學年論文現(xiàn)代檢測系統(tǒng)

1、<p><b>　　現(xiàn)代檢測系統(tǒng)</b></p><p>　　南京信息工程大學 電子科學與技術系，南京 210044</p><p>　　摘要：介紹了現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的構成及應用，故障檢測與診斷的方法；討論了現(xiàn)代檢測系統(tǒng)組建時，用到的各個部件；詳細論述了系統(tǒng)故障檢測部分以及用到的關鍵技術；提出了目前在虛擬儀器系統(tǒng)中較為常用的幾種總線方式和應用特點。</p&

2、gt;<p>　　關鍵詞：現(xiàn)代檢測系統(tǒng)；故障檢測與診斷；虛擬儀器系統(tǒng) </p><p>　　對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)而言，采用各種測量與診斷系統(tǒng)對生產(chǎn)全過程進行檢查、監(jiān)測以及故障診斷，對確保安全生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質量，提高產(chǎn)品合格率，降低能源和原材料消耗，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益是必不可少的。所謂測量與診斷系統(tǒng)就是對被測對象進行信息的提取、信號的轉換存儲與傳輸、信號的顯示記錄和信號的分析處理，最終對被測對象

3、做出診斷的系統(tǒng)。它又可以被細分為測量系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)兩部分。測量系統(tǒng)中主要有傳感器、放大器、調理系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集等。而檢測系統(tǒng)主要包括信息的提取、轉換、存儲、傳輸、顯示和分析處理等。</p><p>　　測量系統(tǒng)中基本特性為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。通過研究他們實現(xiàn)對測量系統(tǒng)的標定和最終實現(xiàn)不失真測量。對于測量到得數(shù)據(jù)進行分析檢測，檢測系統(tǒng)由原先的簡單進行信號放大、電參量轉換到現(xiàn)在的信號分析處理現(xiàn)代檢測系統(tǒng)。借助于計算機為

4、基礎現(xiàn)代檢測系統(tǒng)能夠真正實現(xiàn)檢測的自動化與智能化，從而決定它能在更大范圍內實現(xiàn)測量與診斷的應用。</p><p>　　一、現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的構成</p><p>　　盡管現(xiàn)代檢測系統(tǒng)所用的儀器種類繁多，用途、性能千差萬別，但它們的作用都是用于各種物理或化學成分等參量的檢測。通常由各種傳感器將非電被測參量轉換成電信號，然后經(jīng)信號調理（信號轉換、信號檢波、信號濾波、信號放大等）、數(shù)據(jù)采集、信號處理

5、后顯示并輸出。由以上設備以及系統(tǒng)所需的交、直流穩(wěn)壓電源和必要的輸入設備便組成了一個完整的檢測系統(tǒng)，其各部分關系如圖0-1所示[2]。</p><p>　　圖0-1　現(xiàn)代檢測系統(tǒng)一般構成</p><p><b>　　1、傳感器</b></p><p>　　傳感器是檢測系統(tǒng)中形式最多樣、與被測對象關系最密切的部分。傳感器負責把被測量作為信號提取出來

6、并傳輸?shù)叫盘栒{理部分。許多情況下，它和變換沒有什么一個得界限，因為傳感器實質上完成的也是一種變換，即將被測量的特征參數(shù)轉換為有用的信號的變換。</p><p>　　傳感器作為檢測系統(tǒng)的信號源，其性能的好壞將直接影響檢測系統(tǒng)的精度和其他指標，是檢測系統(tǒng)中十分重要的環(huán)節(jié)。因此通常檢測系統(tǒng)對傳感器有如下要求：</p><p>　?。?）精確性　傳感器的輸出信號必須準確地反應其輸入量，即被測量的變

7、化。因此，傳感器的輸出與輸入關系必須是嚴格的單值函數(shù)關系，最好是線性關系；</p><p>　?。?）穩(wěn)定性　傳感器的輸入、輸出的單值函數(shù)關系最好不隨時間和溫度而變化，受外界其他因素的干擾影響亦應很小，重復性要好；</p><p>　?。?）靈敏度 即要求被測參量較小的變化就可使傳感器獲得較大的輸出信號；</p><p>　　就具體應用而言又可以根據(jù)檢測對象的特點來

8、選取合適的傳感器如選用低耗能、耐腐蝕獲成本低的傳感器等[1]。</p><p><b>　　2、信號調理</b></p><p>　　信號調理是指對檢出的信號進行適當?shù)姆治鎏幚?。進行調理時，重要的是考慮原始信號中哪些信息是希望了解的，以及如何不丟失和不歪曲有用信息。信號調理的任務是是針對傳感器輸出的特點及其非理想情況進行合理變換及處理。這部分任務可以由電路、光路或氣路

9、來完成，但由電路完成居多。完成信號變換的電路就稱為信號調理電路。信號變換的任務是多種多樣的，例如，傳感器的輸出阻抗很高時，調理電路進行阻抗變換；傳感器輸出的信號微弱時，調理電路就進行信號的放大；信號淹沒在噪聲中時，調理電路進行抑制噪聲的處理等等。對信號調理電路的一般要求是：</p><p>　?。?）能準確轉換、穩(wěn)定放大、可靠地傳輸信號；</p><p>　?。?）信噪比高，抗干擾性能要好

10、。</p><p><b>　　3、數(shù)據(jù)采集</b></p><p>　　數(shù)據(jù)采集（系統(tǒng)）在檢測系統(tǒng)中的作用是對信號調理后的連續(xù)模擬信號進行離散化并轉換成與模擬信號電壓幅度相對應的一系列數(shù)值信息，同時以一定的方式把這些轉換數(shù)據(jù)及時傳遞給微處理器或依次自動存儲。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常以各類模／數(shù)（A／D）轉換器為核心，輔以模擬多路開關、采樣／保持器、輸入緩沖器、輸出鎖存器等。

11、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要性能指標是：</p><p>　?。?）輸入模擬電壓信號范圍，單位　V；</p><p>　?。?）轉換速度（率），單位　次／s；</p><p>　?。?）分辨率，通常以模擬信號輸入為滿度時的轉換值的倒數(shù)來表征；</p><p>　?。?）轉換誤差，通常指實際轉換數(shù)值與理想A／D轉換器理論轉換值之差[3]。</p&g

12、t;<p><b>　　4、信號處理</b></p><p>　　信號處理部分現(xiàn)代檢測系統(tǒng)中不斷被注入新內容的一個部分，并越來越成為檢測系統(tǒng)的研究中心。它是檢測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理和各種控制的中樞環(huán)節(jié)，其作用和人的大腦相類似。常規(guī)的檢測只是將傳感器獲得的信號進行放大和變換，以進行顯示或傳送，而分析則是由人工完成的。而現(xiàn)代檢測系統(tǒng)通過以各種型號的單片機、微處理器為核心來構建，對高頻信

13、號和復雜信號的處理有時需增加數(shù)據(jù)傳輸和運算速度快、處理精度高的專用高速數(shù)據(jù)處理器（DSP）或直接采用工業(yè)控制計算機，使得現(xiàn)代檢測系統(tǒng)具有強大的問題解析能力，且使復雜系統(tǒng)的實時控制成為可能。</p><p>　　隨著計算機技術和信號處理技術的發(fā)展，現(xiàn)代檢測系統(tǒng)在科學研究和工業(yè)生產(chǎn)中的地位更趨重要。通過信息論、系統(tǒng)論、控制論、預測論、故障檢測、小波變換等現(xiàn)代理論應用，信號處理使得現(xiàn)代檢測系統(tǒng)能解決過去無法解決的問題，

14、真正實現(xiàn)檢測的自動化與智能化。</p><p><b>　　5、信號顯示</b></p><p>　　通常人們都希望及時知道被測參量的瞬時值、累積值或其隨時間的變化情況，因此，各類檢測儀表和檢測系統(tǒng)在信號處理器計算出被測參量的當前值后通常均需送至各自的顯示器作實時顯示。顯示器是檢測系統(tǒng)與人聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)之一，顯示器一般可分為指示式、數(shù)字式和屏幕式三種。</p&g

15、t;<p>　?。?）指示式顯示又稱模擬式顯示。被測參量數(shù)值大小由光指示器或指針在標尺上的相對位置來表示。用有形的指針位移模擬無形的被測量是較方便、直觀的。指示式儀表有動圈式和動磁式等多種形式，但均有結構簡單、價格低廉、顯示直觀的特點，在檢測精度要求不高的單參量測量顯示場合應用較多。指針式儀表存在指針驅動誤差和標尺刻度誤差，這種儀表的讀數(shù)精度和儀器的靈敏度等受標尺最小分度的限制，如果操作者讀儀表示值時，站位不當就會引入主觀

16、讀數(shù)誤差。</p><p>　?。?）數(shù)字式顯示以數(shù)字形式直接顯示出被測參量數(shù)值的大小。在正常情況下，數(shù)字式顯示徹底消除了顯示驅動誤差，能有效地克服讀數(shù)的主觀誤差，（相對指示式儀表）可提高顯示和讀數(shù)的精度，還能方便地與計算機連接并進行數(shù)據(jù)傳輸。因此，各類檢測儀表和檢測系統(tǒng)正越來越多地采用數(shù)字式顯示方式。</p><p>　?。?）屏幕顯示實際上是一種類似電視顯示方法，具有形象性和易于讀數(shù)的

17、優(yōu)點，又能同時在同一屏幕上顯示一個被測量或多個被測量的（大量數(shù)據(jù)式）變化曲線，有利于對它們進行比較、分析。屏幕顯示器一般體積較大，價格與普通指示式顯示和數(shù)字式顯示相比要高得多，其顯示通常需由計算機控制，對環(huán)境溫度、濕度等指標要求較高，在儀表控制室、監(jiān)控中心等環(huán)境條件較好的場合使用較多。</p><p><b>　　6、信號輸出</b></p><p>　　在許多情況下

18、，檢測儀表和檢測系統(tǒng)在信號處理器計算出被測參量的瞬時值后除送顯示器進行實時顯示外，通常還需把測量值及時傳送給控制計算機、可編程控制器（PLC）或其他執(zhí)行器、打印機、記錄儀等，從而構成閉環(huán)控制系統(tǒng)或實現(xiàn)打?。ㄓ涗洠┹敵?。檢測儀表和檢測系統(tǒng)的信號輸出通常有4～20 mA的電流信號，經(jīng)D／A轉換和放大后的模擬電壓、開關量、脈寬調制PWM、串行數(shù)字通信和并行數(shù)字輸出等多種形式，需根據(jù)測控系統(tǒng)的具體要求確定。</p><p&g

19、t;<b>　　7、輸入設備</b></p><p>　　輸入設備是操作人員和檢測儀表或檢測系統(tǒng)聯(lián)系的另一主要環(huán)節(jié)，用于輸入設置參數(shù)，下達有關命令等。最常用的輸入設備是各種鍵盤、撥碼盤、條碼閱讀器等。近年來，隨著工業(yè)自動化、辦公自動化和信息化程度的不斷提高，通過網(wǎng)絡或各種通信總線利用其他計算機或數(shù)字化智能終端，實現(xiàn)遠程信息和數(shù)據(jù)輸入的方式愈來愈普遍。最簡單的輸入設備是各種開關、按鈕，模擬量的

20、輸入、設置，往往借助電位器進行[3]。</p><p><b>　　8、穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　一個檢測儀表或檢測系統(tǒng)往往既有模擬電路部分，又有數(shù)字電路部分，通常需要多組幅值大小要求各異但穩(wěn)定的電源。這類電源在檢測系統(tǒng)使用現(xiàn)場一般無法直接提供，通常只能提供交流220 V工頻電源或+24 V直流電源。檢測系統(tǒng)的設計者需要根據(jù)使用現(xiàn)場的供電電源情況及檢測系統(tǒng)

21、內部電路的實際需要，統(tǒng)一設計各組穩(wěn)壓電源，給系統(tǒng)各部分電路和器件分別提供它們所需的穩(wěn)定電源。</p><p>　　最后，值得注意的是，以上七個部分不是所有的檢測系統(tǒng)都具備的，而且對有些簡單的檢測系統(tǒng)，其各環(huán)節(jié)之間的界線也不是十分清楚，需根據(jù)具體情況進行分析。</p><p>　　二、現(xiàn)代檢測技術的應用</p><p>　　現(xiàn)代檢測技術在當今社會的各個行業(yè)中,起著舉足

22、輕重的作用。無論科學研究、產(chǎn)品質量及自動控制都需要檢測。例如現(xiàn)代檢測技術的一個主要發(fā)展方向光電檢測技術，它由于具有測量精度高、速度快、非接觸、頻寬與信息容量極大、信息效率極高以及自動化程度高等突出特點而廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、醫(yī)學、軍事和空間科學技術等領域。它的工作原</p><p>　　如圖0-2所示[4]：</p><p>　　圖0-2光電檢測系統(tǒng)原理圖</p>&l

23、t;p>　　它是以激光紅外、光纖等現(xiàn)代光電子其件作為基礎，通過對被檢測物體的光輻射，經(jīng)光電檢測器接受光輻射并轉換為電信號，由輸入電路、放大濾波等檢測電路提取有用信息，再經(jīng)模/數(shù)轉換接口輸入計算機運算處理，最后顯示輸出所需要的檢測物理量等參數(shù)。</p><p>　　這個系統(tǒng)能夠有效的擴展人類的視覺功能，使視覺的長波延伸到亞毫米波，短波延伸到紫外線 x射線。因此在醫(yī)療方面有非常多的應用，例如：數(shù)字體溫計中接觸式

24、——熱敏電阻，非接觸式有紅外傳感器；電子血壓計的血壓檢測的壓力傳感器；血糖測試儀、膽固醇檢測儀的離子傳感器等。</p><p>　　其他還有如在工業(yè)領域方面的在線檢測如零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位；汽車傳感器中如汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關鍵部件，核心技術內容，以及溫度、壓力、位置、轉速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等。在國防和軍事應用方面的夜視瞄準機系統(tǒng)的非冷卻紅外傳感器技術、 地基攔截器、早期預警系統(tǒng)、前沿部署

25、（如雷達）、管理與控制系統(tǒng)、衛(wèi)星紅外線監(jiān)測系統(tǒng)的方面等。家庭應用方面的我們日常生活的用品：如數(shù)碼相機的自動對焦；空調、冰箱、電飯煲的溫度檢測；自動感應燈的亮度檢測等。</p><p>　　總之隨著現(xiàn)代科學技術以及復雜自動控制系統(tǒng)和信息處理與技術的提高，現(xiàn)代檢測技術將朝著檢測結果高精度、系統(tǒng)智能化、檢測結果數(shù)字化、檢測功能多元化、檢測器件微型化、檢測系統(tǒng)自動化的放向發(fā)展，它將廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、醫(yī)學、軍事和

26、空間科學技術等許多科學領域，其應用前景是相當樂觀。</p><p><b>　　三、故障檢測與診斷</b></p><p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平的不斷提高，自動化系統(tǒng)的復雜性以及規(guī)模日益擴大，因而常常面臨著系統(tǒng)不可預期的變化，人們迫切需要提高自動化系統(tǒng)的可靠性、可維修性和安全性，因而故障檢測與診斷也就成為了現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的主要任務與應用之一。故障檢測與診斷技術是不

27、斷檢測系統(tǒng)的變化和故障信息，采取相應的措施來重構系統(tǒng)，確保工業(yè)生產(chǎn)過程的可靠性和安全性，防止系統(tǒng)災難性事故的發(fā)生。</p><p>　　系統(tǒng)的故障檢測與診斷方法主要完成四個任務：第一個任務稱為故障檢測，第二個任務稱為故障定位或故障分離，第三個任務稱為故障評價，第四個任務稱為故障決策。后面三者統(tǒng)稱為故障診斷。常用的故障檢測與診斷方法主要分為三大類：基于解析模型的方法、基于知識的方法、基于信號處理的方法。其中，小波分

28、析法屬于信號處理法，它對信號分析更能起到"顯微鏡"的作用，是很有價值的故障檢測工具；用人工神經(jīng)網(wǎng)絡來檢測和診斷故障則屬于基于知識的方法，可用于優(yōu)良與合格工況的劃分；專家規(guī)則法及故障樹法均也屬于最后知識的方法，其所需的計算工作量小，在線實時檢測診斷容易實現(xiàn)?？偟膩碚f，后面一類方法快捷簡單，適合于面上普查，也可用于優(yōu)良與合格工況的劃分：前面兩大類方法計算量大，但準確度高，適合于專案診斷。</p><p

29、>　　例如在電力電子系統(tǒng)故障中，由于發(fā)生故障的原因繁多、種類復雜僅僅依靠人工查找或維修人員的經(jīng)驗去定位故障往往很困難。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡在故障診斷的廣泛應用，為電力電子電路的故障診斷提供了一種嶄新而有效的方法。基于神經(jīng)網(wǎng)絡的故障診斷方法可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性映射特性和自學能力來反映系統(tǒng)故障輸出特征和故障類型之間的映射關系，采用神經(jīng)網(wǎng)絡組和頻譜分析相結合的方法對電力系統(tǒng)電子電路故障進行診斷。同時提出了將故障根據(jù)其危害程度和發(fā)生的頻率劃

30、分輕重等級的思想，對那些危害程度大、發(fā)生頻率高的故障重點對待，使得這些故障能夠被及時準確無誤地檢測出來；對其他危害小、發(fā)生頻率低的故障也最大程度檢測出來，從而達到對系統(tǒng)進行故障診斷的目的[8]。</p><p>　　還有我們日常生活中所用的電梯，它的控制柜故障檢測系統(tǒng)可以采用專家系統(tǒng)來設計制作。系統(tǒng)工程師通過對電梯控制柜線路故障領域以及電梯控制系統(tǒng)的結構和工作原理的了解，建立診斷知識網(wǎng)絡，根據(jù)這一網(wǎng)絡構筑診斷專家

31、系統(tǒng)。系統(tǒng)中采用正向推理與逆向推理相結合的方式，并采用基于置信度的推理方法進行故障檢測與診斷[9]。</p><p>　　在現(xiàn)代工業(yè)中應用最廣泛的為采用采用計算機/微處理器作控制器通過測試軟件完成對性能數(shù)據(jù)的采集、變換、處理、顯示/告警等操作程序，從而達到對系統(tǒng)性能的檢測和故障診斷的目的。它的系統(tǒng)基本構成如圖0-3所示[5]：</p><p>　　圖0-3檢測診斷系統(tǒng)基本構成</p&

32、gt;<p>　　圖中表明當前的檢測診斷系統(tǒng)中，通常包含以下幾個部分：</p><p><b>　　1、控制器</b></p><p>　　控制器是檢測診斷系統(tǒng)的核心，它由計算機構成。其功能是管理檢測周期，控制數(shù)據(jù)流向，接收檢測結果，進行數(shù)據(jù)處理，檢查讀數(shù)是否在誤差范圍內，進行故障診斷，并將檢測結果送到顯示設備?？刂破魇窃跈z測程序的作用下，對檢測周期內的

33、每一步驟進行控制，從而完成上述功能的。</p><p><b>　　2、激勵信號源</b></p><p>　　激勵信號源是主動式檢測診斷系統(tǒng)必不可少的組成部分．其功能是向被測單元提供檢測所需的激勵使號。根據(jù)各種被測單元的不同要求，激勵裝置的形式也不同，如交直流電源、函數(shù)發(fā)生器、D／A變換器、頻率合成器、微波源等。</p><p><b&

34、gt;　　3、測量儀器</b></p><p>　　測量儀器的功能是檢測被測單元的輸出信號．根據(jù)檢測的不同要求，測量儀器的形式也不同，如數(shù)字式多用表，頻率計，A／D變換器及其它類型的檢測儀器等。</p><p><b>　　4、開關系統(tǒng)</b></p><p>　　開關系統(tǒng)的功能是控制被測單元和檢測診斷系統(tǒng)中有關部件間的信號通道。即

35、控制激勵信號輸入被測單元，和被測單元的被測信號輸往測量裝置的信號通道。</p><p><b>　　5、適配器</b></p><p>　　適配器的功能是實現(xiàn)被測單元與檢測系統(tǒng)之間的信號連接。</p><p><b>　　6、人機接口</b></p><p>　　人機接口的功能是實現(xiàn)操作員和控制器的

36、雙向通信。常見的形式為，操作員用鍵盤或開關向控制器輸人信息，控制器將檢測結果及操作提示等有關信息送到顯示器顯示。顯示器的類型有陰極射線管（CRT）顯示器、液晶（LCD）顯示器、發(fā)光二級管（LED）顯示器或燈光顯示裝置等。當需要打印檢測結果時，人機接口內應配備打印機。</p><p><b>　　7、檢測程序</b></p><p>　　檢測系統(tǒng)是在檢測程序的控制下進行

37、性能檢測和故障診斷的。檢測程序完成人機交互、儀器管理和驅動、檢測流程控制、檢測結果的分析處理和輸出顯示、故障診斷等，是檢測診斷的重要組成部分。</p><p>　　由于這一檢測診斷系統(tǒng)所有工作都是在計算機控制與參與下完成的，這種先天的優(yōu)勢使得故障診斷變得異常方便、容易，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)測試速度高 ,便于復雜、需要測試大量數(shù)據(jù)的情形進行故障診斷。由于系統(tǒng)都是在計算機事先編好的測試程序控制下有序、依次進

38、行,在對成千上百數(shù)據(jù)進行測試時,其測試速度要比人工測試快50～150倍,隨著計算機及測試儀器的發(fā)展,測試速度還將進一步提高。(2) 在現(xiàn)代檢測系統(tǒng)基礎上進行的故障診斷,系統(tǒng)的輸入信息準確且精度高。因為輸入信息是由系統(tǒng)自身提供的，而檢測診斷系統(tǒng)一個很重要的特性就是測試結果精度高。這是因為系統(tǒng)可以自動調整自己的工作狀態(tài)到最佳;并可以隨時修正測量誤差;另外,其測試速度快,不易受環(huán)境變化影響。（3）進行故障診斷時可以獲得各種各樣的數(shù)據(jù)。現(xiàn)代檢測

39、系統(tǒng)所能給出的不僅僅是結果數(shù)據(jù),還可以是過程中任何時間點數(shù)據(jù),甚至于非實際數(shù)據(jù),因為它是在計算機控制與參與下得到測試數(shù)據(jù)的,它具有一些虛擬儀器的功能。(4) 在現(xiàn)代檢測系統(tǒng)基礎上進行故障診斷,有利于克服當前故障診斷方法中普遍存在的知識瓶頸問題：故障診斷平臺與自動測試平臺通過數(shù)據(jù)接口直接相連,每一次測試也是一</p><p>　　四、故障檢測與診斷的關鍵技術</p><p>　　由于現(xiàn)代微電

40、子技術和計算機技術的飛速發(fā)展，檢測技術與計算機深層次的結合引起了檢測儀器領域的革命，全新的儀器結構概念和檢測設備組建方式不斷更新?，F(xiàn)代檢測設備組建的關鍵技術主要集中在以下幾點：</p><p><b>　　程控接口技術</b></p><p>　　如何實現(xiàn)檢測系統(tǒng)與被測設備間的自動連接，是實現(xiàn)檢測過程自動化的關鍵。用計算機程序控制的接口單元（PIU）是解決這一問題的重

41、要手段。這種程控接口（PIU）包括一組通用的連接點，并配有所需的緩沖器和多路分配器，用于完成三項基本任務：（1）發(fā)生、調理（如衰減、緩沖、變換等）模擬與數(shù)字激勵，并將激勵引導到相應的被測裝置；（2）把從相應的被測裝置引線來的測量數(shù)據(jù)進行調理并引導到自動檢測系統(tǒng)；（3）將程控負載加到相應的被測裝置引線上。最終，程控接口在程序控制下，能夠把任何檢測系統(tǒng)功能引導到任何被測設備，并能完成檢測【3】。</p><p>&l

42、t;b>　　虛擬儀器技術</b></p><p>　　虛擬儀器是計算機技術同儀器技術深層次結合產(chǎn)生的全新概念的儀器，是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。傳統(tǒng)儀器的主要功能模塊都是以硬件的形式存在的，而虛擬儀器是具有儀器功能的軟硬件組合體。虛擬儀器系統(tǒng)的功能可根據(jù)軟件模塊的功能及其不同組合而靈活配置，因而得以實現(xiàn)并擴充傳統(tǒng)儀器的功能。</p><p><b>　　現(xiàn)場故障

43、檢測技術</b></p><p>　　現(xiàn)代機載設備的發(fā)展趨勢是微處理器和大規(guī)模集成電路的應用日益普遍，現(xiàn)場故障檢測也就越加顯得重要。為了便于現(xiàn)場維修，正在開發(fā)、研究諸如特征分析、邏輯分析、電路模擬、內在診斷等現(xiàn)場故障檢測技術。例如，采用“特征分析技術”，在電路圖的有關節(jié)點，標明“特征”，由設備本身產(chǎn)生激勵，用一種簡單的、無源的檢測儀器—特征分析儀，就能迅速地在現(xiàn)場找出故障，定位到元器件，從而大大地簡化

44、了維修現(xiàn)場的故障診斷，有效地提高了設備的戰(zhàn)備率[3]。</p><p>　　而在這些技術中又以基于微機的虛擬技術應用最為廣泛，它所使用的所謂虛擬技術儀器與傳統(tǒng)儀器相比具有開發(fā)維護費用低、技術更新周期短、可重用性可配置性強、易與其他設備通訊等優(yōu)點。虛擬儀器系統(tǒng)的基本構成如圖0-4所示[6]</p><p>　　圖0-4虛擬儀器系統(tǒng)的基本構成框圖</p><p>　　目

45、前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)有PC總線方式、GPIB通用接口總線方式和VXI總線方式等多種類型。</p><p>　　1、PC總線插卡型虛擬儀器</p><p>　　基于PC總線插卡型虛擬儀器它借助于插入計算機內的數(shù)據(jù)采集卡與專用的軟件相結合，完成檢測任務，充分利用了計算機的總線、機箱、電源及軟件。典型插卡型虛擬儀器由傳感器、信號調理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計算機四部分組成。多層電路板、可編程儀器放

46、大器、即插即用、系統(tǒng)定時控制器、多數(shù)據(jù)采集板、實時系統(tǒng)集成總線、具有雙緩沖區(qū)的高速數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)高速傳送中斷、DMA等技術應用，使數(shù)據(jù)采集卡能保證很高的準確度與可靠性[6]。</p><p>　　2、GPIB總線方式</p><p>　　GPIB技術是IEEE488標準的虛擬儀器早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量由獨立的單臺手工操作向大規(guī)模自動檢測系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB系統(tǒng)由一臺PC機、

47、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。在標準情況下，一塊GPIB接口卡可帶多達14臺的儀器，電纜長度可達20米。GPIB技術可用計算機實現(xiàn)對儀器的操作和控制，替代傳統(tǒng)的人工操作方式，可以很方便地把多臺儀器組合起來，形成大的自動檢測系統(tǒng)。GPIB測量系統(tǒng)的結構和命令簡單，造價較低，主要應用于臺式儀器市場。適用于精確度要求高，但對計算機速率要求不高的場合。</p><p><b&

48、gt;　　3、VXI總線</b></p><p>　　VXI總線是高速計算機總線VME在虛擬儀器領域的擴展，它具有穩(wěn)定的電源、強有力的冷卻能力和嚴格的RFI/EMI屏蔽。由于它的標準開放，且具有結構緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復利用、眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，很快得到廣泛的應用。其適合于組建大、中規(guī)模自動檢測系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合。然而，組建VXI總線要求有機箱、管理器及嵌入

49、式控制器，造價比較高。</p><p>　　五、虛擬儀器應用實例</p><p>　　數(shù)控機床是機電一體化的高技術自動化機械設備,因此對其檢測、維修技術是相當復雜的。數(shù)控機床的故障診斷技術與傳統(tǒng)機床有著較大的區(qū)別,需采用更為先進的故障診斷技術,及時在線監(jiān)測和診斷數(shù)控機床的故障。數(shù)控機床故障診斷系統(tǒng)的原理是通過各種不同傳感器從數(shù)控機床有關部位采集到多種信號,將這些信號經(jīng)過調理由數(shù)據(jù)采集硬件進

50、行采集,然后將信號送往主機,在相應軟件支持下,通過鍵盤操作完成各種參數(shù)設置和性能檢測，檢測結果由屏幕顯示。它由兩大部分組成：硬件平臺和軟件系統(tǒng)。硬件平臺包括傳感器、信號調理模塊、PC計算機和數(shù)據(jù)采集卡, 在計算機控制下完成數(shù)據(jù)采集與控制任務。軟件部分則利用 LabVIEW來實現(xiàn)信號的分析、處理、監(jiān)測報警、結果的表達輸出[7]。</p><p><b>　　六、結束語</b></p>

51、;<p>　　隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，工業(yè)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)日益復雜。這也使得檢測與診斷系統(tǒng)必然朝著自動化智能化的方向發(fā)展。相信在未來社會里，隨著信息檢測與處理技術的提高、虛擬技術的的日益成熟現(xiàn)代檢測與診斷將廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、醫(yī)學、軍事和空間科學技術等許多科學領域，其應用前景是相當樂觀。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p&g

52、t;　　[1]蔡萍，趙輝.現(xiàn)代檢測技術與系統(tǒng).北京：高等教育出版.2002：2-5</p><p>　　[2]林金泉.自動檢測技術.北京：化學工業(yè)出版社.2003：2-6</p><p>　　[3]孔韜，魏瑞軒. 自動檢測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及關鍵技術的研究.兵工自動化.2006,3：2-3</p><p>　　[4]袁明輝，郭天太.光電檢測技術的發(fā)展趨勢及應用前景.應用

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54、>　　[8]馬成才，顧曉東.基于神經(jīng)網(wǎng)絡組與故障分級的故障診斷.系統(tǒng)工程與電子技術.2009：226</p><p>　　[9]馬福軍，趙國軍，張宏滔.基于專家系統(tǒng)的電梯故障檢測.計算機測量與控制.2002：637</p><p>　　Measurement and Diagnostic Systems</p><p>　　Nanjing University

55、 of Information Science&Technology ,Nanjing 210044</p><p>　　Abstract: In this paper we introduce the constitution of modern detection systems and applications, fault detection and diagnosis methods; disc

56、uss the various components when formate modern detection systems; discuss in detail the fault detection system components and key technologies which should be used; propose the more commonly used methods and application