測(cè)控技術(shù)與儀器調(diào)研報(bào)告

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前言

精密機(jī)械設(shè)計(jì)的英文名稱(chēng)：MeasuringandControlTechnologyandInstrumentations。根據(jù)老師的講解，我們的專(zhuān)業(yè)主要是光、機(jī)、電、計(jì)這四個(gè)大方向組成的。光是我們高校物理，工程光學(xué)中所學(xué)的內(nèi)容。機(jī)是指機(jī)械方面的，包括我們的精密機(jī)械設(shè)計(jì)，儀器制造基礎(chǔ)等學(xué)科等，電就是電子類(lèi)的，是我們這個(gè)專(zhuān)業(yè)最主要的方向之一，計(jì)就是計(jì)算機(jī)，任何學(xué)科的基礎(chǔ)。這學(xué)期，有一位說(shuō)實(shí)話的老師跟我們講：上高校，真本事，你們是學(xué)不到的，因?yàn)檎n時(shí)的壓縮，高校的普及等各種緣由。上完高校，學(xué)這個(gè)專(zhuān)業(yè)，你們要把握三樣內(nèi)容就足夠了，一門(mén)高級(jí)語(yǔ)言，會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)，學(xué)好英語(yǔ)。和其他老師所講的相比，這三樣是很有用的。我覺(jué)得，把我們現(xiàn)在的課程以這三項(xiàng)作為基準(zhǔn)再進(jìn)行支配，我們所精通的東西會(huì)更多，而不是像現(xiàn)在這樣光、機(jī)、電、計(jì)全都模模糊糊。

俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫指出:“科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)頭的”。英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文勛爵(WilliamThomson)說(shuō)過(guò)：“當(dāng)你能測(cè)量并用數(shù)字來(lái)表達(dá)你所談及的事物，你對(duì)它是有所了解的。反之，你的學(xué)問(wèn)是貧瘠的和不能令人滿足的，無(wú)論該事物是何種事物，你或許處于學(xué)問(wèn)的啟蒙階段，但你尚還未進(jìn)入科學(xué)的殿堂。因此，假如說(shuō)科學(xué)是測(cè)量的話，那么，沒(méi)有測(cè)量學(xué)(Metrology)便沒(méi)有科學(xué)?！鄙鲜稣摂嘀赋隽藴y(cè)量在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的極端重要性。此外，在產(chǎn)品的討論、開(kāi)發(fā)、加工、制造和質(zhì)量檢驗(yàn)，在貿(mào)易、交通、環(huán)境愛(ài)護(hù)以及醫(yī)療衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域，都離不開(kāi)測(cè)量[1]。

測(cè)控技術(shù)與儀器是討論信息的獵取和處理，以及對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行掌握的理論與技術(shù);是電子、光學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息與掌握技術(shù)多學(xué)科相互滲透而形成的一門(mén)高新技術(shù)密集型綜合學(xué)科。

測(cè)控技術(shù)是一門(mén)討論信息的獵取和處理，以及對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行掌握的理論與技術(shù);是電子、光學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息與掌握技術(shù)多學(xué)科相互滲透而形成的一門(mén)高新技術(shù)密集型綜合學(xué)科。一般是指對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及其機(jī)電設(shè)備進(jìn)行測(cè)量與掌握的自動(dòng)化技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)掌握技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。測(cè)控技術(shù)主要討論如何將自動(dòng)化系統(tǒng)上的信號(hào)加以采集、整理、處理、而后進(jìn)行顯示或者發(fā)出掌握信號(hào)的過(guò)程并設(shè)計(jì)出所需要的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)就是測(cè)量和感知，也就是要獲得目標(biāo)對(duì)象的信息，控就是掌握，是依據(jù)目標(biāo)對(duì)象的現(xiàn)象推斷目標(biāo)對(duì)象是否符合預(yù)期掌握目標(biāo)，并實(shí)行相應(yīng)措施。測(cè)和控只是某一時(shí)間段就可以完成的行為，而依據(jù)測(cè)量結(jié)果推斷目標(biāo)狀態(tài)是否符合要求則需要掌握算法的推斷參加，這一作出打算的過(guò)程可以由人工或掌握系統(tǒng)來(lái)完成，測(cè)、控、以及掌握算法就構(gòu)成一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)。采集：

在信號(hào)采集環(huán)節(jié)，主要是采集對(duì)象發(fā)出的各種信號(hào)，再將這種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以便于后續(xù)的處理。對(duì)象發(fā)出的信號(hào)大多數(shù)是通過(guò)傳感器來(lái)采集的，包括物理信號(hào)(如溫度、流量、壓力等)和化學(xué)信號(hào)(如濕度、氣味等)兩大類(lèi)，當(dāng)然還包括不能歸為這兩類(lèi)的一些信號(hào)，如牢靠性、價(jià)格等。而開(kāi)關(guān)量信號(hào)(帶有數(shù)字信號(hào)的特征)則主要是靠帶有單片機(jī)電路的儀器，如無(wú)紙記錄儀，進(jìn)行采集。此外，圖像信號(hào)自然是由攝像裝置來(lái)進(jìn)行采集。

整理：

在信號(hào)的整理階段，主要是對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行平整、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等，轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號(hào)。上述三種信號(hào)類(lèi)型在整理階段的內(nèi)容有所不同，比如對(duì)傳感器傳來(lái)的信號(hào)主要是進(jìn)行信號(hào)放大、平整、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程;而對(duì)于開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)無(wú)紙記錄儀的采集之后一般都能夠轉(zhuǎn)換成所需要的數(shù)字信號(hào)以待輸出到下一個(gè)處理環(huán)節(jié);對(duì)于圖像信號(hào)，經(jīng)采集之后主要是用于顯示，若還需對(duì)圖像進(jìn)行處理，再顯示，或者發(fā)出掌握信號(hào)，那么也必需將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行處理，這就是一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題。

處理：

在信號(hào)的處理階段，主要是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理以便顯示，或者發(fā)出掌握信號(hào)。我們通過(guò)顯示出來(lái)的信號(hào)來(lái)推斷自動(dòng)化系統(tǒng)上對(duì)象的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，假如信號(hào)顯示不正常，就需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算與處理，得到掌握信號(hào)發(fā)送給對(duì)象，使對(duì)象調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)以復(fù)歸正常。

顯示掌握：

在顯示與掌握環(huán)節(jié)，顯示主要是指將數(shù)字信號(hào)通過(guò)便于我們觀看的形式顯示出來(lái)以便我們進(jìn)行推斷，掌握主要是指將掌握信號(hào)傳送給并作用于對(duì)象的過(guò)程。上面的四個(gè)環(huán)節(jié)就構(gòu)成了整個(gè)測(cè)控的過(guò)程，假如包括掌握的過(guò)程，則剛好形成了一個(gè)閉環(huán)，即信號(hào)從對(duì)象開(kāi)頭，經(jīng)過(guò)采集、整理、處理，最終又將掌握信號(hào)作用于對(duì)象的閉環(huán)。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)展，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，測(cè)控技術(shù)得到了快速的進(jìn)步，這是一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)，是工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)展到肯定階段的必定產(chǎn)物。在現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)下，信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)不斷的融入到生產(chǎn)領(lǐng)域中，將這些技術(shù)不斷的融合創(chuàng)新，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)有了極大的推動(dòng)力。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)以其超高的技術(shù)含量在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，不斷的將現(xiàn)代無(wú)線技術(shù)、定位技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，為工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)展制造了有利的環(huán)境[2]。

一測(cè)控技術(shù)背景意義

測(cè)控裝置的消失可以追溯到很早，早在公元前14世紀(jì)，我國(guó)就創(chuàng)造了漏壺計(jì)時(shí)器。在公元前427年，宏大的希臘哲學(xué)家柏拉圖就已經(jīng)提出了“掌握論”一詞。而真正的自動(dòng)掌握產(chǎn)生是在1788年，瓦特創(chuàng)造的蒸汽機(jī)中使用調(diào)速器(離心式飛輪)。然而，測(cè)控工程作為一門(mén)學(xué)科，它的形成并快速進(jìn)展只有五六十年的歷史。因此，我們可以認(rèn)為測(cè)控技術(shù)是剛進(jìn)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科。

測(cè)控技術(shù)進(jìn)展至今大體經(jīng)受了三個(gè)階段：1、應(yīng)用儀表自動(dòng)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù);2、采納掌握儀表或掌握機(jī)構(gòu)，代替人工操作;3、消失計(jì)算機(jī)掌握系統(tǒng)，形成生產(chǎn)的全自動(dòng)化。

二測(cè)控技術(shù)的特點(diǎn)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速的進(jìn)展和水平的提高，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)展和不斷融入，有效地促進(jìn)了測(cè)控技術(shù)的進(jìn)展，使測(cè)控技術(shù)朝著集成化、智能化、虛擬化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化的方向大步前進(jìn)。

1.網(wǎng)絡(luò)化

Internet為代表的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)的快速進(jìn)展和技術(shù)的漸漸完善，突破了地域和大事上的限制，使測(cè)控技術(shù)得到很大的進(jìn)步。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，測(cè)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使組建網(wǎng)絡(luò)化、分布式的測(cè)控系統(tǒng)變得非常便利快捷。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的迅猛進(jìn)展及很多相關(guān)技術(shù)的不斷完善，網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的規(guī)模得到越來(lái)越快的壯大。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得通信、國(guó)防、氣象和航空航天等領(lǐng)域也得到廣泛、有效的運(yùn)用。

2.智能化

測(cè)控系統(tǒng)中所應(yīng)用的設(shè)備都是智能化的，具有便利快捷、敏捷、功能多樣等特點(diǎn)，使得現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)得到很大的提高。隨著人工智能技術(shù)的不斷引進(jìn)和進(jìn)展以及微電子技術(shù)的進(jìn)展，智能化的儀器設(shè)備越來(lái)越高科化，其計(jì)算方法和計(jì)算力量都得到很大的加強(qiáng)和提高。

3.數(shù)字化

數(shù)字化的測(cè)控特點(diǎn)在測(cè)控技術(shù)中起著特別重要的作用。數(shù)字化在測(cè)控領(lǐng)域中的主要應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面：傳感器的數(shù)字化掌握，掌握器到遠(yuǎn)程終端設(shè)備的數(shù)字化掌握，信號(hào)處理、通信等過(guò)程的數(shù)字化掌握等。

4.分布式化

測(cè)控技術(shù)設(shè)備可以分布設(shè)在多個(gè)地方，可以有效地檢測(cè)出最符合和最需要儀器設(shè)備的地方。分布式化測(cè)控技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)術(shù)為基礎(chǔ)的，采納將系統(tǒng)內(nèi)所使用設(shè)備分布式地連接起來(lái)，組合成為最符合要求的分布式測(cè)控系統(tǒng)。在儀器設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的掌握過(guò)程中，分布式的測(cè)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量掌握管理的全自動(dòng)化，能夠在很大程度上降低測(cè)控成本，提高測(cè)控效率。分布式測(cè)試系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)：平安牢靠，某一部分消失故障不會(huì)影響其他部分系統(tǒng)的正常運(yùn)作;可以不斷開(kāi)發(fā)增加新的功能模板或者是新的接口，加強(qiáng)系統(tǒng)功能;采納并行處理，運(yùn)行速度相當(dāng)快速;使用方式敏捷，可以單模塊系統(tǒng)，也可以多模塊系統(tǒng)組網(wǎng)等等[3]。

三測(cè)控技術(shù)的進(jìn)展現(xiàn)狀

測(cè)控技術(shù)已經(jīng)隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步在許多方面得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)展速度飛速，技術(shù)水平在逐步得到很大的提高。我國(guó)的測(cè)控技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到高水平的階段，與世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，智能化、數(shù)字化、微型化等方面的產(chǎn)品還存在肯定的差距。我國(guó)儀器儀表行業(yè)產(chǎn)品絕大多數(shù)是屬于中低檔水平，隨著國(guó)際上智能化、數(shù)字化、微型化的產(chǎn)品漸漸成為主流，這種差距還連續(xù)加大[4]。因此，我國(guó)必需借鑒和引進(jìn)國(guó)外一些先進(jìn)、高科技的技術(shù)水平設(shè)施和模式，樂(lè)觀開(kāi)拓創(chuàng)新，減小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，使我國(guó)的測(cè)控技術(shù)與國(guó)際接軌。

四測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用

1.航天領(lǐng)域的應(yīng)用

測(cè)控技術(shù)對(duì)航天飛行目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量和掌握，其綜合技術(shù)應(yīng)用主要有：其應(yīng)用主要有:對(duì)航天器進(jìn)行跟蹤測(cè)量，獵取其運(yùn)動(dòng)參數(shù)和內(nèi)部的各種物理、宇航員生理等一些重要數(shù)據(jù)，并且監(jiān)視其飛行和內(nèi)部工作狀態(tài)，為指揮中心對(duì)航天飛行目標(biāo)指揮、掌握供應(yīng)重要信息，通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的處理、分析，為評(píng)價(jià)航天器的技術(shù)性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)供應(yīng)依據(jù)[4]。

2.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

測(cè)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有肯定應(yīng)用，如在糧食存儲(chǔ)的過(guò)程中，假如測(cè)得糧食溫度超過(guò)預(yù)置，報(bào)警數(shù)值主機(jī)就會(huì)發(fā)出指令，接通通風(fēng)機(jī)掌握電路，對(duì)糧倉(cāng)進(jìn)行通風(fēng)。

3.遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)

測(cè)控技術(shù)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控，遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)常見(jiàn)的有：專(zhuān)線遠(yuǎn)程測(cè)控術(shù)、電話網(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)和無(wú)線通信等遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)。遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)主要應(yīng)用于：在核電站和電網(wǎng)檢測(cè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、石油輸送管道的遠(yuǎn)程監(jiān)控、機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控等?，F(xiàn)代測(cè)控技術(shù)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障診斷，水、電、燃?xì)庖约盁崮艿鹊淖詣?dòng)抄表都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控，全面的介入運(yùn)行過(guò)程并發(fā)揮關(guān)鍵作用。

五測(cè)控技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)和前景

測(cè)控技術(shù)越來(lái)越面對(duì)網(wǎng)絡(luò)化、全球化，世界各個(gè)國(guó)家級(jí)地區(qū)的聯(lián)系將會(huì)越來(lái)越親密，進(jìn)展越來(lái)越先進(jìn)、科學(xué)。測(cè)控技術(shù)的進(jìn)展是依據(jù)全球社會(huì)市場(chǎng)的實(shí)際狀況不斷創(chuàng)新與進(jìn)步的，跟隨時(shí)代的步伐，適應(yīng)社會(huì)的進(jìn)展，帶動(dòng)世界社會(huì)技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)步，使全球的科研技術(shù)都得到肯定的進(jìn)展提高。隨著各種產(chǎn)業(yè)的快速進(jìn)展，測(cè)控技術(shù)也獲得了快速的進(jìn)展，縱觀其進(jìn)展史，走向標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化就是一個(gè)最為明顯的前進(jìn)趨勢(shì)。在信息化快速進(jìn)步的現(xiàn)代社會(huì)，測(cè)控技術(shù)的進(jìn)展必將長(zhǎng)遠(yuǎn)，進(jìn)展前景必將非常的寬闊。

結(jié)束語(yǔ)

測(cè)控技術(shù)與儀器可以說(shuō)是一門(mén)邊緣學(xué)科，它和自動(dòng)掌握、工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表以及計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)有著親密的聯(lián)系。而正是由于測(cè)控技術(shù)與儀表專(zhuān)業(yè)的這種聯(lián)系，對(duì)于該專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，其就業(yè)可以選擇的方向非常廣泛，既可以進(jìn)入生產(chǎn)工程自動(dòng)化企業(yè)從事自動(dòng)掌握、自動(dòng)化檢測(cè)等方面的工作，也可以在科研單位進(jìn)行儀器儀表的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以在工程檢測(cè)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域找到適合本專(zhuān)業(yè)個(gè)人進(jìn)展的空間。

但是對(duì)于測(cè)控技術(shù)與儀表專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，也必需熟悉到就業(yè)的艱難性。近幾年來(lái)，高校的招生數(shù)量逐年增多，相應(yīng)地該專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生每年也都呈上升的趨勢(shì)。但是中國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況使得國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)對(duì)畢業(yè)生的需求量卻始終未呈現(xiàn)出增長(zhǎng)勢(shì)頭，尤其是曾經(jīng)是就業(yè)主體的國(guó)營(yíng)企業(yè)。究其緣由，一方面是因?yàn)閲?guó)企改革正處于關(guān)鍵時(shí)刻，很多大型企業(yè)在這個(gè)過(guò)渡階段特別慎重地處理企業(yè)內(nèi)部員工的問(wèn)題;另一方面，國(guó)有企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力量下降，導(dǎo)致其在生產(chǎn)、討論開(kāi)發(fā)方面的力量下降，企業(yè)效益滑坡，使其在招收畢業(yè)生方面的需求下降。當(dāng)然了，剛剛畢業(yè)的同學(xué)在工作閱歷及社會(huì)交往方面的不足也是企業(yè)不愿過(guò)多的招收畢業(yè)生的一個(gè)緣由。

測(cè)控技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中的重要支柱，是解放和進(jìn)展生產(chǎn)力、增加產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有力保障。測(cè)控技術(shù)與現(xiàn)代科技領(lǐng)域中取得的成果，尤其是在尖端技術(shù)領(lǐng)域中取得的重大成果是息息相關(guān)的。甚