 多传感器融合技术简介
多传感器数据融合是一种针对单一传感器或多传感器数据 或信息的处理技术。它通过数据关联、相关和组合等方式以获 得对被测环境或对象的更加精确的定位、身份识别及对当前态 势和威胁的全面而及时的评估。简单地说，多传感器数据融合 技术通过将来自多个传感器的数据和相关信息进行组合从而获 得比使用单一传感器更明确的推论。多传感器融合就像人脑综 合处理信息一样，充分利用不同时间与空间的多传感器数据资 源，采用计算机技术对按时间序列获得的多传感器观测数据， 在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，获得对被测对象 的一致性解释与描述，进而实现相应的决策和估计，使系统获 得比它的各组成部分更充分的信息。