第五章 現(xiàn)代檢測技術(shù)

第五章現(xiàn)代檢測技術(shù)第一頁，共十頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容第一節(jié)軟測量技術(shù)第二節(jié)虛擬儀器技術(shù)第二頁，共十頁，2022年，8月28日第一節(jié)軟測量技術(shù)一、概述軟測量技術(shù)基本思想是以易測的過程變量（輔助變量）為基礎(chǔ)，利用易測過程變量和待測過程變量（難測的主導(dǎo)變量）之間的某種關(guān)系，通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)（計算和估計），求出它們之間的關(guān)系式，此關(guān)系式稱為軟測量模型，根據(jù)此模型編制程序，再由計算機求出待測過程的主導(dǎo)變量。二、軟測量技術(shù)的要素1.中間輔助變量的選擇變量類型的選擇，可以根據(jù)以下原則選擇輔助變量。第三頁，共十頁，2022年，8月28日靈敏性：能對過程輸出或不可測擾動作出快速反應(yīng)；特異性：對過程輸出或不可測擾動之外的干擾不敏感；過程適用性：工程上容易獲得并能達到一定的測量精度；精確性：構(gòu)成的模型輸出滿足精度要求；魯棒性：構(gòu)成的測量模型對模型誤差不敏感。

變量數(shù)目的選擇：然輔助變量可選數(shù)目的下限是被估計的變量數(shù)。檢測點位置的選擇2.數(shù)據(jù)處理量數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和二次處理。第四頁，共十頁，2022年，8月28日3．軟測量模型的建立軟測量技術(shù)的核心是建立待測變量和可直接獲取變量之間的數(shù)學(xué)模型，這個模型的好壞直接關(guān)系到軟測量的計算結(jié)果。軟測量技術(shù)按其建模方法可分為機理建模和非機理建模（即基于過程數(shù)據(jù)建模）。具體來說建模可分為：機理建模、回歸分析、狀態(tài)估計、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學(xué)、相關(guān)分析和現(xiàn)代非線性信息處理技術(shù)等。4．測量模型修正工業(yè)實際裝置在運行過程中，由于過程的隨機噪聲和不確定性，使其對象特性和工作點會不可避免的發(fā)生變化和漂移，所建模型和實際對象間存在誤差，如果誤差大于工藝允許的范圍時，應(yīng)對測量模型進行校正。校正方法可以根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)進行重新建模，也可以通過閉環(huán)校正進行數(shù)學(xué)模型的修正。第五頁，共十頁，2022年，8月28日三、軟測量技術(shù)的應(yīng)用1．軟測量技術(shù)的應(yīng)用條件通過軟測量技術(shù)所得到的過程變量估計值必須在工藝過程所允許的精確度范圍內(nèi)；能通過其他檢測手段得到過程變量估計值以對軟測量模型進行校驗，并根據(jù)兩者偏差確定數(shù)學(xué)模型校正與否；直接檢測被估過程變量的檢測儀表較貴或維護困難；被估過程變量應(yīng)具有靈敏性、精確性、合理性等2.尚存在的問題軟測量技術(shù)的發(fā)展依賴于兩個基本問題的解決：可計算性與實時性問題。還需要解決好以下問題：（1）確定既簡單、便于實時計算又保持一定的精度的軟測量模型的問題還沒有理想的解決方案。（2）軟測量技術(shù)的通用性

第六頁，共十頁，2022年，8月28日四、軟測量技術(shù)應(yīng)用舉例汽驅(qū)熱采工藝流程中，鍋爐出口濕蒸汽干度的檢測是其中的一個關(guān)鍵問題干度過低，無法滿足注井熱量要求；干度過高會導(dǎo)致蒸汽過熱而使鍋爐結(jié)垢。目前對干度的測量主要有兩種方法，一種是依靠人工分析化驗，但這種方法時間滯后性大，鍋爐的優(yōu)化操作得不到保證，這里采用機理分析建立濕蒸汽的軟測量模型。解：經(jīng)過分析可知濕蒸汽干度的在線自動測量主要依賴于給水流量、蒸汽差壓以及鍋爐出口壓力這三個參數(shù)。根據(jù)這三個參數(shù)利用機理法，便可實現(xiàn)濕蒸汽干度的在線自動測量。：鍋爐出口蒸汽標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的綜合計算系數(shù)。

：給水質(zhì)量流量；kg/h

：給水密度；kg/m3：蒸汽密度；kg/m3第七頁，共十頁，2022年，8月28日第二節(jié)虛擬儀器技術(shù)一、虛擬儀器的簡介所謂虛擬開發(fā)環(huán)境是指以虛擬儀器為基礎(chǔ)的產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)，而虛擬儀器就是指的基于計算機的儀器儀表技術(shù)、基于計算機的檢測與自動化技術(shù)、其核心是圖形化編程開發(fā)環(huán)境（LabVIEW）、Labwindows/CVI、標(biāo)準(zhǔn)ANSCI語言、PCI時鐘和觸發(fā)控制、數(shù)據(jù)采集（PXI、PCI）、數(shù)據(jù)采集卡等。也可將虛擬儀器概括為：由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件三大部分組成，且在儀器儀表中最大限度地用軟件代替硬件。第八頁，共十頁，2022年，8月28日二、虛擬儀器的構(gòu)成圖5-1虛擬儀器的基本組成第九頁，共十頁，2022年，8月28日1.虛擬儀器的硬件平臺基于數(shù)據(jù)采集的虛擬儀器系統(tǒng)以通用接口（GPIB接口）總線構(gòu)成的虛擬儀器系統(tǒng)