第十三章 传感器在现代检测系统中的综合应用 《自动检测技术知识及应用（第2版）》课件.ppt

智能化流量积算仪原理 智能化流量积算仪采用差压法测量瞬时流速，因此必须首先测出差压⊿p。由于温度和压力会引起流体的密度的变化，有时还需要进行温度补偿和压力补偿，所以必须测出流体的温度和压力。如果使用热电偶， 还必须测量热电偶的冷端（室温） 温度。 上述四种信号先由标准的一次仪表转换为4~20mA 的电流信号，经信号传输线传送到本积算仪的输入端，再用取样电阻（250.０Ω）转换成４个低内阻的1~5V电压信号：U⊿p、Up、Ut、Uto。上述四个电压信号按顺序轮流通过采样继电器K1~K2传送至模/数转换器的输入端，再经光耦，由单片机计算出累积流量。 智能化流量积算仪原理框图 智能化流量积算仪的设计要点 单片机必须将瞬时流量对时间作积分运算，本项目中，单片机在标准的时间段（例如1s）内，对V/F转换器输出的脉冲数进行累加计数，就可以达到近似于积分的目的。 为了显示累计结果，一般必须设置6位或更多的数码管。为了选择显示吨、或千克、或立方米等不同的单位，也为了选择显示瞬时流量还是累计流量，积算仪面板上还必须设置选择按键，由单片机读取不同的选择方式，并在数码管的右边显示出相应的单位。 使用多只光耦，能将左边的传感器回路及继电器与右边易受干扰的单片机回路隔离开来。 3. 传感器在模糊控制洗衣机中的应用 所谓模糊控制系统是模拟人智能的一种控制系统。它将人的经验、知识和判断力作为控制规则，根据诸多复杂的因素和条件作出逻辑推理去影响控制对像。 模糊洗衣机能自动判断衣物的数量（重量）、布料质地（粗糙、软硬）、肮脏程度来决定水位的高低、洗涤时间、搅拌与水流方式、脱水时间等，将洗涤控制在最佳状态。不但使洗衣机省电、省水、省洗涤剂，又能减少衣物磨损。 模糊洗衣机的模糊推理 模糊控制洗衣机中的传感器 1－脱水缸（内缸） 2－外缸 3－外壳 4－悬吊弹簧(共4根) 5－水位传感器 6－布量传感器 7－变速电动机 8－带轮 9－减速、离合、 刹车装置 10－排水阀 11－光电传感器 第二节 基于虚拟仪器的检测系统 虚拟仪器的概念是美国国家仪器公司（NI）于1986年提出的。它引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以进入仪器领域，从而开创了“软件就是仪器”（The Software is the Instrument）的先河。 虚拟仪器（VI）是指：在以通用计算机为核心的硬件平台上，用途由用户自己定义的、测试功能由测试软件实现的、具有虚拟面板的一种计算机仪器系统。虚拟仪器可以代替传统的测量仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等 。 回目录 虚拟仪器的特点 1）突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制，增强了传统仪器的功能。 2）实现了部分仪器硬件的软件化，增加了系统的灵活性；可实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过图形用户界面技术，实现了界面友好、人机交互。 3）基于计算机总线，硬件实现了模块化、系列化，大大缩小了系统尺寸。 4）基于计算机网络技术和接口技术，广泛支持诸如CAN、FieldBus、PROFIBUS等各种工业总线标准，可方便地构建自动测试系统，实现测量、控制过程的网络化。 虚拟仪器用PC机＋仪器板卡 → 代替传统仪器用计算机软件 →代替硬件分析电路 虚拟仪器与传统仪器的性能比较 传统仪器 虚拟仪器 功能由仪器生产厂家定义 功能由用户定义 与其他设备连接受限 可方便地连接到网络及其他外围设备 图形界面小，信息量小 全汉化图形界面，信息量大 信号电缆和开关多，操作复杂 采用虚拟旋钮，故障率低，有操作保护 系统封闭，功能固定，扩张性低 系统开放、灵活，可构成多种仪器 测试系统开发时间长 测试系统开发时间短 数据无法编辑 数据可编辑、存储、打印 硬件是关键，必须由专业厂家升级 软件是关键，升级方便 仪器间一般无法通用，昂贵 仪器之间利用率高，整体价格相对便宜 技术更新慢（周期为5～10年） 软件技术更新快（周期为1～2年） 开发和维护费用高 基于软件体系的开发和升级，费用较低 虚拟仪器结构框图 传统仪器由信号采集、信号处理、结果表达以及仪器控制等4部分组成，大多是用电子线路来实现的。 在虚拟仪器中，信号采集和A/D、D/A转换仍由硬件实现，而信号处理和结果表达用软件实现。虚拟仪器通常由三大功能块组成： 模块化数据采集硬件、计算机硬件平台和用于数据分析、过程通信及图形用户界面的软件组成。 虚拟仪器体系结构图 LabVIEW简介 LabVIEW是基于C语言的、革命性的图形化开发语言，用来进行数据采集和控制、数据分析和表达。它的目标是简化程序的开发工作，让工程师和科学家能充分利用PC的功能，快速、简便地完成自己的工作。二十余