测控系统的地位与作用

第一章绪论1.1测控系统的地位与作用一、测控系统的地位“测量”和“控制”是人类认识世界和改造世界两项基本任务，而测控仪器或系统则是人类实现这两项任务工具和手段。二、测控系统的作用1、科学的发展、突破往往是以检测仪器和技术方法上的突破为先导的。在诺贝尔物理和化学奖中大约有1/4是属于测试方法和仪器创新。2、测控仪器或系统在工作生产中起着把关者和指导者的作用，广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工、纺织等行业。3、仪器与测试技术已是当代促进生产的一个主流环节。90年代初美国仪器仪表工业总产值只占工业总产值的4%，但它对国民经济的影响达到66%。4、仪器仪表对国民经济有巨大的“倍增器”和拉动作用。是改造传统工业必备的手段，也是产品具备竞争能力、进入市场经济必由之路。5、仪器在产品质量评估及计算等有关国家法制实施中起着技术监督的“物质法官”的作用。6、在国防建设中，军工产品的仪器仪表就是军事战斗力的重要组成部分。7、现代仪器已逐渐走进千家万户，与人们的健康、日常生活、工作和娱乐活动休戚相关。8、当今信息化时代，仪器的作用主要是获取信息，作为智能行动的依据。仪器是一种信息的工具，起着不可或缺的信息源的作用。仪器工业是信息工业的重要组成部分。钱学森院士说：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。1.2测控系统微机化的重要意义一、测控仪表或系统的发展历史应用时代20世纪50年代前20世纪60年代20世纪70年代后仪表类型基地式气动仪表电动单元组合式仪表计算机测控系统信号形式20.67～103.35kPa气动信号4~20mA直流电流信号模拟电信号或数字电信号仪表特点操作人员只能通过生产现场的巡视，才可以了解生产过程的状况。操作人员可以在控制室内观察生产现场的状况。微型计算机技术引入测控系统，实现高精度、高性能、多功能、自化化、智能化。二、测控系统微机化的优点计算机技术的引入，可为测控系统，带来一些新特点和新功能：(1)自动对零功能(2)量程自动切换功能(3)多点快速测控功能(4)数字滤波功能(5)自动修正误差功能(6)数据处理功能(7)复杂控制功能(8)多媒体功能(9)通信或网络功能(10)自我诊断功能1.3微机化测控系统的类型和组成1.3.1微机化检测系统微机化检测系统是以微机为核心，单纯以“检测”为目的系统。又常称为数据采集系统，其基本组成框图如图1-3-1所示。图1-3-1微机化检测系统框图典型实例：用于石油勘探的数字地震记录仪和数字测井仪在野外现场广泛使用的各种存贮式测试记录仪器。1.3.2微机化控制系统微机化控制系统是以微机为核心，单纯以程序控制为目的的系统，其组成框图如图1-3-2所示。它实质上是一种开环控制系统图1-3-2微机化控制系统框图典型实例：自动绣花机、数控机床。1.3.3微机化测控系统微机化测控仪器是以微机为核心、测控一体化的系统，这种系统对被控对象的控制是依据对被控对象的测量结果决定的。因此，它实质上是一种闭环控制系统，其基本组成框图如图1-3-3所示。图1-3-3微机的测控系统典型结构一、测控通道1、输入通道模拟量输入通道开关量输入通道2、输出通道：模拟量输出通道开关量输出通道。二、人—机接口键盘显示器打印机记录器报警器三、通信接口串行通信接口并行通信接口1．4本课程的内容与性质一、现代测控仪器或系统的特点1、是计算机技术与测控技术、电子技术相结合的产物。2、不同应用领域的微机化测控仪器或系统“大同小异”。“小异”――名称、型号、用途、性能各不相同“大同”――组成模块大多相同，整机原理大体相似。结论：我们不可能也没有必要去逐个学习不同应用领域的具体测控仪器或系统，而应该抓住它们的“共性”，学习各种测控仪器或系统共同的电路基础和整机原理，这样就能增强适应性，以不变应万变。二、本课程的学习内容主要研究微机化测控系统的整机原理与总体设计思想，学习怎样用过去学习的微型计算机、传感器、测量电路、控制电路等等功能模块构建一个适合特定需要的测控仪器或系统。三、与先修课的联系和区别1、必需的先修课：模拟电路、数字电路、传感器技术、测控电路、微机原理等。2、与先修课的区别：本课程不是研究各电路模块本身的工作原理，而是研究由各个模块构成的整个仪器或系统的工作原理；本课程不是研究各模块的内部结构，而是研究各模块相互之间的连接和影响；本课程不是设计某一个模块的具体电路，而是从总体设计角度出发，研究各模块设置的必要性，以及整机对该模块的技术要求；本课程不只是从整机角度研究各部分硬件的连接，而且把硬件与软件结合起来，着重研究与硬件相关的接口软件测控算法、整机监控程序以及影响整机性能的抗干扰技术等。四、本课程的性质是测控技术与仪器、自动化等专业的学生在学习完先修课后必须学习的一门综合性很强的专业核心课程。思考题与习题1、为什么说仪器技术是信息的源头技术?2、为什么现代测控系统一般都要微机化?3、微机化测控系统有哪几种类型?画出它们的组成框图。