检测实验平台

检测实验平台（精选十篇）

检测实验平台 篇1

关键词：MC403,刀具测量,刀具刃磨

1 研究的目的

随着数字技术和CAD/CAM的快速发展,设计创新一套适于机械领域与航空领域的实验平台迫在眉睫。该设备基于数控技术将刀具几何角度的检测和刃磨无缝衔接,能实现通过数字技术来设计刀具角度的同时还能实现刀具的刃磨。因此该设备既可用于刀具角度的研究,也可用于数控技术的使用。而刀具几何角度的刃磨和测量单元能够对普通车刀和钻头的刃磨及角度测量。数控单元则根据数控指令实现试验台的单动及联动。不但能实现半闭环控制,还可以实现闭环控制。

目前,国内外刀具生产企业多如牛毛,刀具的角度及材料趋于完善,但其主攻的制造行业,价格高昂,不适合工厂里的初级工人,而且对于航空材料的加工,刀具角度及材料更是保密。为此,将刀具刃磨与数控技术相结合从而设计刀具几何角度并且刃磨实验系统并扩充数据库,将非常适合国内发展,特别是新兴的航空产业。

本实验平台采用模块化设计,不同模块之间的衔接有很高的操控度和自由度,同时意向性和目标性很强。

2 研究的意义

在当今的机械制造行业中,数控技术逐步取代传统的制造手段,成为最主流的生产方式。特别是国家放开低空领域促进航空工业园区的建立,低空小型飞行器的设计和制造将激发制造业更上一个台阶,针对于航空飞行器的材料加工,尽管不是空白,但是只有少数企业掌握。所以开发刀具几何角度刃磨和检测的实验平台,可以根据低空飞行器材料来设计刀具角度,通过加工过程中的数据采集,来更好的完善刀具的角度及切削用量。而采集的数据则可以用来扩充数据库。这对于以后的低空飞行器制造和维修有着重要的意义。同时通过研究刀具的角度也能促使刀具生产企业更好的调整企业的经营方向。

3 刀具刃磨和检测实验平台的发展状态

为了保证被加工的零件所要求的质量,大多数企业采用机械夹紧式的转为刀具,缩短换刀时间。但是由于刀片角度固定,因此固定了切削参数。为了达到理想状态,通常要反复检测和确定刀具切削部分的最佳几何形状。这些公司需要更精密和多用途、能够用不同大小和式样的刀具进行加工的机床。

3.1 刀具刃磨是机械加工过程中对切削刀具进行修磨时必不可少

随着机械制造业的极速发展,特别是数控加工技术、柔性化生产以及数字车间的越来越广泛应用和普及,对于能在切削过程中保持足够的稳定性要求越来越高,因此切削刀具的制造和几何角度的刃磨精度提出了更高的要求。数控工具磨床特别是柔性的数控工具磨床,欧美等发达国家的金属切削刀具刃磨器材进入了成熟阶段,但我国由于刚刚接触此类设备,目前仍然在爬坡期。

3.2 刀具几何角度检测技术的发展状况

近些年来工业上常用的刀具角度测量方法大致可分为:机械式角度测量、电磁式角度测量和光学式角度测量。机械式和电磁式因为研究早,目前已经非常成熟,其最大的特点就是简单、低成本,但是测量过程中延时较长,伴随着场地环境的变化影响了测量的精度,而对于不能接触的物品更是无能为力。

使用光学设备对角度进行检测相较于传统的检测手段有更多的特点,例如不用接触工件、检测精度高等。光学设备的微型化,将会越来越多的代替传统设备。

同样光学测量法也因为其体积相对于机械式和电磁式设备庞大,同时在恶劣的环境下,当前的光学测量技术不能满足测量的要求。所以目前仍然在做改进和研究。随着对测量技术的要求越来越高,将来会设计出更便携、构造简单、抗干扰能力强、非接触、高精度的角度测量仪。

4 研究内容

明确了目前刀具检测和刃磨实验平台的严重匮乏,并对设计创新该实验平台的可行性及总体设计方案进行论证,确定了最终的系统方案和模块结构。

对金属切削刀具的几何角度的刃磨和检测进行了分析,通过对刀具的角度和静止参考系从而能确定刀具空间平面,刀具角度的刃磨可以通过手动方式和数控方式进行刃磨,提高效率,降低入门条件非常实用。

对刀具几何角度的确定和空间的确定之后,首先明确了布局结构的可行性,然后按照设计的五大部分进行分别研究和方案的指定,最终将PC和数控伺服系统两大模块确定为系统的机械本体和控制本体的结构。

对刀具几何角度刃磨和检测的实验系统进行了机械模块的总体布局和研究,阐述了各个模块的结构和细节,以及运行方法。从A轴的轴向移动平台的布局运行,结构特点,主要作用。到C轴的轴向移动平台的角度转位,通过光栅尺来测定及刻度值的使用,能使使用者直观的观察到。再到测量平台的机构和Y轴的轴向移动平台的移动设计。最后对砂轮机模块的设计,退刀进刀的X轴设计及结构应用。

对该实验平台的电控系统进行了详细的开发和钻研。主要对信号收发模块的原理、数控伺服电机的工作与控制、刀具角度测量平台的角度检测的工作原理、光电编码器的选择和参数以及砂轮机变频转速的方法与布线进行了详细的阐述与论证。

刀具测量与刃磨实验平台的基本实验项目的设计与开发及实现方式。由电能到机械能,由电机到加工平台,由车刀的刃磨到车刀几何角度的测量,循序渐进,由浅入深的将电脑上的用户界面与数控指令有效的结合起来,实现该实验平台的特性和成效。

5 结束语

在所有的金属切削加工中,金属切削刀具起着决定因素,常言道“七分刀、三分活”可见刀具在切削中的作用,随着数控技术及电机信息技术的发展,普通的手工刃磨刀具的刚性需求太高,如何能让更多的普通的操作通过数据库进行检索,并通过数控技术进行刃磨及检测刀具将会非常关键。因为这样能降低操作的技术标准,同时提高加工速度,并且对刀具刃磨的精度有所提高。所以,开发并逐步创新刀具检测与刃磨实验平台具有非常广阔的前景。

参考文献

[1]波利亚科夫.车刀与马换钻头几何参数测量装置[J].工具技术,1994,28(8):41-42.

[2]李显松,熊清平,姚幸.刀具修磨中的测量技术[J].磨床与磨削,2001,1:75-77.

[3]赵丁选.光机电一体化设计使用手册(上)(第一版)[M].北京:化学工业出版社,2003.

高压输电线路铁塔检测平台 篇2

输电线路许多电气参数受不同地域、不同污染、不同冷暖气流的影响靠人工巡视观察无法发现，最根本的办法是对不同影响、不同因素进行综合在线监测和处理分析。超高压输电铁塔运行监测分析平台可以对超高压输电铁塔上绝缘子与导线运行环境、运行性能进行在线监测、数据分析以及信息管理。平台包括在铁塔前端的监测装置、远程通信、后台数据处理中心。介绍前端的监测内容、监测方法、相关图像的获取与处理技术、远程无线移动数据传送等，特别对后台中心数据处理分析平台的分项数据分析、处理，以及对全系统数据的管理进行了更详细的论述。主要监测内容和目标 1.1 相关数据监测

表1.超高压输电铁塔运行监测分析平台所能监测到的相关数据。

1.2 相关图像监测

表 2.超高压输电铁塔运行监测分析平台所进行的相关图像 监测装置组成结构

图１为超高压输电铁塔运行监测分析平台的监测装置组成结构。

（1）电力电源模块。装置直接通过从电力线电磁感应获取电源，使用电力电源装置”中相应的电路模块即可。

（2）综合数据巡回检测模块。对于测量导线舞动的导线位置传感器，其数据使用专用通路单独输入；对于环境温度、环境湿度、导线温度、覆冰厚度、导线振动、泄漏电流、绝缘子盐密、雷击电流等多路传感检测，则分别使用 A / D 变换由监测装置自动进行数据提取。

（3）综合数据分析处理模块。此模块实现以下功能：检测温湿度及盐密数据并处理检测泄漏电流数据并越限分析处理，检测导线舞动、振动数据并分析处理，检测雷击电流数据并分析处理，检测导线温度数据并越限分析处理。

（4）图像监测与处理模块。实现对绝缘子表面色彩纹理图像提取，比对标准绝缘子表面纹理图像，分析绝缘子受污秽状况；实现对绝缘子串闪烙弧光图像提取，分析绝缘子泄漏程度；在低温高湿时实现对输电导线图像提取，分析导线覆冰状况，结合覆冰厚度监测，分析覆冰的危害；在振动和位移较强时实现对输电导线图像提取，分析导线舞动状况，分析可能发生的危害。

（5）基于无线移动通信方式的远程通信收发处理模块。该模块实现的功能包括：前端铁塔监测装置将所测数据通过 CDMA（或 GPRS）网对监测中心处理分析平台通信；接收监测中心分析平台的各类命令和校时；对在 CDMA（或 GPRS）没有覆盖的线路铁塔处使用无线射频方式补充传送、多跳接力通信。铁塔与输电线运行分析平台功能 3.1 绝缘子污秽与泄漏状况分析

根据所监视的绝缘子污秽图像和闪络弧光图像，结合所监测的绝缘子等效盐密值和泄漏电流数值，进行综合分析，掌握超高压线路铁塔上绝缘子泄漏的普遍规律和所在地受环境污染影响的特殊因素。

分析路线是：

根据绝缘子污秽图像和等效盐密数值，分析污秽等级，分析环境影响； 根据泄漏电流均值、峰值和泄漏脉冲计数，结合盐密与温湿度分析泄漏原因，分析超高电压不同于常规电压对绝缘子泄漏的影响，分析该铁塔所在环境的泄漏规律，分析绝缘子品质状况；

根据分析绝缘子泄漏电流数值超标，自动采集黑暗光线下闪络弧光图像，分析不同泄漏电流大小对应闪络弧光的特点，长期分析、跟踪绝缘子品质变化规律；

根据雷击数值，分析雷击过后绝缘子泄漏的变化和绝缘子品质的变化。3.2输电线路覆冰及其影响状况分析

利用冰厚监测传感器监测低温高湿情况下导线覆冰厚度，同时提取导线覆冰图像；根据图像分析覆冰状况，分析导线覆冰最大厚度、平均厚度、覆冰分布；分析覆冰引起的荷重及导线承受的拉力，分析和预测导线断股、断线的可能性，在适当的时候给出报警；长年观测记录，可分析出该基铁塔处环境温、湿度变化规律及覆冰规律。

3.3 铁塔遭雷击监测及雷击影响分析

利用雷击电流监测，可测得每次雷击电流大小、雷击时间；长期监测累积，可分析雷击频度、该基铁塔处雷击特点；每次雷击之后，通过所监测的盐密、泄漏电流、温湿度等数据，分析同样盐密与温湿度状况下，泄漏电流的变化，从而分析雷击对绝缘子泄漏的影响和雷击对绝缘子品质的损害。

3.4导线受外力舞动监测与分析

通过检测导线的振动与位移分析导线舞动的幅度、频度；通过舞动监测图像，分析舞动的方向与舞动大小。导线舞动图像识别的依据是：同一根导线舞动时在不同瞬间所处位置相对于静止平衡的位置是有差别的，导线舞动则向不同方向有偏移摆动；比较在一个时间段里不同图像帧中导线的位置，可以分析出导线是否舞动、舞动时的最大幅度等。系统对输电导线相对静止时的位置图像建立样本基准，提供舞动识别分析使用。

3.5平台数据管理与历史信息分析

平台数据管理与历史信息分析包括：月、季度运行监测信息统计分析，月、季度铁塔监测报警次数，月、季度铁塔泄漏记录与统计，月、季度铁塔雷击记录与统计，月、季度铁塔舞动记录与统计，冰雪季节，铁塔覆冰记录与统计；输电铁塔经年运行历史信息管理，输电铁塔基本信息，输电铁塔历年运行信息，输电铁塔历年泄漏故障信息，输电铁塔历年雷击故障信息；绝缘子盐密状态变化曲线，绝缘子泄漏状态变化曲线。

检测实验平台 篇3

泰州石墨烯研究检测平台公开对外服务以来，在石墨烯微观形貌表征、原子结构表征、光学性能表征、电学性能表征、力学性能表征、热学性能表征等领域形成19 项企业标准。经过3 年试运行以及国内外专家审核，在检测平台成立3 周年之际正式颁布并实施。检测平台19 项检测标准涵盖：石墨烯材料的名词术语和定义，多方法联合判定石墨烯层数，石墨烯粉体的性能测试方法，石墨烯中缺陷含量判定，石墨烯层间堆垛方式判定，CVD 石墨烯透光性能测试、热导率测定、单层率测定、表面残余物的测试及分析，石墨烯中碳氧含量及含氧官能团测定，石墨烯层间距测定，石墨烯及其聚合物拉伸性能测试，石墨烯薄膜及粉体电学性能测试，石墨烯比表面积测定等。目前，平台正推动将这一系列标准升级为产业联盟标准、国家标准，甚至国际标准。泰州石墨烯研究检测平台是泰州市人民政府与泰州巨纳新能源有限公司，于2011 年8 月共同成立的石墨烯性能测试与结构表征的综合性研究及检测机构。平台总面积3000 多平方米，目前建有近千平方米的检测洁净室，拥有高分辨拉曼光谱仪、原子力显微镜、三维共聚焦显微镜、电子束曝光系统、近场光学显微镜等国际先进的新材料性能检测及结构表征设备。平台与国内外石墨烯研究领域知名学者和研究团队、各大国际仪器厂商保持着密切的合作关系。2013 年11 月，中国石墨烯产业技术创新战略联盟正式将泰州石墨烯研究及检测平台作为国家级石墨烯研究及检测公共服务平台，并将平台设为中国石墨烯标准化委员会秘书处，以更好地对国内整个石墨烯行业提供专业的性能检测与结构表征服务。2014 年7 月，经国家标准化委员会推荐，泰州石墨烯研究检测平台执行主任梁铮博士正式成为ISO（国际标准化组织）专家并担任ISO/TC 229/ WG4 纳米材料技术委员会委员，标志着我国石墨烯产业在国际标准化领域取得了重大突破。

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浅谈牙科手机检测平台 篇4

关键词：牙科手机,手机检测平台,医疗设备维修

如果故障牙科手机送到医生手中,会影响医生的使用及病人的治疗。没有检测设备,就无法提高手机维修质量。我院自行安装的牙科手机检测平台,能模拟测试手机的性能。故障手机通过平台检测,就能大致知道故障的原因及部位,解决起来较为快捷。

1 牙科手机检测平台的安装

安装手机检测平台所需材料:压力调节阀(带压力表)、220V电磁阀、电动脚开关、四通接头、压力容器(压力容器可用可乐瓶代替,在可乐瓶盖上打两个直径4mm的小孔,安装直通接头,分别用来进气和出水,出水接头下连接一根导管直通瓶底)、雾量阀、手机连接软管、手机挂架各一个。将这些材料组装在维修工作台旁边即可,我们称之为牙科手机检测平台。

安装方法即气/水路流程,如下:

(1)气源→压力调节阀(带压力表)→电磁阀→四通接头。

(2)四通接头→压力容器→水雾量阀→手机软管;

→手机气源→手机软管;

→手机水雾化气→手机软管;→回气管→手机软管。

(3)手机软管→手机接口。

注:压力调节阀显示压缩空气的输出压力。电动脚开关接220V电源控制电磁阀,控制压缩空气的输出,压力容器装纯净水或蒸馏水,手机接口放在手机挂架上。

2 牙科手机检测平台的使用

2.1 检测高速手机

接通电源,打开气源,压力调节不得超过2.2kg/cm2,手机接口装高速手机快换接口(带快换接口的手机)安装高速手机;不带快换接口的则直接安装。踏下脚开关,调节雾量阀,检测高速手机运转是否正常,水雾化是否正常。

医院使用的手机上千支,消毒供应室每批送来的故障手机有数十支,除头壳跌碰变形显而易见外,其他都没有说明故障原因。我们将故障手机通过检测平台检测,故障原因很快就能查出来,给工作带来很大便利。如轴承损坏、O型圈磨损、车针抖动、不出水等都可以通过检测平台迅速找到症结,维修时直奔主要原因,该更换轴承或O型圈的就进行更换。手机不出水多是脏堵,维修时用细钢丝捅或用气反向冲即可解决。

2.2 检测低速手机(包括气动马达与直/弯机头)

接通电源,打开气源,压力调节不超过2.5kg/cm2,关闭雾量阀,手机接口安装气动马达,踏下脚开关,可检测气动马达运转是否正常。气动马达阀片/轴承损坏也会造成马达不转,必须更换阀片或轴承。正常马达装上直/弯机头可分别检测直机头和弯机头是否运转正常。直机头前端内锁紧螺丝松动,轴承缺油损坏也会造成直机头转动不灵。弯机头齿轮与齿轮长轴松动也会影响转速,要做相应处理。

2.3 检测气动喷沙洁牙机

接通电源,打开气源,压力调节可以超过3kg/cm2,手机接口安装气动喷沙洁牙机,踏下脚开关,可检测喷沙洁牙机是否正常。气动喷沙洁牙机常见故障是喷嘴堵塞,储沙室有水汽。维修时要疏通喷嘴,用细针或钢丝捅。使用的压缩空气不能含有水分,若含有水分易使储沙室受潮,堵塞喷嘴。空气过滤器要经常放水。

每批检修结束,要关闭气源,再踏一次脚开关,将检测平台内的气压放掉,并拔掉电源插头。手机检测平台简单、方便、实用。现在每批送修的手机和直/弯机头维修后都经过检测平台再检测。确保检测合格,提高了维修质量,交付后都能正常使用。

参考文献

[1]张志君.口腔设备学[M].成都:四川大学出版社,2008.

[2]陈国胜.浅谈牙科综合治疗机的使用与故障检修[J].中国医疗设备,2008,23(10):95-97.

阳国秀代表：共建食品安全检测平台 篇5

发布日期：2011-3-14发布人：网站管理员来源：中国农业新闻网浏览次数：438共建食品安全检测平台

——访全国人大代表.湖南果秀食品有限公司董事长阳国秀

“食品质量安全是当今世界各国普遍关注的热点问题。但我国食品农产品公共检验检测平台建设与发达国家相比存在较大差距。” 全国人大代表.湖南果秀食品有限公司董事长阳国秀说，目前国内大多数食品生产企业自检能力不能满足生产要求，70.4%的企业完全不具备质量安全检测能力，这些企业的食品安全检验检测需要依赖外部食品安全检验检测机构开展检测工作，而现在许多中小企业集中地区的食品安全检测公共服务平台建设缓慢，不能满足中小企业食品安全检验检测需要。此外，检测技术研发能力薄弱，检测方法严重缺失，风险评估、预警和监测能力薄弱，检测仪器设备和分析用标准物质匮乏。

精心设计实验，为学生创设平台 篇6

一、精心设计实验，帮助学生克服学前概念的干扰

教材应该是学生学习的材料，是传承文化的一种载体。在传统课堂教学中，教师往往把教材当成学习的目标。比如科学就是会做书本上所有的习题。为了达到这个目标，教师就牵着学生的鼻子去“钻”教材，学教材，甚至去背教学参考书。师生的精力被耗费在识记、理解教材的“片言只语”上。现今教育应当用活动教学的思想，重新审视教材、对待教材。教材仅仅是为学生达到《课程标准》规定的目标而提供的一种材料，它是一种为学习者提供的精确信息、典型的材料。教学过程就是灵活地运用这些材料，为学生达到大纲规定的目标，以及进一步发展提供可能帮助的过程。这种思想指导下，教师与学生要创造性地使用教材，更不能成为教材的“奴隶”，要力求克服“本本主义”、“教条主义”，而且教师还要为学生设计教材以外的“活教材”，甚至有时还可为达到目标而增加一定的辅助材料。

凸透镜成像的现象尽管在日常生活、现代科技中屡见不鲜，但由于受年龄小，心理尚未完全发展和认知阶段局限性，常常根据粗浅的生活经验得到一些错误的观念：“放大镜只能成放大的像”；“用放大镜观察物体时，放大镜离物体越近，观察到的像越大。”这些错误的观念，造成建立科学概念的障碍，给完成“凸透镜成像规律”的教学会带来一些困难。在进行探究凸透镜成像规律的教学时，为了让学生对凸透镜成像特点先有一个比较丰富的感性认识，在完成七年级下第一章第六节“透镜”的教学后，笔者设计了一个认识“放大镜”的教学内容。该实验的器材准备非常简单，只需要给每小组提供一个“放大镜”就可以了。笔者是这样展开教学的：如果我们用放大镜观察书本上的字，当书本与放大镜的距离发生变化时,你们猜猜看见的字会怎样变化?有些学生说字会变小，有些学生说字会放大，大多的学生摇摇头，满脸都是疑惑。于是笔者接着说：现在桌上就有放大镜，我们把书放在“櫈子”上，把放大镜放在正放的课本上，然后缓慢地向上移动放大镜，把你看到了现象记录下来。通过这个实验，可以使学生对于放大镜的成像先有一个比较逻辑的很感性的认识，特别是实验中操作的关键：头部与放大镜的距离及头部位置的适当的调节直接影响到观察的结果。通过让学生在操作实验的过程中的亲身感受，记忆将更加深刻。在此基础上，使学生在接下来的凸透镜成像规律的定量研究过程中，对于“通过调节光屏位置从而乘接烛焰最清晰的像”的操作难点的突破是非常有利的。

二、精心设计实验，使实验现象更直观

教师在课堂上精心设计实验，使实验现象更直观，能取得很好的教学效果。在进行七年级下第二章第三节“力的作用是相互的”中地空导弹的推进力来自哪里？这部分的教学时，虽然教材上配了一幅彩图，让学生通过读图活动，根据力的作用是相互的原理来说出地空导弹的推进力来自于地空导弹在发射过程中的向后喷的气体，可是，毕竟我们的学生知识面有限，通过读图活动得出的更多的答案却是“地空导弹的推进力来自于地面”，虽然教师会在旁边提示：“那当地空导弹离开地面后，地面还会继续对它施加一个向上的力，使地空导弹继续向上向前飞行吗？”可是对于初一的学生还是比较抽象，很难接受。如果教师在进行这部分的教学时，能适当地增加一个实验，改抽象为直观，让学生亲眼目睹，那就不需要教师多费唇舌了。其实，这个实验也很简单，只需要一个气球，最好在里边放一些小纸屑，这样会更直观。在实验时，我们可以直接往里边吹足气，然后一放手，自然气球就会飞起来，让学生通过观察，然后进行分析，在此基础上，再让学生读图回答地空导弹的推进力来自哪里？笔者想这样的教学效果肯定会更好。实践证明，确实如此。

三、精心设计实验，帮助学生活学活用

在进行科学八年级下册第四章“指南针为什么能指方向”的教学时，由于考虑到学生已有的，建立在小学常识课及日常生活经验基础上，对简单的磁现象的一些零碎的认识，所以在完成了“磁体和磁极”的内容，进入“磁化”这部分内容的教学时，为了极大地提高学生的学习兴趣，同时能使学生把已经学到的有关磁极间的相互作用规律等知识能活学活用，笔者给每个小组都配备了一块条形磁体、一把钢丝钳、一枚大号的缝衣针、一根线、一个小磁针，然后这样引入：现在同学们利用桌上的器材自己制作一枚指南针，可以吗？有些学生就说：可以把磁体在缝衣针磨几下。于是笔者接着说：真的吗？那让我们来试一试。学生肯定是迫不及待了。在学生动手操作后，然后让学生自己总结磁化的要点。在此基础上，笔者再继续启发：我们怎样来判断缝衣针的南北极呢？学生就会把磁极间的相互作用规律、磁体的南极和北极分别指示地球的南面和北面等知识活学活用。笔者继续结合教材上的讨论题“如果磁体被分割成两段或几段后，每一段磁体上是否仍然有N极和S极？然后让学生用钢丝钳把缝衣针剪成两段，再用实验来验证。这个实验，准备的器材虽然较多，除了小磁针和磁体外，但其它的器材都是生活中常用品，所以从实验的准备角度来看，并不需要花费很多的时间和精力，但从实验的效果来看却是非常的惊人，让学生深深地体会我们学习科学知识，不仅仅为了学而学，更重要的是学而有用，为用而学。

四、精心设计实验，培养学生的发散思维

在进行科学八年级上册电路图中“通路、开路和短路”的教学时，笔者给每个小组准备了小电灯、导线（多出一根）、开关、电池。通过探究活动一：两人一组，请任选桌上的器材：小电灯、导线、开关、电池，让小灯泡亮起来！ 完成了认识电路各元件及理解各元件的作用，并顺利过渡，完成了通路的教学之后，可能受照思维定势的影响，我们教师在备课时，肯定会先完成“开路”的教学，然后再过渡到“短路”的教学，可是我们学生的思维是发散的，为了不要扼杀学生的思维发展，给学生流下一个充足的探索空间，让学生在快乐中体验，在体验中进步。出示探究活动二：你能想出更多的方法让小电灯熄灭吗？学生开始实验。过了几分钟后，有个学生站起来回答：“我把一根导线接在电灯的两端，电灯就会灭了，就像这样。”他并不是按常规的做法：把电路切断让电灯熄灭，而是再多用了一根导线，也能让电灯熄灭。于是笔者就顺势引导：你们刚才展示的电路，也是接通的。为什么电灯会不亮呢？学生刚开始会显得很疑惑最后他们会通过：讨论，查阅教材等方式来自主作出解释。然后笔者再补充演示：用试触法把导线直接接在12伏的蓄电池上这个短路的实验。导线马上会就燃烧起来了，现象非常明显，从而加深学生对短路危害的体验。

五、精心设计实验，使学生的实验空间更开放

传统的实验教学，学生实验的空间较为封闭、狭小，眼界限于书本，限于教室，学生学习时间每天都安排满满的，课堂上学生几乎没有自主活动的时间。这种封闭的时空观使学生的青春过早地蒙上成人的“烙印”，那种“白云、蓝天、小鸟、青草、溪流、鱼儿、山羊、风筝”的美丽印象已成为遥远的过去。

学生实验活动的空间不能局限于教室，学生实验时间也不能依教师进度而定，而应按照学生对学习内容掌握和程度来确定实验时间的长短。同时，切实减轻学生过重的课业负担，使他们获得属于自己的时间，到大自然中去，到社会实践中去，到集体活动中去学习，去自我思考、独立思考，自我融会知识与整合知识，突破“实验教学就是教室里上课”的传统观念。

比如，在上《光的折射》一节前，设计这样一个游戏：小池捞鱼，在清澈的小池中放些小鱼，用一个小捞兜，限定每人捞鱼次数，捞鱼最多的获一等奖。学生兴趣很浓，大家都挽袖待试。游戏后再回到课堂，让获奖人介绍捞鱼经验，他们谈到“看起来鱼在水面较浅的地方游，实际上鱼的位置较深，打捞时要朝低于鱼的位置，并对准鱼的头部迅速打捞，就容易捞上鱼”。这是为什么呢？同学们积极讨论，笔者就趁势讲解光的折射原理。原来答案有二：第一，我们看到在水里游的鱼，实际上不是鱼，而是鱼的像，由于光射到水面要发生折射，即从鱼身上反射出来的光在水面折射后，远离法线射出，人们看到的就是这些远离法线的折射光线的反向延长线所会聚而成的像，所以鱼较鱼像的位置深。第二，鱼在水里的动作十分敏捷，要捞上它必须借助于它稍停的机会。显然，捞兜面对鱼的问部迅速打捞，鱼要逃跑必须转体，在转体时有一个稍停的机会，趁这个机会，才有可能把它捞上来。通过这样的实践，学生真正做到了动脑、动手。加深了科学概念的理解和记忆，掌握了科学现象的规律，更加激发了他们求知的浓厚兴趣。

教师在平时的教学中，要通过精心的设计，把更多的时间留给学生去探索、去思考、去创造，让学生在宽松的时空中得到锻炼与发展。

摄像机检测平台的系统开发 篇7

经过三十多年的发展, 中国安防行业已形成具有一定规模的高增长行业, 在“平安城市”建设与“智慧城市”建设的积极推动下, 各类安防产品与系统逐渐渗透到人们的日常生活中。其中, 摄像机是整个安防系统中最重要的组成部分, 随着数字技术与网络技术的发展, 传统的模拟摄像机已逐渐被高清数字摄像机所取代。然而, 摄像机种类繁多, 品质良莠不齐, 因此信息系统工程面临着视频监控产品和系统的标准化问题及其检测、测试的问题[1]。高清摄像机由于检测设备复杂, 目前还没有统一的检测标准, 因此, 随着高清摄像机的广泛应用, 开发一种智能化的摄像机检测平台变得十分必要, 使第三方检测机构可快速客观地对这类摄像机的图像质量进行评价, 有力地推动我国安防行业监控行业健康快速的发展。

1 测试要求

摄像机的检测流程繁琐, 检测项目较多, 包括清晰度检测、照度检测、色彩还原性检测、逆光补偿检测、球型失真检测、耗电量检测等, 本项目建立专业先进的前端摄像机产品性能测试平台, 可检测的内容涵盖所有前端摄像机产品 (包括模拟摄像机、高清摄像机、网络摄像机、特殊摄像机等) 的成像质量与性能参数[2,3]。操作过程实现自动化, 尽量规避人为操作所引入的操作误差, 使机器装夹与拆卸过程简单化, 解决多种产品不同的接口, 在一套综合测试系统上都能够使用。同时按照现有国标与行业标准购置标准图卡, 可按摄像头实际使用环境进行智能场景变换, 可对产品进行快速性能验证, 同时可建立一套客观的安防监控摄像机参数比较方案与视频安防监控产品评价体系。为实现检测过程自动化和减少操作等主观误差硬件平台采用高精度多轴运动平台, 配合不同的图形采集设备, 实现检测过程数据的全自动采集与存储。

2 主要程序流程

由于平台采用全闭环的伺服驱动系统, 确保了平台能高速、高精度地移动到每一个检测位置。并同时采集摄像机当前的图像数据显示在监测屏幕上, 整个检测系统的数据流如图1所示。

本系统在Windows平台下利用Visual Studio2010开发工具和C++语言开发完成, 并使用Microsoft SQL Server 2008作为数据存储与管理后台。开发的重点在于对MP-C154运动控制卡与Deck Link视频采集卡的控制。

MP-C154四轴运动控制卡能提供很好的直线和圆弧插补运动, 以及连续运动性能, 有助于完成更高要求的脉冲序列控制并完成复杂的运动模式。其通过dll的形式提供客制化的API函数, 方便程序的二次开发, 函数库伴随驱动程序被自动安装在系统中, 使用时, 必须在所开发程序中包含指定的头文件“c154.h”, MP-C154的程序调用过程如图2所示。

调用MP-C154的API函数对检测平台的X轴进行平移运动控制, 其代码如下:

Deck Link视频采集卡提供稳定的、跨平台的SDK, 包括底层的硬件控制和方便开发人员使用的高层接口, 接口以Microsoft COM组件的形式提供, 在Windows操作平台下, 其作为系统注册的本地COM接口[4]。功能性API通过对象接口来访问, 每一个系统对象可能被继承并通过大量的对象接口进行访问, 开发者可直接利用对象接口而无需关心对象底层的管理。每一个对象接口类均拥有一个称为接口ID的GUID, 在平台本地COM组件的支持下, 接口ID可用于获得一个指向系统输出接口对象的句柄, 实际上就是API函数的入口点。SDK提供了一套稳定的接口访问Deck Link的底层硬件。要在Windows平台中使用Deck Link API, 需要在所开发的程序中包含指定的接口定义文件“Deck Link API.idl”, Deck Link的程序调用过程如图3所示。

在采集图像的过程中, 通过API函数读取每一帧图像的字节, 然后把图像从YUV颜色空间转换为RGB颜色空间, 最后保存为BMP非压缩图像格式文件, 以便于导入到后期的图像分析软件, 采集过程代码如下:

3 软件结构与实现

摄像机检测平台软件系统的组成包括以下模块:人员信息管理模块、交互界面模块、数据库管理模块、运动控制模块、视频采集模块、图像显示模块, 如图4。

各模块的功能分别如下。

人员信息管理模块:检测人员或业务人员的个人信息录入, 以及待测产品相关信息录入, 包括产品名称、型号、类型、厂家、检验项目等。

交互界面模块:主要是为系统用户提供简单清晰的操作方式, 包括视频输入格式的选择、图像采集、图像保存、运动控制卡的操作、摄像机当前位置的显示、图像的实时显示等, 如图5所示。

数据库管理模块:使用ADO接口访问关系数据库MS SQL Server 2008, 包括数据库的连接和数据的基本操作 (查询、写入、读取、删除、更新等) , 操作数据包括系统时间、人员信息、产品信息、图像数据、编号ID等。

运动控制模块:通过调用MP-C154的API函数向运动控制卡发送控制指令, 并定时读取各轴编码器的数值, 转换成摄像机的当前绝对位置并刷新交互界面的位置信息, 方便检测人员通过当前位置信息判断下一步的操作。控制6轴运动平台的精确运动, 根据检测项目移动到相应位置, 同时微调以便达到精确聚焦。

视频采集模块:通过调用Deck Link的接口函数操作视频卡, 包括输入视频格式的设置、帧频设置、开始/停止采集, 利用Open GL图形库函数把采集的YUV图像数据实时渲染在交互界面的指定区域中, 当测试人员调整摄像机到最佳状态、焦距后, 需要保存当前图像时, 通过回调函数把当前帧的图像数据以BMP图片格式保存到数据库中[5]。

图像显示模块:当需要查看数据库中保存的图像数据时, 通过MFC自带的图形控件, 把从数据库中读取的BMP格式图像显示在指定区域。

4 结论与展望

建立了一套智能化安防监控视频检测系统, 操作过程全程实现自动化, 更好地避免了人为操作所引入的操作误差, 解决多种产品不同的接口, 在一套综合测试系统上都能够使用的问题, 实现测试过程自动化, 数据处理智能化。为平安城市与智慧城市的建设提供安防监控前端采购方面以可靠性的保证, 同时对于促进业内测试技术改进也可起到推动的作用, 为企业提供完善的检测解决方案, 进行产品生产过程的质量控制, 以及第三方检测机构用于高清摄像机产品进行质量认证、产品检测、技术测试服务等。为扩展系统的功能, 将研究加入智能检测场景, 使室内场景能够模拟不同的真实场景, 以满足不同的测试要求。通过对数据库中大量的检测数据进行数据挖掘, 建立一套客观的安防监控摄像机参数比较方案与视频安防监控产品评价体系。

参考文献

[1]孙玉丽.规范安防产品认证保障安防产品质量——浅谈安防产品认证监管体系[J].中国安防, 2014 (Z1) :90-94.

[2]GA/T 692-1.2009.安防监控高清摄像机测量方法[S].

[3]GA/T 1127.2013.安全防范视频监控摄像机通用技术要求[S].

[4]张小栓, 傅泽田, 常虹.COM组件及其开发流程[J].计算机工程与应用, 2001 (13) :166-169.

安卓平台下恶意软件的检测研究 篇8

一、安卓平台下恶意软件的类型

随着现代计算机技术的不断发展, 黑客的攻击手段也层出不穷, 但在目前安卓平台下的恶意软件主要包括3大类, 分别是安装攻击、功能触发以及恶意负载。

1、安装攻击。安卓平台下的安装攻击式恶意软件, 其主要就是将自己伪装成时下各类人们的应用软件, 吸引用户对其进行下载, 这样就能够达到快速传播的目的, 当用户错误下载了这类恶意软件, 其就会通过重打包、更新包以及偷渡式下载方式对用户的移动通讯端口进行入侵。其中重打包主要就是当用户安装软件后, 软件就会向用户端植入恶意负载, 对其系统进行重新的编码, 以此隐藏恶意软件;而更新包的方式主要是在用户安装过程中提示需要下载更新包, 而更新包中就隐藏着恶意编码, 对用户端进行入侵;偷渡式下载主要就是在安装软件中有部分恶意网站的连接, 引导用户对恶意软件进行下载。

2、功能触发。功能触发主要就是通过诱导用户对软件进行点击来完成恶意软件的安装, 其一般是在网站上挂出相关的恶意链接, 将其伪装成热门连接, 诱导用户进行点击。还有部分恶意软件具有监听功能, 能够对用户端的相关信息进行窃取, 部分恶意软件还可以对用户的话费进行非法扣取, 对于用户的经济造成较大的损失。

3、恶意负载。安卓平台下的恶意软件其主要特征就是恶意负载, 通过提高黑客对用户端的权限, 对用户进行远程控制, 以达到获取用户信息, 扣取话费, 并对恶意软件进行隐藏保护。安卓平台下的系统权限主要通过root权限来实现, 而大多数恶意软件中均含有针对于root进行的攻击, 将自身伪装成含有png后坠的图片文件, 保护恶意软件。而远程控制主要就是通过恶意软件中搭载的信息回传、更新本地等功能来实现的, 其可以突破用户的安全防护, 对用户的通讯设备进行远程的控制, 并使用自定义的编码序列加密自己的服务器, 窃取用户信息的同时隐藏恶意软件。同时, 这种恶意软件还可以对通信服务商的短信进行过滤, 这样就可以隐藏扣取用户话费的踪迹, 并同时可以窃取到用户的通话信息和短信信息, 非法获取用户的信息个人信息。

二、安卓平台下恶意软件的检测技术

随着网络恶意软件危害范围的逐渐扩大, 使得人们对于网络安全问题更加重视, 并且对于移动用户端的安全问题进行了更深层次的分析。目前, 就安卓平台下的移动用户端恶意软件问题, 主要采用的是特征码技术下的检测方法、行为检测法以及启发式方法这三种。

其中特征码技术下的检测方法主要就是对恶意软件进行取样分析, 了解其特征码的排列组合。这样, 在检测过程中, 就可以利用已知的各类特征码与需要检测的软件特征码进行对比检测, 判断二者是否出现符合的情况。而这种方法也是目前应用范围最为广泛的方法, 但是这种方法具有着极大的局限性, 其对于已知恶意软件的检测功能十分强大, 但是对于发生衍变的各类恶意软件的检测能力却十分小。

行为检测法主要就是利用各类恶意软件的特征性行为对各类恶意软件进行检测, 当相关软件开始运行时, 就对其开始进行监视, 如果发现与恶意软件的主要行为模式相似的软件, 就能够马上对其进行筛选并报警。这种检测方式能够有效地对各类衍变型的恶意软件进行检测, 但是在检测的过程中存在着较高的误报率, 降低了检测的准确性。

启发式方法就是通过模拟程序的运行, 诱发恶意软件对其进行攻击, 并以此寻找软件中的可疑代码, 如果软件中可以代码的阈值超过了一定的标准, 则认为其是恶意软件, 予以报警。这种检测方法虽然也能够对未知的恶意软件进行检测, 但是与行为检测法相同, 其误报率也较高。

三、结论

安卓平台下的恶意软件发展迅速, 如果不能够制定出有效的应对政策, 可能会导致大量用户信息的外漏, 导致用户信任度下降, 对整个通讯行业市场造成加大的损失。

因此, 相关研究者应该基于目前的检测技术, 不断进行完善, 研发出准确率高, 对已知和未知恶意软件都能够识别的检测技术。

摘要：随着现代科技技术的不断进步, 计算机和互联网技术得到了飞跃式的发展, 网络的普及率在我国已经达到了空前的程度。在网络计算机技术高度发展的今天, 人们不但能够感受到网络带给人们的方便, 同时也会担心网络上相关恶意软件的攻击, 尤其是现代安卓系统手机的普及, 使得恶意软件的攻击范围扩展到了移动通讯行业。本文即是对安卓平台下恶意软件的检测技术进行的研究, 对目前流行的恶意软件种类进行分析, 并对检测技术进行探讨, 以期能为相关工作提供参考。

关键词：安卓平台,恶意软件,分类,检测技术

参考文献

[1]刘伟, 孙其博.Android平台恶意软件行为模式研究[J].国际IT传媒品牌, 2012, 33 (11) .

[2]奚小溪, 孙荣会.恶意软件的行为与检测技术分析[J].安徽建筑工业学院学报 (自然科学版) , 2012, 20 (03) .

活塞环漏光度在线检测平台研制 篇9

对产品质量特征值进行在线检测是制造质量控制的重要前提,建立在此基础上的在线质量控制则是实现质量持续改进和质量突破的关键。活塞环是发动机内部的关键零件,它的主要作用是密封气缸内部的燃气,将气体泄漏量控制在最低限度。漏光度是衡量活塞环气密性的关键质量特性指标之一,它直接影响到发动机的工作寿命、燃油消耗、机油消耗、功率、排放等重要性能指标。发动机内部活塞与气缸壁之间并非直接接触,而是以活塞环作为中间介质实现往复运动。在理想工作状态,活塞环与气缸壁之间应该密闭良好且无缝无隙;而在生产实践中,因受制造过程中各种复杂因素的耦合影响,导致活塞环与气缸壁之间不可避免地存在着缝隙。对缝隙漏光的检测是活塞环质量控制的关键,传统人工目视检测难以避免主观误差,弃真和存伪的概率较大,实现漏光度的在线自动检测有利于漏光原因的深入分析和推理,以便进一步提高产品制造过程的质量控制水平[1,2]。本文提出了一种活塞环漏光度的在线检测方法,实现对漏光信息的实时采集、数值分析及机理探究,为后续的产品质量改进和工艺优化奠定良好的基础。

1 检测平台的体系结构及工作原理

活塞环检测平台体系结构如图1所示。主要包活塞环漏光度检测系统的工作原理为:活塞环在被置于检测环规的内圆孔上方以后,上下推料板经相向运动定位活塞环于环规内侧检测圆孔内,并使活塞环表面与环规表面保持水平。在活塞环定位完毕后,上下推料板退回至初始位置,活塞环依靠自身弹力使环外表面与环规内圆面紧密贴合。然后光电传感器发射端从一侧平行于环规轴线照射到环与环规的结合面上,若存在缝隙,则透过缝隙的光线会被另一侧的接收端所接收。光电传感器发射端和接收端在步进电机带动下同步沿缝隙转动一周,实现非接触式的动态检测[3,4]。其中,检测环规与旋转平台之间采用机械方式连接固定,可一定范围内根据活塞环规格更换检测环规。随后微机对采集到的数据进行分析,并与规范标准中的要求进行比较,从而得出误差值并绘制出误差曲线及轮廓曲线,并据此分析质量波动的原因并作出调整策略。

利用AT89S52对二相步进电机的专用芯片U C 3 7 1 7进行控制,步进电机带动激光传感器LG5A65PU对工件待测位置进行扫描,并通过电机步距角细分提高系统的分辨精度与定位准确度。动态检测信息经分析和处理后在单片机LCD显示模块与上位PC机上得到实时动态的显示,便于人工的实时干预及处理。位置检测光耦安置于活塞环闭口间隙两侧,用于实现检测初始位置和终点位置的准确识别及系统调零。

2 漏光度信息的检测

2.1 检测任务的功能模块

为了简化具有实时性要求的活塞环漏光度检测任务,设计了单片机的五个主要程序模块(电机控制模块、数据分析模块、LCD显示模块、键盘处理模块及串行通信模块),并利用8051单片机的多任务实时操作系统(RTOS)实现轮转式任务切换。利用VB编写上位PC机程序,对大量历史数据进行分析,找出产生漏光的原因并制定相应的策略。其中电机检测任务流程如图2所示。电机转动采用中断控制方式,上一次检测结束时,触发执行机构完成当前工件的自动落料和下一个工件的自动上料,并对下一工件进行扫描检测,其中电机转动模式包括连续模式、定额模式和单次检测模式。

2.2 漏光质量检测标准

不同类型活塞环漏光度检测要求不同,例如外圆面全部珩磨的无镀层环要求漏光度应为活塞环外圆周长的100%,外圆面镀层并经磨削而无珩磨带的锥面环漏光度应不小于外圆周长的95%。一般要求活塞环外圆面的光密封度应不小于外圆周长的90%,并且闭口间隙左右或范围内无漏光。活塞环外圆的漏光系指外圆与环规壁间的连续弧状光隙,而活塞环外圆与环规壁间呈虚线型接触到间断点状光隙不应视为漏光[5]。

2.3 漏光信息采样

光电传感器LG5A65PU的最大分辨率为0.3µm,活塞环漏光缝隙一般不超过30µm,因此,系统可检测0.3~30µm之间的漏光间隙。步进电机可将单片机输出的电脉冲信号转换为相应的角度位移,实现检测平台的旋转运动。通过控制输入电脉冲的数量、频率及各相绕组的通电顺序可以准确地控制步进电机的启停、转速及转向。检测平台选用二相进电机,为提高定位准确度,采用二项八拍工作方式,即A→AB→B→Ba→a→ab→b→Ba,步距角细分为0.90,则漏光角坐标分辨率也为0.90。既将活塞环外圆面与环规内圆面等分为400个有效检测点。检测前利用软件校准零点,消除连续检测产品可能出现的累积定位误差。

3 检测信息的分析

检测信息既是评判产品质量的依据,也是后续工艺优化和质量改进的基础。在大量检测信息的基础上,通过建立被控对象的质量分析模型,能够有效识别产品质量特征与缺陷,进一步分析质量波动的原因及改进策略[6]。

3.1 漏光信息的特征计算

将检测到的漏光数据压缩成长度为25个字节的数组,数组的每个字节对应环周的每个检测点,检测分析的主要对象包括活塞环点状漏光坐标信息、弧状漏光坐标信息与弧长统计[7]。将活塞环闭口间隙作为参考点,当活塞环压入环规后,检测光路正与闭口间隙对正。检测开始后,逐步进入待测缝隙检测区域,以初始位置光线不通过位置为坐标原点表征相关漏光信息。圆周点状漏光信息可用极坐标(ρ,θ)表示,其中ρ为被测环的直径,θ为角度。漏光弧长l计算如下:

其中,分别为存在连续点状漏光的弧段的起始点和终止点坐标。为步距角。弧状漏光通常为月牙状,月牙中间易于检测,但由于月牙两边缝隙逐渐变小而增加了检测难度。

3.2 检测结果的分析与处理

考虑到机械振动、电磁干扰以及检测平台旋转过程中的跳动或串动。可采取单点单周期多次检测或单点多周期检测检测模式。前者是在保证光电传感器稳定性的前提下,在单周期内通过对每个检测点进行多次采样,增强检测结果的可重复性;后者则是单点单周期内采样一次,在下一周期循环检测时可获得同一检测点的新检测信息[8,9]。若同一检测点的多次采样结果为χ1,χ2,…χn,该点的检测结果直接采用算术平均值滤波处理即为:

对于某些检测精度要求较高的活塞环,可在同一点的检测信息量成倍增加的前提下,利用数据融合技术的优势,进一步提高产品检测的准确度。假设单周期内有N个检测点,多周期检测次数为M检测信息构成数据集合为:

因此可采用基于算术平均值与递推估计的融和处理方法。由递推估计理论可得到检测的估计值为:

其中,H为系数矩阵,χκ为一致性测量数据,为已有检测结果,为递推估计后新的检测结果,分别为的方差。

按照以上方法,重复检测该批次活塞环,测量结果不变。结合理论分析与实践经验,系统可在一定程度上描述漏光特征及进行原因分析。例如活塞环闭口间隙两侧环端面与环规壁不接触或接触不紧密,则表明它存在低头漏光现象,若闭口间隙两端点处有接触,但其后存在一定的漏光弧长,则说明存在抬头漏光。

4 结论

(1)活塞环在线自动检测具有良好的稳定性和实时性,相比人工目视检测方法,有效平衡了检测成本与效率,提高了检测精度并缩短了检测周期。设计的程序具有较好的扩展性,能根据活塞环种类和规格进行调整,因而增加了检测系统的适用对象。

(2)光通量检测值可以准确地反映活塞环的漏光程度,从测量结果可以看出,在保证硬件结构性能和准确度的前提下,活塞环漏光度的检测结果具有较高的稳定性和重复性。

(3)实践结果表明,在不影响检测效率的前提下,对检测数据进行数据融合处理可获得更加逼近真实值的检测结果和更小的质量偏差。

参考文献

[1]和卫星,等.产品质量在线检测与管理系统及若干实际问题[J].仪器仪表学报,2001,22(4):467-468.

[2]秦月霞,等.活塞外圆的非接触式在线检测技术[J].上海交通大学学报,2003,37(S2):37-40.

[3]L.HOWARD,J.STONE,J.FU.Real-time displacement measurements with a Fabry-Perot cavity and a diode laser[J].Precision Engineering,2001,25(10):321-335.

[4]YONGJIN KWON;TERESA WU,Real-Time Maching Quality Inspection For Design For Manufacturing(DFM)[J].Advanced Manufacturing Systems,2005,4(1):21-36.

[5]彭宝成,朱玉峰,冯贵辰.弹力环对活塞环密封及寿命影响的研究[J].润滑与密封,2006,8:97-98.

[6]Jongyoon.Kim,and Gershwin.S.B,Integrated quality and quantity modeling of a production line[J].OR Spectrum,2005,27(2):287-314.

[7]董富刚.活塞环漏光产生的原因和对策[J].内燃机配件,2001,01:27-29.

[8]卢胜利,梁伟昌等.圆锥滚子端面摆动多周期检测与数据融合[J].制造业自动化,2007,29(10):61-64.

过滤材料性能检测平台测控系统设计 篇10

关键词：过滤材料,性能检测系统,PLC,LabVIEW,PPI协议,Access,数据库

0 引言

过滤材料性能检测系统中软件是系统最重要的组成部分。 检测系统的软件结合了计算机测控系统与传感器技术、 数据采集技术、PLC编程技术、 串口通信技术。上位机软件实时监测检测平台的压力、 流量,PLC接收上位机的指令对电磁调节阀的开度进行控制,并同时控制增压泵和多个电磁开关阀的通断,最终实现压降流量特性试验、多次通过试验、冲洗试验的自动化。

1 检测系统总体设计

过滤材料性能检测试验台是由变送器、电磁阀、PLC模块、 颗粒计数器、 上位工控机组成的多功能综合试验装置,其复杂程度高。 系统基本结构框图如图1 所示。

本检测平台的测控系统采用工控机和西门子PLC的上下位机,两者之间通过串口进行数据通信。 PLC是整个检测系统现场控制的核心,不仅负责试验平台的压力以及流量的数据采集,而且可以接收上位机发送的指令要求,调节试验平台中各执行元器件的状态。 检测系统严格按照试验步骤自动完成试验,实现过滤材料性能检测的自动化。

颗粒计数器和工控机构成颗粒检测系统, 上位机是主设备, 颗粒计数器作为下位机, 通过串口通信协议实现工控机与颗粒计数器的通信。 采用颗粒计数器评定过滤材料的过滤精度,有助于提高检测的速度和精度。 上位机是测控系统的数据处理中心, 主要用于处理、 分析以及存储试验数据,输出用户所需的试验结果及曲线。

本检测系统包括2 路压力信号的采集,1 路流量信号的采集,5 路数字量输出控制信号,1 路模拟量输出控制信号。 蠕动泵与上位机Lab VIEW直接进行RS485 串口通信,因此直接受上位机控制。 该系统测控系统以PLC为现场控制核心,工控机为数据存储、处理以及人机交互平台。充分利用了工控计算机良好的数据处理分析和强大的数据保存能力以及PLC抗干扰能力强、可靠性高的特点。

系统通过对压力和流量的采集判断来控制电磁开关阀的通断以及电动调节阀的开度,最终完成检测。 软件用户界面友好,操作简便。

2 通信方式选择

PPI协议是西门子为PLC S7 - 200 模块设计的专用通信协议。 PPI协议广泛应用在西门子PLC S7-200 与第三方组态软件进行通信, 包括西门子触摸屏WINCC、组态王、 紫金桥、 力控等。 当上位机采用PPI协议指令和PLC进行通信时, 上位机能方便地读取及写入PLC所有存储区的数据。 此外, 上位机还可以直接控制PLC的运行和停止。 使用PPI协议通信时, PLC内部可以不用编程, 因此, 通信快捷方便, 二者之间的数据传输速率高。 这也是本检测系统选择此种方案的主要原因。 PPI通信协议是一种主从式的通信, 上位机为主机, PLC为从机, 通信由上位机开始发起,PLC给予回应。

3 检测系统软件设计

3 . 1 测控系统的通信模块软件设计

VISA是美国国家仪器公司( NI ) 提供的一组针对仪器编程的标准API函数。 VISA可以控制USB﹑串口 ﹑以太网等通信设备。 在Lab VIEW开发平台下, 使用VISA与串口设备通信的步骤如下:(1)初始化端口。 对串口通信的端口号 ﹑波特率 ﹑奇偶校验位 ﹑数据位进行设定, 使其与PLC端口的参数一致;(2)读写端口。 利用串口读写函数, 从串口中读入和输出数据;(3)关闭端口。 按照上述通信步骤编程实现了Lab VIEW和西门子PLC的串口通信,通信程序部分框图如图2 所示。

3 . 2 数据采集模块软件设计

数据采集是将压力值、流量值等模拟量采集后转换为数字量并由计算机显示、分析和处理。 本系统数据采集部分首先传感器输出的电流信号通过西门子PLC的EM235 模拟量输入模块, 西门子的模拟量输入模块会把采集到的相应的模拟量电流信号转换为对应的数字量,并把对应的数字量存放在相应的寄存器中。 这部分转换由西门子PLC编程来完成,传感器采集到的压力和流量存放在西门子PLC中相应的AIW4、AIW6、AIW8 寄存器内, 为了方便上位机读取西门子PLC中的数据, 分别将AIW4 、 AIW6 、 AIW8 中的各对应的数值传送到VW2 、VW4 、 VW6 寄存器中, 这一部分在PLC编程软件step7 -microwin中完成。

3 . 3 过滤精度检测软件设计

根据不同的检测过滤材料, 进行的多次通过检测所需的系统流量是不一样的,过滤材料的最大压差设定值也不一样,这两个参数值都是因材料制造厂商的不同而不同。 考虑到检测不同材料所需要的流量不同,本检测程序采用PID控制算法来实现。 PID控制图如图3 所示。

3 . 4 基于Lab VIEW的检测系统数据库管理软件设计

在用Lab VIEW编写应用程序时,很多情况下需要对数据进行存储、管理和查询。 Lab VIEW本身并不能对数据库进行访问,利用NI的附加工具包Database Connectivity对数据库进行连接访问。 该工具包的主要特点是:(1)支持所有与ODBC或OLEDB兼容的数据库驱动程序, 具有高度的可移植性。 (2) 用户通过改变ADO ConnectionOpen . vi中的输入参数ConnectionString就可以方便地更新数据库。此外, 该工具包能很好地与Mi-crosoft Access兼容。

在使用Lab VIEW工具包之前,首先需要在Windows操作系统中的ODBC数据源中创建一个DSN ( Data Source Name ) 。 Lab VIEW与数据库之间的连接就是建立在DSN基础上的。 采用Lab VIEW的工具包与新建的DSN进行新的数据库连接程序图如图4 所示。

此时系统对数据库进行管理,包括添加数据、删除数据等功能。查询数据库的测试数据程序框图如图5所示。

3 . 5 检测数据报表生成模块设计

报表也是检测系统的一个重要组成部分。 数据库作为一次数据源, 它时刻地记录了检测系统所采集的数据,适合作为后期各种数据分析的数据源。 但是数据库数据量庞大, 不适合人工分析, 报表作为二次数据源正好弥补了数据库的不足,可以很好地反映每次检测结果的实时数据情况。 报表生成程序如图6 所示。

4 测试结果

对完成通量检测的多孔不锈钢过滤材料进行过滤精度检测。 检测过程中,系统自动定时打开过滤材料上下游相应的电磁阀取样,采用颗粒计数器对样品中的不同粒径的个数进行检测。 通过上位机对数据的处理,最后得到过滤材料的过滤比 β 值与样品中的不同粒径的曲线如图7 所示。

由图7 的曲线可知,β 值为75 时, 所对应的微粒粒径是13.7 μm, 所以此种多孔不锈钢过滤材料的平均孔径为13.7 μm。 采用本套检测平台测试的多孔不锈钢的通量为95.46 m3/(h.m2.bar),平均孔径为13.7 μm。 测试结果说明,采用此套系统测试的结果准确性比较可靠。

5 结论