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计算机检测复习整理一智能检测装置 智能检测装置的主要形式：智能传感器，智能仪器，虚拟仪器，智能检测系统。二非电量检测 非电量检测包括：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）。三流量检测 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。（流体的体积流量计算公式，书P43,2.35）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。（计算公式太复杂，目测不考，忽略）。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。（计算公式，书P46,2.50）四智能仪器 智能仪器的分类：非集成智能仪器，集成智能仪器 智能仪器的构成：硬件组成包括传感器，主机电路，模拟量输入/输出通道，人机接口电路，标准通信接口等。软件部分主要包括监控程序，接口管理程序和数据处理程序。 智能仪器的功能：逻辑判断，决策和统计处理功能。自诊断，自校正功能。自适应，自调整功能。组态功能。记忆，存储功能。数据通信功能。 智能仪器的特点：高精度，多功能，高可靠性和稳定性，高分辨率，高信噪比，友好的人机对话能力，良好地网络通信能力，自适应性强，高性价比。 智能仪器的发展：多功能化，智能化，微型化，网络化。五非集成智能仪器 定义：将传统的传感器，单片机或微机，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：专用或多功能，小型化，低便携，低功耗，易于密封，适应恶劣环境，低成本。 应用：书P63，图3.3六虚拟仪器 定义：以通用的计算机硬件与操作系统为依托，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。 特性：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、技术更新快。 发展：1面向大型高精度集成系统的GPIB,VXI,PXI总线方式。 2面向普通廉价型系统的PC插卡，LPT并口，USB串口，IEEE标准1394接口。 构成：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 硬件包括计算机硬件平台和测控功能硬件。 软件包括I/O接口软件，仪器驱动程序和应用软件。 开发平台：NI公司的LabVIEW。七虚拟仪器总线 虚拟仪器室一种以计算机为核心的硬，软件模块化的开放系统。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。八现场总线 定义：一种安装在制造和过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、双向传输和多分支结构的通信网络。 表现的方面：现场通信网络与信息传输的数字化，现场设备的智能化与互联，互操作性，分散功能块，通信线供电，开放式互连环境。 特点：1对N结构减少传输电缆，节约硬件设备，可靠性高，可控性好，互换性好，互操作性好，分散控制，统一组态。 优势：增强了现场级信息集成能力，开放式、互操作性、互换性、可集成性，系统可靠性高、可维护性好，降低了系统及工程成本。 通信协议：由底层到上层分为：现场设备层，过程监控层，企业管理层。 网络拓扑结构：星状结构，树状结构，环状结构。 通信模式：对等式，主从式，客户/服务器式。 典型的现场总线有：CAN，LonWorks，profibus，HART，Ethernet。九干扰及干扰源 所谓干扰，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。 干扰源：1.内部干扰：内部干扰是指测试系统本身的各种器件，电路，负载，电源等引起的各种干扰。内部干扰分四种情形：电路性干扰，电容性干扰，电感性干扰，电磁波干扰。 2外部干扰：外部干扰是指由使用条件和外界环境因素所引起的干扰，它主要来自自然界（地球磁场，地球大气放电。）和被测对象周围的电气设备（高压输出线，内燃机，电焊机。）十智能传感器定义：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。十一.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。 测温电路：书P20,21，图2.7，2.8，2.9。十二.霍尔效应 定义：当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。霍尔效应产生的电动势称为霍尔电动势。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。 F=eBv; e:电子电荷 v：电子平均运动速度 E=KIB；十三.集成智能仪器（也称智能传感器） 指借助于半导体技术把传感器部分与信号预处理电路，输入输出接口，微处理器等制作在同一块芯片上。 优点：集成度更高，功能更强大，多功能，一体化，精度高，适宜大批量生产，体积小，便于使用。十四.虚拟仪器软件 LabVIEW图形编程方式可以节约80%程序开发时间，功能强大灵活，简单，方便，完整的环境和工具。多种硬件驱动（RS232,485，GPIB,VXI.），内置TCP/IP，ACTIVEX等库函数。给予ANSIC的交互式C语言开发平台。 三要素：前面板，框图，图标/连接器。十五.图像恢复 图像恢复是消除或减少在获取图像过程中产生的某些退化，使图像能够反映原始图像的真实特征。旨在改善图像质量，降低模糊的，有噪声的图像。有滤波，代数，非线性处理三种方法。十六.图像边缘检测 边缘检测的实质就是采用某种算法提取出图像中对象与背景间的交接线，如图像中灰度发生急剧变化区域边界。书P143，图6.12十七.微弱信号 微弱信号是相对于背景噪声而言的，其信号幅度的绝对值很小，信噪比很低的一类信号。十八.共模干扰 同时加在两条被测信号线上的外界干扰即使共模干扰，即输入通道两个输入端上共有的干扰电压。 抑制方法：采用差分放大器，利用双端输入的运算放大器，利用隔离放大器，利用浮地输入双层屏蔽放大器。十九.随机误差 定义：对同一被测量进行多次重复测量时，绝对误差的绝对值和符号不可预知的随机变化，但就误差总体而言，具有一定的统计规律性。 随即误差大，测量结果分散，精密度低。二十.百分误差 试验中公式计算值与试验所得值之间的误差。 百分误差=（试验数值-公式数值)/公式数值*100%。 由于仪器精度不够导致测量结果不够精确，使用近似值而不是真实值。 二十一.弹性式压力计 以弹性元件受压后所产生的弹性变形为测量基础。弹性式压力计根据测压范围的不同，常用的有膜片、膜盒、波纹管、弹簧管。二十二.霍尔压力表 任何非电量只要能转化为位移的变化，均可利用霍尔式位移传感器的原理转换为霍尔电动势。霍尔压力表是利用弹性元件把被测压力转换成位移量。弹性元件在霍尔元件表面产生位移时，带动霍尔元件，使它在现行变化磁场中移动，从而输出霍尔电动势。 书P42，图2.35，当压力增加，波登管伸长，产生位移，输出与压力成正比的电动势。二十三.浮子液面计 浮子液位计是利用浮力中恒浮力原理工作的液位测量仪表。 结构分为：平衡式，杠杆式，连杆式，导杆式，联通杆式。 种类：磁性浮子液位计，浮球浮子液位计。二十四.浮筒式液位计 浮筒式液位计属于变浮式液位计，即在液面位置变化时，浸没浮筒的体积不同，因而浮力也不同，可通过测量浮力的变化来测量液面的高度。 当液位变化时，浮筒所受的浮力随之变化，由于重力不变，要达到新的平衡状态，浮筒的浸没高度必然变化，使弹簧的张力也随之而变。由于位移甚小，机构摩擦及非线性影响减少了很多，所以仪表精度一般高于位移平衡式，可达到1级。浮力式液位仪表受外界温度、湿度、强光、气流等影响较小，但由于浮力式液位计具有可动部件，因而会因摩擦而引起灵敏度降低和变差增大，另外，浮子占有较大空间，体积较大，这些都是浮力式仪表的不足。二十五.电阻温度计 利用导体或半导体的电阻随温度变化的特性测量温度的器件或仪器。 最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件，主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计，在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。 分辨率 0.1 / 0.1 / 0.1K 误差值 (0.05%rdg+0.5)二十六.检测系统结构 书P269，P270（基本型，同步型，并行型）二十七.虚拟仪器系统结构 数据采集于控制（数据采集卡，GPIB仪器，VXI仪器，RS232仪器，USB仪器，其他仪器） 数据分析与处理（数字信号处理，数字滤波，数字分析，统计） 数据表达与输出（网络传输，图形传输，文件I/O，图形用户接口）二十八.现场总线特点 特点：1对N结构减少传输电缆，节约硬件设备，可靠性高，可控性好，互换性好，互操作性好，分散控制，统一组态。二十九.看门狗技术 看门狗，又叫监控定时器，是智能检测系统普遍采用的一种抗干扰和提高系统可靠性的措施，其作用相当于代替人工复位，即当程序因干扰出现跳变，系统出现瘫痪时，看门狗能强制系统复位，使CPU从死循环状态进入正常程序流程。 目前有软件和硬件两种实现方式，硬件看门狗独立于CPU，在固定时间CPU与看门狗通信一次，通信失常则系统复位，其无法解决干扰引起的中断关闭。软件看门狗在主程序中监视中断，在中断中监视主程序，相互制约依存，抗干扰性强，提高了性能。三十.光隔放大器 原理图（书P203，图9.10） 输入信号被放大后，由耦合器中的发光二极管转换成光信号，再通过光耦合器中的光电器件变换成电压或电流信号，最后由输出放大器放大输出，其通常被作为非线性器件使用，在信号较强时，将出现大的非线性误差。 输入电路：输入运算放大器，调制器，电源。 输出电路：运算放大器，解调器，带通滤波器，功率振荡器。三十一.仪表精度（重要） 分三种：准确度，精密度，精确度 准确度：反映测量结果的中系统误差的影响（大小）程度。即测量结果偏离真值的程度。 精密度：反映测量结果中随即误差的影响（大小）程度。即测量结果的分散程度。 精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度（或极限误差）来表示。 在正常的使用条件下,仪表测量结果的准确程度叫仪表的准确度.引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差.在工业测量中,为了便于表示仪表的质量,通常用准确度等级来表示仪表的准确程度.准确度等级就是最大引用误差去掉正