第六章 自动检测技术应用举例分解
《自动检测技术及应用》教案
《自动检测技术及应用》教案第一章：自动检测技术概述1.1 自动检测技术的定义与发展1.2 自动检测技术在工程应用中的重要性1.3 自动检测技术的分类与特点1.4 自动检测技术的基本组成部分第二章：模拟检测技术2.1 模拟检测的基本原理2.2 传感器的基本特性与选择2.3 信号处理电路的设计与分析2.4 模拟检测系统的应用实例第三章：数字检测技术3.1 数字检测的基本原理3.2 数字信号处理技术3.3 数字检测系统的组成与设计3.4 数字检测技术的应用实例第四章：智能检测技术4.1 智能检测技术的基本原理4.2 算法在检测技术中的应用4.3 智能检测系统的组成与设计4.4 智能检测技术的应用实例第五章：自动检测技术在工程应用中的案例分析5.1 自动化生产线的检测与控制5.2 汽车尾气排放检测技术5.3 生物医学信号检测技术5.4 电力系统状态检测技术第六章：传感器技术6.1 传感器的分类与基本原理6.2 常用传感器的特性与应用6.3 传感器信号的处理与分析6.4 传感器技术的最新发展趋势第七章：信号处理与分析7.1 信号处理的基本概念与方法7.2 数字信号处理技术7.3 信号分析与识别技术7.4 信号处理与分析在自动检测中的应用第八章：数据采集与通信技术8.1 数据采集系统的设计与实现8.2 模拟/数字转换技术8.3 通信协议与接口技术8.4 数据采集与通信技术在自动检测中的应用第九章：自动检测系统的可靠性分析9.1 系统可靠性的基本概念9.2 系统可靠性的数学模型9.3 提高自动检测系统可靠性的方法9.4 系统故障诊断与容错技术第十章：自动检测技术在典型行业中的应用10.1 自动化制造业中的应用10.2 电力系统中的应用10.3 交通运输行业中的应用10.4 环境监测与保护领域中的应用第十一章：现代检测技术11.1 光纤传感技术11.2 激光检测技术11.3 超声波检测技术11.4 红外检测技术第十二章：非线性检测技术12.1 非线性系统的特点12.2 非线性检测方法12.3 非线性检测技术的应用12.4 非线性检测技术的发展趋势第十三章：故障诊断与预测技术13.1 故障诊断的基本原理13.2 故障诊断方法13.3 故障预测技术13.4 故障诊断与预测技术的应用第十四章：自动检测技术在科研中的应用14.1 自动检测技术在物理科研中的应用14.2 自动检测技术在生物科研中的应用14.3 自动检测技术在化学科研中的应用14.4 自动检测技术在其他领域科研中的应用第十五章：自动检测技术的未来发展趋势15.1 微纳检测技术15.2 生物传感器技术15.3 网络化与智能化检测技术15.4 检测技术在可持续发展中的应用重点和难点解析重点：1. 自动检测技术的定义与发展2. 模拟检测技术、数字检测技术和智能检测技术的原理与特点3. 传感器的基本特性与选择、信号处理电路的设计与分析4. 数字信号处理技术、算法在检测技术中的应用5. 自动检测技术在工程应用中的案例分析，如自动化生产线、汽车尾气排放检测等难点：1. 模拟检测技术、数字检测技术和智能检测技术之间的区别与联系2. 传感器特性的详细分析及其在实际应用中的选择3. 信号处理电路的复杂设计与分析4. 数字信号处理技术、算法在检测技术中的应用细节5. 自动检测技术在工程应用中的案例分析，尤其是涉及多学科交叉的部分本文教案旨在帮助学生全面了解自动检测技术的基本概念、原理及其在各个领域的应用，为学生进一步研究和发展自动检测技术提供基础。
自动检测技术及应用》教案
自动检测技术及应用教案章节：第一章自动检测技术概述教学目标：1. 了解自动检测技术的定义、作用和分类。
2. 掌握常见自动检测技术的原理和应用。
3. 理解自动检测技术在工程实践中的应用价值。
教学内容：1. 自动检测技术的定义和作用2. 自动检测技术的分类3. 常见自动检测技术及其原理4. 自动检测技术在工程实践中的应用案例教学过程：1. 引入：通过生活中常见的自动检测实例，如自动门、自动感应灯等，引发学生对自动检测技术的兴趣。
2. 讲解：详细讲解自动检测技术的定义、作用和分类。
3. 示范：通过示例演示常见自动检测技术的原理和应用。
4. 实践：让学生参与实际操作，体验自动检测技术的工作原理和应用效果。
5. 讨论：引导学生思考自动检测技术在工程实践中的应用价值，并提出问题引导学生深入思考。
教学评价：1. 学生能准确回答自动检测技术的定义、作用和分类。
2. 学生能理解常见自动检测技术的原理和应用。
3. 学生能认识到自动检测技术在工程实践中的应用价值。
教案章节：第二章传感器技术基础教学目标：1. 了解传感器的定义、作用和分类。
2. 掌握常见传感器的原理和应用。
3. 理解传感器在自动检测系统中的重要性。
教学内容：1. 传感器的定义和作用2. 传感器的分类3. 常见传感器的原理和应用4. 传感器在自动检测系统中的重要性教学过程：1. 引入：通过生活中的传感器实例，如温度计、光敏电阻等，引发学生对传感器的兴趣。
2. 讲解：详细讲解传感器的定义、作用和分类。
3. 示范：通过示例演示常见传感器的原理和应用。
4. 实践：让学生参与实际操作，体验传感器的工作原理和应用效果。
5. 讨论：引导学生思考传感器在自动检测系统中的重要性，并提出问题引导学生深入思考。
教学评价：1. 学生能准确回答传感器的定义、作用和分类。
2. 学生能理解常见传感器的原理和应用。
教案章节：第三章信号处理与分析教学目标：1. 了解信号处理的定义、作用和分类。
自动检测技术及应用
自动检测技术及应用自动检测技术是一种基于先进的电子、计算机和通信技术的创新领域。
随着科技的进步和人们对效率和准确性的要求不断提高，自动检测技术在多个领域得到了广泛应用。
本文将介绍自动检测技术的背景和重要性，并概述接下来章节的结构。
自动检测技术基于一系列的基本原理和工作方式，其中包括传感器、数据处理和决策系统。
传感器传感器是自动检测技术的核心组成部分。
它们可以采集和测量环境中的各种物理量和信号，如温度、压力、湿度、光强度等。
传感器将这些信号转换为电信号，并传输给数据处理系统进行进一步分析。
数据处理数据处理是自动检测技术中不可或缺的步骤。
将传感器收集到的原始数据进行处理，包括滤波、去噪、校准和标定等。
数据处理的目的是提取有用的信息，并对数据进行合理的解释和分析。
决策系统决策系统是自动检测技术中的最终环节。
它根据传感器采集到的数据和经过处理后的信息，进行决策和判断。
决策系统可以根据设定的规则或算法，自动触发相应的动作或反馈。
以上是自动检测技术的基本原理和工作方式，传感器、数据处理和决策系统共同构成了自动检测技术的核心部分。
通过这些技术，我们可以实现对环境、物体或过程中的各种参数和状态进行实时监测和检测，为科学研究和工程应用提供了可靠的手段。
自动检测技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：工业生产自动检测技术在工业生产中扮演着重要角色。
它可以用于质量控制、产品检测和故障诊断。
通过自动检测技术，可以实现对产品质量的实时监测，提高生产效率和产品质量。
例如，在汽车制造业中，自动检测技术可用于检测零部件的尺寸、外观和功能，确保产品符合标准要求。
医疗诊断自动检测技术在医疗诊断中有广泛的应用。
它可以用于实验室检测、影像诊断和生理监测等方面。
通过自动检测技术，医生可以获得更准确、快速的诊断结果，并及时采取相应的治疗措施。
例如，在临床化验中，自动检测技术可以对患者的血液、尿液和体液样本进行快速而准确的分析，帮助医生做出正确的诊断。
第六章 检测监控自动化
全燕鸣 教授
本章引导
检测是制造过程中的重要环节，其直接目的是保障加工设备的安全和产品 的加工质量。随着各种新设备、新材料、新工艺在机械制造中的应用和发展 ，传统的人工检测技术已远远不能满足制造生产的要求，而计算机技术、信 息技术等发展带来的各种先进自动化检测和监控技术正在得到日益广泛的应 用。
6.1 机械制造中的自动检测技术
6.1.2 自动检测装置
（3）自动检测中常用传感器
1)位移传感器 超声波位移传感器：计算超声波投射到物体表面再反射回来所用的时间而
检测出不同表面的位置差。不受颜色影响，可检测多色物体、透明体、镜 面体。
பைடு நூலகம்
6.1 机械制造中的自动检测技术
6.1.2 自动检测装置
（3）自动检测中常用传感器 2)视觉传感器 由数码摄像机、光源、计算机、图像采集卡、监视屏以及机械安装和调节 装置组成的机器视觉系统可用来识别、检查、监测物件的形状、尺寸、位 置和姿态以及表面状态，摄像机及前端安装的镜头为视觉传感器，担负着 摄取物体图像和对物体图像进行适当放大或缩小的任务。
6.1 机械制造中的自动检测技术
6.1.1 机械制造中的自动检测方式
在线检测：在加工或装配过程中对被测对象进行的动态检测,对象是加工设 备和工艺过程参量或工件几何量。这种主动检测结果可即时与要求参量相 比较，并反馈自动控制加工过程，适应加工条件的变化，从而防止废品的 产生。
能够连续检测加工过程中的变化； 检测结果能反映实际加工情况； 检测自动化程度高； 长时间在线检测常用非接触传感器，以免触头磨损； 检测会受到加工环境干扰和条件限制，实现难度比较大。
6.1 机械制造中的自动检测技术
6.1.1 机械制造中的自动检测方式
第6章 光电检测技术应用举例PPT课件
CCD
Measuring arm
Multi-mode optical fiber Optical fiber casing
Watch window
Lens
Multi-mode optical splitter Power
RF singal
Measuring arm
精选PPT课件
28
3) 测量臂工作原理
特点：非接触测量，稳定可靠；通过连续扫描测量，得到内加厚全轮廓， 对钻杆位置要求不高，可以满足不同规格的钻杆测量要求。
精选PPT课件
25
CCD camera Pipe
Ring of light
1 2
Laser diode
L
精选PPT课件
26
Laser
Multi-mode optical fiber
激光器 光学镜组
摄像机
图像卡
计
算
驱动器
机
原理：由计算机控制激光器发出32束激光， 激光束经过反射镜反射到钻杆内壁上，并形成激光光斑， 通过镜组成像到工业摄像机中，通过图像处理和计算得出光板坐标
特点：结构光+视觉测量原理，非接触，稳定可靠，技术成熟 通过连续32条扫描母线测量，得到内加厚全轮廓， 对钻杆位置要求不高，可以满足不同规格的钻杆测量要求。
显示器
打印机
图像卡 数据采集卡 数据采集卡
工业 控制 计算机
控制卡 控制卡 控制卡
操作面板
网络接口
精选PPT课件
驱动电机 激光器 加热器
37
5) 软件系统
图像采集处理 电机控制及驱动
显示、打印
软件 系统
存储、通讯
光栅传感器采样 辅助环节
第六章 智能化检测技术(上)
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《现代检测理论与技术》 第六章 智能化检测技术（上）
6.1 智能化检测概述
6.1.4 智能化检测与自动测试
智能检测与自动测试是相辅相成的。自动测试技术的发展是智能检测的基 础，智能检测是自动测试的高级阶段。 自动测试系统是对那些能自动完成激励、测量、数据处理，并显示或输出 测试结果的一类系统的统称。 （1）第一代自动测试系统——专用型 专用型是针对具体测试要求而定制的，用于测试工作量很大的重复测试， 高可靠性的复杂测试等。用来提高测试速度或用于人员难以进入的恶劣环境。 第一代自动测试系统的缺点突出表现在接口及标准化方面。 （2）第二代自动测试系统——台式仪器积木型 在标准接口总线的基础上，以积木方式组建的系统。普遍采用的接口总线 为通用接口总线GPIB（美国称IEEE488，HP－IB；欧洲、日本称IEC625）。 基于GPIB总线的自动测试系统的主要缺点表现为：总线的传输速率不大； 机箱、电源、面板、开关大部分都是重复配置的。
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《现代检测理论与技术》 第六章 智能化检测技术（上）
6.1 智能化检测概述
[例]：基于GPIB和局域网的分布式自动测试系统（检测实验室）
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《现代检测理论与技术》 第六章 智能化检测技术（上）
6.1 智能化检测概述
（3）第三代自动测试系统——模块化仪器集成型 主要由模块化的仪器和设备所组成。 ——GPIB（General Purpose Interface Bus）通用接口总线； ——CAMAC（Computer Automated Measurement And Control）计算机辅 助（自动）测控系统； ——VXI（VME bus Extantions for Instrumentation）是VME（Versa Module Eurocard）计算机总线向仪器测试领域的扩展，具有高达 40Mbps的数据传输速率； ——PXI（PCI Extension for Instrumentation）是PCI总线（其中的 Compact PCI总线）向仪器测量领域的扩展，其中数据传输速率为 132-264Mbps。
自动检测技术和应用
设计题：P58 12 题：2-12.酒后驾车易出事故，但判定驾驶员是否喝酒过量带有较大的主观因素。
请你利用学过的知识，设计一台便携式、交通警使用的酒后驾车测试仪。
总体思路是：让被怀疑酒后驾车的驾驶员对准探头（内部装有多种传感器）呼三口气，用一排发光二级管指示呼气量的大小（呼气量越大，点亮的LED越多）。
当呼气量达到允许值之后，“呼气确认"LED ft,酒精蒸气含量数码管指示出三次呼气的酒精蒸气含量的平均白分比。
如果呼气量不够，则提示重新呼气，当酒精含量超标时，LED闪亮，蜂鸣器发出“滴……滴……”声。
根据以上设计思路，请按以下要求操作。
1）上网查阅有关酒精蒸汽测试仪以及燃料电池型呼气酒精测试传感器的资料；2）说明燃料电池型呼气酒精传感器与MQN型气敬电阻的区别；3）画出你构思中的便携式酒后驾车测试仪的外形图、包括一根带电缆的探头以及主机盒。
在主机盒的面板上必须画出画出电源开关、呼气指示LED若干个、呼气次数指示LED （3个）、酒精蒸气含量数字显示器、报警LED.报警蜂鸣器发声孔等；4）画出测量呼气流量的传感器简图；5）画出测量酒精蒸气含量的传感器简图；6）画出测试仪的电路原理框图；7）简要说明儿个环节之间的信号流程；8）写出该酒后驾车测试仪的使用说明书。
答：K酒精测试仪Alcohol tester：酒精浓度测试仪，又称酒精检测仪,是可供执法交警作为检测驾驶人员呼气酒精含量的具有法律效力的酒精测试仪，也可以用在需要控制人体酒精呼入量以确保安全的任何场合。
可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，B|J：燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。
燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源，它可以直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染，酒精传感器只是燃料电池的一个分支。
燃料电池酒精传感器采用贵金属口金作为电极，在燃烧室内充满特种催化剂，使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能「也就是在两个电极上产生电压，电能消耗在外接负载上，此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。
第六章 软测量技术第四节软测量技术应用实例
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(4) 软测量BP模型
选择30组典型数据构成训练集，经6328次迭代计算便建 立了啤酒糖度软测量BP 模型。将模型的输出与实际的化验 糖度比较，精度达到 0.1%。如下图所示。
四、软测量技术应用实例
2 ．软测量在常压塔筛料干点测量中的应用
四、软测量技术应用实例
2 ．软测量在常压塔筛料干点测量中的应用
(3) 回归分析建模
按回归方法建模需要大量的有效数据。辅助变量的 历史数据由DCS系统记录，筛料干点的化验分析每4 个小时完成一次。按照化验分析的采样时刻提取 DCS系统的记录，可获得主导变量与辅助变量对应 的一组组数据。进行数据处理，剔除个别坏的数据， 可获得n组有效数据。
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(2) 啤酒发酵
啤酒发酵设备
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(2) 啤酒发酵
啤酒发酵工艺要求发酵温度如图所示规律变化，要经过恒 温、升温、再恒温、降温及最后恒温五个工艺阶段。不同啤 酒品种，其发酵各阶段参数有所不同，但反映其温度变化规 律的工艺阶段曲线形式是一样的。
第六章 软 测 量 技术
主要内容
一、软测量技术的意义 二、软测量技术的内容 三、软测量技术的建模 四、软测量技术应用实例
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(1) 发酵
基本背景情况:
发酵是食品工业生产和医药工业生产的重要工艺 方法。所谓发酵是指在合适的环境条件下，微生物 经过特定的代谢方式将原料养分转换成所需生物产 品的过程。发酵过程有复杂性、不确定性和生产过 程生物参数检测的困难性。