现代传感技术优选ppt资料

现代(xiàndài)传感技术第一页，共58页。10.1传感器新技术(jìshù)的发展

传感器新技术的发展，主要有以下几个方面:1.发现(fāxiàn)并利用新现象2.利用新材料3.微机械加工技术4.集成传感器5.智能化传感器第二页，共58页。10．2无损检测诊断(zhěnduàn)技术新进展10．2．1常用无损检测方法无损检测的方法很多，工业上最常用的无损检测方法有5种。1．射线探伤(RT)2．超声检测(UT)3．渗透探查(tànchá)(PT)4．磁粉检测(MT)5．涡流检测(ET)第三页，共58页。磁粉检测法磁悬液磁粉检测仪将磁悬液喷洒在工件表面，将磁粉检测(jiǎncè)头夹持在被测工件上，通以数百安培的电流，工件中将产生磁场，工件表面的裂纹可因磁粉的不均匀分布而显示出来。第四页，共58页。X光探伤(tànshāng)将x光发生器对准被测位置，将感光片贴在物体背面，人离开(líkāi)后通上高压电，再将感光片冲洗出影像，即可观察到缺陷。第五页，共58页。CT探伤(tànshāng)成像（参考中国工程物理研究院应用电子学研究所资料）第六页，共58页。德国Huerth——重仅1公斤，USMGo是GE传感与检测(jiǎncè)科技推出的最轻最便携的超声波探伤仪。第七页，共58页。厦门市涡流检测(jiǎncè)技术研究所ET-209便携涡流(wōliú)探伤仪ET-737A数码(shùmǎ)涡流仪第八页，共58页。ET-100钢管(gāngguǎn)腐蚀扫查仪第九页，共58页。10．2．2无损检测诊断新技术1．正电子湮灭(yānmiè)检测诊断技术2．液晶检测诊断技术3．中子照相检测诊断技术4．磁记忆效应检测诊断技术第十页，共58页。安全检查第十一页，共58页。EMS-2003智能(zhìnénɡ)便携式磁记忆涡流检测仪EMS-2000+智能化磁记忆金属诊断仪（应力(yìnglì)集中检测仪）第十二页，共58页。

根据金属磁记忆效应原理,实验证明,在地磁的作用下,在役铁磁性工件的缺陷和夹杂部位,会产生(chǎnshēng)磁畴归一现象,并在其上出现漏磁场。在缺陷位置和/或内应力相对集中的地方,金属导磁率最小,其磁场切向分量具有最大值,而法向分量则改变符号,具有零值。对工件表面漏磁场法向分量进行扫描检测,便可确定应力集中区域,从而间接地判断该铁磁性工件是否存在缺陷。

对在役设备由于材料不连续性(缺陷)而导致应力集中,以全新的快捷检测方式,给出设备疲劳损伤的早期诊断。配有多种不同形式的传感器及长度计测器,以适应不同形式的检测需要。可用于锅炉压力容器、管道、叶片、轴承、铁轨、齿轮对、焊接部位及其它铁磁性金属构件的检测。第十三页，共58页。10．3虚拟仪器技术(jìshù)10．3．1虚拟仪器简介虚拟仪器技术，就是根据用户的要求由软件定义通用测量硬件的功能.虚拟仪器通常由传感器、信号采集与调理(tiáolǐ)单元、数据采集板卡和计算机软硬件系统组成.第十四页，共58页。虚拟仪器的组成(zǔchénɡ)第十五页，共58页。虚拟仪器的组成也可描述(miáoshù)为高效的软件，模块化I/O硬件以及用于集成的软硬件平台3部分；利用虚拟仪器技术，工程师们可以按照自己的具体要求来定制硬件的功能，从而在很少的时间内开发出高性能，高扩展性的集成系统。虚拟仪器的组成(zǔchénɡ)第十六页，共58页。虚拟仪器的分类（1）PC总线(zǒnɡxiàn)——插卡型虚拟仪器（2）并行口式虚拟仪器（3）GPIB总线(zǒnɡxiàn)方式的虚拟仪器（4）VXI总线(zǒnɡxiàn)方式虚拟仪器VXI（5）PXI总线(zǒnɡxiàn)方式虚拟仪器PXI（6）外挂型串行总线(zǒnɡxiàn)虚拟仪器（7）网络化虚拟仪器第十七页，共58页。第二十六页，共58页。第四十五页，共58页。（3）GPIB总线(zǒnɡxiàn)方式的虚拟仪器理想的情况是能保持几年不更换(gēnhuàn)的高效能电池，或采用耗电少的传感器。A/D转换(zhuǎnhuàn)传感器网络(wǎngluò)的主要功能从多传感器数据融合的角度，传感器相互之间的工作方式主要分为三种(sānzhǒnɡ)，即互补方式、竞争方式和协同方式。4．磁记忆效应检测诊断技术虚拟仪器的灵活性体现(tǐxiàn)在以上两种情况。技术更新周期长（5~lO年)第三十九页，共58页。第三十一页，共58页。海军舰船传感器数据(shùjù)融合系统虚拟仪器技术，就是根据用户的要求由软件定义通用测量硬件的功能.主从结构(jiégòu)传感器网络第二十七页，共58页。虚拟仪器的集成(jíchénɡ)第十八页，共58页。表10-1虚拟仪器与传统仪器的性能(xìngnéng)比较虚拟仪器传统仪器开发和维护费用低开发和维护费用高技术更新周期短(0.5~1年)技术更新周期长（5~lO年)软件是关键硬件是关键价格低价格昂贵开放灵活与计算机同步，可重复用和重配置固定可用网络联络周边各仪器只可连有限的设备自动、智能化、远距离传输功能单一，操作不便第十九页，共58页。虚拟仪器系统由软件(ruǎnjiàn)和硬件组成第二十页，共58页。一个设备(shèbèi)实现不同应用不同的设备实现同一(tóngyī)应用虚拟仪器的灵活性体现(tǐxiàn)在以上两种情况。第二十一页，共58页。虚拟仪器(yíqì)与传统仪器(yíqì)硬件性能的比较第二十二页，共58页。第二十三页，共58页。虚拟仪器的编程软件(ruǎnjiàn)LabVIEWLabVIEW的前面板第二十四页，共58页。LabVIEW的程序框图第二十五页，共58页。参考(cānkǎo)程序前面板第二十六页，共58页。

10．4多传感器数据(shùjù)融合技术单一传感器只能获得环境或被测对象的部分信息段，而多传感器信息经过融合后能够完善地、准确地反映环境的特征。经过融合后的传感器信息具有以下特征：信息冗余性、信息互补性、信息实时性、信息获取(huòqǔ)的低成本性。定义：将经过集成处理的多传感器信息进行合成，形成一种对外部环境或被测对象某一特征的表达方式。第二十七页，共58页。优点(yōudiǎn)增加了系统的生存能力扩展了空间覆盖范围扩展了时间覆盖范围提高了可信度降低了信息的模糊度改善了探测(tàncè)性能提高了空间分辨率增加了测量空间的维数第二十八页，共58页。10.4.2数据融合层次数据融合层次的划分主要(zhǔyào)有两种方法。第一种方法是将数据融合划分为低层(数据级或像素级)、中层(特征级)和高层(决策级)。另一种方法是将传感器集成和数据融合划分为信号级、证据级和动态级。第二十九页，共58页。10.4.3数据融合(rónghé)过程数据(shùjù)融合过程第三十页，共58页。10．4．4多传感器数据融合(rónghé)中的传感器工作方式从多传感器数据融合的角度，传感器相互之间的工作方式主要分为三种(sānzhǒnɡ)，即互补方式、竞争方式和协同方式。传感器可以看成是一种获取被感知环境在给定时刻的信息的装置，其可以定义为一个具有两个自变量的函数，一个自变量为被感知环境，另一个自变量为时间，用数学公式来表达第三十一页，共58页。局部处理器局部处理器

外部逻辑中央处理器传感器信号传感器信号先验信息修正信息先验信息修正信息传感器故障检测系统一种雷达测量的数据融合(rónghé)结构第三十二页，共58页。控制和信息融合计算机自主移动装配机器人装配机械手力觉传感器触觉传感器视觉传感器超声波传感器激光测距传感器多传感器数据(shùjù)融合自主移动装配机器人第三十三页，共58页。行扫描处理器红外探测器直流偏压AGC搜索器万向支架惯性导航系统图像摄像机万向支架图像处理共享存储器数据融合处理器环境控制显示记录人机界面图像摄像机传感器海军舰船传感器数据(shùjù)融合系统第三十四页，共58页。传感器信号处理ADC单片机显示第三十五页，共58页。10．5传感器网络技术通信技术和计算机技术的飞速发展，人类社会已经进入了网络时代。智能传感器的开发和大量使用(shǐyòng)，导致了在分布式控制系统中，对传感信息交换提出了许多新的要求。

第三十六页，共58页。第三十七页，共58页。传感器节点一般由传感单元、处理单元、收发单元、电源(diànyuán)单元等功能模块组成。除此之外根据具体应用的需要还可能有定位单元、电源(diànyuán)再生单元和移动单元等。传感器网络节点(jiédiǎn)组成示意图第三十八页，共58页。传感器网络结构示意图第三十九页，共58页。传感器网络(wǎngluò)的主要功能参数(cānshù)计算。事件检测。目标监测。目标跟踪实现被测对象的跟踪。第四十页，共58页。传感器网络的主要(zhǔyào)特点传感器节点数量巨大且密度较高常规运行处于低功耗状态具有很强的网络自组织能力具备信息融合的数据(shùjù)处理具有灵活的数据(shùjù)搜索功能对检测环境的干扰和侵蚀小具备互补性和容错能力第四十一页，共58页。传感器1传感器2传感器3信号处理器信号处理器信号处理器计算机计算机计算机传输线执行器执行器执行器分布式传感器网络系统结构(jiégòu)第四十二页，共58页。传感器网络的作用传感器网络可以实施远程采集数据，并进行分类存储和应用。传感器网络上的多个用户可同时对同一过程进行监控。凭借智能化软硬件，灵活调用网上各种计算机、仪器仪表和传感器各自的资源特性和潜力。区别不同的时空(shíkōnɡ)条件和仪器仪表、传感器的类别特征，测出临界值，作出不同的特征响应，完成各种形式、各种要求的任务。第四十三页，共58页。专家们高度评价和推崇(tuīchóng)传感器网络，把传感器网络同塑料、电子学、仿生人体器官一起，看作是全球未来的四大高技术产业。预言它们将掀起新的产业浪潮。第四十四页，共58页。传感器网络的结构传感器网络可用于人类工作、生活、娱乐(yúlè)的各个方面，可用于办公室、工厂、家庭、住宅小区、机器人、汽车等多种领域。传感器网络的结构形式多种多样，可以是全部互连形的分布式传感器网络系统。也可以是多个传感器计算机工作站和一台服务器组成的主从结构传感器网络。网络形式可以是以太网或其它网络形式，总线连接可以是环形、星形、线形。第四十五页，共58页。传感器1传感器n计算机n计算机1执行器执行器存储器服务器总线连接主从结构(jiégòu)传感器网络第四十六页，共58页。传感器网络(wǎngluò)还可以是多个传感器和一台计算机或单片机组成的智能传感器.传感器网络(wǎngluò)可以组成个人网、局域网、城域网，甚至可以连上遍布全球的Internet互联网。若将数量巨大的传感器加入互联网络(wǎngluò)，则可以将互联网延伸到更多的人类活动领域。第四十七页，共58页。亮度(liàngdù)传感器烟雾(yānwù)传感器温度传感器声音(shēngyīn)传感器气压传感器按键接口电路数字信号处理接口单片机执行设备LCD显示设备传感器网络组成的智能传感器第四十八页，共58页。传感器1传感器n数字(shùzì)信号处理器A/D转换(zhuǎnhuàn)A/D转换(zhuǎnhuàn)数字信号处理器Internet网用户1用户n数量巨大的传感器加入Internet互联网络第四十九页，共58页。目前，传感器网络建设工作遇到的最大问题是传感器的供电电源问题。理想的情况是能保持几年不更换(gēnhuàn)的高效能电池，或采用耗电少的传感器。值得关注的是，随着移动通信技术的发展，传感器网络也正朝着开发无线传感器网络的方向发展。第五十页，共58页。上电自检测(jiǎncè)电路热电偶传感器电子模拟开关热电偶信号处理(chǔlǐ)电路DSP显示电路(diànlù)接口CAN驱动器DC-DC开关电源电源总线CAN总线航空发动机智能温度传感器显示器控制系统第五十一页，共58页。操作员工作站操作员工作站电源(diànyuán)驱动自动控制(zìdònɡkònɡzhì)器件工程师工作站监管(jiānguǎn)系统传感器执行器传感器执行器传感器执行器高速现场总线低速现场总线高速现场总线现场总线控制系统第五十二页，共58页。网管BACnet协议(xiéyì)网络存储器办公系统(xìtǒng)节点设备系统(xìtǒng)