構建完善的儀器儀表自動檢測體系

王大圣

摘要：介紹自動控制系統中自動檢測儀器儀表系統的設計方法及實驗原理，計算機接口電路和軟件的設計以及相關技術和發展，從而掌握構建完善的儀器儀表自動檢測體系的方法。

關鍵詞：儀器儀表；自動檢測；系統；

一、自動檢測

1.自動檢測的定義

測量和試驗能夠使人們對客觀事物獲得定量或定性的認識，并由此發現客觀事物的規律性。測量就是使用專門的技術工具，依靠實驗和計算，找到被測量值（包括大小和正負）的過程。測量即是以確定量值為目的的一組操作，即用同性質的標準量與被測量比較，并確定被測量對標準量的倍數及偏差（標準量是國際國內公認的、性能穩定的量）。

而測試就是測量與試驗的合稱，它是對產品、服務或者過程的特性進行實驗和測定。例如驗證產品的質量、特性、指標或產品的額定值，這個過程通常就稱為試驗。

還有，檢驗與測量就比較相近，但它們也有區別。檢驗常常不需要被檢測對象給出有關參數和具體的數值，即不需要一個準確的值，而是更關心被檢測參數是否在給定的范圍。

上面敘述了許多名詞，例如“測量”、“試驗”、“測試”、“檢驗”等，其實這類詞語還有許多，作為一門技術科學，我們就有必要統一基本術語，所以用“檢測”來綜合的代表以上介紹的基本術語。因此，自然而然的，“自動檢測”的定義就是：使用自動化儀器儀表或系統，在最少的人工干預下自動進行，并完成測試、測量、試驗、檢驗等全部過程，我們把這個過程稱為自動檢測。

2.自動檢測的基本結構

自動檢測系統的基本結構包括檢測元件、信號處理、信號輸出及附加裝置、控制器、顯示記錄儀等等，所有的被檢測對象都需要通過以上結構的一系列復雜運算處理和信號的轉換，最后將這些處理的結果，以各種方式進行有效的記錄、控制以及顯示，這便是自動檢測系統的基本結構和它大概的用途。

二、儀器儀表的自動檢測技術的新發展及其應用

近年來，隨著微電子學、計算機、微處理器、新型傳感器、激光和光電器件等新技術的飛速發展和應用，為了提高生產效率，降低制造成本，改進檢測精度，確保產品質量，在發展工業自動化的同時，自動檢測技術的研究及應用也有了比較大的進步。充分體現出在生產自動化過程儀器儀表有著巨大的決定作用，它對于產品質量和效率的提高有著不可忽視的作用。

從技術上看，主要表現在光電、激光和電視等非接觸測量技術發展迅速，新型傳感器不斷涌現，計算機和微處理機在自動檢測中的應用日益廣泛等方面。

從應用上看，主要表現在儀器儀表的自動檢測已從檢測尺寸發展到檢測復雜形狀、表面和內部質量、以及物質的物理化學特征；儀器儀表的自動檢測不僅已經廣泛用于大批量生產，而且在現代社會的各個方面也有著非常重要的作用。

從概念上看，隨著環境保護及環境監測、地球資源探測、海洋探測、宇宙空間探測、生物體檢測等許多新興領域的不斷擴展，對儀器儀表的自動檢測提出了越來越高的要求，被檢測量的表示日趨復雜化，許多被測量已經不能簡單地用數值、符號來表示，而要求綜合應用文字、符號、曲線、圖表（或圖象）、聲音信號等來表示檢測結果。此外，檢測與信息處理技術密切結合，例如非線性校正與補償、數據分析、誤差分析及處理、FFI等廣泛應用于檢測過程中。另外，預測也是一種測量，越來越多的預測、預報問題，如地震預報、氣象預報、災情預報、病情預報等，都是建立在檢測的基礎上，通過檢測獲得“現在值”或“過去值”的歷史記錄，再結合“當前值”進行分析統計，實現對“未來值”的預測，可以說離開了檢測就不可能實現預測、預報。

為了實行檢測的目的，需要采用適當的變換原理，選擇合適的檢測儀器或系統，設計合理的檢測方案，今后以各種新的物理、化學、生物等定律、效應為基礎的新型傳感器、檢測元件、檢測儀器會不斷出現，充分利用各種新材料、新工藝、新技術，擴大原有儀器或系統的功能，改善原有儀器或系統的特性。

三、儀器儀表的自動檢測系統的構建

1.發展趨勢

測量信息數字化，檢測結果表示合理化、直觀化，檢測過程自動化、智能化，檢測儀器小型化或微型化，這是未來檢測技術發展的主流趨勢。數字化檢測信息便于傳輸、存儲、處理、顯示、記錄等，有助于提高檢測的自動化、信息化。

發展數字化、智能化、集成化、非接觸化的傳感技術和傳感器，有助于提高檢測質量，方便大系統的工程設計與制造。由于傳感器處于檢測儀器、檢測系統的最前端，因此，需要研制新型、品質優良的傳感器、檢測元件和變送器。

多參數綜合檢測、多傳感器綜合應用的智能化檢測儀器與系統，使檢測系統具有智能的基本特征，以便適應大型系統的集成需要。另一個值得注意的研究方向是：故障檢測、診斷與修復技術，以及這些技術如何在檢測系統中進行應用。

2.應用的更高形式

微機自動檢測作為儀器儀表的自動檢測技術及系統發展的高級形式， 未來會有較好的發展前景。“微機自動檢測” 就是使用微機來實現自動檢測儀器、自動檢測系統的技術。通過對智能儀器儀表、個人儀器、自動測試儀器及系統、計算機輔助測試系統（CAT）等典型儀器系統的結構、功能、技術特點深人分析，發現它們都屬于檢測技術的分支領域，其技術特點、功能、結構具有相似性，都屬于微機（包括各種單片機、微處理器、個人計算機等）在這些分支領域的不同應用形式，它們的設計技術也具有很大的相似性，為此，抽象出微機在自動檢測技術及系統中應用的典型形式，稱為“微機自動檢測系統”，相應的技術稱為“微機自動檢測技術”。例如目前PLC的廣泛應用，這是自動檢測技術在現今信息技術高速發展下的更高形式。

其中微機處理系統是整個系統的核心，對整個系統起監督、管理、控制作用，例如進行復雜的信號處理、控制決策、產生特殊測試信號、控制整個檢測過程等。此外，利用微機強大的信息處理能力和高速運算能力， 實現命令識別、邏輯判斷、非線性誤差修正和系統動態特性的自校正、自學習、自適應、自診斷、自組織等功能。檢測系統小型化、微機化、自動化、智能化將是大勢所趨。

參考文獻：

[1]李臘元.官本云智能儀器儀表北京 2003

[2]鄭叔芳.計算機輔助測試原理與發展.2006