自动检测技术

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1、第8章自动检测系统设计目录8.1自动检测系统的设计原则与步骤8.2传感器的合理选用8.3自动检测系统的性能估计8.4自动检测系统设计举例——在线微量水分测量系统设计8.5啤酒瓶残留清洗液在线检测系统设计8.6空气压缩机的曲轴工作应力测试8.1自动检测系统的设计原则与步骤8.1.1自动检测系统的设计原则对自动检测系统的设计者而言首先要保证所设计的自动检测系统能够实现所要求的功能和技术指标；要满足系统在可靠性、可维护性方面的要求，如平均无故障工作时间、故障率、失效率、平均寿命等指标；要充分考虑到用户操作方便，注意提供良好的人机界面；系统结构应规范化

2、、模块化；降低成本，提高系统的性能价格比。自顶向下的设计方法，即从总体到局部、再到细节。先考虑整体目标，明确任务，把整体分解为多个子任务，并充分考虑子任务之间的联系。自底向上的设计方法为了完成某个检测任务，可以利用现有的模块、仪器，综合成一个满足要求的系统。这种系统虽然未必是最简单、最优化的方案，但只要能完成检测任务，仍不失为快速、高效解决问题的方法。“硬件软化”为降低硬件成本，将某些硬件功能用软件实现。例如计数器、运算器等硬件设备所具有的计数、运算功能可用软件完成，从而节省了硬件设备。但是硬件软化后运行速度比硬件低得多。如果检测系统对速度要求

3、不高，可以采用这种方法。“软件硬化”近年来随着半导体技术的发展，又出现了“软件硬化”的趋势，即将软件实现的功能用硬件实现。其中最典型的是数字信号处理芯片DSP。过去进行快速傅里叶变换都用软件程序实现，现在利用DSP进行FFT运算，可以大大减轻软件的工作量，提高信号处理速度。软硬件折衷智能检测系统中有些功能必须靠硬件实现，而另外有些功能利用软件或硬件都可完成。软件可完成许多复杂运算，修改方便，但速度比硬件慢。硬件成本高，组装起来以后不易改动。多使用硬件可以提高仪器的工作速度，减轻软件负担，但结构较复杂；使用软件代替部分硬件会简化仪器结构，降低硬件

4、成本，但同时也增加了软件开发的成本。大批量投产时，软件的易复制性可以降低成本。工作速度允许的情况下，应该尽量多利用软件。必须根据具体问题，分配软件和硬件的任务，决定系统中哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件实现，确定软件和硬件的关系。8.1.2自动检测系统的设计步骤1确定任务、拟定设计方案（1)根据要求确定系统的设计任务、功能、指标明确系统需要完成的测量任务；明确被测信号的特点、被测量类型、被测量变化范围、被测量的数量、输入信号的通道数；明确测量速度、精度、分辨率；明确测量结果的输出方式、显示器的类型；明确输出接口的设置。考虑系统的内部结构、外形

5、尺寸、面板布置、研制成本、可靠性、可维护性及性能价格比等。综合考虑上述各项，提出系统设计的初步方案。（2)进行总体设计通过调研对所提出的系统初步设计方案，进行论证，完成系统总体设计。在完成总体设计之后，便可进行设计任务分解，将系统的研制任务分解成若干子任务之后针对子任务去进行具体的设计。2硬件和软件的研制在开发过程中，硬件和软件应同时进行。(1)硬件电路的设计、功能模板的研制和调试根据总体设计，将整个系统分成若干个功能块，分别设计各个电路，如输入通道、输出通道、信号调理电路、接口、单片机及其外围电路等。在完成电路设计之后，即可制作相应功能模板。

6、要保证技术上可行、逻辑上正确，注意布局合理、连线方便。先画出电路图，基于电路图制成布线图基于布线图加工成印刷电路板将元器件安装、焊接在印刷电路板上仔细校核、调试。(2)软件框图的设计、程序的编制和调试将软件总框图中的各个功能模块具体化，逐级画出详细的框图，作为编制程序的依据。编写程序一般用汇编语言建立用户源程序。在开发系统机上，利用汇编软件对输入的用户源程序进行汇编，变为可执行的目标代码。在程序设计中还必须进行优化工作，利用各种程序设计技巧，使编出的程序占用内存空间尽量小、执行速度尽量快。3系统总调、性能测试在硬件、软件分别完成后，即可进行联合

7、调试，即系统总调，测试系统的性能指标。若有不满足要求之处，需要仔细查找原因，进行相应的硬、软件改进，直到满足要求为止。目录8.1自动检测系统的设计原则与步骤8.2传感器的合理选用8.3自动检测系统的性能估计8.4自动检测系统设计举例——在线微量水分测量系统设计8.5啤酒瓶残留清洗液在线检测系统设计8.6空气压缩机的曲轴工作应力测试8.2传感器的合理选用根据具体的测量目的、测量对象、测量环境合理的选用传感器，是进行自动检测系统设计需要解决的首要问题。检测系统设计的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。8.2.1确定传感器的类型全面考虑被测

8、量的特点和传感器的使用条件，包括：量程的大小；被测空间对传感器体积的要求；测量方式为接触式测量还是非接触式测量；信号的传输方法，是有线传感还是无线传感