智能檢測控制技術及應用

前言

　　本書是根據第四屆全國智能檢測與運動控制技術研討會的精神及教學改革的要求，按照機械設計制造及其自動化、電氣工程與自動化專業(yè)學生的培養(yǎng)目標和要求而編著的?？勺鳛槠胀ǜ叩仍盒Ｏ嚓P專業(yè)本科生或研究生的教材，也可作為計量檢測與控制技術相關領域的工程技術人員的參考書?！　z測與控制技術隨著科學技術的發(fā)展而發(fā)展?，F代工業(yè)經歷了從手工作坊到機械化、自動化的歷程，并從自動化向自治化、智能化的方向發(fā)展。隨著生產設備機械化、自動化水平的提高，控制對象日益復雜，針對系統(tǒng)中表征設備工作狀態(tài)的狀態(tài)參數多、參數變化快、子系統(tǒng)不確定性大等特點，對檢測技術的要求也不斷提高，從而促進了檢測技術水平的發(fā)展。檢測技術的發(fā)展經歷了機械式儀表、普通光學一機械儀表、電動量儀、自動監(jiān)測和智能監(jiān)控等幾個階段。在現代工業(yè)生產和管理中，大量的物理量、工藝數據、特性參數需要進行實時自動化和智能化地檢測管理與自動控制，智能檢測與控制己成為必不可少的基本手段。智能檢測控制以其測量速度快、高度靈活、智能化數據處理和多信息數據融合、自檢查和故障診斷，以及檢測過程中軟件控制等優(yōu)勢，在各種工業(yè)系統(tǒng)中得到廣泛應用。由于智能檢測系統(tǒng)充分利用計算機及相關技術，實現了檢測與控制過程的智能化和自動化，因此可以在最少人工參與下獲得最佳和最滿意的結果。智能檢測控制系統(tǒng)以微機為核心，以檢測和智能化處理為目的，用以對被測過程的物理量進行測量并進行智能化的處理和控制，從而獲得精確數據，包括測量、檢驗、故障診斷、信息處理和決策等多方面內容。隨著人工智能原理及技術的發(fā)展，人工神經網絡技術、專家系統(tǒng)、模式識別技術等在檢測中的應用，更進一步促進了檢測與控制智能化的進程，成為2l世紀檢測控制技術的主要方向。

內容概要

　　《智能檢測控制技術及應用》全面地介紹了智能檢測控制技術的基本理論及方法。主要內容包括：緒論、智能檢測系統(tǒng)基礎、智能傳感器、智能儀器功能的實現、智能檢測系統(tǒng)的控制技術、智能故障診斷、虛擬儀器技術、機器視覺檢測系統(tǒng)和智能檢測與控制技術的工程應用實例，共9個部分。《智能檢測控制技術及應用》內容翔實，簡明易懂，實用性強?！　　吨悄軝z測控制技術及應用》可作為普通高等院校機械設計制造及其自動化、電氣工程與自動化、機械電子工程、儀器儀表等專業(yè)本科生或研究生的參考教材，也可作為計量檢測與控制技術相關領域的工程技術人員的參考書。

作者簡介

　　曾孟雄，副教授 1957年6月出生，四川省富順縣人，1982年畢業(yè)于上海交通大學精密儀器專業(yè)?，F任三峽大學機械與材料學院副教授，機械制造及其自動化專業(yè)碩士生導師，中國機械工程計量學會會員，三峽大學“151”人才學術骨干。 從事機械制造及其自動化的教學與科研工作，在機電系統(tǒng)控制、幾何量精度設計、虛擬儀器等領域或方向有所研究。 主持和參與研究的課題及項目： “齒輪刀具類零件CAD/CAM系統(tǒng)研究與開發(fā)”、“虛擬液壓實驗控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”、“基于虛擬儀器的振動分析與監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)、“汽輪機調節(jié)汽門節(jié)流損失試驗研究”、“機械制造及自動化專業(yè)創(chuàng)新綜合實驗體系建設與實施”等項目。在國內外刊物上發(fā)表論文近40余篇。 主講本科生課程：《機械控制工程理論》、《互換性與技術測量》、《測試與信息處理》《機電傳動控制》《微機原理及接口技術》《基礎工業(yè)工程》 主講研究生課程：《現代控制工程》、《現代制造技術》《微機接口及應用》

書籍目錄

第1章 緒論1.1 智能檢測技術1.1.1 檢測技術與現代科學技術1.1.2 智能檢測的形成與發(fā)展1.1.3 檢測技術的智能化1.1.4 智能檢測裝置的主要形式1.1.5 智能檢測新技術1.2 智能控制1.2.1 智能控制產生的背景1.2.2 智能控制的概念與研究內容1.2.3 智能控制系統(tǒng)結構1.2.4 智能控制研究的數學工具1.2.5 智能控制涉及的主要內容1.3 自動測試1.3.1 自動測試系統(tǒng)的概念與組成1.3.2 自動測試系統(tǒng)的應用范圍1.3.3 自動測試系統(tǒng)的發(fā)展1.4 智能儀器1.4.1 智能儀器的特點1.4.2 智能儀器的基本結構1.4.3 智能儀器的常用算法1.4.4 智能儀器的設計1.5 智能檢測控制技術的應用1.5.1 智能檢測控制技術的應用方式1.5.2 智能檢測控制技術的應用范圍思考題與習題第2章 智能檢測系統(tǒng)基礎2.1 智能檢測系統(tǒng)的組成2.2 數據采集系統(tǒng)2.2.1 數據采集系統(tǒng)的結構形式2.2.2 A，D轉換器2.2.3 采樣保持器2.2.4 集成模擬開關2.3 輸入/輸出通道處理電路2.3.1 輸入通道接口技術2.3.2 輸出通道的隔離與驅動2.4 數據采集系統(tǒng)設計實例2.5 檢測系統(tǒng)主要特性指標及其測定2.5.1 檢測系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標及測定2.5.2 檢測系統(tǒng)的動態(tài)特性指標及測定2.6 測量不確定度及其測定2.6.1 測量不確定度的概念2.6.2 測量不確定度的測定思考題與習題第3章 智能傳感器3.1 概述3.1.1 智能傳感器的定義3.1.2 智能傳感器的功能特點3.1.3 智能傳感器的實現途徑3.2 智能傳感器的系統(tǒng)構成3.2.1 硬件構成3.2.2 軟件構成3.3 數字式傳感器3.3.1 感應同步器3.3.2 光柵傳感器3.3.3 角數字編碼器3.4 典型智能傳感器3.4.1 智能數字溫度傳感器3.4.2 智能轉矩轉速傳感器3.5 多傳感器信息融合技術3.5.1 概述3.5.2 基本原理、信息融合過程及關鍵技術3.5.3 結構與功能模型3.5.4 信息融合方法3.5.5 多傳感器信息融合的應用3.6 智能傳感器的發(fā)展方向思考題與習題第4章 智能儀器功能的實現4.1 概述4.2 智能儀器幾種功能的實現方法4.2.1 非線性自校正4.2.2 自校零與自校準4.2.3 自補償4.2.4 自動量程切換第5章 智能檢測系統(tǒng)的控制技術第6章 智能故障診斷第7章 虛擬儀器技術第8章 機器視覺檢測系統(tǒng)第9章 智能檢測與控制技術的工程實例參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第2章　智能檢測系統(tǒng)基石出　　2.1　智能檢測系統(tǒng)的組成　　智能檢測系統(tǒng)和所有的計算機一樣，由硬件和軟件兩大部分組成?！　≈悄軝z測系統(tǒng)的硬件部分主要包括各種傳感器、信號采集裝置、微處理器、輸入/輸出接口與輸出隔離驅動電路等。其中微處理器是檢測系統(tǒng)的核心，它通過總線及接口與I/O通道及輸入，輸出設備相連。微處理器作為控制單元來控制數據采集裝置進行采樣，并對采樣數據進行計算及數據處理（如數字濾波、標度變換、非線性補償等），然后把計算結果進行顯示或打印?！　≈悄軝z測系統(tǒng)的軟件部分主要包括系統(tǒng)監(jiān)控程序、測量控制程序以及數據處理程序等。用計算機軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的硬件具有很大的優(yōu)勢，既降低了儀器的成本、體積和功耗，增加了儀器的可靠性，又可以通過對軟件的修改，使儀器對用戶的要求做出快速反應，提高產品的競爭力?！　≈悄軝z測系統(tǒng)中的軟件大多采用結構化與模塊化設計方法，軟件功能需要在硬件的基礎上結合檢測系統(tǒng)的具體要求，進行靈活的設計實現。一般包括主程序、中斷服務程序及應用功能程序?！　、僦鞒绦颉Ｖ鞒绦虬ǔ跏蓟K、自診斷程序模塊、其他應用功能模塊的調用等幾部分。主程序的主要功能就是完成系統(tǒng)的初始化工作、自診斷工作和其他應用程序的調度?！　、谥袛喾粘绦?。中斷服務程序包括A/D轉換中斷服務程序、定時器中斷服務程序和掉電保護中斷服務程序幾部分。其中A/D轉換中斷服務程序的基本工作原理是：首先保護現場，重要數據在進入中斷后壓入堆棧，清零數據存儲單元，再取Pl口輸入的數據，判斷A/D轉換是否完成。若沒完成則返回等待，直到A/D轉換完成為止；然后讀數據并進行數字濾波；最后對檢測數據進行線性化處理，之后送顯示緩沖區(qū)顯示恢復現場，開中斷，返回主程序?！　　?/pre>








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