检测技术在自动控制中的作用

论文题目：检测技术在自动控制领域的作用

摘要：本文主要介绍了自动检测技术的概念，自动检测技术中的传感器，自动检测技术的应用，以及自动检测技术在自动控制领域的作用

关键字：自动检测技术 自动控制 自动检测系统 传感器

绪论 自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，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。检测控制技术、计算机技术、通讯技术、图形显示技术是反应信息社会的四项要素，由检测控制技术构成的自动化系统是现代化的重要标志之一。自动化是用各种技术工具与方法完成检测、分析、判断和控制工作的。因此检测是其中必不可少的过程。自动控制系统的控制精度在很大程度上取决于检测系统的精度。

一、自动检测技术 自动检测技术是自动化科学技术的一个重要分支科学，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。自动检测就是在测量和检验过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动检测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高生产过程或设备的可靠性及运行效率。凡是需要进行性能测试或者故障诊断的系统、设备、部件，均可以采用自动检测技术，它适用于电系统也适用于非电系统。

1、自动检测的任务：

自动检测的任务主要有两种，一是将被测参数直接测量并显示出来，以告诉人们或其他系统有关被测对象的变化情况，即通常而言的自动检测或自动测试；二是用作自动控制系统的前端系统，以便根据参数的变化情况做出相应的控制决策，实施自动控制。 2、自动检测技术主要的研究内容：

自动检测技术的主要研究内容包括测量原理、测量方法、测量系统、及数据处理。

3、自动检测系统

随着各种高新技术在检测领域中的应用，自动检测系统不断被赋予新的内容和组织形式，通常包括以下几个部分。

1）控制器

控制器是自动检测系统的核心，它由计算机构成。其功能是管理检测周期，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，并将检测结果送到显示器或打印机。控制器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，从而完成上述功能的。

2）激励信号源

激励信号源是主动式检测系统必不可少的组成部分．其功能是向被测单元（UUT ）提供检测所需的激励使号。根据各种UUT 的不同要求，激励装置的形式也不同，如交直流电源、函数发生器、D ／A 变换器、频率合成器、微波源等。

3）测量仪器

测量仪器的功能是检测UUT 的输出信号．根据检测的不同要求，测量仪器的形式也不同，如数字式多用表，频率计，A ／D 变换器及其它类型的检测仪器等。

4）开关系统

开关系统的功能是控制UUT 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UUT ，和UUT 的被测信号输往测量装置的信号通道。

5）适配器

适配器的功能是实现UUT 与自动检测系统之间的信号连接。

6）人机接口

人机接口的功能是实现操作员和控制器的双向通信。常见的形式为，操作员用键盘或开关向控制器输人信息，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。显示器的类型有阴极射线管（CRT ）显示器、液晶（LCD ）显示器、发光二级管（LED ）显示器或灯光显示装置等。当需要打印检测结果时，人机接口内应配备打印机。

7）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，是自动检测系统的重要组成部分。

二、传感器的作用：

在自动检测和自动控制中，传感器的重要作用是不可忽视的。假如用人来比喻，传感器是眼睛，耳朵，和鼻子，加上皮肤。他们来感受外界信息，检测技术是大脑，用来分析决定取舍。

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。 而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

随着信息时代的到来，传感器成为人们获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量; 在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm 的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s 的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。统计数字显示，全球智能传感器市场的年营业收入会以每年10%的速度递增，到2018年将达到69亿美元。目前全球安装有处理器的传感器设备数量为6500万部，到2019年这一数字将达到2.8万亿部。

三、自动检测技术的应用：

1、自动检测技术在工业生产领域的应用：在线检测零件尺寸、产品缺陷、装配定位等；离线检测零件参数、尺寸与形位公差、品质参数等。现代工程装备中，检测环节的成本约占50%~70%。

2、自动检测技术在军事上大大提高了不对的战斗力，比如夜视瞄准机系统就是利用非冷却红外传感技术。

3、自动检测技术在国防领域是先行官，比如利用卫星红外线检测系统探测和发现敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨迹。

4、自动检测技术在航天领域的作用举足轻重，比如火箭测控检测火箭状况、姿态、轨迹；飞行器测控检测飞行器姿态、发电机工况，控制与操纵等。

5、自动检测技术在日常生活中的应用于日俱增，还小预警、智能电子警察检测系统、自动收费系统等。

6、自动检测更是社会的物化法官，检测产品质量、检测环境污染、查服违禁药物、识别指纹、侦破刑事案件等等。

自动检测技术在机械制造、化工行业、烟草行业、环境保护、现代物流行业、产品开发、文物保护等领域都有广泛的应用。

就自动控制领域来讲，检测就是利用各种物理和化学效应，将物质世界的有关信息通过测量的方法赋予定性或定量结果的过程。而生产过程中，完成工艺参数检测处理的仪表称为过程检测仪表。检测是生产过程自动化的一个重要组成部分。科学技术的不断进步推动了自动化技术的发展。检测控制技术、计算机技术、通讯技术、图形显示技术是反应信息社会的四项要素，由检测控制技术构成的自动化系统是现代化的重要标志之一。自动化是用各种技术工具与方法完成检测、分析、判断和控制工作的。在工业生产方面，当前生产设备不断向大型化、高效化方向发展，大规模综合型自动化系统不断建立，工业生产过程和企业管理调度一体化的要求，更促进了自动化技术不断发展.

在自动化系统中，所用的检测仪表是自动控制系统的“感觉器官”.只有感知生产过程的状态和工艺参数，才能由控制仪表进行自动控制。

下面以两个实例说明检测在自动控制系统中的作用和地位。

如图0-1所示液位控制系统，该系统的作用是保证锅护汽包液位为定值，满足生产用蒸汽量的要求. 通过差压式液位仪表将液位的高低检测出来，液位信号作为系统主被控变量送入调节器(控制器) ，调节器根据事先确定好的方式控制执行器，调节给水流量，达到稳定液位的目的。同时为克眼负荷变化时产生的“虚假液位”及给水系统出现的扰动，又引入了蒸汽流量和给水流量两个辅助被控变量，构成三冲量控制系统。这里，过程检测仪表代替了人工观察，梢确及时地将主变量液位信号和辅助变量燕汽流量、给水流量检测出来，并转换成标准电信一号，通过运算器及控制器的处理控制，达到稳定汽包液位的目的. 使整个装置正常工作，系统安全运转。

如图0-2所示的计算机控制系统。在该系统中，需要解决大量工艺参数的检测和数字量的转换问题。利用计算机的强大计算功能进行巡回检测和数据处理，使之具有很强的实时性和更强功能。

自动化系统分为过程变量的自动检测和过程变量的自动控制两种系统。若在系统中. 对变量没有控制要求，则该系统为自动检测系统，用于对生产设备和工艺过程进行自动监视。 从上可见，检测技术是自动化系统中不可缺少的组成部分; 生产过程变量和自动检测是实现自动控制的前提条件，自动控制系统的控制精度在很大程度上取决于检测系统的精度，通过检测获取生产过程中的各种信息. 方可控制和研究生产过程。

结论

检测技术是自动化系统中不可缺少的组成部分，在自动化系统中，所用的检测仪表是自动控制系统的“感觉器官”。只有感知生产过程的状态和工艺参数，才能由控制仪表进行自动控制。而检测技术在控制过程中就是通过传感器等检测设备，将被检测对象的状况、数据通过电信号传输到计算机，为计算机进行数据的分析处理，进而根据处理结果发出相应的指令来实现自动控制或显示来提供相应的数据和依据。

参考文献

《自动检测技术的应用于发展》 鲍梅连

《自动检测技术与装置》 张宏建等

《检测技术与仪表》 王俊杰

《自动检测技术及仪表控制系统》 张玉芬 化学工业出版社 武汉理工大学出版社 化学工业出版社