第5章自动化检测与监控系统

适用于信号随对象的状态、特性或现象的变化规律性较弱、
重复精确度差、影响因素较多且影响程度较大、但信号的
统计特性基本不随时间变化的场合，但对于信号的统计特
性随时间变化大的场合或非常复杂的系统，往往难以获得
满意的效果。
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5.2 检测监控系统设计
4). 智能分析
5.2 检测监控系统设计
5.2.1 检测监控单元的基本组成与工作原理
初始状态
机 构 系 过统 程及 其 运 行
传 感 器 组
放大 滤波 整形
数据 采集 接口
状态 特征 提取 表述
状态 判别 方法 策略
综合 决策 推理
机
数据库 知识库 规则库
执行部件与装置
学习与训练 信息输出
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5.2 检测监控系统设计
CPU 地址总线 数据总线 控制总线
智能仪 表接口
通信 接口
内部存储器
模拟量输 入输出
数字量输 入输出
智能仪表如 双频激光干
涉仪等
具有通信功能 常用传感器，如 脉冲输出或数字
的传感器，如 电感测微仪，电 式仪表，如计数
电子量仪等
确保系统按设定的操作顺序运行 确保系统生产出符合质量的产品 防止因系统异常或过程失误引起事故 监测、分析系统运行状态的趋势 故障诊断与分析
获取信息、提高精度、保证产品质量、保证 安全高效运行。 眼、耳、鼻和其他感觉器官
（刀具破损）
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5.1 检测监控系统的作用与涉及的内容
2). 统计分析
分析信号样本统计特性随被检测或监测对象的状态、特性或现象 的变化或分布，去除不需要的信号成分，找出表征被检测或监测 对象的状态、特性或现象的变化特征。
主要算法：
平均值 幅值变化特征 概率分布的变化特征 信号变化的剧烈程度特征（斜度、陡峭度等）
主要特点和用途
算法比较简单 适用于信号随对象的状态、特性或现象的变化规律性较强、 重复性较好、影响因素较多且影响程度较大的场合。
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5.1 检测监控系统的作用与涉及的内容
5.1.3 对检测与监控系统的要求
1. 高可靠性； 2. 高精度； 3. 快速响应； 4Biblioteka Baidu 环境适应性； 5. 成本低、体积小； 6. 具有与系统集成的能力； 7. 对系统的负面影响小。
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涡流传感器等
脉冲、状态开关
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5.2 检测监控系统设计
3. 特征信号的获取方法及其选用
通过信号处理，找到能够表征被检测量或被监测状态变化
的特征参数
时域分析
频域分析
时频分析
RMS
ARMA FFT
差分 倒谱 AR
滤波 高频谱
时域分析
均值
幅值
概率分布
陡峭度 斜度
第5章 主要内容
5.1 检测监控系统的作用与涉及的内容 5.2 检测与监控系统设计 5.3 常用的检测元件 5.4 检测监控技术应用实例简介 5.5 自动化系统的故障诊断
第5章自动化检测与监控机系统电学院机械制造及自动化系
5.1 检测监控系统的作用与涉及的内容
5.1.61.1.2检装测配监自控动系化的统发的展作概用况
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5.2 检测监控系统设计
3). 频域分析
分析信号随频率的变化或分布，去除不需要的信号成分，找出表
征被检测或监测对象的状态、特性或现象的变化特征。
主要算法：
快速傅里叶变换
倒谱分析
功率谱分析
熵谱分析
自回归平滑模型谱分析（ＡRMA）
主要特点和用途
算法比较复杂
5.2 检测监控系统设计
1. 传感器与二次仪表
感知设备、环境各种参数的变化，并将其转换为电信号（电 压或电流）
2. 数据采集或控制接口
将传感器的信号输入计算机，或者将计算机的控制命令或参数 输出给外部设备。 功能：
数据缓冲作用 接收和执行控制命令 信号转换 设备选择 中断产生和管理 数据格式调整 接口电路的参数设定
5.1.62.1.2检装测配与自监动控化的所发涉展及概的况内容
1.机械系统自动化中的主要监测内容
原材料、毛坯、零部件的检测 工位状况的检测 加工及装配过程的检测 设备工作状况的检测 材料、零件传送中的检测 整个系统的监视 环境参数的检测与监控 系统的故障诊断与故障统计 保证工作人员安全的监测
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主要算法：
有效值计算(RMS) 信号经过滤波算法 差分算法处理 时序分析（自回归（ＡＲ），自回归平滑（ARMA））
主要特点和用途
算法比较简单 适用于信号随对象的状态、特性或现象的变化规律性非常 强、重复性好、其他影响因素的影响程度小的场合。
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5.2 检测监控系统设计
5.1 检测监控系统的作用与涉及的内容
2. 检测信号的分类
热工：温度、流量、热量、真空度、比热等； 电工量：电压、电流、功率、电荷、频率、电阻、
阻抗、磁场长度等； 机械量：几何尺寸（位移、角度）、速度、加速
度、应力、力矩、重量、振动、噪声、不 平衡度、质量参数（粗糙度、垂直度、平 面度等）、外形、计数等； 成分量：气体、液体的各化学成分含量、浓度、密 度比重等。
检测方法分类
按其在制造系统中所处位置 可分为下列几种方式：
（1）直接测量与间接测量 （2）接触测量和非接触测量 （3）在线测量和离线测量
在线测量;在加工过程或加工系统运行过程中对被测对象进 行检测。 离线测量：在被测对象加工后脱离加工系统在进行检测。
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ARMA谱 小波 熵谱 功率谱 STFT
维格尔分布
神经网络 模糊分析
遗传算法 专家系统 非线性理论
统计分析
智能分析
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5.2 检测监控系统设计
1). 时域分析
分析信号随时间的变化或分布，去除不需要的信号成分，找出表 征被检测或监测对象的状态、特性或现象的变化特征。
采用一些具有参数或算法自调整与优化的数学算法、或者应用专
家知识进行分析处理，找出表征被检测或监测对象的状态、特性
或现象的变化特征。