2现代检测系统及其基本特性

1）PC仪器佳策系统的基本形式框图
（a)传感器 （b) 信号调整（变送器，转换器）
作用：对信仪器卡）
功能 ①由衰减器和增益可控放大器→进行量程自动改换； ②通过多路切换开关→完成多点多通道信号的分时采样； 时间连续信号X（t) 离散的时间序列X（n) ③将信号的采样值由A/D转换器→变为数字量。
四、微机化仪器及其自动检测系统
自20世纪70年代微处理器问世以来，微计算机技术发展很快，在其 影响下，检测仪器呈现出了新的活力并取得迅速的进步，相继出现了智 能仪器，pc仪器（系统）和虚拟仪器（系统）等崭新的微机化仪器及其 自动检测系统。从利用微机功能的方式数量来看，可将近二十年检测仪 器的发展分为三个阶段：
另外，在检测控制方式下，改换仪器功能并不需要更换硬件，仅改 变软件就可实现以上功能，这是传流仪器不能达到的。软件实现的数字化 仪器的自动化程度很高。
(b）智能仪器对检测数据具有很强的处理能力
智能仪器对检测的数据能快速在线进行处理，采用软件方式处 理可执行多种算法，既可实现各种误差的计算与补偿，且能校准检测 仪器的非线性，从而降低检测误差，提高检测精度。
（d）计算机 是系统的神经中枢，它使整个检测系统成为一个智能化的有机整体。它在
软件的程序命令下自动进行： ①信号采集与存储；②数据的运算与分析；③以适当形式输出，显示，记录检
测结果。 早期PC仪器→是利用PC机的内部总线，将仪器卡插入PC内部或外部扩展
箱内。如图
仪器系统中：
①智能仪器(在传统仪器基础上增加微处理器，增强其功能) ②pc仪器（微机化仪器） ③虚拟仪器（总线仪器系统）
1、智能仪器的特点与基本结构
智能仪器——内置微机或微处理器，具有控制、存储、运算、逻 辑判断及自动操作的智能性能。
具有检测准确度高，灵敏度高，可靠性好，自动化程度高等特点。 由于微机进入了仪器内部，将计算机技术移值，渗透到仪器仪表技 术领域，这样使智能仪器具有很多优秀的特点。
2）输入阻抗高
数字表输入阻抗可高达1000M以上，基本上不取电流，消耗被测信号的功 率极小，也就是对被测电路工作状态的影响很小。
3）灵敏度高
如现代的积分式数字电压表的分辨率可达到1以下。
4）数字形式显示
显示方便，无读数误差。
5）检测速度快
1秒钟可测量多次，有的可高达1秒钟上万次的检测速度，而模拟表测一次 需要几秒。
例如：可做到：①自稳零放大；②自动极性判断；③自动量程切换； ④自动报警；⑤过载自动保护；⑥非线性补偿；⑦多功能检测（多点巡回 检测）等。
原因：检测仪器功能不断增加，仪器硬件负担越来越重，仪器结构越 来越复杂，体积质量增大，成本上升，要继续发展就比较困难，所以就引 入微机或微处理器使检测过程改为软件控制，使仪器的硬件结构变得简单， 实现了简单人机对话、自检、自诊断、自校准、CRT显示、打印输出及绘 图。
（C）智能仪器多功能化
检测功能； 多参数检测，各种显示各能；
控制功能； 管理功能； 通信功能；
２、PC仪器系统（模块式仪器）
把传统式独立仪器中的（由生产厂家定义的、一般用户无法改变的） 检测电路部分和接口部分集合在一起——制成仪器卡。
仪器中所需要的键盘、CRT、存贮器——用PC计算机。
一般PC仪器自动监测系统组成： （1）不同功能的仪器卡 （2）插卡机箱 （3）微机
是智能仪器与其他仪器（微机）相互联系的一种公共接口总线 已被国际电器与电子工程师协会（ IEEE）定为通用的外部接口总线标 准IEEE—488，称为IEEE—488接口总线。该总线应用很广泛，通过它可 以把多台仪器连接起来。
2）智仪器的特点
（a）检测过程控制的软件化
用软件方式控制检测过程，在模拟仪表中一般是通过硬件（电子线路或 器件）才能完成的作用。
6）检测过程自动化
无论是对被测信号的极性判断，量程选择，结果显示和记录，还是送至 计算机做运算处理，都可自动进行。
7）操作简单 使用人员无需经过特殊训练，即可用数字表完成检测工作。
缺点：
1）数字表由于采用了大量的电子元件，其结构比模拟式指示仪表复杂 得多，可靠性有待进一步提高。
2) 不便于观察动态过程，不直观。 3) 价格较贵。 4) 需要高水平的技术人员维修。
3、数字式检测仪表及检测
将被测参数（对象）离散化，数据处理后以数字形式显示的仪表——
数字式仪表。
被测量
传感器
变送器 模拟量 A/D
显示
特点
数字技术的引入，使检测技术领域得以扩大，随着电子技术与计算机技术 的飞速发展，数字式仪表与数字检测技术获得了迅速的发展。
从模拟向数字，从单一通道向综合的多通道检测发展，从单个仪表向检测 信息系统过渡，将各种电学量和非电学量变换成流量（如：时间、频率、直 流电压）后进行检测，是近几十年来检测技术发展的主要趋势。
1）智能仪器的原理结构
[说明] ①CPU—中央处理单元，是智能仪器的核心，指挥整个检测系统运转，通过
内部总线与外设相连（接口电路、输入/出通道、仪表面板、内存等）。 ②内存—EPROM（只读存储器）、RAM（读写存储器）保存监控程序、应用程
序、数据等。 ③RS-232C—串行通信接口总线，与微机或其他外部仪器设备连接。 ④GPIB—通用接口总线 （General Purpose Interface Bus)
由于智能仪器对检测结果能再加工，从而能提供表征被检测对象 各种特征的信息参数，如，在模式识别、语音分析、故障诊断、生物 医学信号检测等方面应用智能信号分析仪器，不仅可实时采集时域信 号波形在CRT复现，且能将其在CRT上做时间轴方向的展开或压缩，还 可计算信号的有效值，平均值、最大值、最小值，也能对采集的信号 进行滤波和频谱分析。
检测技术对数字仪表提出了越来越高的要求。同时，数字表的不断更新又 促进检测技术水平的提高。随着检测技术的发展和进步，数字仪表表现出了 准确度高，灵敏度高，体积小，质量轻，耗能低，检测参数广，量值范围宽 等特点。
优点：
1）准确度高
数字表可以做到±0.0001%，模拟表最高只能达到±0.1%～0.05%