檢測(cè)與信息處理

1、智能檢測(cè)與信號(hào)處理,鐘振東,目錄,1、 智能檢測(cè)系統(tǒng)概述,2、智能檢測(cè)系統(tǒng)的特征與一般組成結(jié)構(gòu),3、智能檢測(cè)系統(tǒng)的三種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)途徑,4、智能檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成與接口技術(shù),5、智能檢測(cè)系統(tǒng)智能化功能實(shí)現(xiàn)方法,1、 智能檢測(cè)系統(tǒng)概述,一、傳感測(cè)量（檢測(cè)）技術(shù)的作用與發(fā)展信息技術(shù)三大支柱（測(cè)控、通信、計(jì)算機(jī)）之一，位于信息技術(shù)的前端，是獲得信息的基礎(chǔ)技術(shù)。應(yīng)用十分普遍廣泛。重要性在20世紀(jì)70年代末凸現(xiàn)，80年代之后“傳感器熱”。檢測(cè)

2、技術(shù)的發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)方式的變化而不斷進(jìn)步。人類的每一種生產(chǎn)方式，都以相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)水平為基礎(chǔ)。,二、智能檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的歷史背景微電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)量結(jié)果智能化處理和檢測(cè)儀器功能仿人化等提供了技術(shù)平臺(tái)。人工智能技術(shù)、信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，為檢測(cè)系統(tǒng)智能化提供了強(qiáng)有力的工具和條件。專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論等；FFT 、自適應(yīng)濾波、小波分析技術(shù)等。技術(shù)發(fā)展形成的對(duì)傳感器的巨大需求和廣闊

3、的市場(chǎng)前景，以及傳感測(cè)量技術(shù)進(jìn)步所帶來(lái)的巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 — 強(qiáng)大推動(dòng)力?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)發(fā)展對(duì)檢測(cè)技術(shù)提出了數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的迫切要求。,2、智能檢測(cè)系統(tǒng)的特征與一般組成結(jié)構(gòu),一、特征測(cè)量過(guò)程軟件控制硬件功能軟件化；通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)零放大、極性判斷、量程切換、報(bào)警、過(guò)載保護(hù)、非線性補(bǔ)償、多功能測(cè)試和自動(dòng)巡回檢測(cè)等。智能數(shù)據(jù)處理測(cè)量數(shù)據(jù)線性化處理、平均值處理，頻域分析，相關(guān)分析，數(shù)據(jù)融合計(jì)算等。高度的靈活性（功能柔

4、性化）以軟件為核心，功能和性能指標(biāo)修改、擴(kuò)展容易方便。,多參數(shù)檢測(cè)和數(shù)據(jù)融合通過(guò)多個(gè)高速數(shù)據(jù)通道，在進(jìn)行多參數(shù)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，依據(jù)各路信息的相關(guān)特性，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多傳感器信息融合，提高檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度、可靠性和容錯(cuò)性。測(cè)量速度快通過(guò)高速數(shù)據(jù)采樣和實(shí)時(shí)在線的高速數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)。智能化功能強(qiáng)測(cè)量選擇功能（如量程轉(zhuǎn)換、采樣通道和方式選擇等），故障診斷功能，人機(jī)對(duì)話、控制輸出等具有高的可靠穩(wěn)定性、滿足系統(tǒng)要求的高精度和自適應(yīng)能力

5、,二、系統(tǒng)一般組成結(jié)構(gòu),系統(tǒng)組成硬件：傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D、I/O、微處理器、通訊接口及總線等；軟件：檢測(cè)、控制、診斷、數(shù)據(jù)處理以及界面生成等程序等。硬件組成結(jié)構(gòu),3、智能檢測(cè)系統(tǒng)的三種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)途徑,非集成化實(shí)現(xiàn)經(jīng)典傳感器+信號(hào)調(diào)理模塊+數(shù)字接口+微處理器+總線接口等集成化實(shí)現(xiàn)通過(guò)微機(jī)械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用半導(dǎo)體基制作敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路和微處理器以及接口電路等?；旌辖Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述兩

6、種方式的部分組合,4、智能檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成與接口總線技術(shù),系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 嵌入式微機(jī)系統(tǒng) PC機(jī)系統(tǒng) 接口與總線技術(shù)串行接口總線 RS-232、485 HP-IL I²C（Inner Integrate Circuit Bus,Philip二線通訊） CAN（控制局域網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線Control Area Network）并行接口總

7、線IEC-625（美國(guó) IEEE-488, 國(guó)內(nèi) GPIB General Purpose Interface Bus ZBY207.1-84）CAMAC 等系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì),5、智能檢測(cè)系統(tǒng)智能化功能實(shí)現(xiàn)方法,檢測(cè)系統(tǒng)非線性自校正技術(shù) 基本原理：通過(guò)求取系統(tǒng)反非線性特性曲線進(jìn)行校正,檢測(cè)系統(tǒng)自校零和自校準(zhǔn)技術(shù),設(shè)系統(tǒng)輸入輸出靜態(tài)特性為：實(shí)際應(yīng)用中，由于環(huán)境影響或系統(tǒng)參數(shù)的變化使：

8、 校零和校準(zhǔn)的目的是使系統(tǒng)在實(shí)際測(cè)量前跟蹤零點(diǎn)和靈敏度變化，減小檢測(cè)誤差。,檢測(cè)數(shù)據(jù)噪聲抑制技術(shù),噪聲抑制技術(shù)是智能檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從受干擾信號(hào)中自動(dòng)快速、準(zhǔn)確定量地提取有用信號(hào)特征信息的最重要手段。噪聲抑制的基本方法：----當(dāng)噪聲或干擾頻譜與有用信號(hào)頻譜不重合時(shí)，通過(guò)濾波技術(shù)減小或消除噪聲干擾。----當(dāng)兩者頻帶重疊時(shí)，需采用其他方法（如相關(guān)技術(shù)、平均技術(shù)等）加于處理。,頻率補(bǔ)償技術(shù),目的：通過(guò)頻率補(bǔ)償達(dá)到

9、改善傳感檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，擴(kuò)展系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性頻段以滿足特定的信號(hào)檢測(cè)要求。方法：數(shù)字濾波法：在信號(hào)通道中，通過(guò)附加補(bǔ)償傳遞函數(shù)（數(shù)字濾波器）環(huán)節(jié)，使補(bǔ)償后的總傳遞函數(shù)達(dá)到動(dòng)態(tài)性能要求。頻域校正法：已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)W(s),通過(guò)FFT求得X(m)=Y(m)/W(m),再通過(guò)IFFT變換，求得X(m)→x(t)。,信息（數(shù)據(jù)）融合技術(shù),數(shù)據(jù)融合（Data fusion）是指智能檢測(cè)系統(tǒng)模擬人類大腦對(duì)多種感官信息進(jìn)行綜合處理的功能，充