測控技術(shù)與儀器調(diào)研報告

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前言

精密機械設(shè)計的英文名稱：MeasuringandControlTechnologyandInstrumentations。根據(jù)老師的講解，我們的專業(yè)主要是光、機、電、計這四個大方向組成的。光是我們高校物理，工程光學(xué)中所學(xué)的內(nèi)容。機是指機械方面的，包括我們的精密機械設(shè)計，儀器制造基礎(chǔ)等學(xué)科等，電就是電子類的，是我們這個專業(yè)最主要的方向之一，計就是計算機，任何學(xué)科的基礎(chǔ)。這學(xué)期，有一位說實話的老師跟我們講：上高校，真本事，你們是學(xué)不到的，因為課時的壓縮，高校的普及等各種緣由。上完高校，學(xué)這個專業(yè)，你們要把握三樣內(nèi)容就足夠了，一門高級語言，會使用數(shù)據(jù)庫，學(xué)好英語。和其他老師所講的相比，這三樣是很有用的。我覺得，把我們現(xiàn)在的課程以這三項作為基準(zhǔn)再進(jìn)行支配，我們所精通的東西會更多，而不是像現(xiàn)在這樣光、機、電、計全都模模糊糊。

俄國化學(xué)家門捷列夫指出:“科學(xué)是從測量開頭的”。英國物理學(xué)家開爾文勛爵(WilliamThomson)說過：“當(dāng)你能測量并用數(shù)字來表達(dá)你所談及的事物，你對它是有所了解的。反之，你的學(xué)問是貧瘠的和不能令人滿足的，無論該事物是何種事物，你或許處于學(xué)問的啟蒙階段，但你尚還未進(jìn)入科學(xué)的殿堂。因此，假如說科學(xué)是測量的話，那么，沒有測量學(xué)(Metrology)便沒有科學(xué)。”上述論斷指出了測量在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的極端重要性。此外，在產(chǎn)品的討論、開發(fā)、加工、制造和質(zhì)量檢驗，在貿(mào)易、交通、環(huán)境愛護(hù)以及醫(yī)療衛(wèi)生等各個領(lǐng)域，都離不開測量[1]。

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

測控技術(shù)是一門討論信息的獵取和處理，以及對相關(guān)要素進(jìn)行掌握的理論與技術(shù);是電子、光學(xué)、精密機械、計算機、信息與掌握技術(shù)多學(xué)科相互滲透而形成的一門高新技術(shù)密集型綜合學(xué)科。一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備進(jìn)行測量與掌握的自動化技術(shù)，是計算機技術(shù)與自動掌握技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。測控技術(shù)主要討論如何將自動化系統(tǒng)上的信號加以采集、整理、處理、而后進(jìn)行顯示或者發(fā)出掌握信號的過程并設(shè)計出所需要的計算機測控系統(tǒng)。測就是測量和感知，也就是要獲得目標(biāo)對象的信息，控就是掌握，是依據(jù)目標(biāo)對象的現(xiàn)象推斷目標(biāo)對象是否符合預(yù)期掌握目標(biāo)，并實行相應(yīng)措施。測和控只是某一時間段就可以完成的行為，而依據(jù)測量結(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，這一作出打算的過程可以由人工或掌握系統(tǒng)來完成，測、控、以及掌握算法就構(gòu)成一個測控系統(tǒng)。采集：

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

整理：

在信號的整理階段，主要是對采集到的電信號進(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。上述三種信號類型在整理階段的內(nèi)容有所不同，比如對傳感器傳來的信號主要是進(jìn)行信號放大、平整、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程;而對于開關(guān)量信號通過無紙記錄儀的采集之后一般都能夠轉(zhuǎn)換成所需要的數(shù)字信號以待輸出到下一個處理環(huán)節(jié);對于圖像信號，經(jīng)采集之后主要是用于顯示，若還需對圖像進(jìn)行處理，再顯示，或者發(fā)出掌握信號，那么也必需將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)行處理，這就是一個簡單的問題。

處理：

在信號的處理階段，主要是對數(shù)字信號進(jìn)行處理以便顯示，或者發(fā)出掌握信號。我們通過顯示出來的信號來推斷自動化系統(tǒng)上對象的運轉(zhuǎn)是否正常，假如信號顯示不正常，就需要對信號進(jìn)行計算與處理，得到掌握信號發(fā)送給對象，使對象調(diào)整運轉(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)字信號通過便于我們觀看的形式顯示出來以便我們進(jìn)行推斷，掌握主要是指將掌握信號傳送給并作用于對象的過程。上面的四個環(huán)節(jié)就構(gòu)成了整個測控的過程，假如包括掌握的過程，則剛好形成了一個閉環(huán)，即信號從對象開頭，經(jīng)過采集、整理、處理，最終又將掌握信號作用于對象的閉環(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，測控技術(shù)得到了快速的進(jìn)步，這是一項新興的科學(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)和計算機科學(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，對工業(yè)生產(chǎn)有了極大的推動力。現(xiàn)代測控技術(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]。

一測控技術(shù)背景意義

測控裝置的消失可以追溯到很早，早在公元前14世紀(jì)，我國就創(chuàng)造了漏壺計時器。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。而真正的自動掌握產(chǎn)生是在1788年，瓦特創(chuàng)造的蒸汽機中使用調(diào)速器(離心式飛輪)。然而，測控工程作為一門學(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)為測控技術(shù)是剛進(jìn)展起來的一門新興學(xué)科。

測控技術(shù)進(jìn)展至今大體經(jīng)受了三個階段：1、應(yīng)用儀表自動監(jiān)測生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù);2、采納掌握儀表或掌握機構(gòu)，代替人工操作;3、消失計算機掌握系統(tǒng)，形成生產(chǎn)的全自動化。

二測控技術(shù)的特點

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著現(xiàn)代社會市場經(jīng)濟快速的進(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)了測控技術(shù)的進(jìn)展，使測控技術(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為代表的計算機信息網(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，使測控技術(shù)得到很大的進(jìn)步?，F(xiàn)代測控技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)化的特點，測控技術(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)模得到越來越快的壯大?，F(xiàn)代測控技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得通信、國防、氣象和航空航天等領(lǐng)域也得到廣泛、有效的運用。

2.智能化

測控系統(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，使得現(xiàn)代測控技術(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)備越來越高科化，其計算方法和計算力量都得到很大的加強和提高。

3.數(shù)字化

數(shù)字化的測控特點在測控技術(shù)中起著特別重要的作用。數(shù)字化在測控領(lǐng)域中的主要應(yīng)用體現(xiàn)在多個方面：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，信號處理、通信等過程的數(shù)字化掌握等。

4.分布式化

測控技術(shù)設(shè)備可以分布設(shè)在多個地方，可以有效地檢測出最符合和最需要儀器設(shè)備的地方。分布式化測控技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微型計算機術(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，組合成為最符合要求的分布式測控系統(tǒng)。在儀器設(shè)備生產(chǎn)過程的掌握過程中，分布式的測控系統(tǒng)可以實現(xiàn)測量掌握管理的全自動化，能夠在很大程度上降低測控成本，提高測控效率。分布式測試系統(tǒng)有很多優(yōu)點：平安牢靠，某一部分消失故障不會影響其他部分系統(tǒng)的正常運作;可以不斷開發(fā)增加新的功能模板或者是新的接口，加強系統(tǒng)功能;采納并行處理，運行速度相當(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]。

三測控技術(shù)的進(jìn)展現(xiàn)狀

測控技術(shù)已經(jīng)隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的進(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。我國的測控技術(shù)還沒有達(dá)到高水平的階段，與世界上一些發(fā)達(dá)國家相比，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，我國必需借鑒和引進(jìn)國外一些先進(jìn)、高科技的技術(shù)水平設(shè)施和模式，樂觀開拓創(chuàng)新，減小與發(fā)達(dá)國家的差距，使我國的測控技術(shù)與國際接軌。

四測控技術(shù)的應(yīng)用

1.航天領(lǐng)域的應(yīng)用

測控技術(shù)對航天飛行目標(biāo)進(jìn)行測量和掌握，其綜合技術(shù)應(yīng)用主要有：其應(yīng)用主要有:對航天器進(jìn)行跟蹤測量，獵取其運動參數(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)，為指揮中心對航天飛行目標(biāo)指揮、掌握供應(yīng)重要信息，通過對實測數(shù)據(jù)的處理、分析，為評價航天器的技術(shù)性能和改進(jìn)設(shè)計供應(yīng)依據(jù)[4]。

2.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

測控技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有肯定應(yīng)用，如在糧食存儲的過程中，假如測得糧食溫度超過預(yù)置，報警數(shù)值主機就會發(fā)出指令，接通通風(fēng)機掌握電路，對糧倉進(jìn)行通風(fēng)。

3.遠(yuǎn)程測控技術(shù)

測控技術(shù)還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程測控，遠(yuǎn)程測控技術(shù)常見的有：專線遠(yuǎn)程測控術(shù)、電話網(wǎng)遠(yuǎn)程測控技術(shù)和無線通信等遠(yuǎn)程測控技術(shù)。遠(yuǎn)程測控技術(shù)主要應(yīng)用于：在核電站和電網(wǎng)檢測的遠(yuǎn)程監(jiān)控、石油輸送管道的遠(yuǎn)程監(jiān)控、機器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控等?，F(xiàn)代測控技術(shù)可以對設(shè)備進(jìn)行故障診斷，水、電、燃?xì)庖约盁崮艿鹊淖詣映矶伎梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行遠(yuǎn)程測控，全面的介入運行過程并發(fā)揮關(guān)鍵作用。

五測控技術(shù)的進(jìn)展趨勢和前景

測控技術(shù)越來越面對網(wǎng)絡(luò)化、全球化，世界各個國家級地區(qū)的聯(lián)系將會越來越親密，進(jìn)展越來越先進(jìn)、科學(xué)。測控技術(shù)的進(jìn)展是依據(jù)全球社會市場的實際狀況不斷創(chuàng)新與進(jìn)步的，跟隨時代的步伐，適應(yīng)社會的進(jìn)展，帶動世界社會技術(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、開放化就是一個最為明顯的前進(jìn)趨勢。在信息化快速進(jìn)步的現(xiàn)代社會，測控技術(shù)的進(jìn)展必將長遠(yuǎn)，進(jìn)展前景必將非常的寬闊。

結(jié)束語

測控技術(shù)與儀器可以說是一門邊緣學(xué)科，它和自動掌握、工業(yè)自動化、儀器儀表以及計算機專業(yè)有著親密的聯(lián)系。而正是由于測控技術(shù)與儀表專業(yè)的這種聯(lián)系，對于該專業(yè)的畢業(yè)生來說，其就業(yè)可以選擇的方向非常廣泛，既可以進(jìn)入生產(chǎn)工程自動化企業(yè)從事自動掌握、自動化檢測等方面的工作，也可以在科研單位進(jìn)行儀器儀表的開發(fā)和設(shè)計，同時還可以在工程檢測領(lǐng)域、計算機應(yīng)用領(lǐng)域找到適合本專業(yè)個人進(jìn)展的空間。

但是對于測控技術(shù)與儀表專業(yè)的畢業(yè)生來說，也必需熟悉到就業(yè)的艱難性。近幾年來，高校的招生數(shù)量逐年增多，相應(yīng)地該專業(yè)的畢業(yè)生每年也都呈上升的趨勢。但是中國的經(jīng)濟狀況使得國內(nèi)相關(guān)行業(yè)對畢業(yè)生的需求量卻始終未呈現(xiàn)出增長勢頭，尤其是曾經(jīng)是就業(yè)主體的國營企業(yè)。究其緣由，一方面是因為國企改革正處于關(guān)鍵時刻，很多大型企業(yè)在這個過渡階段特別慎重地處理企業(yè)內(nèi)部員工的問題;另一方面，國有企業(yè)的市場競爭力量下降，導(dǎo)致其在生產(chǎn)、討論開發(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)在工作閱歷及社會交往方面的不足也是企業(yè)不愿過多的招收畢業(yè)生的一個緣由。

測控技術(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)品市場競爭力的有力保障。測控技術(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