计算机自动检测技术

第四章、计算机自动监测技术第一节、交流电量采集原理第二节、计算机自动巡回监测系统第一节、交流电量采集原理一、直流信号采样和交流信号采样二、交流信号采样算法三、交流采样算法的实现第一节、交流电量采集原理1.直流采样：将采集经变送器整流后的直流分量，然后又A/D转换器送入主机。优点：软件设计简单、计算方便，对采集值只需要进行一次比例换算，使采样周期短。缺点：投资大、维护复杂，特别是不能及时反应被测量应用的初期，具有较大的时间常数，不能通用，另外测量谐波有误，影响测量精度和稳定性。（还有压频变换法）第一节、交流电量采集原理2、交流采样优点：实时性好、相对失真小、投资小、便于维护。缺点：算法复杂、精度难以提高。采样方式、采样率和处理算法的有效性直接关系到测量结果的精度和获取结果的时间。模型函数包括：正弦模型算法（最大值算法、单点算法、半周期积分法、两点采样等）、非正弦模型算法（均方根算法、傅里叶算法等).交流采样算法的实现有以下几种方法1、求积法2、Φ角测量法3、软件滤波法交流采样算法的实现第二节、计算机自动巡回检测系统一、计算机自动检测系统原理二、计算机自动检测系统在水电站中的应用一、计算机自动检测系统原理一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、信号调理电路和显示记录等部分组成此外还有包括电源和传输通道等不可或缺的部分。作用：完成信息的获取、转换、处理和显示等功能1、计算机自动检测系统结构原理计算机自动检测系统包括计算机基本子系统、数据采集子系统及接口、数据通信子系统接口、数据分配子系统及接口、基本输入输出子系统接口。2、计算机自动检测系统的基本功能计算机子系统是整个系统的核心，对整个系统起监控、管理、控制作用。数据采集子系统及接口用于和传感器、检测元件、变送器连阿杰，实现参数采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。基本I/O子系统实现人机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态，输出检测结果、动态显示测控过程，实现以多种形式输出、显示、记录、警报的等功能。通信系统及接口用于实现本系统与其他仪器仪表、系统的通信与互连，依靠通信子系统实际构造监控系统。数据分配子系统及接口实现对被测控对象、被测试组件、测试信号发生器、系统本身和检测操作过程的自动控制。接口作用是完成连接的设备之间的信号转换和交换、信号传输、信号拾取，对信号进行必要的缓冲或互锁，增强计算机自动检测系统的功能，3、计算机自动检测系统软件结构计算机自动检测系统软件通常由监控程序、中断服务程序、检测与控制算法、通信与控制程序等组成。二、计算机自动检测系统在水电站中的应用检测要求：1、能更快、更准、更灵敏、更可靠地完成检测任务；2、能实现自动化检测。传感器：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置（GB7665-87）。传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。变送器：把传感器的输出信号转变为可被控制器识别的信号（或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源）的转换器。温度巡回检测装置由于水电站内被测温度点数众多，且没有必要再控制屏上同时定点显示全部被测点温度，故采用的方法是通过巡回将检测的方法，即对每台机组的被测点根据一定的时间间隔（一般为5秒显示一点）按顺序周期性地显示，构成这样的多点检测装置为温度巡回检测装置。温度巡回装置有温度传感器构成的温度检测装置和温度变送器构成的温度检测装置。温度巡回检测装置包括转速检测装置、位移检测装置、压力检测装置。传感器传感器(Transducer/Sensor)的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。(GB7665-87)教科书(常见）对其定义：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。解析定义传感器是测量装置，能完成检测任务；它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；它的输出量是某一物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电物理量，但主要是电物理量；输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。传感器的组成被测量敏感元件传感元件信号调节转换电路辅助电源电量作用人可以通过五官（视、听、嗅、味、触）接受外界信息，经过大脑的思维（信息处理），做出相应的动作，同样，计算机相当于人的大脑，而传感器相当于人的五官（“电五官”），传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段。分类方法说明举例按输入量分类传感器以被测物理量分类，也即按用途分类，便于用户选择。位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器等按工作原理分类（变换原理）传感器以工作原理命名，便于生产厂家专业生产。应变式、电容式、电感式、压电式、热电式等按物理现象分类（信号变换特征）结构型传感器依赖其结构参数变化实现信息转换电容式传感器：物性型传感器依赖其敏感元件物理特性的变化实现信息转换压电式传感器：压电效应，力电荷热电偶：热电效应按能量关系分类能量控制型由外部供给传感器能量，而由被测量来控制输出的能量电容传感器：需外部供电，能量转换型传感器直接将被测量的能量转换为输出量的能量温度计：吸收被测物的能量磁电式：线圈切割磁力线感应电势按输出信号分类模拟式输出量为模拟量数字式输出量为数字量传感器图片光电传感器的原理与组成被测量光信号的变化电信号光电器件或光电元件是能够将光量转换为电量的一种器件。光电传感器一般由辐射源、光学通路和光电器件三部分组成。光电器件按探测原理分类热探测型首先将光信号的能量变为自身的温度变化，然后再依赖于器件某种温度敏感特性将温度变化转变为相应的电信号。探测器对波长没有选择性，只与接收到的总能量有关。光子探测型基于光电效应原理，即利用光子本身能量激发载流子。这类探测器有一定的截止波长，只能探测短于这一波长的光线，但它们响应速度快，灵敏度高，使用最为广泛。光电效应分类外光电效应在光线作用下能使物体的电子逸出表面的现象，如：光电管、光电倍增管内光电效应在光线作用下能使物体电阻率改变的现象，如：光敏电阻、光敏二极管阻挡层光电效应在光线作用下能使物体产生一定信号如：光电池补充在传感器内部，信息的传递与变换伴随着能量的流动。（1）能量变换型：传感器从被测对象中获取能量，用于直接输出。如：热电偶、光电池、压电式、电磁感应式、固体电解质气敏传感器等。（2）能量控制型：传感器从被测对象中获取能量，用于控制激励源，故又称有源型传感器。补充（1）传感器从被测物体拾取能量时对被测物体的状态产生了影响，从而导致了误差。如：热电偶测温时，输入的热流是被测物体传递的，若热电偶的热容量过大，将使被测物体的温度下降，从而产生误差。（2）传感器输出端的负载消耗传感器的能量时，亦对被测物体造成误差。传感器对被测物体的影响越小，负载对传感器输出的影响越小，测量精度就越高。特性静态特性：输入不随时间变化时（在稳态信号作用下），传感器输出与输入之间的关系。动态特性：输入输出关系的描述，理想的特性是在任何情况下输入与输出都是一一对应的。影响传感器的因素影响传感器的因素灵敏度噪音