檢測與信息處理

1、智能檢測與信號處理,鐘振東,目錄,1、 智能檢測系統(tǒng)概述,2、智能檢測系統(tǒng)的特征與一般組成結(jié)構(gòu),3、智能檢測系統(tǒng)的三種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)途徑,4、智能檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成與接口技術(shù),5、智能檢測系統(tǒng)智能化功能實現(xiàn)方法,1、 智能檢測系統(tǒng)概述,一、傳感測量（檢測）技術(shù)的作用與發(fā)展信息技術(shù)三大支柱（測控、通信、計算機）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70年代末凸現(xiàn)，80年代之后“傳感器熱”。檢測

2、技術(shù)的發(fā)展隨著社會生產(chǎn)方式的變化而不斷進步。人類的每一種生產(chǎn)方式，都以相應(yīng)的科學技術(shù)水平為基礎(chǔ)。,二、智能檢測技術(shù)發(fā)展的歷史背景微電子技術(shù)和微型計算機技術(shù)的發(fā)展為檢測過程自動化、測量結(jié)果智能化處理和檢測儀器功能仿人化等提供了技術(shù)平臺。人工智能技術(shù)、信息處理技術(shù)的快速發(fā)展，為檢測系統(tǒng)智能化提供了強有力的工具和條件。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)展形成的對傳感器的巨大需求和廣闊

3、的市場前景，以及傳感測量技術(shù)進步所帶來的巨大的社會經(jīng)濟效益 — 強大推動力。現(xiàn)代控制系統(tǒng)發(fā)展對檢測技術(shù)提出了數(shù)字化、智能化、標準化的迫切要求。,2、智能檢測系統(tǒng)的特征與一般組成結(jié)構(gòu),一、特征測量過程軟件控制硬件功能軟件化；通過軟件實現(xiàn)自動穩(wěn)零放大、極性判斷、量程切換、報警、過載保護、非線性補償、多功能測試和自動巡回檢測等。智能數(shù)據(jù)處理測量數(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，功能和性能指標修改、擴展容易方便。,多參數(shù)檢測和數(shù)據(jù)融合通過多個高速數(shù)據(jù)通道，在進行多參數(shù)檢測的基礎(chǔ)上，依據(jù)各路信息的相關(guān)特性，可實現(xiàn)系統(tǒng)多傳感器信息融合，提高檢測系統(tǒng)的準確度、可靠性和容錯性。測量速度快通過高速數(shù)據(jù)采樣和實時在線的高速數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)。智能化功能強測量選擇功能（如量程轉(zhuǎn)換、采樣通道和方式選擇等），故障診斷功能，人機對話、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、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、智能檢測系統(tǒng)的三種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)途徑,非集成化實現(xiàn)經(jīng)典傳感器+信號調(diào)理模塊+數(shù)字接口+微處理器+總線接口等集成化實現(xiàn)通過微機械加工技術(shù)和大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)，利用半導體基制作敏感元件、信號調(diào)理電路和微處理器以及接口電路等。混合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)上述兩

6、種方式的部分組合,4、智能檢測系統(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) 單片計算機系統(tǒng) 嵌入式微機系統(tǒng) PC機系統(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)場總線Control Area Network）并行接口總

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

8、 校零和校準的目的是使系統(tǒng)在實際測量前跟蹤零點和靈敏度變化，減小檢測誤差。,檢測數(shù)據(jù)噪聲抑制技術(shù),噪聲抑制技術(shù)是智能檢測系統(tǒng)實現(xiàn)從受干擾信號中自動快速、準確定量地提取有用信號特征信息的最重要手段。噪聲抑制的基本方法：----當噪聲或干擾頻譜與有用信號頻譜不重合時，通過濾波技術(shù)減小或消除噪聲干擾。----當兩者頻帶重疊時，需采用其他方法（如相關(guān)技術(shù)、平均技術(shù)等）加于處理。,頻率補償技術(shù),目的：通過頻率補償達到

9、改善傳感檢測系統(tǒng)動態(tài)特性，擴展系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性頻段以滿足特定的信號檢測要求。方法：數(shù)字濾波法：在信號通道中，通過附加補償傳遞函數(shù)（數(shù)字濾波器）環(huán)節(jié)，使補償后的總傳遞函數(shù)達到動態(tài)性能要求。頻域校正法：已知系統(tǒng)傳遞函數(shù)W(s),通過FFT求得X(m)=Y(m)/W(m),再通過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）是指智能檢測系統(tǒng)模擬人類大腦對多種感官信息進行綜合處理的功能，充