自动检测技术的应用与发展

自动检测技术的应用与发展摘要在当今经济全球化高速发展的时代，随着工业自动化技术的迅猛发展，自动检测技术被广泛地应用在工业自动化、化工、军事、航天、通讯、医疗、电子等行业，是自动化科学技术的一个格外重要的分支科学。众所周知，自动检测技术是在仪器仪表的使用、研制、生产的基础上发展起来的一门综合性技术。自动检测系统广泛应用于各类产品的设计、生产、使用、维护等各个阶段，对提高产品性能及生产率、降低生产成本及整个生产周期成本起着重要作用。本文首先介绍自动检测系统的概念，其次通过自动检测系统的各个组成部分，详述系统的工作原理，介绍了自动检测系统组建的概念、结构以及在组建中所使用的关键技术。以此为铺垫，进而深入探讨自动检测技术在各领域间的应用与推广。关键词：自动检测系统应用发展第一章自动检测系统的概念与组成自动检测技术是一种尽量减少所需人工的检测技术，是一种依赖仪器仪表，涉及物理学、电子学等多种学科的综合性技术。与传统检测技术相比，这一技术可以减少人们对检测结果有意或无意的干扰，减轻人员的工作压力，从而保证了被检测对象的可靠性，因此自动检测技术已经成为社会发展不可或缺的重要部分。自动检测技术主要有两项职责，一方面，通过自动检测技术可以直接得出被检测对象的数值及其变化趋势等内容；另一方面，将自动检测技术直接测得的被检测对象的信息纳入考虑范围，从而制定相关决策。检测和检验是制造过程中最基本的活动之一。通过检测和检验活动提供产品及其制造过程的质量信息，按照这些信息对产品的制造过程进行修正，使废次品与反修品率降至最低，保证产品质量形成过程的稳定性及产出产品的一致性。传统的检测和检验主要依赖人，并且主要靠手工的方式来完成。传统的检验和检测是在加工制造过程之后进行，一旦检出废次品，其损失已发生。基于人工检测的信息，经常包含人的误差影响，按这样的信息控制制造过程，不仅要在过程后才可以实施，而且也会引入误差。自动检测是以多种先进的传感技术为基础的，且易于同计算机系统结合，在合适的软件支持下，自动地完成数据采集、处理、特征提取和识别，以及多种分析与计算。而达到对系统性能的测试和故障诊断的目的。1.1检测与检验的概念检测是指为确定产品、零件、组件、部件或原材料是否满足设计规定的质量标准和技术要求目标值而进行的测试、测量等质量检测活动，检测有3个目标：①实际测定产品的规定质量我及其指标的量值。②根据测得值的偏离状况，判定产品的质量水平，确定废次品。③认定测量方法的正确性和对测量活动简化是否会影响对规定特征的控制。检验，又称试验，他是对产品功能和性能进行评定的一种质量控制方法。检验指的是在实际工作环境或设计规定的工作条件下，对产品的功能、性能和寿命进行测定、试验和评价的质量控制活动。检验分为破坏性试验和无损检测试验两大类。产品的检验评价是设计改进和修改、制造过程改善的依据，特别是要求安全认证的产品。1.2自动检测系统的概念自动检测是指在计算机控制的基础上，对系统、设备进行性能检测和故障诊断。他是性能检测、连续监测、故障检测和故障定位的总称。现代自动检测技术是计算机技术、微电子技术、测量技术、传感技术等学科共同发展的产物。凡是需要进行性能测试和故障诊断的系统、设备，均可以采用自动检测技术。自动检测系统是指能自动完成测量、数据处理、显示（输出）测试结果的一类系统的总称。他是在标准的测控系统总线和仪器总线的基础上组合而成，采用计算机、微处理器作控制器通过测试软件完成对性能数据的采集、变换、处理、显示等操作程序，具有高速度、多功能、多参数等特点。第二章自动检测系统的原理2.1自动检测系统的组成当前自动检测系统的基本组成如图1所示，包括控制器、激励信号源、测量仪器、开关系统、适配器、人机接口、检测程序。2.2自动检测系统的工作原理控制器，自动检测系统的核心，由计算机组成。它是在检测程序的作用下，对检测周期内的每一步骤进行控制，完成管理检测周期、控制数据流向、接收检测结果、进行数据处理、检查读数是否在误差范围内、进行故障诊断、将检测结果送到显示器等功能。激励信号源，主要应用于主动式检测系统，它向被测单元提供检测所需的激励信号。测量仪器，检测被测单元的输出信号。开关系统，控制被测单元和自动检测系统中有关部件间的信号通道。即控制激励信号输入被测单元，和被测单元的被测信号输往测量装置的信号通道。适配器，实现被测单元与自动检测系统之间的信号连接。人机接口，实现操作员和控制器的双向通信。操作员用键盘或开关向控制器输入信息，控制器将检测结果及操作提示等有关信息送到显示器显示。当需要打印检测结果时，人机接口内应配备打印机。检测程序，自动检测系统是在检测程序的控制下进行性能检测和故障诊断的。检测程序完成人机交互、仪器管理和驱动、检测流程控制、检测结果的分析处理和输出显示、故障诊断等，他是自动检测系统的重要组成部分。2.3自动检测系统的组建计算机技术的发展为自动检测系统的组建提供了多种可能，典型的自动检测系统包括三部分：自动检测设备（AutomaticTestEquipment,ATE）、测试程序集（TestProgramSet,TPS）和TPS软件开发工具.自动检测系统组建中的关键技术包括程控接口技术、虚拟仪器技术、专家系统、现场故障检测技术、开放或可互操作的ATS实现技术。第三章自动检测技术的应用检测技术与自动化装置的应用基础是扎实的理论以及科研和工程实践过程中不断积累的新技术，加上学科基础理论和光、机、电结合打捞技术的迅速发展，更加促进了检测技术与自动化装置学科的发展。3.1目前我国自动检测技术在各领域的应用与推广我国高校自动检测技术与应用专业培养电气自动化领域的人才，他们掌握检测技术及应用专业必需的基础理论和专业知识，具备信息科学与技术、测试技术、智能仪器以及控制等方面技术应用能力，能在机电、轻工、石油、化工、电力等行业从事电子仪器、仪表及设备的应用、维修及生产过程控制等工作。国内最先进的智能电表自动化检测技术日前在天津投入使用，打破了以往人工检测模式，每天检测电表3000余块，提高了电表在安装前的精确度和检测效率，这条自动检测线的启用，使检测、校准电表精确度达到了99.8%，为实现当年天津市计划安装98万块智能电表提供了保障。在自动化检测与应用方面，大连石化公司大容器检测设备——“全站仪”历经一年使用，共检定油罐100多台，各项技术指标均达到国家计量检定规程标准要求，标志着该公司油罐计量检测技术领先国内大连石化与国家大容器检定站专家共同开展科研攻关，提高和完善油罐计量检测技术和管理水平，成功开发出“全站仪”并投入使用，改变了过去大容器油罐检测“人拉肩挑”的方法，使计量检测数据自动采集、自动计算完全实现智能自动化。3.2自动检测技术在高新科技领域的推广在高新科技领域推广中，最为重要的是GE无损检测技术。典型的应用案例交流会在上海GE中国科技园顺利召开，会上介绍的15个精选案例，是经过为期一个多月的案例征集，从30多个提交案例中，经过专家评审会从实用性、行业代表性、技术性、经济成本以及对其他行业的借鉴意义5个方面综合考虑评选出来，分别由GE的专家、相关行业内的专家及用户来介绍。内容涉及超声、X射线、相控阵、数字射线、内窥镜等技术，行业涉及航空航天、电力、石油天然气、冶金等。开发商品化的无损检测专业教学应用软件和电子读物，特别是引入多媒体技术，把文字、图形、图像以及影像资料综合在一起，改善了教学效果，有利于培养新一代的无损检测人员。这类软件可以按照专业、层次而分成多个品种类型以适应不同的应用场合和需求。在自动化检测技术领域，开发应用信息技术的关键在于无损检测技术人员和计算机技术人员有机地结合起来，才能开发出实用型软件并提供给广大无损检测人员使用。目前，我们已经具备了良好的技术和物质基础，使这方面的开发应用成为可行。尽管还有不少困难，例如适用内容的搜集、选择与编排，极大的输入工作量以及软件编排设计的合理性与实用性方面的问题等，但是，在无损检测技术领域开拓应用信息技术是大有可为的，它将促进我国无损检测技术的迅速发展。近年来，自动化控制技术在中国纺机集团的产品中得到了广泛应用，有效地增强了产品的机电一体化水平，提高了产品的市场竞争力，适应和满足了客户的需求，进一步提高了电气产品的质量。在我国检测设备的研发领域，检测技术的“军转民”取得了丰硕的成果。随着“转化”的稳步推进，对我国制造业的影响也随之加深。军用科学技术惠及广大的民品制造企业，可有效降低生产成本、提高工作效率、保证产品质量，增强了企业的核心竞争力，推动我国制造业的转型升级。第四章自动检测技术的发展随着半导体和计算机技术的发展，新型或具有特殊功能的传感器出现，检测装置也向小型化、固体化及智能化发展，应用领域更加宽广。首先，不断提高监测系统的测量精度、量程范围、延长使用寿命、提高可靠性。科学技术的发展要求测量系统有更高的精度。近年来，人们研制出许多高精度的检测仪器以满足各种需求。例如，用直线光栅测量直线位移时，测量范围可达二三十米，而分辨率可达到微米级；人们已经研制出测量低至几个帕的微压力和高达几千兆帕高压的；力传感器；开发了能够测出极微弱磁场的磁敏传感器等。从20世纪60年代开始，人们对传感器的可靠性和故障率的数学模型进行了大量的研究，使得监测系统的可靠性和使用寿命大幅度提高。其次，应用新技术和新的物理效应，扩大检测领域。检测原理大多以各种物理效应为基础，近代物理学的进展如纳米技术、激光、红外、超声波、微波、光纤、放射性同位素等新成就为检测技术的发展提供了更多的依据。如图像识别、激光测距、红外测温、C型超声波无损探伤。放射性测厚。中子探测爆炸物等非接触测量得到迅速发展。20世纪70年代以前，检测技术主要用于工业部门，如今，检测领域正扩大到整个社会需要的各个方面，不仅包括工程、海洋开发、航空航天等尖端科技和新兴工业领域，而且已涉及生物、医疗、环境污染监测、危险品和毒品的侦查、安全检测等方面，并且已经开始渗入到人们的日常生活设施之中。再次，发展集成化、功能化的传感器。随着半导体集成电路技术的发展，硅和砷化镓电子元件的高度集成化大量向传感器领域渗透。人们将传感技术与信号处理电路制作在同一块硅片上，从而研制体积更小、性能更好、功能更强的传感器。例如，高精度的PN结测温集成电路；又如，将排成阵列的上千万个光敏元件及扫描放大电路制作在一块芯片上，制成彩色CCD数码照相机、摄像机以及可摄像的手机等。今后还将在光、磁、温度、压力等领域开发出新型的集成度很高的传感器。第四，采用计算机技术，使检测技术智能化。自20世纪70年代微处理器问世以来，人们迅速将计算机技术应用到测量技术领域中来，使检测仪器智能化，从而扩展了功能，提高了精度和可靠性，目前研制的测量系统大多带有微处理器。第五，发展网络化传感器及检测系统。随着微电子技术的发展，现在已经可以将十分复杂的信号处理和控制电路集成到单块的芯片中去。传感器的输出不再是模拟量，而是符合某种协议格式（如可即插即用）的数字信号。从而可以通过企业内部网络，也可以通过网络实现多个系统之间的数据交换和共享，从而构成网络化的检测系统。还可以远在千里之外，随时随地浏览现场工况，实现远程调试、远程故障诊断。远程数据采集和实时操作。第五章结语随着信息技术和计算计技术的发展，大量的技术成果被应用到自动检测技术当中，促进了自动检测技术的快速发展。目前，自动检测技术已经应用到社会生产的各个领域，因此其功能极为强大；自动检测技术所需人员很少，因此可靠性较高；自动检测技术测得的被检测对象的参数信息基本不会受到来自人的随机干扰，因此精确度较高；运用自动检测技术的测量过程主要是自动完成的，只要测量之间设置好时间、程序等指数，就可以很好地完成测量工作，因此实时性很强。自动检测系统从被检测对象出发，经传感器等检测元件将被检测对象转化为信号，通过复杂的变换过程进行信号处理，最终将信号输出。近年来计算计技术和物理科学的不断更新为自动检测技术的发展创造了可能。自动检测技术能够采用更加先进的检测方法，应用范围也更加广泛。自动检测技术在高新领域