现代检测技术发展概述

1、现代检测技术发展概述现代检测技术是将电子技术F光机电技术、计算机信息处理、自动化、控制工程等多学科融令为一体井综合运用的复合技术.披广泛应用于交通、冶金、电力.建材.化工.机械尊工业领域的自动化装备及生产自动化测控系统中，并且在其它的各个领域中都发挥着重要的作用随着现代科学技术的不断发展、社会的日战进步，现代化生产的规模越来越大，管理的形式和方式管于爹样性，管理也更加科学，人们对产品的产量和质晟的要求也越来越高，这就导致常规的检测参数、检测手段、检测仪表难以満足现代生产和生活的需求.从单参数测童到多参数的综合自动检测，从一般的参数值测量到参数的状态估计，从确定性的测竄到模擁的判断等，各种新的检

2、测方法和新的检测技术统称为现代检测技术【叽檢测的发展和现代检测技术*检测是指在各类生产、科研*试验及服务等各个较域，以确定被测对象属性和量值为目的的全胡操作%而王业化的发展则对传统的检测提出了更高的耍求为了保证生产过程能正常高效、经济的运行，严格控制生产过程中某空重要的工艺参数如温度、压力、流量零)进疔严格的控制，基于这样的理念现代检測技术应运而生.检测技术是20世纪六十年代发展起来的一门具有广泛应用价值的交叉学科，近几十年来.自动控制理论和计算机技术迅速发展，并已应用到生产和生活的各个领域【佩其发展过程经历了三个阶段：(1) 第一阶段是依靠人工为主窮通过现场的观看设备运行的状奇，感知异常噪音

3、，振动，温度等,再根据个人的经验判断可能出现哪种故障或險患(2) 第二阶段是信号分析监测与诊断阶段.由于测St技术、传感器技术和分析技术的不斷发長，监测技术也渐渐发展为利用传感器和各种测量仪器来收集参数，通过与正常情况下的參数对比与分折后，判断哪里出现故障或隐患(3) 第三阶段是现代化状态监测与故障诊斷阶段。伴随着网络技术、计算机技术、软测量技术、信号处理技术的发展.计算机监控时代也应用而生，通过计算机技术以及各种轶件技术实施对设备状态进疔监测122现代检测技术的特征(1) 从参数性质上看，在常规测St技术难测凰的参数一般都用现代检测技术测盘，对于这类参数现在还没有合适的传感器应对，很难实现常

4、规意义的测量,且容易受到各种因素的影响，测就误差大，不能满足测虽要求国(2) 从应用的领域看.在设备复杂，过程复杂等综合性参数测量方面如机械的故障分析油品质量的检测、多相流系统中的流动参数等，主要用现代检测技术来测fi111.对于这样的被测对象或测量要求，很难用单一传感器来完成.(3) 从技术和应用方法看，主要利用了新的传感技术、传感器、软件技术,通过软件技术对传感器输岀的信号进行处理得到特征参量，通过建立传感器的输出与待测量Z间的模型，根据被测址的数据获取待测量的信息.现代检测系统的组成现代检测系统主要用于各种物理或化学成分等参量的检测，通常由各种传感器将非电被测参量经倍号处理、数据采集、信

5、号显示并输出，再加上系统所孫的稳压电源和必要的输入设备一起组成一个完整的检测系统，其各部分关系如图1T所示.执行器控制及功率放大匸n被测对彖传感器信号调理电路数据采集信号处理图1-1现代检测系统的构成输入设备输入设备输入设备由上图可知现代检测系统各部分组成及功能如下：K传感器能够感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置称为传感器伺.传感器是检测系统中与被检测对彖关系最密切的部分.传感器负贾把被测量作为信号提岀来并絵到信号调理部分.传感器作为检测系统的信号源，其性能的好坏将直接形响检测系统的精度和其它指标(.2、信号调理信号调理是指对检出的信号进行适当的分析处理.信号调理就是针

6、对传感器输出非理想数据进行合理变换及处理.这部分任务可以由电路、光路或气路来完成，但由电路完成居多.完成信号变换的电路就称为信号调理电路.对信号调理电路的要求是：能准确转换、稳定放大、可靠地传输信号；信噪比高，抗干扰性能好.3、数据采集数据采集就是对传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号的采吳，再将采集的数据送入计算机进行数据处理数据采集系统的主要性能指标是，(1) 输入模拟电压信号范围，单位：V：(2) 转换速度(率)单位：次/肌(3) 分辨率，通常以模拟信号输入为满度时的转换值的倒数来表征：(4) 转换误差，通常捋实际转换数值与理想A/D转换器理论转换值之差.4、信号处理信号处理

7、是检测的核心.是数据处理和控制系统的重要环节。现代检测系统对高频信号和复杂信号的处理常常需烫增加数据传输速度和运算速度，以及处理高精度的专用高速度数据处理器或直接采用工业控制计算机，使得信号处理的速度直接影响现代检测系统问題解析的能力山.5、信号显示通常检测系统在信号处理完被测参量的当前值后都要送到显示器作实时显示，显示器是检测系统主要环节之一，显示器类型有指示式、数字式和屛幕式三种.(1) 指示式显示又称模拟式显示.被测参fit数值大小由光指示器在尺标上的相对位置来表示.一般适合于检测精度要求不高的单参量测量显示场合.(2) 数字式显示以数字形式直接显示出被测参量数值的大小目前，各类检测仪表

8、和检测系统越来越多地采用数字式显示方式.(3) 屏幕式显示其实就是一种类似电脑显示方法，即具有形彖性，读数又方便，又能同时在同一个屏黑上显示一个或多个被测堂的变化曲线，对数据的分析研究更简单方便其显示通常需由计算机控制，对环境温度、湿度等指标要求较离.6、信号输出在正常情况下，检测系统在信号处理出被测參量的瞬时值后除送给显示器外，还要把测量值送到控制计算机、可编程控制器、打印机、记录仪等，从而构成闭环控制系统和实现打印输出7、输入设备输入设备是操作人员和检测仪表或检测系统联系的另一主要环节.最简单的数字量输入设备有开关、按钮等。模拟童的输入与设置往往需要借助电位器的帮助.霸要说明的是，以上七个

9、部分不是所有检测系统都具备的，相对一些简单的检测系统，只要其中的几个部分就可以满足要求，具体构成要根据系统实际需要进行取舍.现代检测技术常用的方法现代检测技术常用的方法有以下几种；1. 先进传感技术传感技术是关于传感器原理、结构、材料、设计、制造及应用的综合技术.传感器在检测系统中处于第一个环节，直接测量被测参数，并将被测参数转换成易于传输的物理量，通过传感器获得信息的正确性直接影响到整个测fit或控制系统的精确性因此，传感器在检测系统中具有非常重要的位置，传感器工作原理是在各种生物效应、化学效应和物理效应基础上建立的，随着新材料、新效应、新工艺不断发展，传感技术也随之发展.2. 现代信息处理

10、技术现代信息处理技术就是对采集的数据进行处理或变换以获得某些特征值，并通过获得的特征值与待测参数分析比较来得到待测参数的信息.其常用处理方法有幅域分析方法.时域分析方法和频域分析方法等.3软检测技术软检测技术就是利用辅助变哥与难以直接测呈的待测变量建立数学模型，并通过建立的数学模型实现对主导变虽的测量.所以，软测员实际上以现有传感踞为基础，以各种计算机软件为核心的一种硬件与软件相结合的新测量方法【叫4.数据融合技术数据融合技术就是利用若干个传感器去完成单个传感器无法完成或实现的测昼.其优点包括可以增加检测的可信度、降低不确定性、改善信噪比、增加对待测量的时间和空间覆盖程度等。综合上述几种检测技

11、术常用方法的比较.本文拟采用软检测技术方法来对起重机液压平衡阀实施检测.现代检测技术发展趋势20世纪60年代以来，计算机技术和航天技术的高速发展，渐渐产生了基于状态空间模型的所谓“现代”控制理论U8I9J.随着新材料、微型计算机、机电一体化、大规模集成电路等技术的发展，大大促进了现代检测技术的发展.目前，现代检测技术向着高精度和髙可靠性.离集成化和高数字化、智能化及非接触式检测技术的趋势发展，主要待点如下，1. 不断拓展测量范围，提离检测精度和可靠性科学技术不断发展，对检测仪器和检测系统的性能提出了更高要求，尤其在精度、测量范围、可靠性等方面要求愈来愈高。2. 传感器逐渐向奥成化、组合式、数字化方向发展大规模集成技术的发展，实现了传感器的敏感元件和信号调理电路的集成，对检测系统提供了很大的方便.另外一些厂商将多种敏感元件集成于一体,实现了多种功能的新型组合式传感器，且研制出能够直接输出数字信号的新型传感器.3. 重视非接触式检测技术研究由于在正常的检测系统中