第九章自动检测的共性技术及新发展ppt.ppt

第九章　自动检测的共性技术及新发展 　　近年来，随着计算机技术、信号处理技术和通信技术的发展和应用，使得自动检测系统和仪表的功能得到很大的提升，性能指标得到很大的提高。 9.3.2 产生和分类 电子测量仪器发展至今大体分为4代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。 随着微机的发展和采用总线方式的不同，虚拟仪器分为5种类型： PC总线-插卡式虚拟仪器 并行口式虚拟仪器 GPIB总线式虚拟仪器 VXI总线式虚拟仪器 PXI总线式虚拟仪器 （2）仪器驱动程序 （3）I/O接口软件 （4）通用数字处理软件 微型化 集成化 硅基材料 制作工艺与IC产品的主流工艺相似。 MEMS中的机械不限于力学中的机械，它代表一切具有能量转化、传输等功能的效应，包括力、热、光、磁、化学、生物等效应。 MEMS的目标是“微机械”与IC结合的微系统，并向智能化方向发展。 2. MEMS技术的特点 尺寸效应是MEMS中许多物理现象不同于宏观现象的一个重要的原因，其主要特征表现在： 微构件材料的物理特性的变化。 力的尺寸效应和微结构的表面效应。在微小尺寸领域，与特征尺寸的高次方成比例的惯性力、电磁力等的作用相对减弱，而在传统理论中常常被忽略了的、与尺寸的低次方成比例的粘性力、弹性力、表面张力、静电力等的作用相对增强。 微摩擦与微润滑机制对微机械尺度的依赖性以及传热与燃烧对微机械尺度的制约。此外，随着尺寸的减小，表面积(L2)与体积(L3)之比相对增大，因而热传导、化学反应等的速度将加快。 3. MEMS的理论基础 硅压力传感器 硅微加速度传感器 微型流量传感器 微型氧传感器 气相色谱仪 9.2.2 微型传感器 几种常见的微型传感器 End 9.2 9.3 虚拟仪器 9.3.1 定义和特点 9.3.2 产生和分类 9.3.3 体系结构 9.3.1 定义和特点 传统仪器 虚拟仪器的出现 传统仪器 一个独立的装置，有一机箱，有操作面板，信号输入输出端，还有开关、旋钮等。检测结果输出的方式有指针式表头、数字式和图形等，可能还有打印输出。 一般由以下三大功能块组成： 信号的采集和控制、 信号的分析与处理 结果的表达与输出。 功能块全部都是以硬件(或固化的软件)的形式存在。这种框架式的结构，决定了传统的仪表只能由仪器厂家来定义、制造，用户无法改变的现实。 虚拟仪器的出现 计算机技术和仪器技术结合： 充分利用计算机丰富的软硬件资源，可以较大突破传统仪器在数据处理、表达、传递、存储等方面的限制，达到传统仪器无法比拟的效果。还可以把仪器的三大功能全部放在计算机上实现。 在计算机中插入数据采集卡，然后，用软件在屏幕上生成仪器面板，用软件来进行信号处理分析，实现传统仪器的功能，这就是虚拟仪器。 虚拟仪器 “软件就是仪器” 具有虚拟仪器面板的个人计算机仪器。 组成：计算机、模块化功能硬件和控制软件。 操作人员通过友好的图形界面及图形化编程语言控制仪器的运行，完成对被测量的采集、分析、判断、显示、存储及数据生成。 在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪表的关键。操作者可以通过修改软件的方法，方便地改变、增减仪器系统的功能与规模。 9.3.3 体系结构 1.虚拟仪器的硬件系统 一个典型的数据采集系统由四部分组成。 2. 虚拟仪器的软件系统 虚拟仪器技术最核心的思想就是利用计算机的硬、软件资源，使本来需要硬件实现的技术软件化（虚拟化），从而最大限度地降低系统的成本，增强系统的功能和灵活性。所以，软件是虚拟仪器的关键。 （1） 软件开发平台 软件是虚拟仪器系统的关键。 采用面向对象的编程技术可以提高软件编程效率 可视编程语言环境Visual C, Visual BASIC NI公司推出LabVIEW 和LabWindows/CVI , HP公司推出了VEE， Tektronix公司推出了TekTMS LabVIEW软件开发平台 LabVIEW是一种基于G语言的图形化开发语言，是一种面向仪器的图形化编程环境，用来进行数据采集和控制、数据分析和数据表达、测试和测量、实验室自动化以及过程监控。 目的：简化程序的开发工作，以使用户能快速、简便地完成自己的工作。 使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称为VI。 VI：程序前面板、框图程序和图标/连接器。 程序前面板 用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。 在程序前面板上，输入量被称为控制，输出量被称为显示。 控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表、图形等，这使得前面板直观易懂。 信号发生器前面板 频谱分析仪前面板 温度计前面板 框图程序 每一