學科概況
本學科研究以自動化、電子、計算機、控制工程、信息處理為研究對象,以現代控制理論、感測技術與套用、計算機控制等為技術基礎,以檢測技術、測控系統設計、人工智慧、工業計算機集散控制系統等技術為專業基礎,同時與自動化、計算機、控制工程、電子與信息、機械等學科相互滲透,主要從事以檢測技術與自動化裝置研究領域為主體的、與控制、信息科學、機械等領域相關的理論與技術方面的研究。研究本學科及相關科學領域基礎理論的分析、建模與仿真、套用技術及系統設計和自動化新技術、新產品研究開發等。掌握本科學領域堅實的理論基礎和系統的專門知識是檢測技術與自動化裝置學科及其工程套用的重要基礎和核心內容之一。隨著國民經濟各行業及科學技術的迅速發展,以及本學科專業理論和技術水平的提高,檢測技術與自動化裝置學科的研究內容越來越豐富,套用範圍也越來越廣闊。檢測技術與自動化裝置的套用基礎是紮實的理論基礎以及科研和工程實踐過程中不斷積累的新技術使用技能和知識;隨著自動化系統規模和新技術套用範圍的不斷擴大,加上學科基礎理論和光、機、電結合新技術的迅速發展,越來越促進了檢測技術與自動化裝置學科的迅速發展。本學科是一門以套用為主、理論和實踐緊密結合的綜合性學科,它的套用已經編及工業、交通、航空航天、電力、冶金及國防等各個領域。
就業面向:企業自動檢測系統的控制、運行與維護,產品檢測、企業質量和計量管理工作。
檢測技術,就是利用各種物理化學效應,選擇合適的方法和裝置,將生產、科研、生活中的有關信息通過檢查與測量的方法賦予定性或定量結果的過程。能夠自動地完成整個檢測處理過程的技術稱為自動檢測與轉換技術。
發展
發展現狀
在機械製造業中,通過對工具機的許多靜態、動態參數如工件的加工精度、切削速度、床身振動等進行線上檢測,從而控制加工質量。在化工、電力等行業中,如果不隨時對生產工藝過程中的溫度、壓力、流量等參數進行自動檢測,生產過程就無法控制甚至產生危險。在交通領域,一輛現代汽車的感測器就有十幾種之多,分別用以檢測車速、方位、負載、振動、油壓、油量、溫度、燃燒過程等。在國防科研領域,例子更舉不勝舉,很多尖端的檢測技術就是因國防工業需要而發展起來的,例如,研究飛機的強度時,需在機身、機翼貼上上百個應變片並進行動態測量;在飛彈。衛星的研製中,必須對每一個部件進行強度和動態特性的檢測、運行姿勢的測量等。近年來,隨著家電市場的興起,自動檢測技術也進入人們的日常生活中,例如,自動檢測並調節房間溫度、濕度的空調機;自動檢測衣服污度和重量,利用模糊技術的智慧型洗衣機等。模糊洗衣機能自動判斷衣服的重量、布料質地、骯髒程度來決定水位的高低、洗滌時間、攪拌與水流方式、脫水時間等,將洗滌控制在最佳狀態。
發展趨勢
隨著半導體和計算機技術的發展,新型或具有特殊功能的感測器出現,檢測裝置也向小型化、固體化及智慧型化發展,套用領域更加寬廣。
1、不斷提高監測系統的測量精度、量程範圍、延長使用壽命、提高可靠性。
科學技術的發展要求測量系統有更高的精度。近年來,人們研製出許多高精度的檢測儀器以滿足各種需求。例如,用直線光柵測量直線位移時,測量範圍可達二三十米,而解析度可達到微米級;人們已經研製出測量低至幾個帕的微壓力和高達幾千兆帕高壓的;力感測器;開發了能夠測出極微弱磁場的磁敏感測器等。
從20世紀60年代開始,人們對感測器的可靠性和故障率的數學模型進行了大量的研究,使得監測系統的可靠性和使用壽命大幅度提高。
2、套用新技術和新的物理效應,擴大檢測領域。
檢測原理大多以各種物理效應為基礎,近代物理學的進展如納米技術、雷射、紅外、超音波、微波、光纖、放射性同位素等新成就為檢測技術的發展提供了更多的依據。如圖像識別、雷射測距、紅外測溫、C型超音波無損探傷。放射性測厚。中子探測爆炸物等非接觸測量得到迅速發展。
20世紀70年代以前,檢測技術主要用於工業部門,如今,檢測領域正擴大到整個社會需要的各個方面,不僅包括工程、海洋開發、航空航天等尖端科技和新興工業領域,而且已涉及生物、醫療、環境污染監測、危險品和毒品的偵查、安全檢測等方面,並且已經開始滲入到人們的日常生活設施之中。
3、發展集成化、功能化的感測器。
隨著半導體積體電路技術的發展,矽和砷化鎵電子元件的高度集成化大量向感測器領域滲透。人們將感測技術與信號處理電路製作在同一塊矽片上,從而研製體積更小、性能更好、功能更強的感測器。例如,高精度的PN結測溫積體電路;又如,將排成陣列的上千萬個光敏元件及掃描放大電路製作在一塊晶片上,製成彩色CCD數位照相機、攝像機以及可攝像的手機等。今後還將在光、磁、溫度、壓力等領域開發出新型的集成度很高的感測器。
4、採用計算機技術,使檢測技術智慧型化。
自20世紀70年代微處理器問世以來,人們迅速將計算機技術套用到測量技術領域中來,使檢測儀器智慧型化,從而擴展了功能,提高了精度和可靠性,目前研製的測量系統大多帶有微處理器。
5、發展網路化感測器及檢測系統。
隨著微電子技術的發展,現在已經可以將十分複雜的信號處理和控制電路集成到單塊的晶片中去。感測器的輸出不再是模擬量,而是符合某種協定格式(如可即插即用)的數位訊號。從而可以通過企業內部網路,也可以通過網路實現多個系統之間的數據交換和共享,從而構成網路化的檢測系統。還可以遠在千里之外,隨時隨地瀏覽現場工況,實現遠程調試、遠程故障診斷。遠程數據採集和實時操作。
空氣監測
1、技術路線
空氣監測採用以連續自動監測技術為主導,以自動採樣和被動式吸收採樣—實驗室分析技術為基礎,以可移動自動監測技術為輔助的技術路線。
2、監測項目與頻次
空氣例行監測項目表
監測項目 | 重點城市 | 一般城市(自動監測) | 一般城市(連續採樣-實驗室分析) | 空氣背景站 | 典型區域農村空氣監測站 |
SO2 | ★ | ★ | ★ | ★ | ★ |
NO2 | ★ | ★ | ★ | ★ | ★ |
TSP | ▲ | ▲ | ▲ | ▲ | ▲ |
PM10 | ★ | ★ | ★ | ★ | ★ |
CO | ★ | ▲ | ▲ | ★ | ▲ |
O3 | ★ | ▲ | ▲ | ★ | ▲ |
有毒有機物 | ★ | ▲ | ▲ | ★ | ▲ |
NMHC&CH4 | ★ | ▲ | ▲ | ▲ | ▲ |
CO2 | ▲ |
▲:根據情況和區域特性選擇的監測項目。
自動監測系統滿足實時監控的數據採集要求;連續採樣—實驗室監測分析方法要滿足《環境空氣監測技術規範》和《環境空氣品質標準》(GB3095)對長期、短期濃度統計的數據有效性的規定。被動式吸收監測方式可根據被監測區域的具體情況,採取每周、每月或數月一次的頻次。
3、監測分析方法空氣中主要污染物監測分析方法表
監測項目 | 自動監測 | 連續採樣-實驗室分析 |
SO2 | (1) 紫外螢光法(ISO/CD10498)(2) DOAS 法 | (1) 四氯汞鹽吸收副玫瑰苯胺分光光 |
NO2 | (1) 化學發光法(ISO7996)(2) DOAS 法 | Saltzman 法(GB/T15435-95) |
TSP | 顆粒物自動監測儀(β射線法、TOEM 法) | 大流量採樣-重量法(GB/T15435-95) |
PM10 | 顆粒物自動監測儀(β射線法、TOEM 法) | 重量法(GB/T15432-95) |
CO | 非分散紅外法(GB9801-88) | 非分散紅外法(GB9801-88) |
O3 | (1) 紫外光度法(GB/T15438-95)(2) DOAS 法 | 靛藍二磺酸鈉分光光度法(GB/T15437-85) |
Pb | —— | 火焰光度原子吸收光度法(GB/T15264—94) |
NMHC&CH4 | (1) 氣相色譜FID 法(GB/T15263-94)(2) PID 檢測法 | 氣相色譜FID 法(GB/T15263-94) |
CO2 | 氣相色譜FID 法 | 氣相色譜FID 法 |
有毒有機物 | GC/GC-MS/HPLC 等 |
空氣調查
室內空氣檢測技術調查世界衛生組織(WHO)和美國環保局公布的研究文獻指出:室內環境空氣污染的水平一般比室外環境污染要高得多,通常為2-5倍,極端情況下,可超過100倍。而人們90%的時間是在室內活動的,尤其是嬰兒和小孩比成年人呼吸更多空氣(按呼吸量/體重比計算),故接觸和吸入更多的室內污染物。
隨著人們對室內空氣品質關注程度的日益提高,一個新生的行業室內空氣治檢行業也應運而生。室內空氣的污染物如何測定?測定後如何治理?記者帶著疑問對部分業內人士進行了採訪。
室內空氣檢測技術朝快速、高靈敏度、高選擇性方向發展
記者了解到,室內空氣檢測行業迅速發展的同時,其相關檢測技術也是層出不窮,這在很大程度上也為這一行業提供了有力的支撐。據專家介紹,檢測空氣品質一般有5項指標,即氨、苯、甲醛、氡、TVOC(總揮發性有機物含量)。
有關專家還介紹了其中幾項目指標的常用檢測方法及其具備的特點。就公眾經常聽說的甲醛而言,其檢測方法按精確度劃分,大致可分為兩種:其一種為精密度測定法(儀器分析法),包括世界衛生組織推薦的高效液體色譜法(HPLC),氣相色譜法(DNPH-GC法)及分光光度法等。其二為簡易測定法,該法主要用於快速檢測,其精確度要求不高。主要有電法學方法,可以顯示測定數據,以及檢測管方式和測定紙方式,即通過檢測氣體與指示劑發生法學反應而表現出的顏色變化來測定檢測氣體濃度。
上述儀器分析法的優點是檢測精確度高,但價格高,且無法進行快速現場測定。在檢測精確度要求不高,需要快速測定現場甲醛濃度的情況下,應使用簡易測定法,它具有快速、簡便、檢測成本低的優點。
在目前國內室內空氣檢測和治理市場中,由於儀器分析法使用的不便和成本的高昂大部分檢測公司採用簡易測定法。它的價格、操作的便利,以及對精確度沒有過高的要求,催使整個行業對攜帶型檢測儀器的巨大需求。