传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,下面我给大家分享一些检测与传感技术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。
传感器与检测技术课程教学探索
摘 要:传感器与检测技术属于自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,文中针对课程的特点及现存的问题,对该课程的教学内容调整与 教学 方法 改进进行了有益的探讨,以期获得更好的教学质量与效果。
关键词:传感器与检测技术;教学改革;教学方法
中图分类号:G71 文献标识码:A
文章 编号:1009-0118(2012)05-0132-02
传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统,更是控制系统的前哨,它广泛的应用于各个领域,在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础,也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,自从2005年课程教学大纲调整以后,在教学中出现了一些新的问题,原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。
一、课程教学现存的问题
自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲,其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课,并将课时由64学时更改为32课时,通过几年的 教学 总结 出该课程在教学中存在的一些困难:
(一)教学内容多而散
课程内容多且散,涉及知识面广,有物理学,化学,电子学,力学等等,属于多学科渗透的一门课程,学生学习有难度,特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。
(二)典型应用性
传感器与检测技术属于典型的应用课程,要学习各种传感器的原理,并掌握它的使用,在此基础上掌握搭建检测系统的方法,单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕,实验条件也有限。
(三)学时越来越少
学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”,为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整,本课程课时被缩减至32课时。
(四)学生的学习主动性差
由于本课程被定为考查课,所以有相当一部份同学从 学习态度 上不太重视,没有投入必要的精力和时间,学习主动性差,直接影响教学效果。
二、教学内容与教学方法的探索
(一)教学内容的调整
目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面,而对具体应用涉及较少,针对课程的内容多课时少的情况,教学时无法做到面面俱到,教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位,教学内容的调整遵循以下原则:
1、避免繁琐的理论推导过程,以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如:用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端,在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差,无温差时电势差消失,通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因,可以配以大家能够理解的简单的公式推导,而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。
2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。
3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍,使其思考所学课程之间的关联,对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识,建立起系统的概念。
(二)教学方法的改革
为了克服课程教学中客观存在的困难,获得良好的教学效果,在课堂教学使用多种教学方法和手段,力求将教学内容讲解得更加生动、具体。
1、采用多媒体技术,使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量
采用多媒体课件教学,一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间,克服课时减少的问题;另一方面,以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理,展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图,使学生能够直观地认识传感器,更容易理解传感器的工作原理和应用。例如,学习光栅传感器时,使用传统的教学手段,很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程,使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子,还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动,清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时,很多同学很难理解编码器的辨向问题,通过使用幻灯片展示编码器的内部结构,直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后,同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系,佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。
总而言之,利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息,增强学习的趣味性和生动性。
2、重视绪论,提升学生的学习主动性
很多教材的绪论写的比较简略,但我个人认为这不代表它不重要,特别是面对学生主观上不重视课程的情况下,更要下大力气上好绪论这第一次课,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用,使同学们了解到小到日常生活,大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用,更根据各种行业背景中需要检测的物理量,自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用,使学生认识该课程的重要性。另一方面,我校长年开展本科生科研实训项目,在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题,一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题,其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容,所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论,更加直接的体会到本课程的关键作用,从而提升学生学习的兴趣,增强主动性,克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。
3、加大案例教学比重、侧重应用
根据培养工程应用型人才的目标,本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器,对传感器技术问题有一定的分析和处理能力,知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系,利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。
例如,教材中在介绍电阻应变式传感器是,主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的,缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图,譬如轮辐式的地中衡的称重传感器,日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应,例如,进行常用传感器热电偶的学习时,展示各种类型热电偶的实物照片,补充热电偶安装的方式,以换热站控制系统为案例,分析热电偶在温度测量上的应用,重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例,通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。
4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力
我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目,指导老师指导,学生负责,本课程在学生三年级第一学期开设,在此之前已有部分同学参加了科研实训项目,在这些项目中,譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用,上课前教师了解这些项目,就可以就实际问题提出问题,让学生带着问题来学习,提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益,与实验中心老师联系,联合二年级同学进行传感器的设计制作,或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验,鼓励同学申报的科研实训项目,提高学生的实践能力。
三、结束语
通过几年的教学与总结,对教学内容、教学方法进行了分析研究,作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出,侧重应用,补充了丰富的案例,激发了学生的学习兴趣,多媒体的教学方法增强了教学的生动性,与科研实训的相结合,对课堂教学进行拓展,加强了学习的主动性,提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看,所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。
参考文献:
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在国防和军队改革压茬推进、军队规模结构深度调整的背景下,我校招生专业进行了较大调整,一批军事特色鲜明的专业首次面向广大考生招生,部分原有专业内涵也发生变化,为帮助广大考生了解认识新的专业设置,增强志愿填报的针对性,现对各专业进行专题解读。机械工程(航空检测技术与指挥)主要学习飞机的机械原理、组成、构造和使用维护技术,培养具有大学本科学历和军官基本素质,从事飞机装备修理与保障方向的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:工程力学、机械设计、自动控制原理、机械制造工艺学、结构损伤检测技术、飞机原理与构造、飞行器修理技术、飞机强度等。机械电子工程(防空导弹保障技术与指挥)主要学习军用机电装备的组成、性能、工作原理,军用装备机、电、液系统的检测调试、安装维护、诊断修复等专业技能,培养具有大学本科学历和军官基本素质,在防空导弹装备保障领域,从事相关设备使用、维护、研究等工作的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:电路分析基础、计算机软硬件基础、机械制图、材料力学、机械设计基础、机械制造基础、自动控制原理、机电一体化技术、数控技术、液压与气动技术、机械CAD/CAM技术、装备维修工程、地空导弹兵技术勤务等。电气工程及其自动化(航空特设、计量技术与指挥)主要学习飞机供配电、机电控制、航空仪表、惯性导航,以及飞行控制系统的性能、结构、工作原理、检测方法和维护技术,培养具有大学本科学历和军官基本素质,从事航空电气、仪表设备、飞行控制、飞行数据处理等方向的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:传感器原理及应用、电力电子技术、自动控制原理、航空电机学、飞行控制系统、惯性导航、飞机机电控制、飞机供电系统、飞行器参数测量技术、飞行器健康状态监控等。电子信息工程(航空电子对抗、综合航电技术与指挥)主要学习航空通信、导航、机载计算机等航空电子系统的拓扑结构、工作原理、性能检测和维护技术,培养具有大学本科学历和军官基本素质,从事航空电子装备保障方向的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:高频电子线路、电磁场与电磁波、航空导航原理、航空通信原理、软件无线电技术、综合航电总体技术、机载总线技术、数字信号处理、CNI装备原理等。通信工程(对空通信技术与指挥、数据链技术与指挥)分为数据链技术与指挥、对空通信技术与指挥两个方向。主要学习数字通信技术、通信网与交换技术、通信工程设计与系统集成、通信装备性能结构与工作原理等知识和通信系统设备安装、调测、使用、维护等专业技能,培养具有大学本科学历和军官基本素质,在超短波、卫星、移动通信技术等领域,从事通信系统和装备的使用、维护、监造、研究和管理的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:电路分析基础、电磁场与电磁波、微波技术与天线、通信原理、航空数据链、超短波通信系统、卫星通信、移动通信等。导航工程(导航技术与指挥)主要学习对空导航系统设备的性能、结构、工程原理等专业知识,以及检测、调试、维护保养、故障诊断等专业技能。培养具有大学本科学历和军官基本素质,从事对空导航装备使用、维护、监造、管理等方面的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:电路分析基础、信号与系统、电波传播与天线、导航原理、导航系统、组合导航、仪表与微波着陆技术等。飞行器动力工程(航空机械技术与指挥)主要学习飞机飞行原理、航空发动机原理、飞机与发动机系统控制、结构强度和使用保障技术等,培养具有大学本科学历和军官基本素质,从事飞机与发动机总体、飞机飞行保障与装备管理等方向的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:力学、热力学、机械学、自动控制原理、电工电子技术、飞机飞行动力学、飞机系统原理、航空发动机原理与控制、飞机与发动机强度、飞机与发动机构造等。飞行器适航技术(航空安全技术与管理)主要学习飞行器总体、发动机构造、安全学、航空器适航管理与技术等方面的基础理论和专业知识,培养具有大学本科学历和军官基本素质,掌握军用飞行器适航理念、法规标准、适航审查与验证等理论和技术,从事军用飞行器适航管理、审查和验证评估等工作的高素质复合型指挥技术人才。主要课程:飞行器总体、航空器适航管理与技术、安全学、安全性设计与验证、维修差错与事故预防、软件适航与工程化、适航条款与案例分析、航空装备事故调查与分析等。
至于说专业,这个还是要看个人喜好,可以选择和大专相同或者接近的专业,也可以挑战一个不同的领域。我个人建议还是选一个偏专一点的专业,而不是选那些听上去很综合、很高大上的专业,比如,军事经济、通信工程、雷达工程、基建工程等等专业性较强,毕业后你很快就能适应相关的工作,如果选择什么信息工程、指挥自动化等专业,看着面很广,其实实用性不强。具体选哪个,还是要结合自己的性格特点和兴趣爱好,当然成绩也是很关键的,只有考好了,才会有更多选择的空间。1、分别是雷达兵,电子对抗兵和防化兵2、空军通信兵——从通信保障到信息作战, 空军通信兵是担负空军通信、保障空军指挥的一支重要兵种。3、空军电子对抗兵是对敌实施电子对抗侦察、电子干扰和反辐射攻击的专业力量。4、 空军防化兵担负着防化保障和喷火、发烟任务,以及核、化学事故应急救援任务。我国举行的历次核试验任务中,人民空军防化兵担负了空中辐射测量、核试验烟云取样和飞机洗消等任务。
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江苏省交通技师学院JIANGSU COMMUNICATION TECHNICIAN COLLEGE毕 业 设 计 (论 文)汽车转向系统检测与维修 Testing and Maintenance of Auto Steering System系 名: 车辆工程系 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导教师姓名: 指导教师职称: 年 月 目 录第一章 汽车转向系统的历史与组成 11.1 汽车转向系统的历史 11.2 汽车转向系统的组成 11.2.1 转向操纵机构 21.2.2 转向器 31.2.3 转向传动机构 4第二章 汽车转向系统的分类 42.1液压助力转向系统 52.2电控液压助力转向系统 52.3电动助力转向系统 62.4线控转向系统 7第三章 汽车转向系统检测与维修 73.1转向沉重 73.1.1 故障现象 73.1.2 故障原因及处理办法 83.2方向盘自由行程过大 83.2.1 故障现象 83.2.2 故障原因及处理办法 83.3转向轮抖动 93.3.1 故障现象 93.3.2 故障原因及处理办法 93.4助力转向机构检测与维修 9结论 11致谢 12参考文献 13 汽车转向系统检测与维修 专业班级: 学生姓名: 指导教师: 职称:摘要 汽车转向系统是汽车相当重要的组成部分,对汽车的操纵稳定性起着非常重要的作用,从最早的纯机械的转向系统到现在的电控转向系统,他们各自的优点也有各自的缺点。 文论述了汽车转向系统的分类,包括机械式转向系统,液压式转向系统,电控液压式助力转向系统和电控助力转向系统及线控转向系统。并简单的介绍了他们各自的工作原理,以及优缺点。最后对汽车转向系统经常出现的故障进行了分析,尤其是助力转向机构的检测与维修。关键词: 汽车 转向系统 检测 维修Testing and Maintenance of Auto Steering SystemAbstract The steering system is a very important part of the car. It plays a very important role in the handling and stability of the car. From the earliest mechanical steering system to the electronically controlled steering system, they have their own advantages and disadvantages. This article main discusses the classification of automotive steering systems, including mechanical steering system, hydraulic steering system, electronically controlled hydraulic power steering system and electronically controlled power steering system and by-wire steering system.And introduce their working principles as well as the advantages and disadvantages. Finally, the steering system failures are analysed, especially in the detection and repair of the assistance steering bodies.Key words Automobile Steering System Testing Maintenance 汽车转向系统检测与维修引言汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。一个完整的转向系统包括转向操纵机构,转向器和转向传动机构,根据转向器的不同又分为机械转向系统和动力转向系统。本文系统的分析了转向系统的各自的组成以及他们的故障检测与维修,为以后人们对汽车转向系统的研究提供了一定的参考。第一章 汽车转向系统的历史与组成1.1 汽车转向系统的历史汽车在行驶过程中,需要驾驶员的意志经常改变其行驶方向,即所谓汽车转向。就轮式汽车而言,实现汽车转向的方法是,驾驶员通过一定专设的机构,使汽车转向桥上的车轮相对于汽车纵轴线偏转一定的角度。在汽车直线行驶时,往往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用,自动偏转而改变行驶方向。这一套用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构,称为汽车转向系统。因此,汽车转向系统的功用是保证汽车能按照驾驶员的意志而进行转向行驶。最好的转向系统为纯机械系统,由于机械系统在转向阻力非常大时,驾驶员需要很大的放线盘转向力,频繁的转向会使驾驶员感觉劳累。后来出现了液压助力转向系统,它能较好的帮助驾驶员解决转向劳累的问题,但是它不能较好的协调转向轻便和转向路感之间的矛盾,而且在能耗方面表现的不是很好。随着电子技术的发展,出现了电控液压助力转向系统,它用电机代替了液压助力转向系统中的发动机,能较好的解决了能耗的问题,而且也解决了转向轻便和转向路感之间的矛盾。但是电控液压助力转向系统中液压油的泄漏和液压系统的能耗的问题也一直没有解决掉。目前应用前景最好的是电控助力转向,它真正实现了按需转向。1.2 汽车转向系统的组成汽车转向系统主要由转向操纵机构,转向器和转向传动机构组成。1.2.1 转向操纵机构转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。主要由转向盘,转向管柱和转向传动轴等组成。下图1为某款汽车的转向操纵机构与转向器的布置图。 图1东风EQ1090E型汽车转向操纵机构与转向器布置图Fig1 The Dongfeng EQ1090E vehicle steering control mechanism and steering layout 1.转向盘转向盘由轮缘、轮辐和轮毂组成。转向盘轮毂的细牙内花键与转向轴连接,转向盘上都装有喇叭按钮,有些轿车的转向盘上还装有车速控制开关和安全气囊。 2.转向轴、转向柱管及其吸能装置 转向轴是连接转向盘和转向器的传动件,转向柱管固定在车身上,转向轴从转向柱管中穿过,支承在柱管内的轴承和衬套上。轿车除要求装有吸能式转向盘外,还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置。转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是:当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时,通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式,吸收冲击能量。Mazda 6轿车转向柱管吸能装置的工作原理是:发生碰撞时,转向器向后移动,下转向传动轴插入上转向传动轴的孔中,上转向传动轴被压扁,吸收了冲击能量。此外,转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后,转向管柱和支架将从仪表板上脱离下来向前移动。这时,一端固定在仪表板上而另一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。如果汽车上装用了网格状或波纹管式转向柱管吸能装置,当发生猛烈撞车导致人体冲撞转向盘时,网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形,吸收冲击能量。1.2.2 转向器1.转向器的传动效率转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。 (1)正效率功率由转向轴输入,由转向传动机构(如转向横拉杆或摇臂)输出的情况下求得的传动效率称为正效率,显然,正效率越高越好。(2)逆效率功率由转向传动机构输入,由转向轴输出的情况下求得的传动效率称为逆效率。(3)可逆式转向器逆效率很高的转向器称为可逆式转向器。其特点是路面传到转向传动机构的反力很容易传到转向轴和转向盘上,利于汽车转向结束后转向轮和转向盘的自动回正,但也能将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘,发生“打手”情况。常用于轿车、客车和货车。 (4)不可逆式转向器逆效率很低的转向器称为不可逆式转向器。不可逆式转向器使转向轮不能自动回正、没有路感。由于上述特性,在汽车上很少采用。(5)极限可逆式转向器逆效率略高于不可逆式转向器称为极限可逆式转向器。其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间,接近于不可逆式。采用这种转向器时,驾驶员有一定路感,可以实现转向轮自动回正,只有路面冲击力很大时,才能部分地传到转向盘。常用于越野车和矿用自卸汽车。2.齿轮齿条转向器齿轮齿条式转向器是以齿轮和齿条传动作为传动机构,适合与麦弗逊式独立悬架配用,常用于轿车、微型货车和轻型货车。目前,轿车普遍采用的都是齿轮齿条式转向器。 3.循环球式转向器循环球式转向器中一般有两级传动副,第一级是螺杆螺母传动副,第二级是齿条齿扇传动副。常用于各种轻型和中型货车,也用于部分轻型越野汽车。转向螺杆转动时,通过钢球将力传给转向螺母,使螺母沿轴向移动。同时,在螺杆、螺母和钢球间的摩擦力矩作用下,所有钢球便在螺旋管状通道内滚动,形成“球流”。4.涡杆曲柄指销式转向器具有梯形截面螺纹的转向蜗杆支承在转向器壳体两端的球轴承上,蜗杆与锥形指销相啮合,指销用双列圆锥滚子轴承支于摇臂轴内端的曲柄孔中。当转向蜗杆随转向盘转动时,指销沿蜗杆螺旋槽上下移动,并带动曲柄及摇臂轴转动。1.2.3 转向传动机构从转向器到转向轮之间的所有传动杆件总称为转向传动机构。转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节,使转向轮偏转,并使两转向轮偏转角按一定关系变化,以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。1.转向传动机构的组成 转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形等零部件共同组成,其中转向梯形由梯形臂、转向横拉杆和前梁共同构成。 2.转向摇臂循环球式转向器和蜗杆曲柄指销式转向器通过转向摇臂与转向直拉杆相连。转向摇臂的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接,小端通过球头销与转向直拉杆作空间铰链连接。3.转向直拉杆转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件,具有传力和缓冲作用。在转向轮偏转且因悬架弹性变形而相对于车架跳动时,转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动,为了不发生运动干涉,三者之间的连接件都是球形铰链。4.转向横拉杆转向横拉杆是转向梯形机构的底边,由横拉杆体和旋装在两端的横拉杆接头组成。其特点是长度可调,通过调整横拉杆的长度,可以调整前轮前束。第二章 汽车转向系统的分类汽车转向系统根据转向能源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统的所有传力件都是机械的,主要由转向操纵机构,转向器和转向传动机构三大部分组成。上一章已经对其进行了分析。下面主要讨论动力转向系统。动力转向系统又分为,液压助力系统,电动助力转向系统和线控转向系统。2.1液压助力转向系统1.常压式液压助力转向系统其特点是无论转向盘处于中立位置还是转向位置,也无论转向盘保持静止还是运动状态,系统工作管路中总是保持高压。2.常流式液压助力转向系统其特点是转向油泵始终处于工作状态,但液压助力系统不工作时,基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式液压助力转向系统。2.2电控液压助力转向系统在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统,使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量(或角速度)有关,还与车速有关,就形成了电控液压助力转向系统。与传统液压助力转向系统相比,增加了液压反应装置和液流分配阀,而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力,通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小,从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。下图2为电控液压助力转向系统的示意图。 图2电控液压助力转向系统示意图Fig2 Electronically controlled hydraulic power steering system diagram2.3电动助力转向系统直接助力式电动转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统,可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。当转向轴转动时,转矩传感器开始工作,把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控制单元(ECU),ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号决定电动机的旋转方向和助力电流的大小,并将指令传递给电动机,通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向系统(转向轴)中,从而完成实时控制的助力转向。下图3为电动助力转向系统示意图。 图3电动助力转向系统示意图Fig3 Electric power steering system schematic 目前应用前景最好的也是电动助力转向系统,相比其他几种转向助力系统有下列的优缺点。1.优点(1)效率高、能量消耗少;(2)系统内部采用刚性连接,反应灵敏,滞后小,驾驶员的“路感”好;(3)结构简单,质量小;(4)系统便于集成,整体尺寸减小;省去了油泵和辅助管路,总布置更加方便;(5)无液压元件,对环境污染少。2.缺点(1)直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小,难以用于大型车辆;(2)减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性,正确匹配整车性能至关重要;(3)使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件,增加了系统的成本。2.4线控转向系统线控转向系统用传感器记录驾驶员的转向意图和车辆的行驶状况,通过数据线将信号传递给车载电脑,电脑据此做出判断并控制液压激励器提供相应的转向力,使转向轮偏转相应角度实现转向。下图4为线控转向的组成示意框图。 图4线控转向组成示意框图Fig4 By-wire steering system diagram第三章 汽车转向系统检测与维修汽车转向系的性能直接关系到汽车行驶的稳定性和安全性。汽车在长期的运行中,前桥和转向系各零件会发生各种耗损,如磨损,变形,裂纹和车轮定位角改变。这些都会破坏正常运行,使汽车在行驶中,发生不同程度的转向沉重,方向不稳,行驶跑偏,前轮摇摆等故障。这将增加驾驶员的劳动强度,甚至影响到安全行驶,所以一定要重视转向系的维修与调整。常见的故障包括:转向沉重,转向盘自由行程过大和转向轮抖动。3.1转向沉重3.1.1 故障现象汽车行驶中,驾驶员向左、右转动转向盘时,感到沉重费力,无回正感;汽车低速转弯行驶和调头时,转动转向盘感到非常沉重,甚至打不动。3.1.2 故障原因及处理办法转向沉重的根本原因是转向轮气压不足或定位不准,转向系传动链中出现配合过紧或卡滞而引起摩擦阻力增大。具体原因主要有:(1)转向轮轮胎气压不足,应按规定充气。(2)转向轮本身定位不准或车轴、车架变形造成转向轮定位失准,应校正车轴和车架,并重新调整转向轮定位。(3)转向器主动部分轴承调整过紧或从动部分与衬套配合太紧,应予调整。(4)转向器主、从动部分的啮合间隙调整过小,应予调整。(5)转向器缺油或无油,应按规定添加润滑油。(6)转向器壳体变形,应予校正。(7)转向管柱转向轴弯曲或套管凹瘪造成互相碰擦,应予修理。(8)转向纵、横拉杆球头连接处调整过紧或缺油,应予调整或添加润滑脂。(9)转向节主销与转向节衬套配合过紧或缺油,或转向节止推轴承缺油,应予调整或添加润滑脂等。3.2方向盘自由行程过大3.2.1 故障现象汽车保持直线行驶位置静止不动时,转向盘左右转动的游动角度太大。具体表现为汽车转向时感觉转向盘松旷量很大,需用较大的幅度转动转向盘,方能控制汽车的行驶方向;而在汽车直线行驶时又感到行驶方向不稳定。3.2.2 故障原因及处理办法转向盘自由行程过大的根本原因是转向系传动轴中—处或多处的配合因装配不当、磨损等原因造成松旷。具体原因主要有:(1)转向器主、从动啮合部位间隙过大或主、从动部位轴承松旷,应予调整或更换。(2)转向盘与转向轴连接部位松旷,应予调整。(3)转向垂臂与转向垂臂轴连接松旷,应予调整。(4)纵、横拉杆球头连接部位松旷,应予调整或更换。(5)纵、横拉杆臂与转向节连接松旷,应予调整或更换。(6)转向节主销与衬套磨损后松旷,应予更换。(7)车轮轮毂轴承间隙过大,应予更换等。3.3转向轮抖动3.3.1 故障现象汽车在某低速范围内或某高速范围内行驶时,出现转向轮各自围绕自身主销进行角振动的现象。尤其是高速时,转向轮摆振严重,握转向盘的手有麻木感,甚至在驾驶室可看到汽车车头晃动。3.3.2 故障原因及处理办法转向轮抖动的根本原因是转向轮定位不准,转向系连接部件之间出现松旷,旋转部件动不平衡。具体原因主要有:(1)转向轮旋转质量不平衡或转向轮轮毂轴承松旷,应予校正动平衡或更换轴承。(2)转向轮使用翻新轮胎,应予更换。(3)两转向轮的定位不正确,应予调整或更换部件。(4)转向系与悬挂的运动发生干涉,应予更换部件。(5)转向器主、从动部分啮合间隙或轴承间隙太大,应予调整或更换轴承。(6)转向器垂臂与其轴配合松旷或纵、横拉杆球头连接松旷,应予调整或更换。(7)转向器在车架上的连接松动,应予紧固。(8)转向轮所在车轴的悬挂减振器失效或左右两边减振器效能不一,应予更换。(9)转向轮所在车轴的钢板弹簧U形螺栓松动或钢板销与衬套配合松旷,应予紧固或调整。(10)转向轮所在车轴的左右两悬挂的高度或刚度不一,应予更换等。3.4助力转向机构检测与维修大多数中级以上的现代轿车,为同时满足转向省力和转向灵敏度的要求,普遍采用液压式动力转向系统。按时和正确的维护是转向系统能正常工作,减小故障和延长使用寿命的主要手段,是保证行车安全的重要措施之一。1.油液的及时补充和更换(1)经常检查储液罐的液面高度是否在油位标志的范围。检查时要注意热和冷标志。如果发现油液面高度低于规定标志时,要及时补充。还应该经常注意观察油液中是否有泡沫,有则说明系统内有空气或者液面太低,要排气或者补充油液。油液在使用和存放过程中,其品质会不断下降,严重时会直接影响转向系统的工作,甚至引起故障。故必须保障使用保质期内的油液,并按照油液使用说明书规定的行驶里程定期更换。必须使用指定的油液,不能随意更换。同时注意不能将两种不同的油液混合使用。(2)油液的排放和加注。把车水平停放,顶起前桥,支撑好汽车,是方向盘处于中间位置,打开储液罐的盖,排出罐内油液。(3)系统排气的方法。如发现系统内有空气,或者更换油液和维修液压回路时,应对系统进行排气。方法如下:把车水平停放,顶起前桥,支撑好汽车。将油液补充到标定范围,如发现下降,应及时补充足。重新接上高压线,启动发动机并使之怠速运转,将方向盘回转到左右极限位置数次,在这过程中,注意观察液面位置。2.动力转向系统的检查(1)方向盘的检查检查自由间隙。在发动机熄火,方向盘处于中间位置时,用拉力计沿方向盘的切线方向施加5N的拉力,检查方向盘的自由间隙,标准值为25-50mm。如不符合,检查转向器齿轮的啮合间隙和传动机构球头的间隙。检查回正性能。此项检查需在宽阔的场地路试,实验前应确保轮胎气压正常。首先慢性,分别向左,向右轻轻地小角度转向,检查左右转向力有无明显的不同及方向盘的回正情况,不正常则维修。如果正常,以35km/h的速度行驶,将方向盘顺(逆)时针转过90°,1-2s后放开方向盘,如果回正度超过70°,说明其回正性能良好。检查原地转向力。将汽车停于硬质的平面上,确保轮胎气压符合要求,使方向盘处于中间位置。起动发动机,使之怠速运转。用拉力计顺时针和逆时针分别拉动方向盘115度,切向力应小于37N。如果拉力过大,则检查油泵的皮带是否过松,损坏,油液是否不足,系统内有无空气,软管是否扭曲等。(2)系统油压的测试油压测试的目的是检查液压系统及其主要元件的性能。在测试之前,应确保油泵的驱动装置是正常的。检测时,在油泵出口与转向器进口之间连接专用的测试工具,连接顺序为油泵出油口-压力表-关闭阀-转向器进油口。起动发动机,对系统进行排气,并把油液补充到标志范围,原地左,右转动方向盘几次,使油温升高到50-60℃,然后让发动机怠速运转,依次做下面的检查。检查油泵的输出压力。关闭阀门,此时表上的压力即为泵的输出压力,标准值不小于8MPa。如果过低,说明油泵内部泄露严重,应大修或更换油泵。检查不同转速下系统的压力差。完全开通阀门,提高发动机转速,分别记录发动机转速为1000r/min和3000r/min时的压力值,两者之差应小于0.15MPa,如果不符合,则应维修或更换流量控制阀。检查无负荷时的压力。完全开通阀门,此时系统处于无负荷状态,压力值标准为0.8-1MPa。油压如果过大,说明液压系统内部有堵塞。检查方向盘极限位置的压力。完全开通阀门,原地分别向左和向右转动方向盘极限位置,此时表上的压力值不应小于8MPa,如果压力过小,说明转向器内漏严重,需要大修或者更换。转向压力开关的检测。油泵上安装有一路开关,其作用是,当汽车在发动机怠速或者低速转弯时接通,提高发动机的怠速转速。使发动机熄火,拨开压力开关的接头,在油泵的插座上连接欧姆表,再重新起动发动机。逐渐关闭阀门,使油压升高,然后观察开关接通时的压力值是否为115-210MPa,逐渐打开阀门,使油压降低,然后观察开关接通时的压力值是否为107-112MPa。如果有一项不符合,更换开关。压力检查完后,拆下专用测试工具,接好油管后,要注意重新给系统排气,补足油液。 结论论文分析了不同种类汽车的转向系统,以及他们各自的工作原理和优缺点。最后分析了转向系统的常见故障,对不同的故障现象提出了各自的解决办法。论文在最后对液压助力转向机构的故障进行了特别的分析。致谢在学院学习生活的三年里,我在各位老师孜孜不倦地教诲下,通过自己的努力,顺利完成了大学三年的学习任务。首先,应当感谢学院的各级领导给我们营造了良好的学习氛围和舒适的生活环境,以及对我们学业上的重视与关怀,特别是对本次毕业设计给予了大量人力、物力的支持。在本次毕业设计中,我的指导教师严谨细致、不辞辛劳和精益求精的教学态度,使我深受感动,这对我在本次毕业设计中取得的成绩起了决定性的作用,在此致以衷心的感谢。当然,也要感谢在设计中关心帮助过我的各位同学。我知道我的这次设计还存在着许多缺陷和不完善的地方,将会在今后的生活和工作中不断的去学习。参考文献[1] 丛树林,张彬.汽车底盘构造与维修[M].北京:人民交通出版社.2011.[2] 陈德阳.汽车底盘构造图册.北京:人民交通出版社.2010.[3] 蔡兴旺.付晓光.汽车构造与原理(上册)[M].北京:机械工业出版社.2010.[4] 蔡兴旺.付晓光.汽车构造与原理(下册)[M].北京:机械工业出版社.2010.[5] 屠卫星.汽车底盘构造与维修[M].北京:人民交通出版社.2010.[6] 李家本.汽车底盘构造与维修实训[M].北京:中央广播电视大学出版社.2010.[7] 宋年秀,王东杰,刘超.图解汽车底盘构造与拆装[M].北京:中国电力出版社.2008.[8] 图解新型汽车底盘构造与拆装[M].北京:机械出版社.2011.[9] 黎亚洲.汽车底盘构造与维修图解[M].北京:电子工业出版社.2009.[10] 刘文苹.汽车底盘构造与检修[M].北京:化学工业出版社.2010.[11] 张立飞,赵健.汽车底盘构造与维修[M]. 北京:北京理工大学出版社.2010.[12] 黄华友.汽车底盘构造与维修[M].北京:电子工业出版社.2010.[13] 孔令来.汽车底盘构造与维修[M].北京:机械工业出版社.2010.[14] 王家青.汽车底盘构造与维修[M].北京:人民交通出版社.2011.
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人们的生活中汽车已经成为了不可或缺的重要代步工具,汽车在迅速发展的科学技术背景下并没有停下脚步。下面是我为大家精心推荐的汽车检测与维修技术论文,希望能够对您有所帮助。
汽车检测诊断与维修技术分析
[摘 要]人们的生活中汽车已经成为了不可或缺的重要代步工具,汽车在迅速发展的科学技术背景下并没有停下脚步。在汽车运用的检测与维修体系中,逐渐增加了科技手段与设备,能够为汽车提供各种更好的使用性能。本文主要分析了汽车运用的检测与维修技术发展现状,汽车运用的检测与维修技术发展前景,建设汽车运用的综合检测维修站。
[关键词]汽车运用;检测与维修;科学技术
中图分类号: F407.471文献标识码: A 文章 编号
1 汽车运用的检测与维修技术发展现状
我国从上世纪逐渐开始研究和分析汽车运用的检测与维修技术,为了能够符合汽车在检测与维修过程中产生的要求,当时交通部主要开发与研究了汽车发动机中气缸检测漏气量的仪器、点火正时灯等相关设备。之后我国重点对汽车运用的检测维修技术实施了研究,国家发改委在开发应用项目中对汽车在不解体情况下的检测维修技术与设备进行了研究。交通部亲自主持并且研究开发了反力式汽车制动试验台、惯性式汽车制动试验台以及发动机综合检测设备和国民经济在20 世纪80 年代开始快速发展,在各个领域中科学技术都出现了很快的发展,随之发展的还包括汽车检测与维修技术,再加上我国汽车的制造行业和交通运输业的迅猛发展,日益增加了对汽车运用的检测与维修技术设备的需要。由于我国迅速增加的汽车保有量,随之产生了较为严重的环保与交通安全等系列问题。例如怎样确保汽车经济、快速,同时尽量对社会不会产生公害等问题,已经成为重要议事被相关政府部分提到了日常工作之中,因此对汽车运用的检测与维修技术的发展发挥了促进作用,例如交通部研制开发了汽车制动试验台、侧滑试验台、轴重仪等。
在研制检测单台设备获得成功的前提下,为了确保良好的汽车运用的检测与维修技术情况,应对正在使用的汽车加强管理,充分使用汽车检测设备,其实在1980 年交通部已经提供技术在全国范围内的运输与管理车辆体系建设汽车检测站。交通部在20 世纪80 年代初期建设了我国首个汽车检测站。建设该检测站以后,交通部提出在多个省市逐渐建设汽车检测站,公安部在交通部构建汽车检测站的前提下迅速推广与发展了汽车监理,全国在1990 年底已经拥有600 多个汽车检测站, 编织 了全国范围内的汽车检测网络。同时,汽车运用的检测与维修技术及设备已经获得了较快的发展。全国范围内目前生产汽车运用的检测设备厂家已经超过了60 个,除了交通部之外,城建、机械等系列部门也快速进入了研制、生产汽车运用的检测设备领域。我们已经完全可以自己生产一整套的汽车运用的检测与维修技术设备,例如具有复杂技术的大型汽车底盘测功机、综合分析发动机仪器等。为了能够与汽车运用的检测与维修技术互相配合,我国已经相继颁布并实行了与汽车相关的检测与维修的国家及行业标准。从综合性能的汽车运用的检测与维修站到汽车检测与维修拥有的相关项目,这些基本上都已经达到了有法可依。
2 、汽车运用的检测与维修技术发展前景
我国汽车运用的检测与维修技术经历了漫长的发展过程;从技术、检测与维修设备的引入,到自主性的开发研究及应用推广;从单一功能的检测与维修到综合性能的检测与维修,获得了极大的进步。特别是研制生产检测与维修设备已获得迅速的发展,逐渐拉近了与国外先进技术之间的距离。例如汽车运用的检测与维修中的制动试验台、侧滑试验台等,国内基本上可以自给自足,并且具有了各种形式结构。我们在这方面已经取得了较大的进步,可是相较于世界先进水平来说,还是存在着一定的差距.
2.1 规范汽车运用的检测与维修技术基础
我国在检测与维修技术发展的过程之中,一般对硬件技术非常看重,轻视甚至忽略了较大难度、较多投入以及具有显著社会效益的检测与维修 方法 、标准限值等基础技术的研究。伴随着检测与维修方法的不断完善,和硬件相匹配的检测与维修软件技术将会日趋完善。我国在今后将会着重对下列汽车运用的检测与维修技术基础开展研究.
制定和完善汽车运用的检测维修方法,例如滑行过程中的距离、加速产生的距离和时间、汽车发动机耗损燃料的工作效率等。2)企业在营运过程中需要制定关于技术状况的检测评定规则,统一规范全国范围内的检测维修技术要求。3) 针对具有综合性能的大型检测与维修设备编制正式的规则,同时确保该检测站严格履行自身职责。
2.2 智能化的汽车检测与维修设备
外国当前的汽车检测与维修设备已经大量使用了机、电、光一体化技术,同时在测控工作中科学应用计算机,一些检测与维修设备已经设计了专家职能体系,可以对汽车运用技术情况进行检测,并且对发生故障的汽车具体位置与原因进行诊断,帮助维修人员对发生的故障情况迅速解决。我国汽车运用的检测与维修设备当前在应用专家智能体系方面与国外还是存在着较大的差距。例如重点依赖进口的四轮检测定位系统、发动机电喷综合性能的检测仪器等。我们应当在汽车运用的检测与维修设备智能化方面加强发展力度。
2.3 管理汽车运用的检测与维修网络化
我国综合性的汽车检测站一部分已经实现了管理计算机检测系统,虽然管理计算机系统已经利用了计算机测控,可是各个站具有不同的计算机监控,即便已经利用了计算机技术网络,网络化的实现也仅仅是在站内。伴随着不断进步的管理与技术,汽车运用的检测与维修技术在今后将会真正意义上的实现网络化,进而完成共享信息资源、共享硬件和软件资源。在这个前提下,应用高速信息公路将全国范围内的综合汽车检测站编织成一个网络,有利于交通部门对各个地区的车辆情况及时掌控。
3 建设汽车运用的综合检测维修站
汽车运用的综合检测维修站是一种集合了现代化的检测技术、电子信息技术、计算机应用技术,在对汽车不解体的情况下进行检测与维修的企业。它能够在室内对车辆的各种参数功能进行检测和维修,检查出极有可能出现的故障,为准确、全面评价汽车的使用功能和技术情况提供重要根据。汽车运用的综合检测维修站既能够在动力、经济、环保、安全等方面对车辆进行检测与维修,同时还能够在科学教研方面对参数功能实行测试,检测项目比较广并且具有一定的深度,可以为汽车检测、维修、设计等有关部门提供重要的依据。汽车运用的综合检测维修站重点是由一条甚至多条检测线构成。检测站具有的独立完整性决定了其除了检测线以外,还应当具有停车场所、试车道、清洗站、电气维修区域、办公与生活规划区等。
为了节省汽车检测的费用、场地、人员和提高汽车的检测效率,当前汽车检测设备的功能正从单机单功能向单机多功能的综合测试台方向发展 为了节省汽车检测的费用、场地、人员和提高汽车的检测效率,当前汽车检测设备的功能正从单机单功能向单机多功能的综合测试台方向发展
结束语
汽车运用的检测与维修技术是伴随着汽车技术而迅速发展起来的。汽车在发展的初级阶段,人们解决汽车产生的问题重点利用检测与维修人员的工作 经验 。随着科学技术的不断进步,尤其是计算机技术的迅速发展,汽车运用的检测与维修技术也蓬勃发展起来。目前人们可以依赖各种现代化的设备仪器,在对汽车不解体的前提下实施检测与维修。为了节省汽车检测的费用、场地、人员和提高汽车的检测效率,当前汽车检测设备的功能正从单机单功能向单机多功能的综合测试台方向发展。
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测绘科技信息工作在波澜壮阔的测绘体制改革大潮的推动下,取得了长足的进步。这是我为大家整理的测绘科技论文3000字,仅供参考!
数字地球与现代测绘科技的发展
[摘要]本文通过对数字地球和现代测绘科技的深入分析,对数字地球与现代测绘科技的发展进行了详细阐述,以供同行探讨。
[关键字] 数字地球 现代测绘 科技
[中图分类号]P2 [文献码] C [文章编号] 1000-405X(2013)-2-117-1
0引言
所谓的数字地球也即是指一个用地球坐标为依据,同时具有多分辨率的海量数据以及多维显示的地球虚拟系统。数字地球看成是"对地球的三维多分辨率表示、它能够放入大量的地理数据"。而现代测绘科技则是以计算机技术和光电技术以及网络通讯技术,同时加上空间科学和信息科学为基础的科学技术,而随着全球定位系统的不断完善,以全球定位系统和遥感以及地理信息系统为技术核心,并且将地面原有的特征点以及界线都通过测量手段获得反映地面现状的图形和位置信息,供工程建设的规划设计和行政管理之用,从而为社会的生产和发展创造了有利的条件。而随着科学技术的发展,在当前社会的各领域和行业中,各种技术和理论都得到了长足的发展,并且还涌现出了大批先进的技术和理论,而在当前的数字地球和测绘科技中也不例外,随着大量先进技术以及理论在数字地球和测绘科技中的应用,极大地提高了数字地球和现代测绘科技的水平,从而为社会经济的发展奠定了坚实的基础。然而就数字地球和测绘科技的实际情况而言,其中还存在着一些较为严峻的问题,这些问题不仅影响到数字地球和测绘科技的发展,还制约了社会经济的发展。
本文从测绘学的现代发展出发,对数字地球和现代测绘科技进行了深入的分析,然后对数字地球与现代测绘科技的发展进行了详细阐述。希望能够起到抛砖引玉的效果,使同行相互探讨共同提高,进而为我国数字地球与现代测绘科技的发展起到一定的促进作用。
1测绘学的现代发展
随着社会的发展,人类改造自然的能力也不断提高,因此人们迫切的需要加深对地球的认识,从而才能够更好的改造自然,从而促进人类社会的可持续发展。
测绘学是人类认识自然和认识地球的重要手段,随着测绘学的发展,人们对地球的认知水平也得到了大幅度提高。尤其是随着近几年来计算机技术的高速发展,在测绘领域中也加大了对计算机技术的应用力度,从而使得现代测绘水平得到了进一步提升。我国幅员辽阔,国土面积达到了九百六十万平方千米,而利用现代测绘学将测绘我国的地图就能够大幅度缩短工期,从而解放了许多劳动力,进而有效地节约了成本。
今天,光缆通讯、卫星通讯、数字化多媒体网络技术可使测绘产品从单一纸质信息转变为磁盘和光盘等电子信息,产品分发可从单一邮路转到"电路"(数字通讯和计算机网络传真),测绘产品的形式和服务社会的方式由于信息技术的支持发生了很大变化,实现了信息化的发展。当前,随着我国经济的高速发展和经济所有制成份和运行体制的改革,需要开放民用国家测绘产品;从技术方面看,西方国家卫星测地技术可制作全球几乎任一地区1m分辨率(相当1∶1万比例尺)的地图,卫星上的GPS又可将这种地图纳入全球参考框架和转换为他们的国家坐标系,中、小比例尺国家地图的保密价值已大大降低;对于军事敏感的重力数据,卫星重力技术所发展的低阶全球重力场模型已足够用于他们的远程战略导弹发射。
2数字地球和现代测绘学
地球上一切事件都发生在一定的空间位置,人类社会经济活动所需要的信息绝大部分(约80%)都与地理位置相关。中国21世纪议程62个优先发展项目中,约有40个需要建立或应用地理信息系统。数字地球是利用海量地理信息(即地球空间数据)对地球所做的多分辨率、3维数字化描述的整体信息模型,便于人类最大限度地实现信息资源的共享和合理使用,为人类认识、改造和保护地球提供一种新的手段,这里在数字地球的概念中突出显示了地理坐标的框架作用,因此NSDI是数字地球的基础设施,要求提供(地球)空间数据框架,包括大地测量控制框架(国家定位网和重力控制网)、数字正射影像、数字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地籍等基础地理数据集。在此框架上加载各类地球自然信息和人类社会经济活动等一切所需要和感兴趣的人文信息。为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的"专职",但又对测绘学提出了更高层的技术要求。
3测绘学和地球空间信息学
在本文第一部分已谈及测绘学在新的技术进步推动下的现代发展趋势。
从现代信息论的观点看,测绘学本质上就是一门关于地球空间信息的学科,传统的测绘受地面测量技术、时空尺度和精度水平以及投入的局限,其产品主要是单一的地形图和在地形图基础上编绘的专用地图。它不能反映、至少不能及时反映地球表面形态的变化,特别是大范围和全球变化。其产品制作周期长,已不能满足地区经济和全球经济高速发展的多种需要。信息技术加快了人类社会的运行速度。
测绘学应该是提供人类生存空间自然环境及其变化信息的学科,它的学科内涵发生了巨大的变化,因此如何界定测绘学的含义,已是世界各国测绘工作者所关注的问题。于是从90年代开始,国际上将测绘学(Surveying and Mapping)更改为一个新词,以准确反映学科实质,Geomatics一词由此应运而生。随后,有关Geomatics的提法在我国学术界,主要是地学界成为热门话题,由于对其含义理解不同,其中文译名也是五花八门,现在将它译成"地球空间信息学",已基本得到认同。不管人们对Geomatics的含义如何理解,但根据ISO的标准定义和国际测绘联合会(IUSM)对"测绘学"的定义,两者的含义是基本类同的,只不过Geomatics所涉及的地球空间信息的范围更宽一些。Geomatics更准确地描述了测绘学在现代信息--通讯社会中的地位和作用,适应了现代社会对地球空间信息的极大需求的特点,因而发展和提高了测绘学的研究和工作领域,符合现代测绘学发展的实际。
4结束语
随着这些测绘技术以及测绘理论的应用,使得现代测绘科技水平得到了有效地提高,从而为帮助人们认识地球和促进经济的发展奠定了坚实的基础。通过本文对数字地球与现代测绘科技的深入分析,同时加上对数字地球与现代测绘科技发展的详细阐述,相信读者对其也有了更深刻的认识。
总而言之,数字地球与现代测绘科技是促进社会发展的重要手段,因此,为了进一步提高现代测绘的水平,还必须要加大对其的分析研究力度。
如何促进测绘地理信息科技事业快速发展
[摘要]"十二五"期间为我国测绘地理信息事业的发展指明了方向,即构建数字中国,监测地理国情,发展壮大产业,建设测绘强国。刚召开的党的明确指出要建设美丽中国,实现中国硬件、软件的两手共同发展,测绘地理信息科技事业要根据社会发展的趋势走向,结合经济发展的动态,科学谋划我国测绘地理信息的发展蓝图,丰富测绘地理信息的资源,加大开发力度,加快实现自主创新的脚步,健全信息安全保障体系,完善基础设施建设,充分发挥测绘在国家信息化建设中的作用。
[关键字]测绘 地理信息 科技事业 发展
[中图分类号] P2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-3-114-1
0 引言
测绘工作国家经济、文化建设和社会发展的一项前提保障性工作,是一个国家地信信息产业的基础组成部分。它为国家经济建设和社会发展提供与地理位置有关的各种专题性和综合性的基础信息,其成果是进行资源调查、环境监测、农田建设、能源、交通、水利等大型工程建设、城乡规划建设、土地开发利用、重大灾害监测预报和科学研究、国防建设以及国家宏观管理决策必不可少的基础资料。从八十年代初期,测绘业开始着手对传统测绘手段和生产工艺进行技术改造,开展了数字化测图、机助地图制图、地图数据库、地理信息系统(GIS)、人卫激光测距(SLR)、全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)等方面的基础研究和应用研究。尽管我国测绘业取得了长足的进步,但是,其整体技术水平同国际测绘先进水平相比,存在较大差距,远远满足不了国家经济建设与社会发展的需要,这主要表现在:数字化测绘技术体系的若干关键技术问题尚未解决,完整的数字化测绘生产技术体系尚未形成;测绘生产中生产速度慢、更新周期长、产品形式单一、地图印刷质量较低等状况尚未得到根本性转变;测绘基础理论研究相对薄弱,尤其是在遥感、地理信息系统、地图制图学等领域,从而严重影响了技术的进一步发展;测绘信息综合开发应用水平较低,测绘高新技术集成化尚处于起步阶段,在国际市场上的竞争能力较弱,参与全球问题的国际合作研究尚待进一步拓展。 本文就如何促进我国测绘地理信息科技事业的发展做以下建议。
1 积极推进基础地理信息资源建设
第一,利用新技术、新工艺,加强对基础地理信息系统的改造和优化升级,积极开展各级各类专题数据库建设。将基础地理信息更新工作摆在更加突出的位置,加紧研究建立新形势、新技术条件下的基础地理信息更新机制,加快信息更新步伐,切实提高基础地理信息的现势性。第二,加强各级各类基础地理信息资源的整合,积极推进各级测绘部门之间以及测绘部门与有关部门之间的信息共享,实现不同数据源、不同类型、不同尺度基础地理信息数据的集成应用。第三,尽快形成中央和地方测绘部门分级管理、标准统一、种类齐全、互联互通的基础地理信息共享平台,为实现测绘部门基础地理信息快速传送和充分利用创造更加有利的条件。
2 创新思维,以新的理念引领测绘地理信息转型发展
测绘地理信息人勇于实践,大胆创新,勇敢地举旗亮剑,提出24 字总体战略,成为测绘地理信息发展新坐标。新理念的形成,让我们突破传统思维的桎梏,实现了由“测绘”向“测绘地理信息”的嬗变;让我们更加与时俱进,推动数字中国向智慧中国迈进;让我们打破了传统的测绘工作模式,开辟了地理国情监测新领域;让我们加快转变发展模式,真正实现了公益性测绘地理信息事业和地理信息产业两条腿走路。只有敢于打破常规,突破惯性思维的束缚,才能形成测绘地理信息文化“快”的灵魂、“干”的精神、“好”的品质,才能发扬好“热爱祖国、忠诚事业、艰苦奋斗、无私奉献”的测绘地理信息精神。
3 加强测绘科技人才资源建设
人才是科技创新和竞争制胜之本,没有人才就没有创新。一流的学术思想、一流的技术成果,需要有一流的人才。测绘科技人才资源建设包括三个方面:一是千方百计稳定现有科技人员,增强科研与生产单位对人才的凝聚力和吸引力;二是有计划地引进和培养优秀测绘科技人才,逐步开展成绩优异高级工程师的选拔评审,充实和壮大测绘科技创新队伍;三是培养和造就一批科技经营管理人才,提高测绘科技创新队伍的整体素质和创新管理水平。建立人才合理有序流动的机制,鼓励测绘生产单位设立特聘专家岗位,吸引优秀人才进入测绘生产一线;鼓励职工开展技术发明、技术革新活动,并作为职工个人业绩考核的重要指标;通过重点学科、重点实验室、工程技术中心和博士后科研工作站的建设、重大科技项目的实施以及在科技项目立项、评审和验收中设置人才培养指标等方式,培养造就一支由科技领军人才、学术技术带头人、科技创新骨干和基层单位技术骨干等组成的测绘科技人才队伍。
4 加强基础研究和软科学研究
跟踪国际测绘学科前沿,发展测绘科学技术理论和方法,积极开展现代大地测量理论和地球动力学、新型数字摄影测量和遥感机理、地理信息科学、地理空间信息网格理论与技术等研究,提高原始创新能力,增强测绘科技持续发展的后劲。结合测绘事业的可持续发展,开展测绘软科学研究,用以指导测绘管理实践,重点加强测绘发展战略、测绘管理理论、测绘管理体制、测绘法律法规、测绘统计指标体系、测绘工程设计管理以及地理信息产业发展政策等方面的研究。
5 总结
坚持以测绘信息化带动测绘事业发展全局,促进测绘工作在完善体制机制、科技自主创新、快速传送信息等方面取得新的突破,全面提高测绘部门的利用、监管、保障和服务水平。以推进国家信息化发展全局为着眼点,以数字中国地理空间框架建设为重点,以地理信息资源开发利用为主线,加快信息化测绘体系建设,健全测绘公共服务体系,逐步实现地理信息的获取实时化、处理自动化、服务网络化和应用社会化,显著提高测绘行政管理的信息化水平。大力促进地理信息产业发展,为全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会提供更加有力的测绘保障。
参考文献
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随着新世纪的到来,科学技术的迅猛发展,已经引起社会经济结构和生活方式的重大变化。改革开放以来,我国测绘行业逐步实现了从模拟法向数字测绘体系的转变,并与遥感、空间定位和地理信息相结合,奠定了传统的测绘行业向信息产业发展的基础。传统的测绘产业应抓住机遇,以高新技术为依托,实现传统的测绘生产向数字化生产的转变,进而为建立数字化规模生产、并最终形成数字化生产基地打下良好的基础。1 测绘技术的发展方向及测绘行业的产业特征1.1 测绘技术应属于信息技术传统的测绘技术领域包括大地测量技术、航空摄影测量技术、工程测量技术、地图制图与制印技术、海洋测绘技术以及测绘仪器制造技术等。当代测绘高科技主要是空间定位技术、航空和卫星遥感技术、地面一体化测量技术和地理信息技术,以及与之相配套的通信技术和系统技术而带来的上述技术的集成。它是以研究地理信息为主要目的,其研究内容主要包括对地理信息的几何物理性质的探讨,研究地理信息的度量方法,研究地理信息如何产生、提取、变换、检测、传递、存贮、识别和处理,以及研究如何表达和应用地理信息等这些均属于当代信息科学的研究内容。凡是用信息科学的原理和方法与信息打交道的技术均应称为信息技术。因此,我们有理由认为测绘技术应该属于信息技术范畴。测绘技术的现代化发展方向要以信息技术为发展方向,这就是当前测绘科技的发展战略。1.2 测绘行业属于信息产业范畴测绘行业应该属于第三产业中的信息产业范畴。因为,一是测绘业务的基本内容都是为地理信息的获取、处理、表达等提供服务;二是测绘产品具有知识性和决策依据属性的信息产品;三是测绘技术在很大程度上属于信息技术范畴;四是测绘产品具有价值和使用价值(即测绘商品的商品属性)。因此,测绘生产应该是一种以信息产品的交换为目的的特殊商品生产。测绘行业属于第三产业的信息产业这不仅是理论上的划分问题,而是在市场经济的条件下,在实践中应当把它真正作为一种产业来经营。1.3 测绘工作重点向开辟信息市场转移随着市场经济的发展,国家政治经济体制改革的不断深入,测绘生产管理方式从生产事业型向生产经营型转变。测绘生产单位承担指令性任务的比重逐步缩小,而计划外的开发性任务将大量增加,城乡建设与规划国土的全面规划与整治、资源的调查与开发、环境监测与保护等对测绘技术和测绘产品提出更迫切的要求,这些因素必将导致测绘市场的活跃。测绘市场包括测绘信息市场和测绘技术市场两个方面。测绘信息市场侧重于测绘信息产品在社会和经济领域内的交换和流通,测绘技术市场侧重于直接利用测绘技术进行有偿服务。可以预见,今后用户需要测绘市场提供的不仅是线划图产品,还要有影像产品;不仅是模拟产品,还要有数字产品、专题产品、硬件产品、软科学服务、动态信息等,都需要测绘行业自己去开拓。2 测绘单位应采取的对策2.1 测绘单位要理顺产业结构测绘高科技的发展,打破了测绘行业的传统分工。地理信息产业应当摆脱经典测绘的组织和结构模式,寻找更好的优化组合与分工,应按地理信息产业的特点,形成从数据采集加工、建库、产品提供、维护一体化的产业体系,成立能快速生产、提供地理信息数据的部门。当前,在测绘科技高速发展的同时,与其许多相关专业集成向地理信息产业发展。要发展GPS、RS和GIS(简称3S)技术,需要跨部门、跨行业的联合,关起门来发展等于孤立自己。要学会在既联合又竞争的环境中求发展的机遇和技巧。2.2 引进和培养能够适应信息产业需要的人才要发展信息产业,必须要有高科技的人才。传统的测绘行业分为大地测量、工程测量、摄影测量、地图制图和地图制印等专业。高科技的发展冲破了传统的分工,由于各类测绘高科技系统数字化、自动化、智能化程度高,很多操作可作为“傻瓜”式的操作。学会按键操作比较容易,如GPS接收机,只需花1~2小时即可学会操作,但要解决GPS数据中出现的问题,就需要一定的理论水平和研究水平。也就是说操作越来越简单,而解决关键问题却越来越复杂。在引进和培养人才中,注意研究人才和实用人才的合理搭配,使人才的结构能够最大限度地发挥效能。就专业而言,主要引进和培养“3 S”及其集成的人才。与此同时,还要注意人才的知识和技能的及时更新。3 测绘行业的主要技术政策测绘高科技的发展,信息产业的迅速崛起,导致测绘行业摆脱经典的测绘产业的组织和结构模式,但今后在一定的时间段内,测绘新技术体系不可能完全替代测绘生产中的常规技术体系,即常规测绘技术仍将在测绘生产中占有一席之地。因此,测绘单位和测绘科技工作者必须把解决关键技术问题和常规测绘技术的改造放在主要地位,要在常规技术和新技术之间,建立起一种适合本单位实际的过渡体系。实现测绘生产从模拟向数字化的转变,不仅仅是将模拟图转换为数字图,而是实现基础地理信息从采集、存贮、管理到产品输出整个流程作业方式的改变,这种改变是系统的、整体的。所以,测绘单位必须进行总体规划、分步实施,作为一个系统工程全面加以实现。当前,测绘单位首先要全面完成常规测绘技术向数字化和自动化方向过渡的技术改造。3.1 组建基础地理信息系统建立1∶500~1∶10 000各种比例尺地形图、地籍测量、地下管线测量等需要的机助成图系统,应有数据库、图形库编辑功能,能够和野外观测电子手簿实现接口。只有这样,才能在新一轮的更新基本图中,全面实现航测数字化成图(局部地区不排除全野外数字成图),并建立全站仪、电子手簿在野外直接对数字地图进行修测(大面积集中修测亦可采用航测数字修测),使数字化成图一体化。各类工程图施测,建筑工程、水利工程放样,市政工程的定线以及各种工程的竣工测量等均应采用内外业一体化系统,其数据格式应与基础地理信息数据库接轨。3.2 建立部门网络,实现资源共享盘片管理方法无法满足信息存贮、使用的要求,同时为避免出现磁盘数据损坏、数据丢失、新老版本数据混淆现象,应在生产管理部门、数字化内业生产部门、图档管理部门之间建成计算机网络,通过计算机图档管理系统实现数字化内业生产调图、归档到最终打印的自动化。为有利于生产方式从采集到管理的转换,应考虑建立本单位的局域网,实现各生产部门、生产管理部门、检查验收部门、图档管理部门之间的计算机网络互联,使各部门作业以数据流的方式进行运转。3.3 推广GPS定位技术的应用应用GPS定位技术为城市及各重点工程项目建立各等级的控制网和精密工程控制网,重点掌握静态相对定位原理、布网原则、精度要求和作业技术方法。学会网型的设计、仪器检验方法、外业数据采集和内业数据处理、坐标转换、平差计算等问题的处理。在城市规划管理、市政管理、交通管理、环境保护、灾害监测、气象学、土地管理等城市管理方面,GPS都有着良好的应用前景和市场机遇。随着全球信息化浪潮和我国国民经济信息化的召唤,空间技术和计算机技术的迅猛发展,传统的测绘技术体系正在向以“3 S”技术为特征的现代测绘技术体系转变,测绘行业也正逐步向现代地理信息产业过渡和转化。我们应当贯彻“加强测绘工作,发展地理信息产业”的精神,立足现在,展望21世纪,携手并进,共创地理信息产业的未来。
工作原理 传感器通常由三个电极构成,其中最主要的是工作电极。它通常是用一种具有催化活性的金属,例如:铂,将其喷镀在一种透气但是憎水的膜上做成。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行氧化或还原反应。其反应的性质以工作电极的热力学电位和分析气体的(氧化还原)性质而定。氧化还原反应中参加反应的电子,流向(还原)或流出(氧化)工作电极,通过外电路成为传感器的输出信号。为了氧化还原反应得以进行,工作电极的热力学电位是一个极为重要的因素。参考电极则是为了提供电解中的工作电极具有一种稳定的电位而设。参考电极通常需要保护,使之不暴露在样气中,这样参考电极的热力学电位就总是具有同一数值保持稳定。此外,参考电极不允许有电流需要的第二电极,它的作用主要是允许电子进入或流出传感器内部。 控制工作电极电位和将信号电流转换为电压信号的电路称之恒电位电路(或恒电位器)。工作电极的工作信号需经运放U2转换为电压信号。
传感器通常由三个电极构成,其中最主要的是工作电极。它通常是用一种具有催化活性的金属,例如:铂,将其喷镀在一种透气但是憎水的膜上做成。被测量的气体扩散透过多孔的膜在其上进行氧化或还原反应。其反应的性质以工作电极的热力学电位和分析气体的(氧化还原)性质而定。氧化还原反应中参加反应的电子,流向(还原)或流出(氧化)工作电极,通过外电路成为传感器的输出信号。为了氧化还原反应得以进行,工作电极的热力学电位是一个极为重要的因素。参考电极则是为了提供电解中的工作电极具有一种稳定的电位而设。参考电极通常需要保护,使之不暴露在样气中,这样参考电极的热力学电位就总是具有同一数值保持稳定。此外,参考电极不允许有电流需要的第二电极,它的作用主要是允许电子进入或流出传感器内部。控制工作电极电位和将信号电流转换为电压信号的电路称之恒电位电路(或恒电位器)。工作电极的工作信号需经运放U2转换为电压信号。电路同时保持工作电极的电压使之处于其偏压Vbias之值。参考电极电位与一个经过仔细选择的稳定的输入电压Vbias比较后,线路中运放U1在对电极产生一电压信号,其大小正好是产生一个与工作电极电流相等相反的电流信号。同时恒电位电路使工作电极与参考电极之间保持一恒定的电位差(电压)。
浅谈传感器的现状以及发展趋势2007-1-25 16:39:00 转:中国工控展览网 供稿1 微型化(Micro)为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致,对于传感器性能指标(包括精确性、可靠性、灵敏性等)的要求越来越严格;与此同时,传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程,因此还要求传感器必须配有标准的输出模式;而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求,所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代;后者主要由硅材料构成,具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。1.1 由计算机辅助设计(CAD)技术和微机电系统(MEMS)技术引发的传感器微型化目前,几乎所有的传感器都在由传统的结构化生产设计向基于计算机辅助设计(CAD)的模拟式工程化设计转变,从而使设计者们能够在较短的时间内设计出低成本、高性能的新型系统,这种设计手段的巨大转变在很大程度上推动着传感器系统以更快的速度向着能够满足科技发展需求的微型化的方向发展。对于微机电系统(MEMS)的研究工作始于20世纪60年代,其研究范畴涉及材料科学、机械控制、加工与封装工艺、电子技术以及传感器和执行器等多种学科,是一个极具前景的新兴研究领域。MEMS的核心技术是研究微电子与微机械加工与封装技术的巧妙结合,期望能够由此而制造出体积小巧但功能强大的新型系统。经过几十年的发展,尤其最近十多年的研究与发展,MEMS技术已经显示出了巨大的生命力,此项技术的有效采用将信息系统的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一个新的高度。在当前技术水平下,微切削加工技术已经可以生产出来具有不同层次的3D微型结构,从而可以生产出体积非常微小的微型传感器敏感元件,象毒气传感器、离子传感器、光电探测器这样的以硅为主要构成材料的传感/探测器都装有极好的敏感元件[1],[2]。目前,这一类元器件已作为微型传感器的主要敏感元件被广泛应用于不同的研究领域中。1.2 微型传感器应用现状就当前技术发展现状来看,微型传感器已经对大量不同应用领域,如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响;目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量,如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等2 智能化(Smart)智能化传感器(Smart Sensor)是20世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统一经问世即刻受到科研界的普遍重视,尤其在探测器应用领域,如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面一直颇受欢迎,产生的影响较大。2.1 智能化传感器的特点智能化传感器是指那些装有微处理器的,不但能够执行信息处理和信息存储,而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体一样,其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。如智能化压力传感器,主传感器为压力传感器,用来探测压力参数,辅助传感器通常为温度传感器和环境压力传感器。采用这种技术时可以方便地调节和校正由于温度的变化而导致的测量误差,而环境压力传感器测量工作环境的压力变化并对测定结果进行校正;而硬件系统除了能够对传感器的弱输出信号进行放大、处理和存储外,还执行与计算机之间的通信联络。通常情况下,一个通用的检测仪器只能用来探测一种物理量,其信号调节是由那些与主探测部件相连接着的模拟电路来完成的;但智能化传感器却能够实现所有的功能,而且其精度更高、价格更便宜、处理质量也更好。与传统的传感器相比,智能化传感器具有以下优点:1.智能化传感器不但能够对信息进行处理、分析和调节,能够对所测的数值及其误差进行补偿,而且还能够进行逻辑思考和结论判断,能够借助于一览表对非线性信号进行线性化处理,借助于软件滤波器滤波数字信号。此外,还能够利用软件实现非线性补偿或其它更复杂的环境补偿,以改进测量精度。2.智能化传感器具有自诊断和自校准功能,可以用来检测工作环境。当工作环境临近其极限条件时,它将发出告警信号,并根据其分析器的输入信号给出相关的诊断信息。当智能化传感器由于某些内部故障而不能正常工作时,它能够借助其内部检测链路找出异常现象或出了故障的部件。3.智能化传感器能够完成多传感器多参数混合测量,从而进一步拓宽了其探测与应用领域,而微处理器的介入使得智能化传感器能够更加方便地对多种信号进行实时处理。此外,其灵活的配置功能既能够使相同类型的传感器实现最佳的工作性能,也能够使它们适合于各不相同的工作环境。4.智能化传感器既能够很方便地实时处理所探测到的大量数据,也可以根据需要将它们存储起来。存储大量信息的目的主要是以备事后查询,这一类信息包括设备的历史信息以及有关探测分析结果的索引等;5.智能化传感器备有一个数字式通信接口,通过此接口可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。此外,智能化传感器的信息管理程序也非常简单方便,譬如,可以对探测系统进行远距离控制或者在锁定方式下工作,也可以将所测的数据发送给远程用户等。2.2 智能化传感器的发展与应用现状目前,智能化传感器技术正处于蓬勃发展时期,具有代表意义的典型产品是美国霍尼韦尔公司的ST-3000系列智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器,以及另外一些含有微处理器(MCU)的单片集成压力传感器、具有多维检测能力的智能传感器和固体图像传感器(SSIS)等。与此同时,基于模糊理论的新型智能传感器和神经网络技术在智能化传感器系统的研究和发展中的重要作用也日益受到了相关研究人员的极大重视。指出的一点是:目前的智能化传感器系统本身尽管全都是数字式的,但其通信协议却仍需借助于4~20 mA的标准模拟信号来实现。一些国际性标准化研究机构目前正在积极研究推出相关的通用现场总线数字信号传输标准;不过,在眼下过渡阶段仍大多采用远距离总线寻址传感器(HART)协议,即Highway Addressable Remote Transducer。这是一种适用于智能化传感器的通信协议,与目前使用4~20mA模拟信号的系统完全兼容,模拟信号和数字信号可以同时进行通信,从而使不同生产厂家的产品具有通用性。能化传感器多用于压力、力、振动冲击加速度、流量、温湿度的测量,如美国霍尼韦尔公司的ST3000系列全智能变送器和德国斯特曼公司的二维加速度传感器就属于这一类传感器。另外,智能化传感器在空间技术研究领域亦有比较成功的应用实例[6]。发展中,智能化传感器无疑将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见,新兴的智能化传感器将会在关系到全人类国民生的各个领域发挥越来越大作用。3 多功能传感器(Multifunction)如前所述,通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量,但在许多应用领域中,为了能够完美而准确地反映客观事物和环境,往往需要同时测量大量的物理量。由若干种敏感元件组成的多功能传感器则是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统,它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式,用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展,目前已经可以生产出来将若干种敏感元件综装在同一种材料或单独一块芯片上的一体化多功能传感器。3.1 多功能传感器的执行规则和结构模式概括来讲,多功能传感器系统主要的执行规则和结构模式包括:(1) 多功能传感器系统由若干种各不相同的敏感元件组成,可以用来同时测量多种参数。譬如,可以将一个温度探测器和一个湿度探测器配置在一起(即将热敏元件和湿敏元件分别配置在同一个传感器承载体上)制造成一种新的传感器,这样,这种新的传感器就能够同时测量温度和湿度。(2) 将若干种不同的敏感元件精巧地制作在单独的一块硅片中,从而构成一种高度综合化和小型化的多功能传感器。由于这些敏感元件是被综装在同一块硅片中的,它们无论何时都工作在同一种条件下,所以很容易对系统误差进行补偿和校正。(3)借助于同一个传感器的不同效应可以获得不同的信息。以线圈为例,它所表现出来的电容和电感是各不相同的。(4)在不同的激励条件下,同一个敏感元件将表现出来不同的特征。而在电压、电流或温度等激励条件均不相同的情况下,由若干种敏感元件组成的一个多功能传感器的特征可想而知将会是多么的千差万别!有时候简直就相当于是若干个不同的传感器一样,其多功能特征可谓名副其实。3.2 多功能传感器的研制与应用现状多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向,日前有许多学者正在积极从事于该领域的研究工作。如将某些类型的传感器进行适当组合而使之成为新的传感器,如用来测量流体压力和互异压力的组合传感器。又如,为了能够以较高的灵敏度和较小的粒度同时探测多种信号,微型数字式三端口传感器可以同时采用热敏元件、光敏元件和磁敏元件;这种组配方式的传感器不但能够输出模拟信号,而且还能够输出频率信号和数字信号.从目前的发展现状来看,最热门的研究领域也许是各种类型的仿生传感器了,而且在感触、刺激以及视听辨别等方面已有最新研究成果问世。从实用的角度考虑,多功能传感器中应用较多的是各种类型的多功能触觉传感器,譬如人造皮肤触觉传感器就是其中之一,这种传感器系统由PVDF材料、无触点皮肤敏感系统以及具有压力敏感传导功能的橡胶触觉传感器等组成。据悉,美国MERRITT公司研制开发的无触点皮肤敏感系统获得了较大的成功,其无触点超声波传感器、红外辐射引导传感器、薄膜式电容传感器、以及温度、气体传感器等在美国本土应用甚广。与其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅觉方面的研究还似乎远远不尽人意。由于嗅觉元件接收到的判别信号是非常复杂的,其中总是混合着成千上万种化学物质,这就使得嗅觉系统处理起这些信号来异常错综复杂。人工嗅觉传感系统的典型产品是功能各异的Electronic nose(电子鼻),近10多年来,该技术的发展很快,目前已有数种商品化的产品在国际市场流通,美、法、德、英等国家均有比较先进的电子鼻产品问世。“电子鼻”系统通常由一个交叉选择式气体传感器阵列和相关的数据处理技术组成,并配以恰当的模式识别系统,具有识别简单和复杂气味的能力,主要用来解决一般情况下的气味探测问题。根据应用对象的不同,“电子鼻”系统传感器阵列中传感器的构成材料及配置数量亦有所不同,其中,构成材料包括金属氧化物半导体、导电聚合物、石英晶振等,配置数量则从几个到数十个不等。总之,“电子鼻”系统是气体传感器技术和信息处理技术进行有效结合的高科技产物,其气体传感器的体积很小,功耗也很低,能够方便地捕获并处理气味信号。气流经过气体传感器阵列进入到“电子鼻”系统的信号预处理元件中,最后由阵列响应模式来确定其所测气体的特征。阵列响应模式采用关联法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法对所测气体进行定性和定量鉴别。美国Cyranosciences公司生产的Cyranose 320电子鼻是目前技术较为先进、适用范围也比较广的嗅觉传感系统之一,该系统主要由传感器阵列和数据分析算法两部分组成,其基本技术是将若干个独特的薄膜式碳-黑聚合物复合材料化学电阻器配置成一个传感器阵列,然后采用标准的数据分析技术,通过分析由此传感器阵列所收集到的输出值的办法来识别未知分析物。据称,Cyranose 320电子鼻的适用范围包括食品与饮料的生产与保鲜、环境保护、化学品分析与鉴定、疾病诊断与医药分析以及工业生产过程控制与消费品的监控与管理等。4 无线网络化(wireless networked)无线网络对我们来说并不陌生,比如手机,无线上网,电视机。传感器对我们来说也不陌生,比如温度传感器、压力传感器,还有比较新颖的气味传感器。但是,把二者结合在起来,提出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks)这个概念,却是近几年才发生的事情。这个网络的主要组成部分就是一个个可爱的传感器节点。说它们可爱,是因为它们的体积都非常小巧。这些节点可以感受温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。更让人感兴趣的是,每一个节点都是一个可以进行快速运算的微型计算机,它们将传感器收集到的信息转化成为数字信号,进行编码,然后通过节点与节点之间自行建立的无线网络发送给具有更大处理能力的服务器4.1 传感器网络传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络的研究采用系统发展模式,因而必须将现代的先进微电子技术、微细加工技术、系统SOC(system-on-chip)芯片设计技术、纳米材料与技术、现代信息通讯技术、计算机网络技术等融合,以实现其微型化、集成化、多功能化及系统化、网络化,特别是实现传感器网络特有的超低功耗系统设计。传感器网络具有十分广阔的应用前景,在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和巨大实用价值,已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视,并成为进入2000 年以来公认的新兴前沿热点研究领域,被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。4.2 传感器网络研究热点问题和关键技术传感器网络以应用为目标,其构建是一个庞大的系统工程,涉及到的研究工作和需要解决的问题在每一个层面上都很多。对无线传感器网络系统结构及界面接口技术的研究意义重大。如果我们把传感器网络按其功能抽象成五个层次的话,将会包括基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。4.3 传感器网络的应用研究传感器网络有着巨大的应用前景,被认为是将对21 世纪产生巨大影响力的技术之一。已有和潜在的传感器应用领域包括:军事侦察、环境监测、医疗、建筑物监测等等。随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善,各种传感器网络将遍布我们生活环境,从而真正实现“无处不在的计算”。以下简要介绍传感器网络的一些应用。(1)军事应用传感器网络研究最早起源于军事领域,实验系统有海洋声纳监测的大规模传感器网络,也有监测地面物体的小型传感器网络。现代传感器网络应用中,通过飞机撒播、特种炮弹发射等手段,可以将大量便宜的传感器密集地撒布于人员不便于到达的观察区域如敌方阵地内,收集到有用的微观数据;在一部分传感器因为遭破坏等原因失效时,传感器网络作为整传感器网络体仍能完成观察任务。传感器网络的上述特点使得它具有重大军事价值,可以应用于如下一些场景中:▉监测人员、装备等情况以及单兵系统:通过在人员、装备上附带各种传感器,可以让各级指挥员比较准确、及时地掌握己方的保存状态。通过在敌方阵地部署各种传感器,可以了解敌方武器部署情况,为己方确定进攻目标和进攻路线提供依据。▉监测敌军进攻:在敌军驻地和可能的进攻路线上部署大量传感器,从而及时发现敌军的进攻行动、争取宝贵的应对时间。并可根据战况快速调整和部署新的传感器网络。▉评估战果:在进攻前后,在攻击目标附近部署传感器网络,从而收集目标被破坏程度的数据。▉核能、生物、化学攻击的侦察:借助于传感器网络可以及早发现己方阵地上的生、化污染,提供快速反应时间从而减少损失。不派人员就可以获取一些核、生、化爆炸现场的详细数据。(2)环境应用应用于环境监测的传感器网络,一般具有部署简单、便宜、长期不需更换电池、无需派人现场维护的优点。通过密集的节点布置,可以观察到微观的环境因素,为环境研究和环境监测提供了崭新的途径传感器网络研究在环境监测领域已经有很多的实例。这些应用实例包括:对海岛鸟类生活规律的观测;气象现象的观测和天气预报;森林火警;生物群落的微观观测等▉洪灾的预警:通过在水坝、山区中关键地点合理地布置一些水压、土壤湿度等传感器,可以在洪灾到来之前发布预警信息,从而及时排除险情或者减少损失。▉农田管理:通过在农田部署一定密度的空气温度、土壤湿度、土壤肥料含量、光照强度、风速等传感器,可以更好地对农田管理微观调控,促进农作物生长。(3)家庭应用建筑及城市管理各种无线传感器可以灵活方便地布置于建筑物内,获取室内环境参数,从而为居室环境控制和危险报警提供依据。▉ 智能家居:通过布置于房间内的温度、湿度、光照、空气成分等无线传感器,感知居室不同部分的微观状况,从而对空调、门窗以及其他家电进行自动控制,提供给人们智能、舒适的居住环境[16]。▉建筑安全:通过布置于建筑物内的图像、声音、气体检测、温度、压力、辐射等传感器,发现异常事件及时报警,自动启动应急措施。▉智能交通:通过布置于道路上的速度、识别传感器,监测交通流量等信息,为出行者提供信息服务,发现违章能及时报警和记录[17]。反恐和公共安全通过特殊用途的传感器,特别是生物化学传感器监测有害物、危险物的信息,最大限度地减少其对人民群众生命安全造成的伤害。(4)结论无线传感器网络有着十分广泛的应用前景,它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值,在未来还将在许多新兴领域体现其优越性,如家用、保健、交通等领域。我们可以大胆的预见,将来无线传感器网络将无处不在,将完全融入我们的生活。比如微型传感器网最终可能将家用电器、个人电脑和其他日常用品同互联网相连,实现远距离跟踪,家庭采用无线传感器网络负责安全调控、节电等。无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。但是,我们还应该清楚的认识到,无线传感器网络才刚刚开始发展,它的技术、应用都还还远谈不上成熟,国内企业应该抓住商机,加大投入力度,推动整个行业的发展。无线传感器网络是新兴的通信应用网络,其应用可以涉及到人类生活和社会活动的所有领域。因此,无线传感器网络将是未来的一个无孔不入的十分庞大的网络,需要各种技术支撑。目前,成熟的通信技术都可能经过适当的改进和进一步发展,应用到无线传感器网络中,形成新的市场增长点,创造无线通信的新天地。5 结语当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后,随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。在各种新兴科学技术呈辐射状广泛渗透的当今社会,作为现代科学“耳目”的传感器系统,作为人们快速获取、分析和利用有效信息的基础,必将进一步得到社会各界的普遍关注。微波传感器依靠微波的很多优点,将广泛地用于微波通讯、卫星发送等无线通讯,和雷达、导弹诱导、遥感、射电望远镜中。并且在一些非接触式的监测和控制中也有很好的应用。
仪表自动化论文
古典文学常见论文一词,谓交谈辞章或交流思想。当代,论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章,简称之为论文。以下是我整理的仪表自动化论文,欢迎阅读!
摘要: 工业自动化仪表是指在工业生产过程中对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表,是化工自动化系统的重要组成部分。在实际生产中,自动化仪表一旦出现故障,化工生产往往就无法正常进行。本文阐述了对自动化系统、自动化仪表的认识,对化工自动化仪表进行了分类,并列举了化工生产中自动化仪表系统常见的故障,并对故障进行了详细分析,希望能够为相关领域的技术研究人员提供一定的参考。
关键词: 自动化系统;自动化仪表;仪表系统;常见故障;分析
一、对化工自动化仪表的认识及分类
随着现代科技的进步,自动化控制系统得到了越来越广泛的应用,自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。自动化检测仪表系统是自动化控制系统中重要子系统之一,一般的自动化检测仪表主要由传感器、变送器、显示器三个部分组成,这三个部分有机地结合在一起,缺少其中的任何一部分,都不能称为完整的仪表。
化工自动化仪表分类方法很多,根据不同原则可以进行相应的分类。按仪表所使用的能源分类可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表;按仪表组合形式可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置;按仪表安装形式可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表;根据仪表有否引入微处理机器可分为自动化仪表与非自动化仪表;根据仪表信号的形式可分为模拟仪表和数字仪表等。仪表覆盖面比较广,任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分开来。
二、 化工生产过程中自动化仪表系统故障的判断思路。
自动化仪表常见故障从大的方面主要可以分为以下几类:第一,化工自动化仪表自身质量问题。第二,化工自动化仪表安装问题。 第三,化工自动化仪表的操作问题。由于化工生产操作具有管道化、流程化、全封闭等特点,尤其是现代化的企业自动化水平很高,工艺操作与检测仪表密切相关,操作人员通过检测仪表显示的各类工艺参数,诸如温度、物料流量、容器压力和液位、原料的成分等来判断工艺生产是否正常以及产品的'质量是否合格,根据仪表指示进行加量或减产,甚至停车。
仪表指示出现异常现象(指示偏高、偏低、不变化、不稳定等)本身包含两种因素:一是工艺因素,仪表正确地反映出工艺异常情况;二是仪表因素,由于仪表(测量系统) 某一环节出现故障而导致工艺参数指示与实际不符。这两种因素总是混淆在一起,很难马上判断出故障到底出现在哪里。仪表维护人员要提高仪表故障判断能力,除了对仪表工作原理、结构、性能特点熟悉外,还需熟悉测量系统中每一个环节,同时,应对工艺流程及工艺介质的特性、设备的特性有所了解。
总之,分析现场仪表故障原因时,要特别注意被测控制对象和控制阀的特性变化,这些都可能是造成现场仪表系统故障的原因,所以,要从现场仪表系统和工艺操作系统两个方面综合考虑,仔细分析,检查原因所在。
三、常见故障实例分析
1.微差压变送器零点漂移严重
当多台微差压变送器出现严重零点漂移,有些出现分时段的规律性时,造成这种现象的主要原因有以下几点:1)变送器质量不好;2)导压管路不畅通;3)温度影响;4)机械位移影响。
为了解决这一问题,我们首先要检查导压管路,检测是否有应力的存在,如果发现有较大应力,就要进行应力消除工作。其次,变送器安装不牢固就会产生机械位移,造成变送器零点漂移,因此需要检查变送器安装情况,检查各变送器支架安装是否牢固,如发现部分变送器支架安装不牢固,就需要进行变送器紧固工作,此时故障基本可以被排除。
2.数字温度(K型)仪显示随室温变化
补偿回路故障是导致数字仪表随控制室温度变化而变化的主要原因,当出现这一现象时,首先要将仪表通入标准信号判断是否时数显仪出现故障,如数显仪显示与标准信号存在较大误差,可以判定数显仪存在故障,对数显仪进行维修排除故障后,如数显仪显示依旧随室内温度发生变化,则此时需要检测补偿导线是否存在故障,如通过测试现场冷端和控制室温差发现与仪表显示误差相当,则可初步判断补偿导线没有补偿作用,此时需要更换补偿进行故障排除。
3.双法兰液位变送器显示偏高并分时段波动。
对于安装在常压储罐上的双法兰液位变送器,若在仪表设置好后初期显示正常,液位变化时会出现较大误差,静液面时分时段显示波动,此时往往会造成溢液或空罐而造成浪费或影响生产。产生这一故障的原因主要有以下三方面:1)导压管(毛细管)可能泄露;2)介质过于粘稠;3)罐体排气不畅。进行故障分析时首先要考虑到要液位计不可能堵塞,需要着重分析液位计本身和介质性质,另外还需要考虑环境因素的影响。从液位计分时段波动的现象可以判断出其对温度敏感,可初步判断可能是罐装的导压介质不正常,毛细管有空隙,然后将负压法兰移至下方观察一段时间,如果情况有所改善,则可以判断出为负压毛细管有气隙,将毛细管拆除后故障即可排除。
4.流量计不显示。
流量计不显示故障处理思路及处理措施:
第一,检查电源接线、电源等级,确保电源等级及接线正确;
第二,检查显示器插键是否松动,若松动,便需要重新插紧显示器插件。
第三,检查内部变压器或保险管是否烧坏,如烧坏则需要更换变压器或保险。
同时要注意转换器向下安装会造成管道中液体向转换器渗漏,造成绝缘下降,甚至短路,因此一定要严格按照转换器安装规程进行正确安装。
5 调节阀出现故障
调节阀现场常见问题是阀不动作、震荡、振动、动作迟缓、泄漏量大,下面逐个对这些故障进行分析:
(1)阀不动作
第一种现象是无气源、无信号,造成这种现象的原因主要有一下3个方面:气源未打开或气源压力太少;气源含有杂质导致气源管或过滤器、减压阀堵塞;过滤器减压阀堵塞或故障。
第二种现象有气源、无法动作,此时需要根据故障现象进行相应的检修处理:
1)现象:DCS 指令信号无输出,此时需要检查相应的指令线;
2)现象:定位器无显示、无输出:此时需要更换定位器;
3)定位器气路输出泄露:则需要进行焊接工作消除泄露现象;
4)现象:阀杆或阀芯卡涩、变形:此时需根据实际损坏情况进行处理或更换;
5)现象:手轮位置不对:此时需要将手轮调节到释放位置。
(2)调节阀震荡
当气源压力满足要求,指令信号也稳定,但调节阀的动作仍不稳定时,首先需要检查定位器位置是否正确,并进行相应处理;其次检查定位器自身是否发生故障:若定位器发生故障需要检修或者更换定位器;此外,检查定位器输出管路是否漏气,消除漏气现象;最后检查阀杆运动与接触部分是否顺畅,若不顺畅则需要加润滑剂或重新安装阀杆。
(3)调节阀振动
此时可按照故障现象进行相应处理:安装底座不稳:加固底座;附近有振动设备引起:消除振源;阀芯与衬套磨损严重:更换衬套;调节阀选型不对:更换合适的阀门;阀门介质流向与关闭方向相反:改变阀安装方向。
(4)调节阀动作迟缓
此时可按照故障现象进行相应处理:气动薄膜执行机构中膜片破损泄漏:更换膜片;执行机构中O型圈破损:更换O 型密封圈;阀体内有粘物堵塞:消除堵塞;阀杆不直导致摩擦阻力大:处理阀杆。
(5)调节阀泄漏量大
此时可按照故障现象进行相应处理:阀芯被磨损,内漏严重:消除内漏;阀杠长短不合适,阀未调好关不严:调整阀杆,调整阀;阀体内密封环坏:更换密封环;介质压差太大,执行机构关不严:增大气源,改进执行机构;阀内有异物:清除异物;气源压力低或接头气管漏气:调整气源,消除泄漏。
四、总结
文章探讨了如何在化工自动化生产过程中检查和处理自动化仪表的故障,为处理和判断自动化仪表常见故障提供了一些有效的工作方法和思路。化工自动仪表作为化工生产中的重要设备,分析其常见故障并制定故障排除计划,配合后续维护、校检工作可显著降低故障发生率。
现代社会科技技术发展日新月异,新型自动化仪表不断涌现,自动化仪表系统不断升级,作为自动化控制方面的工作人员只有坚持不断学习、与时俱进,深刻了解和掌握各种仪表的工作原理,熟悉和掌握相关工艺流程,全面分析故障原因,不断积累维修经验,才能在自动化仪表出现故障时做到准确快速判别及妥善处理,迅速恢复生产。