首先,智能自動化技術(shù)為儀器儀表與測量的相關領域的應用開辟了廣闊的前景。運用智能化軟硬件,使每臺儀器或儀表能隨時準確地分析、處理當前的和以前的數(shù)據(jù)信息,恰當?shù)貜牡汀⒅?、高不同層次上對測量過程進行抽象,以提高現(xiàn)有測量系統(tǒng)的性能和效率,擴展傳統(tǒng)測量系統(tǒng)的功能,如運用神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術(shù),使儀器儀表實現(xiàn)高速、、多功能、高機動靈活等性能。
其次,也可在分散系統(tǒng)的不同儀器儀表中采用微處理器、微控制器等微型芯片技術(shù),設計模糊控制程序,設置各種測量數(shù)據(jù)的臨界值,運用模糊規(guī)則的模糊推理技術(shù),對事物的各種模糊關系進行各種類型的模糊決策。其優(yōu)勢在于不必建立被控對象的數(shù)學模型,也不需大量的測試數(shù)據(jù),只需根據(jù)經(jīng)驗,總結(jié)合適的控制規(guī)則,應用芯片的離線計算、現(xiàn)場調(diào)試,按我們的需要和度產(chǎn)生準確的分析和準時的控制動作。
特別是在傳感器測量中,智能自動化技術(shù)的應用更為廣泛。用軟件實現(xiàn)信號濾波,如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術(shù),是簡化硬件,提高信噪比,改善傳感器動態(tài)特性的有效途徑,但需要確定傳感器的動態(tài)數(shù)學模型,而且高階濾波器的實時性較差。運用神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù),可實現(xiàn)高性能的自相關濾波和自適應濾波。充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)強有力的自學習、自適應、自組織能力,聯(lián)想、記憶功能以及對非線性復雜關系的輸入、輸出間的黑箱映射特性,無論在適用性和快速實時性等各方面都將大大超過復雜函數(shù)式,可充分利用多傳感器資源,綜合獲取更準確、更可信的結(jié)論。其中實時與非實時的、快變與緩變的、模糊和確定性的數(shù)據(jù)信息,可能相互支持,也可能相互矛盾,此時,對象特征的提取、融合,直至終決策,作出正確的判斷,將成為難點。于是神經(jīng)網(wǎng)絡或模糊邏輯將成為值得選用的方法。
例如,氣體傳感陣列用于混合氣體識別,在信號處理方法上可采用自組織映射網(wǎng)絡和BP網(wǎng)絡相結(jié)合,先進行分類,再識別組分,將傳統(tǒng)方法的全程擬合轉(zhuǎn)化為分段擬合,以降低算法的復雜度,提高識別率。又如,食品味覺信號的檢測和識別的難度,曾一度是研究與開發(fā)單位的主要障礙所在。如今可利用小波變換進行數(shù)據(jù)壓縮和特征提取,然后將數(shù)據(jù)輸入用遺傳算法訓練過的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡,則大大提高了對簡單復合味的識別率。再如,在布匹面料質(zhì)量的評定,柔性*作手對觸覺信號的處理,機器的故障診斷領域,智能自動化技術(shù)也都取得了大量的成功實例。
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差熱分析操作簡單,但在實際工作中常常發(fā)現(xiàn)同一試樣在不同上測量,或不同的人在同一儀器上測量,所得到的差熱曲線結(jié)果有差異。峰的最高溫度、形狀、面積和峰值大小都會發(fā)生一定變化。其主要原因是因為熱量與許多因素有關,傳熱情況比較復雜所造成的。一般說來,一是儀器,二是樣品。雖然影響因素很多,但只要嚴格控制某種條件,仍可獲得較好的重現(xiàn)性。
1.氣氛和壓力的選擇
氣氛和壓力可以影響樣品化學反應和物理變化的平衡溫度、峰形。因此,必須根據(jù)樣品的性質(zhì)選擇適當?shù)臍夥蘸蛪毫?,有的樣品易氧化,可以通入N2、Ne等惰性氣體。
2.升溫速率的影響和選擇
升溫速率不僅影響峰溫的位置,而且影響峰面積的大小,一般來說,在較快的升溫速率下峰面積變大,峰變尖銳。但是快的升溫速率使試樣分解偏離平衡條件的程度也大,因而易使基線漂移。更主要的可能導致相鄰兩個峰重疊,分辨力下降。較慢的升溫速率,基線漂移小,使體系接近平衡條件,得到寬而淺的峰,也能使相鄰兩峰更好地分離,因而分辨力高。但測定時間長,需要儀器的靈敏度高。一般情況下選擇8度·min-1~12度·min-1為宜。
3.試樣的預處理及用量
試樣用量大,易使相鄰兩峰重疊,降低了分辨力。一般盡可能減少用量,較多大至毫克。樣品的顆粒度在100目~200目左右,顆粒小可以改善導熱條件,但太細可能會破壞樣品的結(jié)晶度。對易分解產(chǎn)生氣體的樣品,顆粒應大一些。參比物的顆粒、裝填情況及緊密程度應與試樣一致,以減少基線的漂移。
4.紙速的選擇
在相同的實驗條件下,同一試樣如走紙速度快,峰的面積大,但峰的形狀平坦,誤差??;走紙速率小,峰面積小。因此,要根據(jù)不同樣品選擇適當?shù)淖呒埶俣?。不同條件的選擇都會影響差熱曲線,除上述外還有許多因素,諸如樣品管的材料、大小和形狀、熱電偶的材質(zhì)以及熱電偶插在試樣和參比物中的位置等。市售的差熱儀,以上因素都已固定,但自己裝配的差熱儀就要考慮這些因素。
5.參比物的選擇
要獲得平穩(wěn)的基線,參比物的選擇很重要。要求參比物在加熱或冷卻過程中不發(fā)生任何變化,在整個升溫過程中參比物的比熱、導熱系數(shù)、粒度盡可能與試樣一致或相近。
常用α-三氧化二鋁Al2O3)或煅燒過的氧化鎂(MgO)或石英砂作參比物。如分析試樣為金屬,也可以用金屬鎳粉作參比物。如果試樣與參比物的熱性質(zhì)相差很遠,則可用稀釋試樣的方法解決,主要是減少反應劇烈程度;如果試樣加熱過程中有氣體產(chǎn)生時,可以減少氣體大量出現(xiàn),以免使試樣沖出。選擇的稀釋劑不能與試樣有任何化學反應或催化反應,常用的稀釋劑有SiC、鐵粉、Fe2O3、玻璃珠Al2O等。