检测技术及海洋智能仪器实验

中国海洋大学本科生课程大纲

课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修

一、课程介绍

1.课程描述：

检测技术及海洋智能仪器实验是自动化专业本科生的一门重要专业必修实验课程。该课程与本科生的许多专业课（自动化仪表与过程控制、现场总线技术、海洋自动观测技术）有着较强的联系。检测技术及海洋智能仪器实验课是通过实验手段，使学生获得检测技术及海洋智能仪器的基本知识和基本技能，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高分析解决实际问题的能力和实际工作能力。培养学生实事求是的科学作风，严肃的科学态度，严谨的科学思维习惯，进而增强创新意识。

检测技术及海洋智能仪器实验分两个层次进行：

（1）验证性实验。它主要是以单个传感器和基本测量电路为主。根据实验目的，实验电路，仪器设备和较详细的实验步骤，通过实验来验证传感器的有关理论，从而进一步巩固学生的基本知识和基本理论。

（2）综合性实验。学生根据给定的实验题目、内容和要求，自行设计实验电路，拟定出测试方案，搭建基本测量系统，最后达到设计要求。通过这个过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的独立工作能力。

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2.设计思路：

在内容安排上，除安排常用传感器实验外，还要把常用电子仪器的使用贯穿于每个

实验内容中。因为培养学生正确使用常用电子仪器是检测技术及海洋智能仪器实验教

学的基本要求。在实验所使用的传感器的选用方面，要适应现代科学技术发展的要求。

整个教学环节中，采用了由浅到深，由易到难的原则。在具体实施时，重点放在使用

方法和功能上。对内部结构和原理不去详细分析。实验教学基本要求：

(1) 掌握常用电子仪器的正确使用

(2) 掌握基本传感器和测量电路的原理

(3) 掌握测量误差的基本分类，来源，误差处理方法

(4) 掌握测量系统的组成和初步设计

本课程的内容编排顺序为：（1）箔式应变片性能—应变电桥；（2）移相器及相敏检

波器实验；（3）热电式传感器—热电偶；（4）P-N结温度传感器；（5）热敏式温度传感

器测温实验；(6)差动螺管式电感传感器位移、振幅测量；(7)霍尔传感器；(8)电涡流

式传感器的静态标定；(9)扩散硅压力传感器；(10)电容式传感器特性；(11)光纤传感

器位移测量、转速测量；(12)光电传感器转速测量；(13)数据采集处理。

3.课程与其他课程的关系:

本课程是自动化专业的一门专业必修课，先修课程有模拟电子技术基础，后置课程有自动化仪表与过程控制、现场总线技术、海洋自动观测技术。

二、课程目标

学习和掌握常用电子仪器：示波器、稳压电源、信号发生器、万用表等的使用方法。

掌握检测技术的理论基础；掌握各种常用传感器（箔式应变片、电感传感器、电容

传感器、光电传感器、光纤传感器、热电偶、半导体温度传感器、热敏电阻温度传感器、磁电传感器、压电传感器、霍尔传感器）的结构、工作原理、技术性能、特点、

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典型测量电路和应用范围。

掌握交直流驱动的测量电桥的使用方法，了解移相器及相敏检波器的使用方法；查阅热电偶分度表方法；

掌握测量误差的基本分类，能够分析测量来源，测量误差处理方法。

掌握测量系统的组成和初步设计，能够设计常用的测量电路，绘制电路原理图，进行正确连线。

三、学习要求

1、最低学习要求：

课前完成实验内容相关知识的预习，明确实验目的、步骤以及实验结果的理论值。

2、进一步学习指导：

能够独立完成实验内容，对实验中遇到的问题能够独立分析、思考和解决。能够对实验结果进行分析，能对实际测量值与理论值之间的偏差进行分析。

四、教学进度

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五、参考教材与主要参考书

选用教材：

自编《检测技术及海洋智能仪器实验指导书》

主要参考书：

《检测技术与应用》，曹才开主编，中南大学出版社，2009年5月第1版

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《检测技术》，郑华耀主编，机械工业出版社，2010年8月第2版

《现代检测技术》，金伟等编著，北京邮电大学出版社，2007年6月第2版《自动检测技术》，王华祥编著，化学工业出版社，2009年8月第2版

六、成绩评定

（一）考核方式 E.其他：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系：

（三）评分标准：

1.实验报告的评分标准

2.平常表现评分标准

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七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。

八、大纲审核

教学院长：院学术委员会签章：

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检测技术与自动化装置

method 线性系统理论Linear system theory 362秋 机器人控制与自主系统Robotic contr ol and autono mous system 543春 计算机控制理论与应用Computer con trol system th eory and its application 543春 自动测试理论Automatic me asurement the ory 543春 运筹学Operation res earch 543秋 系统工程理论与应用System engin eering theory and its appli cations 543春 复杂系统建模与仿真Modeling and simulation o f complex sy stems 543秋 非 学位课现代控制理论 专题 Special topic of modern co ntrol theory 362 鲁棒控制系统Robust contro l systems 362春 最优控制Optimal contr ol 362春 自适应控制Adaptive Con trol 362春

最优估计与系统辨识Optimal estim ate and syste m identificati on 362春 过程控制Process contr ol 362秋 非线性控制系统Nonlinear con trol systems 362春 离散事件动态系统Discrete event dynamic syst ems 362春 PETRI网Petri net362秋 人工智能原理及应用Artificial intel ligence theory and its appli cations 362春 智能化方法与技术Intelligent me thod and tech nology 362 模糊理论与应用Fuzzy theory and applicatio ns 362春 模糊逻辑控制系统Fuzzy logic c ontrol system 362春 人工神经网络Artificial neur al network 362秋 遗传算法与进化算法Genetic and e volutional alg orithm 362春 实时控制系统Real-time con trol systems 362秋 机器人视觉Robotic visio362春

虚拟仪器程序设计实验指导书

《虚拟仪器程序设计》实验指导书机械与电气工程学院舒华戴新编 广州大学2009年

目录 实验1 熟悉LabVIEW编程环境 实验1-1 LabVIEW的基本操作 (1) 实验1-2 练习 (4) 实验2 控件与程序框图应用 实验2-1 虚拟仪器前面板的设计 (5) 实验2-2 编写简单的LabVIEW 程序 (6) 实验3 子VI程序设计及调试程序技巧 实验3-1 创建子程序 (8) 实验3-2 子程序的调用 (10) 实验3-3 程序调试技巧 (12) 实验4 程序结构（1） 实验4-1 使用for循环结构 (14) 实验4-2 使用while循环结构 (16) 实验5 程序结构（2） 实验5-1 使用条件结构 (18) 实验5-2 使用顺序结构 (19) 实验5-3 使用事件结构 (20) 实验6 数据的表达与图形显示 实验6-1 Waveform Graph的应用 (23) 实验6-2 比较Waveform Chart和Waveform Graph (24) 实验6-3 使用XY Graph显示图形 (26) 实验6-4 公式节点及图形显示 (27) 实验6-5 虚拟信号发生器 (28) 实验7 非连线的数据传递方式 实验7-1 控制仿真 (30) 实验7-2 数制变换及计数仿真 (32) 实验7-3 全局变量编程 (33) 实验8 文件操作 实验8-1 文本文件操作 (34) 实验8-2 电子表格文件操作 (35) 实验8-3 仿真温度数据的记录 (36) 实验8-4 仿真温度数据的读取 (37) 实验9 应用程序设计 实验9-1 构建简单的信号分析与处理系统 (38) 实验9-2 频率响应函数与数字滤波实验 (38)

智能检测系统

1.智能检测装置：主要形式：智能传感器、智能仪器、虚拟仪器和智能检测系统； 2.非电量检测：温度检测（热电式传感器，光纤温度传感器，红外测温仪，微波测温仪）压力检测（应变式压力计，压电式压力计，电容式压力计，霍尔式压力计）流量检测（电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器）物位检测（电容式液位传感器，超声波物位传感器，微波界位计）成分检测（红外线气体分析仪，半导体式气敏传感器） 3.流量检测：流量的定义为单位时间内流过管道某一截面的体积或质量，因此，流量分为体积流量和质量流量；分为：电磁流量计，超声波流量传感器，光纤漩涡流量传感器；流量检测包括：○1.电磁流量计：电磁流量计是以电磁感应原理为基础的。它能检测具有一定电导率的酸碱盐溶液，腐蚀性液体以及含有固体颗粒（泥浆，矿浆）的液体流量。○2.超声波流量传感器:超声波流量传感器是利用超声波在流体中传输时，在静止流体和流动流体中的传播速度不同的特点，从而求得流体的流速和流量。○3.光纤漩涡流量传感器:光纤漩涡流量传感器是将一根多模光纤垂直的装入管道，当液体或气体流与其垂直的光纤时，光纤受到流体涡流的作用而振动，振动的频率域流速有关，测出该频率就可确定液体的流速。 4.智能仪器：就是一种以微处理器为核心单元，兼有检测、判断和信息处理功能的智能化测量仪器；按实现方式划分，智能仪器有非集成智能仪器和集成智能仪器两种形式；构成：（1）.硬件：传感器、主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、标准通信接口；（2）.软件：监控程序、接口管理程序、数据处理程序；功能：具有逻辑判断、决策和统计处理功能；具有自诊断、自校正功能；具有自适应、自调整功能；具有组态功能；具有记忆、存储功能；具有数据通信功能；特点：高精度、多功能、高可靠性和高稳定性、高分辨率、高信噪比、友好的人机对话能力、良好的网络通信能力、自适应性强、高性价比；发展趋势:多功能化、智能化、微型化、网络化； 5. 非集成智能仪器：也称为微机嵌入式智能仪器，即将传统的传感器、单片机或微型计算机、模拟量输入输出通道、标准数据通信接口、人机界面和外设接口等分离部件封装在一起，组合为一个整体而构成；特点：一般为专用或多功能产品，具有小型化、便携式、低功耗、易于密封、适应恶劣环境、低成本； 6.虚拟仪器：以通用的计算机硬件和操作系统为依托，增加必要的硬件设备，通过计算机软件使其具备各种仪器的功能；由信号采集与控制单元、数据分析与处理单元、数据表达与输出单元等三大部分组成。特点：增强了传统仪器的功能、软件就是仪器、自由定义仪器，仪器开放灵活、开发费用更低，技术更新更快； 7.虚拟仪器总线：VXI总线将传统的消息基仪器和寄存器基仪器统一在同一环境下，不仅为各个仪器模块提供了定时和同步的能力，而且还提供了开放的，标准化的高速处理器总线。使用户开发虚拟仪器更为灵活，效率更高，保证了系统的稳定性和高性能。 8.现场总线：一种安装在制造和过程区域的现场设备/仪器与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、双向传输和多种分支结构的通信网络；是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成。含义表现在六个方面：（1）现场通信网络与信息传输的数字化（2）现场设备的智能化与互连（3）互操作性（4）分散功能块（5）通信线供电（6）开放式互连环境；现场控制总线的特点和优势：特点：（1）1对N结构减少传输电缆、节约硬件设备（2）可靠性高（3）可控性好（4）互换性好（5）互操作性好（6）分散控制（7）统一组态；优势：（1）增强了现场级信息集成能力（2）开放式、互操作性、互换性、可集成性（3）系统可靠性高、可维护性好（4）降低了系统及工程成本；现场总线通信协议一般由底层到上层可分为现场设备层、过程监控层和企业管理层三个层次。现场总线的网络拓扑结构主要有三种：（1）星状结构（2）树状结构（3）环状结构；现场总线的数据通信模式有三种:对等式、主从式、客户/服务器式。典型的现场总线:（1）CAN（控制局域网）（2）Lon Works（局域操作网）（3）Profibus（过程现场总线）（4）HART（5）FF（6）Ethernet（工业以太网）

浅谈智能仪表的前景和特点

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/2217725818.html, 浅谈智能仪表的前景和特点 作者：闫森 来源：《中国科技博览》2015年第24期 [摘要]智能仪器仪表技术是一门集电子技术、单片机技术、自动化仪表、自动控制技术、计算机应用等于一体的跨学科的专业技术。随着微电子和计算机技术的快速发展，智能测量与控制仪表的发展，在不同的总线和网络相关的产业前景和百老汇显示，越来越成为一个重要的问题，最关注的行业和专业人士。因此，知识和理解的智能仪表的特点、发展趋势和应用前景是非常重要和必要的。 [关键词]智能仪表；前景；特点；数控自动化 中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0301-01 微电子技术和计算机技术的发展，引发了仪器结构的根本改变以单片机为主体，将计算机与检测技术，形成了新一代“智能仪表在测量过程自动化，测量数据的处理，和功能的多样性与常规测量电路的传统方法相比，有了很大的进步。传统仪器不能轻易或智能电表不仅可以解决需要解决的问题，它还简化了硬件电路，提高了仪器的可靠性更容易实现高精度的目标，高性能和多功能。随着科学技术的发展，智能仪器的程度越高。智能仪表不仅能完成各种物理量显示在发送输出，继电器控制输出，如通信、数据的多功能。近年来，智能测量控制仪表的发展尤为迅速。国内市场上出现了各种各样的智能测量控制仪表，如智能化的自动压差补偿节流式流量计，开展智能温度控制仪表程序，对各种复杂的智能调节器的数字PID控制法，以及用于光谱分析和智能气相色谱数据处理。 一.智能仪表的特点 1.1 测量数据的存储和处理，是智能测试系统的主要优点。比较数据的分析和处理传统的测试系统，为实时处理和测量结果修正智能测试系统软件，不仅使人们从繁重的手工数据处理操作，大大提高了精度，而且信号数字滤波器的采集，时域和频域分析，以获取更多的信息。此外，由于采用单片机或微控制器的智能仪表，使许多原来的硬件逻辑难以解决或无法使用的软件解决方案，在一个非常灵活的方式解决问题。 1.2 对测量过程的控制和数据处理功能的软件的智能化仪器，这使得它可以一机多用。智能电力需求分析应用于电力系统，例如，不仅可以测量不同功率，功率，电源电压，电流，功率因数，频率，也可以预设电源计划，并结合自动测量，打印，警告和许多其他功能。 1.3 测量过程是在软件的控制下，系统CPU的指挥下，按照软件程序，常数值处理，各种转换，逻辑，驱动执行机构完成一个特定的动作，使系统工作按一定的顺序。例如：键盘扫描和测量范围的选择，开关闭合，数据采集，传输和处理，以及显示和打印或是单片微控制器控

智能仪器实验指导书.doc

《智能仪器》实验指导书 适用专业：电子信息专业 说明：实验课时数为8节课，可从以下实验中自行选取8学时进行实验 实验一模拟信号调理实验(有源滤波器的设计) 一、实验目的 1. 熟悉运算放大器和电阻电容构成的有源波器。 2. 掌握有源滤波器的调试。 二、实验学时 课内：2学时课外：2学时 三、预习要求 1. 预习有源低通、高通和带通滤波器的工作原理 2. 已知上限截止频率fH=480Hz，电容C=0.01uF,试计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的电阻参数，运放采用OP-07。 3. 将图2中的电容C改为0.033uF,此时图2所示高通滤波器的下限截止频率fL=?。 四、实验原理及参考电路 在实际的电子系统中输入信号往往包含有一些不需要的信号成份,必须设法将它衰减到足够小的程度,或者把有用信号挑选出来。为此,可采用滤波器。 考虑到高于二阶的滤波器都可以由一阶和二阶有源滤波器构成，下面重点研究二阶有源滤波器。 1．二阶有源低通滤波器

二阶有源低通滤波器电路如图1所示。可以证明其幅频响应表达式为 图1 二阶有源低通滤波器图2 二阶有源高通滤波器 式中： 上限截止频率 当Q=0.707时，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器。 2. 二阶有源高通滤波器 如果将图1中的R和C的位置互换，则可得二阶高通滤波器电路，如图2所示。令 和 可得其幅频响应表达式为

其下限截止频率 五、实验内容 1. 已知截止频率fH=200Hz，试选择和计算图1所示电路形式的巴特沃斯二阶低通滤波器的参数。运算放大器用OP-07。 2. 按图1接线，测试二阶低通滤波器的幅频响应。测试结果记入表1中。 表1 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 3. 按图2接线，测试二阶高通滤波器的幅频响应。测试结果记入表2中。 表2 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 4. 将图2中的电容C改为0.033uF，同时将1的输出与图2的输入端相连，测试它们串联起来的幅频响应。测试结果记入表3中。 表3 Vi=0.1V(有效值)的正弦信号 六、实验报告要求

智能检测技术及仪表习题参考答案

智能检测技术及仪表习题答案 1．1什么是测量的绝对误差、相对误差、引用误差？ 被测量的测量值x与被测量的真值A0之间的代数差Δ，称为绝对误差（Δ=x- A0）。 相对误差是指绝对误差Δ与被测量X百分比。有实际相对误差和公称相对误差两种表示方式。实际相对误差是指绝对误差Δ与被测量的约定真值（实际值）X0之比(δA=Δ/ X0×100%)；公称相对误差是指绝对误差Δ与仪表公称值（示值）X之比（δx=Δ/ X×100%）。 引用误差是指绝对误差Δ与测量范围上限值、量程或表度盘满刻度B之比(δm=Δ/B×100%)。 1.2 什么是测量误差？测量误差有几种表示方法？他们通常应用在什么场合？ 测量误差是指被测量与其真值之间存在的差异。测量误差有绝对误差、相对误差、引用误差三种表示方法。绝对误差通常用于对单一个体的单一被测量的多次测量分析，相对误差通常用于不同个体的同一被测量的比较分析，引用误差用于用具体仪表测量。 1．3 用测量范围为-50～＋150kPa的压力传感器测量140kPa压力时，传感器测得示值为142kPa,求该示值的绝对误差、实际相对误差和引用误差。 Δ=142-140=2kPa; δA=2/140=1.43%;δx=2/142=1.41%;δm=2/(50+150)=1% 1.7 什么是直接测量、间接测量和组合测量？ 通常测量仪表已标定好，用它对某个未知量进行测量时，就能直接读出测量值称为直接测量；首先确定被测量的函数关系式，然后用标定好的仪器测量函数关系式中的有关量，最后代入函数式中进行计算得到被测量，称为将间接测量。在一个测量过程中既有直接测量又有间接测量称为组合测量。 1.9 什么是测量部确定度？有哪几种评定方法？ 测量不确定度：表征合理地赋予被测量真值的分散性与测量结果相联系的参数。 通常评定方法有两种：A类和B类评定方法。 不确定度的A类评定：用对观测列进行统计分析的方法来评定不确定度。 不确定度的B类评定：用不同于对观测列进行统计分析的方法来评定不确定度。 1.10检定一块精度为1.0级100mA的电流表，发现最大误差在50mA处为1.4mA,试判定该表是否合格？它实际的精度等级是多少？ 解：δm=1.4/100=1.4%,它实际的精度为1.5,低于标称精度等级所以不合格。 1．11某节流元件（孔板）开孔直径d20尺寸进行15次测量，测量数据如下（单位：mm）: 120.42 ,120.43,120.40,120.42,120,43,120.39,120.30,120.40,120.43,120.41,120.43,120.42,120.39,120.39,120.40试检查其中有无粗大误差？并写出测量结果。 解：首先求出测量烈的算术平均值： X =120.40mm 根据贝塞尔公式计算出标准差 ?=（∑v i2/(15-1)）1/2=0.0289 3 ?=0.0868 所以，120.30是坏值，存在粗大误差。 去除坏值后X =120.41mm，?=（∑v i2/(14-1)）1/2=0.011 3 ?=0.033 再无坏值 求出算术平均值的标准偏差?x= ?/(n)1/2=0.011/3.87=0.003 写出最后结果：（Pc=0.95,Kt=2.33） 120.41±Kt?x=120.41±0.01mm 2.3 什么是热电效应？热电势有哪几部分组成的？热电偶产生热电势的必要条件是什么？ 在两种不同金属所组成的闭合回路中，当两接触的温度不同时，回路中就要产生热电势，这种物理现象称为热电效应。热电势由接触电势和温差电势两部分组成。热电偶产生热电势的必要条件是：两种不同金属和两个端点温度不同。 2.5什么是热电偶的中间温度定律。说明该定律在热电偶实际测温中的意义。 热电偶在接点温度为T、T0时的热电势等于该热电偶在接点温度为T,Tn和Tn、T0时相应的热电势的代数和。 E AB(T、T0)= E AB(T、Tn)+ E AB(Tn、T0)。这主要用于冷端温度补偿。 2.9热电偶的补偿导线的作用是什么？选择使用补偿导线的原则是什么？

精密仪器设计实验指导书

精密仪器设计实验指导书 朱丽编写裘安萍审稿 南京理工大学

实验守则 一、实验基本要求 1．实验前，必须认真预习实验指导书及教材中的有关内容，熟悉仪器、设备的工作原则和初步了解操作要求。没有预习实验指导书的学生不得进入实验室。 2．实验中对各种数据应会处理，并考虑如何书写实验报告；实验中出现的误差或其他情况应进行分析说明。 二、实验须知 1．学生应在规定的时间进入实验室。与实验无关的物品不得带入实验室。进入实验室后，注意保持实验室清洁和安静。 2．实验前，熟悉仪器的操作规程和注意事项。经指导者同意后，方可接上电源。要小心操作，用力适当。 3．如发现仪器有故障时，不得擅自拆修，应立即报告指导老师。 4．学生应积极动手操作，并独立完成实验和实验报告。 5．实验完毕，要切断电源，清理实验场地，将所用的实验设备整理好，放回原处，认真书写实验报告。经教师同意后，方可离开实验室。 6．凡不遵守实验守则经指出而不改正者，教师有权停止其实验。若情节严重，对实验设备造成损坏者，应负赔偿责任，并给予处分。 7．在规定的时间内未能完成实验者，须经实验室领导同意，或延长实验时间或另行安排补做时间。

实验报告的内容和要求 撰写实验报告是训练学生撰写科技论文的能力的环节。实验报告是考核学生学习成绩和评估教学质量的重要依据。 学生对所做的实验应该做到原理清楚，方法和操作步骤正确，实验数据比较可靠，并且会处理实验数据。 实验报告应由每个学生独立完成，用钢笔、炭素笔或圆珠笔工整书写。报告内容要层次清楚，文字简明通顺，图、表清晰，符合汉语规范和法定计量单位。 实验报告一般包含下列7项内容 1．实验名称； 2．实验目的： 3．测量原理； 4．实验步骤； 5．实验记录； 6．实验数据处理及相应结论； 7．回答思考题。

智能检测与信号处理技术的发展与应用概要

智能检测与信号处理技术的发展与应用 摘要:实现检测系统的智能化,是获得高稳定性、高可靠性、高精度以及提高分辨率和适应性的必然趋势。本文介绍了智能检测系统的形成、特点和一般结构,阐述了智能传感器技术的发展趋势。同时,讨论了信号处理的目的和方法。最后,以加速度传感器在车辆载荷检测中的应用为例,介绍了智能检测与信号处理在工程中的具体应用。 关键词:智能检测;信号处理;加速度传感器 The Development and Application of Intelligent Measuring and Signal Processing Technology Abstract: the realization of Intellectualized detection is not only the way to gain higher stability reliability, and precision, but all so the trend to improve resolution and adaptability .In this paper ,the shaping, the Characteristics and general structure of Intelligent detection system are introduced.The development of intelligent sensor are expounded. At the same time, the aim and method of Information processing are discussion. At last, application of acceleration sensor in vehicles load measurement based on capacitances is took as the example to describe the application of intelligent detection system in the engineering. Key words: Intelligent detection; signal diagnose; acceleration sensor 0 引言 随着计算机和信息技术的发展,传感器技术的进步,检测技术水平得到了不断提高。传感器技术作为一种与现代科学密切相关的新兴学科正得到迅速的发展,并且在许多领域被越来越广泛的利用。它融合了人工智能原理及技术, 人工神经网络技术、专家系统、模糊控制理论等等,使检测系统不但能自校正、自补偿,自诊断,还具有了特征提取、自动识别、冲突消解和决断等能力 [1]。智能检测和信息处理技

智能仪器综合设计实验指导

智能仪器综合设计实验指导 一、实验的目的 《智能仪器》课程是一门综合性和实践性很强的课程。实验课的目的是把教材、课堂教学以及相关课程知识和技术综合运用，以达到巩固消化课程内容，进一步加强综合应用能力及整机系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，培养学生独立开发产品和科研的能力。 二、基本要求 1．根据课堂学习的仪器总体结构设计方法和构思，自行选题。 2．根据选题要求和储备的元器件，设计硬件系统和软件。 3．应用开发工具对系统进行调试。 三、设计过程 在智能仪器的开发和设计中，首先要明确设计准则及要求，其次制定系统方案，最后是方案的具体实施。设计准则及要求，就是使设计的智能仪器根据实际的需要采用先进技术，进行标准化、系统化设计，使其具有较完善的操作性能，同时要求智能仪器可靠、安全、实用、性能价格比高。制定系统方案，是根据设计的任务要求提出几种设想、规划，并且加以比较推敲，选择一种认为是可行、较好的方案作为初步方案，然后对系统的指导思想、技术原则、技术指标、可靠性、性价比进行方案评估，最后根据评价的结果制定系统的设计方案。方案实施需要对系统的硬件、软件设计部分进行调试，在各部分通过之后，在进行统调，从而完成智能仪器的实际。下面就系统设计与开发方案实施过程的一些主要步骤加以说明。 1. 确定系统规模大小。系统总体方案确定之后，则首先要预估系统软、硬件规模的大小，硬件核心部件选型，容量，对外的I/O数，通道数，模块数等。 2. 软、硬件权衡分配。在既定的总体规模中再进一步权衡。哪些模块用硬件完成，哪些可以用软件完成，合理调整好硬、软件搭配。原则上讲，硬件功能软件也可以完成，反之亦然。但在不同场合，软、硬件将各有特长，要是系统达到较高的性价比，必须使系统有恰当的软、硬件比例。一般地讲，硬件速度快，但应变灵活性小，扩展功能要另添部件；而软件处理速度慢，但变更灵活性大，添加功能只要对软件作适当修改即可。至于价格，硬件是需较大投资，软件相对小些。软件和硬件在逻辑功能上是等效的。具有相同功能的单片机应用系统，其软、硬件功能分配可以在很宽的范围内变化，系统的软硬件功能分配要根据系统的要求而定。提高硬件功能的比例可以提高速度，减少所需的存储容量，有利于监测和控

本科生仪器分析实验指导书

仪器分析实验讲义 魏福祥 河北科技大学环境科学与工程学院

《仪器分析实验》是一门实践性很强的课程，理论教学与 实验教学是一个不可分割的完整体系。搞好实验教学，是完整掌握这门课程的重要环节。《仪器分析实验》的教学目的是为了巩固和加强学生对该课程基本原理的理解和掌握，树立准确的 “量”的概念，培养学生独立思考问题、解决问题及实际操作的能力。为实现上述目的，特编写了本书。旨在通过《仪器分析实验》教学，使学生正确掌握基础分析化学的基本操作和基本技能，掌握各类指标的测定方法和测定原理，了解并熟悉引些大型分析仪器的使用方法，培养学生严谨的科学态度，提高他们的动手能力及对实验数据的确分析能力，使其初步具备分析问题、解决问题的能力，为学生后续专业课程的学习及完成学位论文和走上工作岗位后参加科研、生产奠定必需的理论和实践基础。

实验 1 原子吸收分光光度法测定黄酒中的铜和隔的含量—标准加入法 定义书签。 实验2紫外吸收光谱测定蒽醌粗品中蒽醌的含量和摩尔吸收系数￡值 定义书签。 苯甲酸红外吸收光谱的测绘一KBr 晶体压片法制样 错误！未定义书签。 间、对二甲苯的红外吸收光谱定量分—液膜法制样 错误 ！未定义书签。 错误!未 错误!未 实验3 用氟离子选择性电极测定水中微量F - 离子... 错误!未定义书签。 实验4 乙酸的电位滴定分析及其离解常数的测定 错 误 ! 未定义书签。 实验5 阳极溶出伏安法测定水样中的铜、镉含量 错 误 ! 未定义书签。 实验6 离子色谱法测定水样中F, Cl - 离子的含量. 错 误 ! 未定义书签。 实验7 邻二甲苯中杂质的气相色谱分析——内标法定量 错误 ! 未定义书签。 实验8 实验8 实验9 工业废水中有机污染物的分离与鉴定 错误！未定义书签。

智能家居监测控制系统的设计方案

智能家居监测控制系统的设 计方案 第一章绪论 1.1智能家居监测控制系统的发展及现状 由现在科技的发展可推知未来智能家居将向固定终端控制、智能手机控制、无线与有线网络控制系统方向发展。 (1)终端控制，在现在电子技术高度发达和快速发展的今天，未来智能家居控制系统走进千家万户将不只是一个设想，通过一个终端控制屏实现对家庭内部温度，湿度，气体成分等的智能监测和控制。 (2)智能手机，手机的出现实现了以前只有在小说和神话中才能实现的顺风耳和千里传音，缩短了人与人之间的距离，极大的丰富了人们的生活，特别是智能手机的出现将手机的应用提高到了另一个平台。不论人们在何时何地在做什么事基本上都是离不开智能手机，为此将智能手机应用于智能家居是一个明智的选择而且也是智能家居发展的必然趋势，从此手机不仅仅是打电话、发信息和上网的娱乐工具，而且还是随时随地掌控家居内的一切，如防火防盗等的不二选择。通过将智能家居的客户端软件嵌入到智能手机中，只要动动手指就可以实现对家庭内部的远程监测与控制。 (3)无线与有线控制系统有机融合。 1.1.1智能家居的国内外现状 (1)国内现状 我国的智能家居从1994年萌芽至今得到了快速的发展，是继房地产行

业后又一大发展热潮，随着软件协议与硬件技术开始不断的融合，各大行业进军智能家居市场，我国的智能家居行业进入了发展的黄金时期。但是较国际国外智能家居行业起步晚，还没有形成统一的国家标准，这是对我国智能家居的发展是不利的，但是总体来说，我国的智能家居还是取得了相当可观的成果的。如： ①海尔公司推出的e家庭，以电脑作为整个系统的控制中心，利用网络技术将各种家庭用电设备联系起来，利用海尔推出的手机作为远程控制器，使一些用电设备实现远程和智能控制成为可能。 ②另外，清华同方研发的e-home，使用嵌入式技术和网络技术，基于国际成熟的智能家居技术，针对中国家庭的实际情况设计和制造，可谓是为整个中国家庭量身制作的。 但是就目前智能家居的发展状况来看，整个智能家居市场只适合中高消费人群，远远还未走进千家万户，中国智能家居的设计和制造技术和成本还有待改善。随着国内各大软、硬件机构正在积极渗入智能家居行业，为智能家居行业注入新鲜的血液，可以展望我国的智能家居前途将是一片大好。 （2）国外现状 国外智能家居起步较早，从1984年美国出现第一栋智能建筑以后，美国、加拿大和欧洲等一些发达国家就开始研究和退广智能家居，而且现在智能家居技术已相当成熟，最具代表性的智能家居有： ①美国推出的X-10系统，该系统不是使用一般数字设备控制的信号线利用低电平传输信息，而是利用电力线作为控制的网络平台，采用集中控制方式实现。这套的功能较为强大，而且不需要额外的布线，安装时也省去了在墙上打孔等的不便，因此实现起来是很容易被广泛的家庭接受，操作起来

智能仪器实验指导书

智能仪器实验指导书Revised on November 25, 2020

《智能仪器》实验报告 实验项目 实验时间 同组同学 班级 学号 姓名 2014年4月 实验一多路巡回数据数据采集系统 一、实验目的 1．学习模/数（A/D）转换的工作原理。 2．掌握芯片ADC0809与微控制器接口电路的设计方法。 3．掌握芯片ADC0809的程序设计方法。 二、实验设备 1．实验用到的模块有“SMP-201 8051模块”、“SMP-204 译码模块”、“SMP-101 8位A/D模块”、“SMP-401 静态显示模块”。 2．短的20P、40P数据线各一根。 3．长的一号导线3根，转接线一根。 三、实验原理 ADC0809芯片是一种8位采用逐次逼近式工作的转换器件。它带有8路模拟开关，可进行8路模/数转换，通过内部3-8译码电路进行选通。 启动ADC0809的工作过程：先送信道号地址到A、B、C三端，由ALE信号锁存信道号地址，选中的信道的模拟量送到A/D转换器，执行语句 MOVX ＠DPTR，A产生写信号，启动A/D转换。当A/D转换结束时，ADC0809的EOC端将上升为高电平，执行语句MOVX A，＠DPTR产生读信号，使OE有效，打开锁存器三态门，8位数据就读到CPU中，A/D转换结果送显示单元。编程时可以把EOC信号作为中断请求信号，对它进行测试，用中断请求或查询法读取转换结果。实验原理参考图1-1。 图1-1 多路巡回数据数据采集系统实验原理图 本实验中ADC0809的8位模拟开关译码地址为： IN0= 8800H IN1= 8801H

IN2= 8802H IN3= 8803H IN4= 8804H IN5= 8805H IN6= 8806H IN7= 8807H 四、实验内容步骤 1．将“SMP-201 8051模块”和“SMP-204 译码模块”分别插放到“SMP-2 主控制器单元”挂箱的CPU模块接口和译码模块接口上，将“SMP-101 8位并行AD模块”插放到“SMP-1 信号转换单元”挂箱的A/D转换模块接口上，将“SMP-401 静态显示模块”插放到“SMP-4键盘与显示单元”的显示模块接口上。 2．用20p的数据线将“SMP-2 控制器单元”挂箱的J7和“SMP-1 信号转换单元”挂箱的J1相连，用40P的数据线将“SMP-2 控制器单元”挂箱的J8和“SMP-1 信号转换单元”挂箱的J2相连，再用一号导线将“SMP-201 8051模块”上的、分别和“SMP-401 静态显示模块”的DATA、CLK相连，“SMP-201 8051模块”上的和“SMP-101 8位并行A/D模块”的/0809INT相连。 3．用短路帽端接“SMP-204 译码模块”的J1的2、3端，J2的2、3端，J3的1、2端，用短路帽短接“SMP-101 8位并行AD转换模块”中的J1的2、3端。 4．将实验屏上的0-30V直流稳压电源（调节旁边的“调节电位器”，使其幅度为零）接入到“SMP-101 8位AD转换模块”的CH0； 5．安装好仿真器，用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真头插到“SMP-201 8051模块”的单片机插座中； 6．检查上述模块及接线无误后，打开电源开关，打开仿真器电源； 7．启动计算机，打开伟福仿真软件，进入仿真环境。选择仿真器型号、仿真头型号、CPU类型；选择计算机通信端口，测试串行口。 8．打开文件夹“实验程序”下的“8051程序”中的“0809显示.c”源程序，运行程序，通过调节电位器改变直流稳压电源的输出幅度0～5V（最大值为+5V），则显示的数值为模拟信号经CH0通道AD转换后所得数值（范围为00H～0FFH） 9.将实验屏上的0-30V直流稳压电源（调节旁边的“调节电位器”，使其幅度为零）并联接入到“SMP-101 8位AD转换模块”的CH0—CH7，修改程序，进行标度变换使其显示值和实验屏上的0-30V直流稳压电源一致，编译无误后，使其分时按下述格式显示各路数据。格式为:A—，其中A为第几路通道，为所测电压值。 五、实验参考程序（见“实验程序”下的“8051程序”中的“0809显示.c”源程序 六、实验报告 1．画出程序流程图。 2．用c语言编制实验程序。 3.调试结果分析 实验二温度测量

检测技术与自动化装置发展的前沿

检测技术与自动化装置专业硕士生培养方案 （专业名称：检测技术与自动化装置专业代码：081102） 一、培养目标 培养德智体全面发展，具有坚实的检测技术与自动化装置专业理论基础与系统的专门知识，掌握相应的检测技术与自动化装置实验技术，了解检测技术与自动化装置发展的前沿和动态、能够从事检测技术与自动化装置方面研究或担负专门技术工作，具有进取、创新、唯实、协同的品德和身心健康的高级科技人才。 二、研究方向 01、光电检测技术；02、环境监测领域微信号处理；03、变流电源及控制技术；04、光电信号检测技术；05、自然交互、手写签名身份认证；06、智能检测技术 三、招生对象 具有学士学位的大学本科电子学、自动控制及相关专业的毕业生。 四、学习年限 学制三年，其中课程学习时间一年，学位论文时间二年。 五、课程设置 1、政治、英语等公共学位课和开题报告等必修培养环节按《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》统一要求。 2、学科基础课、学科专业课和非学位课如下表所列

六、学位论文 对学位论文的具体要求，按照《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》有关规定执行。 （论文研究工作成果应及时在国内外核心刊物上，以第一作者或第一责任人身份发表1篇学术论文或申请专利一项）。 七、答辩和学位授予 按《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》的有关规定执行。

模式识别与智能系统专业硕士生培养方案 （专业名称：模式识别与智能系统专业代码：081104） 一、培养目标 培养德智体全面发展，具有坚实的模式识别与智能系统专业理论基础与系统的专门知识，掌握相应的现代模式识别与智能系统实验技术，了解模式识别与智能系统发展的前沿和动态、能够从事模式识别、图象处理、人工智能、智能控制、智能传感系统、智能信息系统、智能机器人等方面研究或担负专门技术工作，具有进取、创新、唯实、协同的品德和身心健康的高级科技人才。 二、研究方向 01、人机接触交互；02、农业信息技术；03、智能机器人 三、招生对象 具有学士学位的大学本科电子学、自动控制、机械电子工程及相关专业的毕业生。 四、学习年限 学制三年，其中课程学习时间一年，学位论文时间二年。 五、课程设置 1、政治、英语等公共学位课和开题报告等必修培养环节按《中科院合肥研究院硕士研究生培养方案》统一要求。 2

检测技术及海洋智能仪器实验

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 检测技术及海洋智能仪器实验是自动化专业本科生的一门重要专业必修实验课程。该课程与本科生的许多专业课（自动化仪表与过程控制、现场总线技术、海洋自动观测技术）有着较强的联系。检测技术及海洋智能仪器实验课是通过实验手段，使学生获得检测技术及海洋智能仪器的基本知识和基本技能，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高分析解决实际问题的能力和实际工作能力。培养学生实事求是的科学作风，严肃的科学态度，严谨的科学思维习惯，进而增强创新意识。 检测技术及海洋智能仪器实验分两个层次进行： （1）验证性实验。它主要是以单个传感器和基本测量电路为主。根据实验目的，实验电路，仪器设备和较详细的实验步骤，通过实验来验证传感器的有关理论，从而进一步巩固学生的基本知识和基本理论。 （2）综合性实验。学生根据给定的实验题目、内容和要求，自行设计实验电路，拟定出测试方案，搭建基本测量系统，最后达到设计要求。通过这个过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的独立工作能力。 - 6 -

2.设计思路： 在内容安排上，除安排常用传感器实验外，还要把常用电子仪器的使用贯穿于每个 实验内容中。因为培养学生正确使用常用电子仪器是检测技术及海洋智能仪器实验教 学的基本要求。在实验所使用的传感器的选用方面，要适应现代科学技术发展的要求。 整个教学环节中，采用了由浅到深，由易到难的原则。在具体实施时，重点放在使用 方法和功能上。对内部结构和原理不去详细分析。实验教学基本要求： (1) 掌握常用电子仪器的正确使用 (2) 掌握基本传感器和测量电路的原理 (3) 掌握测量误差的基本分类，来源，误差处理方法 (4) 掌握测量系统的组成和初步设计 本课程的内容编排顺序为：（1）箔式应变片性能—应变电桥；（2）移相器及相敏检 波器实验；（3）热电式传感器—热电偶；（4）P-N结温度传感器；（5）热敏式温度传感 器测温实验；(6)差动螺管式电感传感器位移、振幅测量；(7)霍尔传感器；(8)电涡流 式传感器的静态标定；(9)扩散硅压力传感器；(10)电容式传感器特性；(11)光纤传感 器位移测量、转速测量；(12)光电传感器转速测量；(13)数据采集处理。 3.课程与其他课程的关系: 本课程是自动化专业的一门专业必修课，先修课程有模拟电子技术基础，后置课程有自动化仪表与过程控制、现场总线技术、海洋自动观测技术。 二、课程目标 学习和掌握常用电子仪器：示波器、稳压电源、信号发生器、万用表等的使用方法。 掌握检测技术的理论基础；掌握各种常用传感器（箔式应变片、电感传感器、电容 传感器、光电传感器、光纤传感器、热电偶、半导体温度传感器、热敏电阻温度传感器、磁电传感器、压电传感器、霍尔传感器）的结构、工作原理、技术性能、特点、 - 6 -

虚拟仪器仪表综合实验装置实验指导书模板

虚拟仪器仪表综合实验装置实验指导 书 1

实验一 温度传感器实验 一、 实验目的 掌握温度传感器的特性、 工作原理及其应用。 二、 实验原理 实验电路图如图1-2所示, R2用作加热电阻, R3为负温度系数热敏 电阻NTC, 用来检测加热温度的变化, R3、 R4、 R5、 R6组成全桥电路, 当J1的1-2端、 J2的1-2端断开时, 则桥路后面的精密仪器放大器的输入电压为0, 此时能够经过调节电位器RW 对放大电路进行调0; 当J1的1-2端、 J2的1-2端接通时, 则桥路的输出电压信号经放大调理电路放大, 从而在Uo 的输出端得到随加热温度变化而变化的电压信号。 本实验中的温度传感器采用了热敏电阻, 热敏电阻是一种对热敏感的电阻元件, 一般用半导体材料做成, 能够分为负温度系数热敏电阻NTC( Negative Temperature coefficient Thermistor) 和正温度系数热敏电阻PTC( Positive Temperature Coefficient Thermistor) , 临界温度系数热敏电阻CTR( Critical Temperature Resistor) 三种, 本实验用的是负温度系数热敏电阻NTC, NTC 一般是一种氧化物的复合烧结体, 特别适合于C 0300~100-之间的温度测量, 它的电阻值随着温度的升高而减小, 其经验公式为: ??? ? ?-=0110T T B T e R R , 式中, R0是在25C 0时或其它参考 温度时的电阻, 0T 是热力学温度( K) , B 称为材料的特征 温度, 其值与温度有关, 主要用于温度测量。 NTC 和PTC 的特征曲线如图1-1所示:

《智能仪器技术和应用》B卷答案

《智能仪器技术及使用》B卷答案 一、简答题（每题4分，共20分） 1、叙述智能仪器的基本组成、工作原理及发展趋势？ 答：智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路。软件分为监控程序和接口管理程序两部分。 如图为典型智能仪表结构，由三个层次构成 …………1’智能仪器的工作原理：传感器获取被测量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经a／d转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果和存储于片内flashrom（闪速存储器）或e2prom（电可擦除存贮器）内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如报警装置触发、继电器触点等）。此外，智能仪器还可以和pc机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号和数据，通过串行通信将信息传输给上位机——pc机，由pc机进行全局管理。…………2’智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能等新兴技术和传统的仪器仪表技术的结合，逐步实现微型化，多功能化，人工智能化，随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展，智能仪器将会得到更加广泛的使用。可以预料，各种功能的智能仪器在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域。…………1’ 2、为什么智能仪器要具备自检功能？自检方式有几种？常见的自检内容有哪些？

答：所谓自检就是利用事先编制好的检测程序对仪器的主要部件进行自动检测，并对故障进行定位。自检功能给智能仪器的使用和维修带来很大的方便。…………1’智能仪器的自检方式有三种类型： （1）开机自检…………1’ （2）周期性自检…………1’ （3）键盘自检…………1’ 3、什么叫软测量？软测量建模可以用那些方法？ 答：对于难于测量或暂时不能用单独的仪表进行测量的被测变量（又称为主导变量），选择另外一些容易测量的变量（又称二次变量或辅助变量），想法构成这些辅助变量和被测变量之间的某种数学关系，就可以用数据处理软件代替单独的仪表这种硬件，通过计算、估计和推断确定被测变量。…………2’ 软测量建模的方法：(1)机理建模；(2)机理建模和经验建模相结合；(3)回归分析建模； (4)人工神经网络建模；(5)其它方法建模…………2’ 4、什么是模糊控制？它的特点是什么？ 答：模糊控制是基于模糊推理，模仿人的语言表达方式和思维方式，对难以建立精确数学模型的对象实施的一种智能控制技术。它是模糊技术和控制技术相结合的产物，是智能技术的一个重要分支。…………1’ 模糊控制的特点在于： （1）不要求知道被控对象的精确数学模型，只需要提供现场操作人员的经验及其操作数据；（2）控制系统的鲁棒性强，适合于解决常规控制难以解决的非线性、强耦合、时变和时滞系统； （3）以语言变量代替常规的数学变量，容易构成专家“知识”； （4）控制推理模仿人的思维过程，采用“不精确推理”，融入了人类的经验，因而能处理复杂乃至病态的系统。…………3’ 5、如何抑制来自电网和电源的干扰？系统的屏蔽和接地应注意哪些问题？ 答：智能仪表的供电线路是干扰的主要入侵途径, 而且微机系统对来自供电源的干扰又特别敏感, 所以设计一个抗干扰的直流稳压电源是智能仪表电磁兼容性设计的重要环节, 通常采取的措施有如下几种：(1)微机系统和产生干扰的设备分开供电(2)设计抗干扰稳压电源(3)选用高性能的电源(4)供电电路上的抗干扰措施(5)接地问题…………2' 系统的屏蔽和接地设计应注意如下几个方面:(1) 一点接地和多点接地的使用原则。(2) 屏蔽层和公共端的连接当一个接地的放大器和一个不接地的信号源连接时, 连接电缆的屏