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[键入文字]现代测控技术与系统论文机电与信息工程学院班级：12自动化1班学号：201200800718姓名：许琼敏摘要：测控技术作为一门集电（电子技术）、机（精密机械）、光（光学）、算（计算机）、控（自动控制）于一体的综合性技术。其内涵已扩展为具有信息获取、存储、传输、处理、控制和通信的综合功能。随着电子技术和网络技术的飞速发展，测控仪器正朝着微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化、智能化方向发展。而建立在计算机信息基础上的现代测控技术是一门新兴技术，是测量技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和通信技术等多种技术相互渗透相互结合、综合发展的一门新兴学科。现代测控技术对国民经济的发展有着重大影响，其发展趋势必须走向开放化、标准化。本文主要论述了现代测控技术的特点及应用实例，并对其未[键入文字]来的发展前景进行了展望。关键词：现代测控技术智能化开放化标准化应用分布式0引言测控专业属于工程技术专业，是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术的基础上，以工为主，多学科综合的专业，它主要研究各种精密测试和控制技术的新原理、新方法和新工艺。近年来计算机技术的发展大大地推动了测控技术应用和发展，形成现代测控技术。现代测控技术是一门高新技术，以测控、测量、电子等学科为基础，涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。其主要特点可以概括为：智能化、数字化、网络化、分布式化。随着现代科学技术的飞速发展和不断融入，加快了现代测控技术的发展，使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进。作为一门实践性很强的技术，现代测控技术在工业、农业和国防等领域的应用广度和深度正不断的扩大，并将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。1现代测控系统概述现代测控系统是一个综合系统，其目的是实现生产过程的自动化控制，它以计算机技术为核心，并集控制和测量为一体。1.1现代测控系统的组成现代测控系统的组成大致可以分为五个部分，即：①控制器部分。是系统的控制中心和指挥中心，主要指计算机、小型机、单片机等。②程控设备和仪器。包括激励源、程控伺服系统、各种程控开关及仪器、执行元件、存储器件、显示器件等。③测控应用软件。包括I／0接口软件、可执行应用程序和仪器驱动程序等。④总线与接口部分。包括连接器、电缆、插槽、机械接插件等。它是连接控制器与各种设备、程控仪器的通路，以完成数据、命令及消息的交换与传输。⑤被测对象。主要是指生产线、系统、子系统、被测设备等，通过电缆、开关、接插件等于测控设备相连接。根据测控任务的不同，被测对象也是千差万别[键入文字]的。1.2现代测控系统的基本类型按照结构不同，现代测控系统可以分为三类。①基本型测控系统主要由传感器、数据采集卡、信号调理电路和计算机组成。它能够完成对多点的实时、快速测量，并能进行信号和数据分析，消除干扰，最终做出判别。②闭环控制型测控系统主要应用于闭环控制系统的测试系统，其过程的自动控制可归纳为实时数据采集、实时控制、实时判断、实时决策三个阶段。③标准通用接口型测控系统标准通用接口型是由模块组合而成，并且所有模块的对外接口都是按照规定标准设计的。2现代测控技术的特点现代测控系统充分利用计算机资源，在人工最少参与的条件下尽量以软代硬，并广泛集成无线通讯、计算机视觉、传感器网络、全球定位、虚拟仪器、只能检测理论方法等新技术，使得现代测控系统具有以下特点。2.1测控设备软件化通过计算机的测控软件，实现测控系统的自动极性判断、自动量程切换、自动报警、过载保护、非线性补偿、多功能测试和自动巡回检测等功能。软测量可以简化系统硬件结构，多小系统体积，降低系统功能，提高测控系统的可靠性和“软测量”功能。2.2测控过程只能划在现代测控系统中，由于各种计算机成为测控系统的核心，特别是各种运算复杂但易于计算处理的只能测控理论方法的有效介入，使现代测控系[键入文字]统趋向只能化的步伐加快。2.3高度的灵活性现代测控系统以软件为核心，其生产、修改、复制都较容易，功能实现方便，因此，现代测控系统实现组态化、标准化，相对硬件为主的传统测控系统更为灵活。2.4实时性强随着计算机主频的快速提升和电子技术的迅猛发展，以及各种在线自诊断、自校准和决策等快速测控算法的不断涌现，现代测控系统的实时性大幅度提高，从而为现代测控系统在高速、远程以至于超实时领域的广泛应用奠定了坚实基础。2.5可视性好随着虚拟仪器技术的发展、可视化图形编程软件的完善、图像图形化的结合以及三位虚拟实现技术应用，现代测控系统的人机交互功能更加趋向人性化、实时可视化的特点。2.6测控管一体化随着企业信息化步伐的加快，一个企业从合同订单开始，到产品包装出厂，全程期间的生产计划管理、产品设计信息管理、制造加工设备控制等，既涉及对生产加工设备状态信息的在线测量，也设计对加工生产设备行为的[键入文字]控制，还设计对生产流程信息的全程跟踪管理，因此，现代测控系统向着测控管一体化方向发展，而且步伐不断加快。3现代测控技术的具体应用3.1新型传感器技术传感技术是当今世界发展最迅速的高新技术之一。为了适应现代科学技术的发展，新型传感器逐渐融入了诸如计算机技术、智能技术和网络技术等新技术，使其结构更加完善功能更加强大。新型传感器技术的应用体现在：①微型化气体传感器广泛应用于交通、医学、化工、机器人、国防、防伪等领域。②数字化传感器在实际生产和生活中应用广泛，如．银行监控、测量环境温度、图像传感器等。③集成化传感器主要用于温度测量、压力测量和视觉测量。④智能化传感器的典型应用，如火车机车的状态监测、心内压监控系统等。⑤网络化传感器在工业、农业、军事国防、医疗、抢险救灾、环境监测、城市管理、反恐等许多领域具有潜在的实用价值和重要的科研价值。3.2现代测控总线技术在现代测控系统中，利用总线技术可以在很大程度上简化测控系统结构，增加系统的可靠性、开放性、兼容性及可维护性，从而降低系统成本。现代测控总线技术的应用有：①GPIB总线技术利用计算机实现了对仪器的操作和控制，促使测控技术向大规模测控系的方向迅速发展。②USB总线具有低成本、速度快、使用灵活、即插即用、易于扩展等优点，在低速设备上应用广泛。③IEEE总线具有支持多种总线速率、支持等时和异步两种传输方式、分层的硬件和软件、支持点对点传输、可扩展总线、错误检测和处理等优点，成为外部硬盘、视频设备、高度数字音频和其他高速外设的首选接口。④自动化系统与设备正朝着现场总线体系结构的方向前进，将极大的促进企业网络和自动化相关行业的发展。⑤LXI总线有着巨大的竞争潜力和广阔的发展空间，尤其适合于多个单位合作研究开发生产的项目和分布在不同地区的研发机构。3.3虚拟仪器技术[键入文字]虚拟仪器技术是计算机辅助测试领域的一项重要技术，是现代仪器技术和现代计算机技术深层次结合的产物具有功能强大、交互性、灵活性、系列化和模块化、网络化等优点。虚拟仪器技术的应用也较广泛，如：①利用虚拟仪器技术测量不同进口压力和转速下的液力变矩器的性能参数。②虚拟仪器技术用于蚕茧无损质量检测。③利用虚拟仪器计算机视觉软件和开发工具开发出计算机自动化秧苗分析系统，可用于预测在最后发芽期限发芽良好的秧苗数量及监视秧苗质量。④虚拟仪器技术用于农机监控、检测上及农机现代化管理与教育。3.4远程测控技术常见的远程测控技术有：专线远程测控技术、电话网远程测控技术、以太网远程测控技术和无线通信远程测控技术。远程测控技术的应用主要有：①基于Internet的远程测控技术在核电站检测、电网运行监控、石油输送管道的远程监控、机器人的远程监控等领域应用广泛。②基于现场总线的远程测控技术，主要应用于现场总线仪表、现场总线网络、现场总线远程测控系统等的监测。③基于无线通信的远程测控技术特别适用于用户密度不高、距离较远、不易布线和地理环境复杂的地区和情况。4现代测控系统的研究现状4.1发展概况现代测控技术在追求仪表智能化的同时，还对其稳定性、可靠性和适应性要求也不断提高，相应的，随着技术发展，测控技术大量应用高新技术和新的科学研究成果，测控技术的技术指标与功能不断提高。作为代表，测控仪器仪表单元微小型化、智能化日趋明显。测控技术的两个方面，一个是测一个是控。“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，通过反馈等方式控制整个系统。计算机已经成为测控技术中的中坚力量，于是，网络技术也就自然而然的越来越成为测控技术满足实际需求的关键支持。但是不可否认，测控电路依然是测控技术发展的基础，和另一个重要的发展方向。[键入文字]20世纪50年代初，计算机就开始应用于工业生产过程控制，控制理论与计算机技术的结合，产生了新型计算机控制系统，为自动控制系统的应用与发展开辟了新的阶段。目前，应用较多的现代控制策略主要有自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。就应用而言，现代测控技术在当今社会的各个行业中,起着举足轻重的作用。无论科学研究、产品质量及自动控制都需要检测。例如现代检测技术的一个主要发展方向光电检测技术，它由于具有测量精度高、速度快、非接触、频宽与信息容量极大、信息效率极高以及自动化程度高等突出特点而广泛应用于工业、农业、家庭、医学、军事和空间科学技术等领域。其中，现场仪表与控制室装置之间通信采用模拟信号4～20mA，数字控制仪表内部的信号处理为数字信号，但输入仍为4～20mA，控制装置之间和控制装置与上位计算机之间采用数字通信技术。例如目前数字控制仪表，DCS系统，PLC系统，FCS系统等。从20世纪80年代中期以来，CIMS日渐成为制造工业的热点。其原因不仅在于CIMS具有提高生产率、缩短生产周期以及提高产品质量等一系列极有吸引力的有点，也不完全在于一些大公司采用CIMS取得了显著的经济效益，最根本的原因在于CIMS是在新的生产组织原理和概念指导下形成的一种新型生产模式。世界上很多国家和企业把发展CIMS定为本国制造工业或企业的发展战略，制定了很多由政府和工业界支持的计划，用以推动CIMS的开发与应用。但随着工业向大型、连续、综合化发展，所构成的系统会越来越复杂。4.2特点自动检测系统（ATS）是一个不断发展的概念，随着各种高新技术在检测领域的运用，它不断被赋予各种新的内容和组织形式。当前的自动检测系统，通常包括以下几个部分：（1）、控制器控制器是自动检测系统的核心，它由计算机构成。其功能是管理检测周期，控制数据流向，接收检测结果，进行数据处理，检查读数是否在误差范围内，进行故障诊断，并将检测结果送到显示器或打印机。（2）、激励信号源激励信号源是主动式检测系统必不可少的组成部分．其功能是向被测单元（UUT）提供检测所需的激励使号。[键入文字]（3）、测量仪器测量仪器的功能是检测UUT的输出信号．根据检测的不同要求，测量仪器的形式也不同，如数字式多用表，频率计，A／D变换器及其它类型的检测仪器等。（4）、开关系统开关系统的功能是控制UUT和自动检测系统中有关部件间的信号通道。即控制激励信号输入UUT，和UUT的被测信号输往测量装置的信号通道。（5）、适配器适配器的功能是实现UUT与自动检测系统之间的信号连接。（6）、人机接口人机接口的功能是实现操作员和控制器的双向通信。常见的形式为，操作员用键盘或开关向控制器输人信息，控制器将检测结果及操作提示等有关信息送到显示器显示。（7）、检测程序自动检测系统是在检测程序的控制下进行性能检测和故障诊断的。检测程序完成人机交互、仪器管理和驱动、检测流程控制、检测结果的分析处理和输出显示、故障诊断等，是自动检测系统的重要组成部分。最后，值得注意的是，以上七个部分不是所有的检测系统都具备的，而且对有些简单的检测系统，其各环节之间的界线也不是十分清楚，需根据具体情况进行分析。4.3发展趋势现代测控技术正向智能化、网络化和集成化的方向发展。大规模及超大规模集成电路的发展，提高了计算机的可靠性和性能价格比，从而使计算机控制系统的应用也越来越广泛。