測控技術(shù)與儀器的發(fā)展

一、專業(yè)介紹一、專業(yè)介紹測控技術(shù)及儀器(MeasuringandControl測控技術(shù)及儀器(MeasuringandControlTechnologyandInstrumentations)專業(yè)是儀器科學(xué)與技術(shù)和掌握科學(xué)與技術(shù)穿插融合而形成的綜合性學(xué)科電子、光學(xué)計算機、信息與控制技術(shù)多學(xué)科相互滲透而形成的一門高技術(shù)密集型綜合學(xué)科系統(tǒng)上的信號加以采集、整理、處理、而后進(jìn)展顯示或者發(fā)出掌握信號的過程。二、進(jìn)展背景測控技術(shù)自古以來就是人類生活和生產(chǎn)的重要組成局部，測控技術(shù)進(jìn)入了全的時代。三角板我們可以聽聽清華大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)一位同學(xué)的話，他說:“進(jìn)入大學(xué)以前，我認(rèn)為我將來專業(yè)是多么尖端，什么激光啦，納米啊，都是我們測試的手段?，F(xiàn)有的電腦硬件和軟件，可己的想像，設(shè)計更簡單完備的系統(tǒng)?！叭?、專業(yè)方向關(guān)。與世界接軌，中國企業(yè)要想提高國際競爭力，產(chǎn)品質(zhì)量是關(guān)鍵，因此，測控專業(yè)的人才變得越來越重要。三、專業(yè)方向43方向一：檢測技術(shù)與自動扮裝置方向；方向一：檢測技術(shù)與自動扮裝置方向；方向二：測試計量技術(shù)及儀器方向；方向二：測試計量技術(shù)及儀器方向；方向三：工業(yè)自動化方向三：工業(yè)自動化掌握及過程掌握方向。四、技術(shù)進(jìn)展自從迅猛進(jìn)展的計算機技術(shù)及微電子技術(shù)RISC自從迅猛進(jìn)展的計算機技術(shù)及微電子技術(shù)RISC構(gòu)造和cachE等先進(jìn)技術(shù)，又極大提高了計算機的數(shù)值處理力量和速度。在數(shù)據(jù)采集方面，據(jù)采集的速率和效率。上相當(dāng)于一臺多功能的通用測量儀器上相當(dāng)于一臺多功能的通用測量儀器儀器”/軟件就是儀器”的概念。為簡潔。但集中測控越來越滿足不了簡單、遠(yuǎn)程〔異地〕和范圍較大的測控任務(wù)的需求，對組建測控網(wǎng)絡(luò)供給了越來越優(yōu)異的技術(shù)條件。Unix、WindowsNT、Windows2023、NetwareOSI為簡潔。但集中測控越來越滿足不了簡單、遠(yuǎn)程〔異地〕和范圍較大的測控任務(wù)的需求，對組建測控網(wǎng)絡(luò)供給了越來越優(yōu)異的技術(shù)條件。Unix、WindowsNT、Windows2023、NetwareOSI的開放系統(tǒng)互連參考模型RM、Internet上使用的TCP/IP靠性方面均有很大優(yōu)勢，承受它們很簡潔實現(xiàn)測控網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)造。在開發(fā)軟件方面，比方NI在開發(fā)軟件方面，比方NI公司的LabviewLabWindows/CVI，HP公司的VEE，微軟公司的的VBVCLabview和司的的VBVCLabview和LabWindows/CVI的功能都格外強大，不僅使虛擬儀器的開發(fā)變得簡潔便利，而且為把虛擬儀器做到網(wǎng)絡(luò)上，供給了牢靠，便利的技術(shù)支持。LabWindows/CVI中封裝了TCP類庫，可以開發(fā)基于TCP/IpLabview的TCP/IPUDP網(wǎng)絡(luò)VI應(yīng)用程序建立通信，其具有的InternetE-mail、FTPWeb遠(yuǎn)程自動化VI，還可對掌握其他設(shè)備的分散的VI進(jìn)展掌握。Labview5．1中還特別增加有網(wǎng)絡(luò)功能，提高了開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的力量。于現(xiàn)代儀器的網(wǎng)絡(luò)。計算機已成為現(xiàn)代測控系統(tǒng)的中堅。于現(xiàn)代儀器的網(wǎng)絡(luò)。計算機已成為現(xiàn)代測控系統(tǒng)的中堅。當(dāng)今時代，以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)的快速進(jìn)展及相關(guān)技術(shù)的日益完善，突破了傳統(tǒng)通信方式的時空限制和地域障礙，使更大范圍內(nèi)的通信變得格外簡潔，Internet擁遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與掌握、高檔測量儀器設(shè)備資源的遠(yuǎn)程實時調(diào)用，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，等等。當(dāng)今時代，以Internet為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)的快速進(jìn)展及相關(guān)技術(shù)的日益完善，突破了傳統(tǒng)通信方式的時空限制和地域障礙，使更大范圍內(nèi)的通信變得格外簡潔，Internet擁遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與掌握、高檔測量儀器設(shè)備資源的遠(yuǎn)程實時調(diào)用，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，等等。與此同時，高性能、高牢靠性、低本錢的網(wǎng)關(guān)、路由器、中繼器及網(wǎng)絡(luò)接口芯片等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的不斷進(jìn)步，又便利了Internet、不同類型測控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。利用現(xiàn)有Internet資源而不需建立特地的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，使組建測控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及它們與Internet的互聯(lián)都格外便利，這就為測控網(wǎng)絡(luò)的普遍建立和廣泛應(yīng)用鋪平了道路。把TCP/IP利用現(xiàn)有Internet資源而不需建立特地的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，使組建測控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及它們與Internet的互聯(lián)都格外便利，這就為測控網(wǎng)絡(luò)的普遍建立和廣泛應(yīng)用鋪平了道路。把TCP/IP〔主要是傳感器〕的ROM中，使信號的收、發(fā)都以TCP/IP方式進(jìn)展，如此，測控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、信息公布、系統(tǒng)集成等方面都以企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)〔Intranet〕為依托，將測控網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)及Internet互聯(lián)，便于實現(xiàn)測控網(wǎng)和信息網(wǎng)的統(tǒng)一。絡(luò)傳輸至所及的任何領(lǐng)域，實時、動態(tài)〔包括遠(yuǎn)程〕的在線測控成為現(xiàn)實，將這樣的測量技絡(luò)傳輸至所及的任何領(lǐng)域，實時、動態(tài)〔包括遠(yuǎn)程〕的在線測控成為現(xiàn)實，將這樣的測量技的全過程。測控技術(shù)與儀器基于Web的信息網(wǎng)絡(luò)Intranet，是目前企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)的主流。的全過程。測控技術(shù)與儀器基于Web的信息網(wǎng)絡(luò)Intranet，是目前企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)的主流。InternetIntranet成為基丁TCP/IP統(tǒng)，能便利地與外界連接，尤其是與Internet連接。借助Internet的相關(guān)技術(shù)，Intranet給企業(yè)的經(jīng)營和治理能帶來極大便利，已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。Internet也已開頭對傳統(tǒng)的測控系統(tǒng)產(chǎn)生越來越大的影響。目前，測控系統(tǒng)的設(shè)計思想明顯受到計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響，基于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、開放性等原則，測控網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的集中模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植寄Ｊ?，成為具有開放性、可互操作性、分散性、網(wǎng)絡(luò)化。智能化的測控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點上不僅有計算機、工作站，還有智能測控目前，測控系統(tǒng)的設(shè)計思想明顯受到計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響，基于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、開放性等原則，測控網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的集中模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植寄Ｊ?，成為具有開放性、可互操作性、分散性、網(wǎng)絡(luò)化。智能化的測控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點上不僅有計算機、工作站，還有智能測控OSI網(wǎng)絡(luò)將節(jié)點連同掌握室內(nèi)的儀器儀表和掌握裝置聯(lián)成有機的測控系統(tǒng)。測控網(wǎng)絡(luò)的功能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中各獨立個體功能的總和增加，應(yīng)用領(lǐng)域及范圍明顯擴大。測控技術(shù)與儀器Jini測控網(wǎng)絡(luò)的功能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中各獨立個體功能的總和增加，應(yīng)用領(lǐng)域及范圍明顯擴大。測控技術(shù)與儀器JiniJiniJAVA芯片的各種裝置能連接上網(wǎng)Jini軟件連同以Java備加以利用。乃至全球性資源共享數(shù)字化乃至全球性資源共享數(shù)字化測控，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，電、水、燃?xì)?、熱能等的自動抄表，等等，都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步并全面介入其中發(fā)揮關(guān)鍵作用的必定結(jié)果。五、就業(yè)方向適合從事測控儀器、計算機關(guān)心測試、信息處理以及工業(yè)過程掌握等領(lǐng)域爭論、開發(fā)、設(shè)計和制造的高級工程技術(shù)人才。六、目前進(jìn)展適合從事測控儀器、計算機關(guān)心測試、信息處理以及工業(yè)過程掌握等領(lǐng)域爭論、開發(fā)、設(shè)計和制造的高級工程技術(shù)人才。六、目前進(jìn)展(1)高精度。目前半導(dǎo)體工藝的典型線寬為0.25μm(1)高精度。目前半導(dǎo)體工藝的典型線寬為0.25μm0.18μm過渡，20230.07μm0.07μm1/310nm300mm。這就意味著測量定位系統(tǒng)的精度要優(yōu)于3×10-810-9(2)高速度。目前加工機械的速度已經(jīng)提高到1m/sec80RenishawRenishaw所占據(jù)，其緣由是后者的速度到達(dá)了1m/sec。(3)高靈敏，高區(qū)分，小型化。(3)高靈敏，高區(qū)分，小型化。(4)標(biāo)準(zhǔn)化。通訊接口過去常用GPIB，RS232，目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是USB、IEEE1394(4)標(biāo)準(zhǔn)化。通訊接口過去常用GPIB，RS232，目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是USB、IEEE1394和VXI?，F(xiàn)在技術(shù)領(lǐng)先者設(shè)法掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參與標(biāo)準(zhǔn)制訂是儀器開發(fā)的基礎(chǔ)爭論工作之一。七、將來趨勢1．進(jìn)展方向與學(xué)科前沿1．進(jìn)展方向與學(xué)科前沿(1)協(xié)作數(shù)控設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)(如主軸速度，精度創(chuàng)成)(1)協(xié)作數(shù)控設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)(如主軸速度，精度創(chuàng)成)數(shù)控設(shè)備的主要誤差來源可分為幾何誤差〔共有21項〕和熱誤差。對于重復(fù)消滅的系統(tǒng)誤差數(shù)控設(shè)備的主要誤差來源可分為幾何誤差〔共有21項〕和熱誤差。對于重復(fù)消滅的系統(tǒng)誤差，可承受軟件修正；對于隨機誤差較大的狀況，要承受實時修正方法。對于熱誤差，60m/min5000/sec氣折射率2×10的-7次方水平，其測量結(jié)果和長度測量結(jié)果可同步輸入計算機。(2)運行和制造過程的監(jiān)控和在線檢測技術(shù)(2)運行和制造過程的監(jiān)控和在線檢測技術(shù)高靈敏度、高柔性、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點。在這個領(lǐng)域綜合創(chuàng)的天地格外寬闊，如振動、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。高靈敏度、高柔性、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點。在這個領(lǐng)域綜合創(chuàng)的天地格外寬闊，如振動、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。(3)協(xié)作(3)協(xié)作信息產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)利權(quán)、有技術(shù)含量、有市場等原則選擇一些工程予以支持。依據(jù)當(dāng)前進(jìn)呈現(xiàn)狀，信息、生命醫(yī)學(xué)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域需要的產(chǎn)品應(yīng)賜予優(yōu)先支持。如醫(yī)學(xué)中介入治療利權(quán)、有技術(shù)含量、有市場等原則選擇一些工程予以支持。依據(jù)當(dāng)前進(jìn)呈現(xiàn)狀，信息、生命醫(yī)學(xué)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域需要的產(chǎn)品應(yīng)賜予優(yōu)先支持。如醫(yī)學(xué)中介入治療的周密儀器設(shè)備、電子工業(yè)中的超區(qū)分光刻和清潔方法和機理爭論等。2．優(yōu)先領(lǐng)域2．優(yōu)先領(lǐng)域展時，則需要有一個轉(zhuǎn)化機制以進(jìn)入市場。展時，則需要有一個轉(zhuǎn)化機制以進(jìn)入市場。(1)納米溯源技術(shù)和系統(tǒng)。(1)納米溯源技術(shù)和系統(tǒng)。(2)介入安裝和制造的坐標(biāo)跟蹤測量系統(tǒng)。(2)介入安裝和制造的坐標(biāo)跟蹤測量系統(tǒng)。關(guān)鍵理論和技術(shù)：超半球反射器(n=2或在機構(gòu)上創(chuàng))，快速、多路干預(yù)儀(頻差3～5兆)，二維周密跟蹤測角系統(tǒng)(0.2″～0.5″)，通用信號處理系統(tǒng)(工作頻率5兆)，無導(dǎo)軌半導(dǎo)體激光測量系統(tǒng)(區(qū)分率1μm)，熱變形仿真，力變形仿真。這些內(nèi)容不局限于一種技關(guān)鍵理論和技術(shù)：超半球反射器(n=2或在機構(gòu)上創(chuàng))，快速、多路干預(yù)儀(頻差3～5兆)，二維周密跟蹤測角系統(tǒng)(0.2″～0.5″)，通用信號處理系統(tǒng)(工作頻率5兆)，無導(dǎo)軌半導(dǎo)體激光測量系統(tǒng)(區(qū)分率1μm)，熱變形仿真，力變形仿真。這些內(nèi)容不局限于一種技1M3反射鏡可以提高4鍵性的。芯片周密機器人校準(zhǔn)等。芯片周密機器人校準(zhǔn)等。(3)非接觸測頭以及各種掃描探針顯微鏡(3)非接觸測頭以及各種掃描探針顯微鏡0.1～0.5μm(4)計算機關(guān)心測量理論(4)計算機關(guān)心測量理論ISAIEEE488口，今后計算機可能取消ISAISAIEEE488口，今后計算機可能取消ISA筆記本電腦USBIEEE488(GPIBRS232：目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是USBIEEE1394VXI。的效率。依據(jù)已有根底，進(jìn)展特長，有利于抑制重