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一、数控机床测控系统1、测量部分.包括传感元件和测量信号的处理。传感元件将刀具的位置转换成电信号。通过转换和处理模块，去除信号中的噪声，并将信号在不失真的前提下调理为后续电路可用的电信号。通过信号转换电路（A/D），将模拟信号转换为数字信号。2、控制器测量信号经处理后，作为反馈信号送入控制器，和输入信号进行比较，并根据比较结果输出控制信号，控制刀具的运动，实现闭环控制。3、执行机构控制信号经数/摸(D/A)转换后，产生一个电压或电流去驱动执行机构，控制刀具的运动。推而广之，测控系统所涉及的范围主要包括如下内容：（1）测量和采集：即对某一现象或过程的物理，化学和生物参数进行测量,采集，显示和记录。这些任务需要各种各样的传感器，测量装置和数据采集硬件系统来完成。（2）控制即对某一过程或试验对象的某些参数按预定的要求或规律实施控制，这就需要有相应的控制硬件系统实现和执行各种控制功能。（3）计算机的管理和操作；现代的测量，数据采集和控制系统都是在计算机的管理和操作下进行工作的。因此，现代的测控系统通常都配置有相应的计算机及外设。（4）测控软件；对测控硬件系统的驱动，诊断和对被测数据进行处理后，以数字，图标，图像，图形和文件的形式显示，记录和打印；对受控过程或试验对象以某种规律或控制算法进行控制。这些任务需要驱动，诊断和处理软件一集控制算法软件来完成。这些软件就是测控系统软件。二、信号调理大致可分为4种类型，即电平调整，线性化，信号形式转换，滤波及阻抗匹配。三．提高信号检测灵敏度或降低可检测下线的基本方法有两种。一种是传感器和放大器入手，或降低它们的固有噪声水平，或研制新的低噪声传感器。另一种是分析测量中的噪声规律和信号规律，通过各种手段从噪声中提取信号。微弱信号检测，主要是利用后一路径。窄带滤波法是利用信号的功率谱密度较窄，而噪声的功率谱密度相对很宽的特点，采用限制测量系统带宽的方法。把通带带宽以外的噪声排除，从而将有用的信号提取出来。具体的实现方式是使用一个窄带通滤波器，滤掉宽带噪声，只让窄带宽信号通过（仅有极少量窄带噪声通过），从而提高输出信号的信噪比。此法可以在很大程度上抑制与信号不同频率的噪声干扰，但对信号同频率噪声却无能为力。同步累计法是利用信号的重复性和噪声的随机性，对信号进行多次重复测量，使信号同相的累计起来，而噪声成分则由于随机性而相互抵消从而达到提高信噪比的目的。当然，所付出的代价是实时性降低。相关检测技术是应用周期信号不同时刻的幅值具有相关性，而噪声随时间变化具有随机性这两种不同的特点，通过计算自相关或互相关函数，将周期性信号从噪声中提取出来的目的。四．锁定放大器是利用互相关原理设计的一种同步相干检测仪，通过对检测信号和参考信号进行相关运算，实现微弱信号检测的目的。其中Ui(t)为输入信号，U2（t）为参考信号。这两路信号同时输入给乘法器进行运算，然后再经过积分器，最后输出信号U0(t)。五、图像滤波，常用方法；均值滤波，中值滤波和边缘保持滤波，均值滤波；把每个像素都用周围小领域内像素来作均值操作，一般选用8个像素比较好。优缺点；可以平滑图像，速度快，算法简单。可以有效抑制高频噪声。所带来的副作用是去除了高频成分和图像中的锐化细节，模糊了边缘信息。中值滤波；基本思想是利用像素点领域灰度值的中值来代替该像素点的灰度值。由于灰度值的选取不依赖于领域内那些与典型值差别很大的值，因此在去除脉冲噪声的同时又能保留图像边缘细节。前面所述的两种滤波方法算法简单，比较容易实现。均值滤波具有图像平滑的功能，可将高频噪声点“平滑”掉，但会使图像边缘模糊化。中值滤波可以有效去除脉冲噪声，但同时也会滤除掉图像中的线条细节。边缘保持滤波方法是在上述两种方法基础上的改进。其目的在于，在滤出图像噪声的同时，又不至于使图像边缘十分模糊。边缘保持滤波常用的方法K近旁均值滤波器（KNNF），K近旁中值滤波器（KNNMF）,对称相邻均值滤波器（SNNF），对称相邻中值滤波器（SNNMF）以及最小均方差滤波器。具体都是作一个相应作用模板，选择对应像素进行处理，再将处理好的像素的灰度值替换掉原来的值。六，模拟滤波器可用R,L,C一些无源元件组成，也可以用无源和有源元件组合而成。前者是无源滤波器，后者是有源滤波器。有源滤波器中的有源元件可以用晶体管，也可用运算放大器。滤波器的主要参数有（1）谐振频率和截止频率。一个没有衰减损耗的滤波器，谐振频率就是它自身的固有频率。截止频率也称为转折频率，一般是频率特性下降3dB那一点所对应的频率。（2）通带增益选通的频率中，滤波器的放大倍数。（3）频带宽度对低通和带通滤波器而言，频带宽度是指频率特性的通带增益下降3dB的频率范围。对于高通和带阻滤波器，频带宽度是指阻带宽度。（4）品质因数和阻尼系数，是衡量滤波器选择性的一个指标。品质因数Q定义为谐振频率与带宽之比。阻尼系数定义（5）滤波器参数对元件变化的灵敏度。滤波器中某无源元件x发生变化，必然会引起滤波器某参数y的变化，则y对x变化的灵敏度定义为七无源滤波器的优缺点；无源滤波器的优点在于设计和实现简单，利用简单的R,L,C器件即可搭建具有一个或两个极点的滤波器，且频率特性计算容易。滤波器的缺点是(1)滤波器的特性由所采用元件的值直接决定，对元件值的误差非常敏感；（2）截止频率较低时，R,C需取比较大的值，需要选择大尺寸的元器件；（3）在阻带内，幅频特性衰减缓慢，即高频滚降值不高；（4）滤波器本身无法提供增益；（5）为选取合理的电容值，电阻值可能会比较大，导致滤波器的输出阻抗很高。这样，对后续电路而言，信号源的内阻过大。八滤波器的设计一般分三个阶段。首先，根据系统要求确定通带频率及增益等参数。其次，确定满足所需特性的滤波器传递函数的数学表达式。一般是从经典类型中选用一中，如巴特沃斯，切比雪夫，椭圆滤波器等。最后，通过电路的设计与调试实现所需的传递函数。具体来说，首先将传递函数分解为二阶环节的级联，然后分别对每个二阶环节选择合适电路予以实现，最后再将各二阶滤波器进行级联。九设计数字滤波器包括3个基本步骤；（1）制定系统所需特性的技术指标；（2）将这些技术指标用一个因果时域离散系统逼近；（3）用有限精度算法实现该系统；十一、图像类型与图像文件格式区别与联系图像文件格式是记录和存储影像信息的格式。对数字图像进行存储，处理，传播。必须采用一定的图像格式，也就是把图像的像素按照一定的方式进行组织和存储，把图像数据存储成文件就得到图像文件。常见的图像文件格式有BMP,GIF,TIFF,JPEG,PSD,WMF,PNG.。图像类型有二进制图像，灰度图像，RGB图像，索引图像，多帧图像。区别与联系图像文件格式为图像的数据存储与访问提供了标准的接口。在对图像进行运算处理时，真正接触的是数据，图像类型表示了数组数值与像素颜色之间的关系。图像类型不同，所采取的处理方法也有所区别，运算量也不大相同。十二、数据采集的几种接口类型（自动控制系统）用配有PCI,PXI/CompactPCI,PCMCIA,USB,IEEE1394，ISA并行或串行接口的个人电脑（PC）采集数据，PCI总线和USB总线是绝大多数台式计算机的标准设备，ISA总线已不再经常使用。还有基于GPIB,VXI,PXI,CAMAC,RS232的数字接口总线。十三动力环境监测系统的网络结构三级组网结构；SC监控中心SS监控站SU监控单元SM监控模块。二级组网结构：监控中心被控端局，监控模块。SC的功能；告警管理，配置管理，安全管理，报表管理，通信管理，显示和打印。SS的功能；连接各监控单位，汇总上传信息，传送上层指令。SU的功能；实时采集，主动上报信息，接收运行指令，存储相关数据，现场处理控制。十四、脉冲涡流检测1脉冲信号发生模块：本实验以单片机80C196KB和DDS芯片AD7008为核心构成；采用直接数字合成(DDS)技术来产生激励信号。通过电压比较器进行整流滤波后得到脉冲激励信号。2传感器模块；由激励线圈和检测线圈两部分3被测试件模块；有缺陷的铝板4数据采集与处理模块；通过内插式PCI进行数据采集i=imread(‘D:\qimo.jpg’,’jpg’)；%读入图片名为qimo的图片，图像文件格式为jpg存储位置为d盘g=rgb2gray(i);%将图片i转化为黑白图片gfigure(1)imshow(i);%显示图像ititle(‘原始图像（彩色）’)；figure（2）imshow（g）;%显示图像gtitle(‘黑白图像’)imhist（g）;%显示图像g直方图title(‘灰度直方图’)；j=find(i130);i(j)=250；figure(3)imshow（i）；%显示图像ititle(‘图像二值化阈值为250’)；k=im2bw(i,0.5);%选取阈值为0.5figure(4)imshow(k);%显示二值化图像title(‘图像二值化阈值130’)；灰度直方图I1=imread(‘d:\image.bmp’,’bmp’);subplot(2,1,1);imshow(I1);%显示图像title（‘原始图像’）；subplot(2,1,2);imhist(I1);%显示图像直方图title（‘图像直方图’）；十、PID控制器：比例控制、积分控制、微分控制。PID控制器作为工业控制中主寻控制器，大多数过程可由低阶动态环节近似逼近，适用于单输入单输出系统。根据系统误差，用比例，积分，微分计算控制量，进行控制。当比例（P）,积分（I）,微分(D)三种控制作用的调节参数选择适当时，就可充分发挥3种调节规律的优点，得到一种较为理想的动，静态控制效果。具体来说，当系统中干扰刚出现时，“微分”立即作用，消弱变化趋势；在干扰到来后，“比例”起克服作用，使偏差幅度减小；接着由“积分”作用把静差消除。function[num,den,Kp,Ti,Td,H]=Ziegler-stdTi=[];Td=[];H=[];K=vars(1)；L=vars(2);T=vars(3);a=KL/Tifkey=1,num==1/a;%判断设计P控制器elseifkey==2,kp=0.9/a;Ti=3.33*L,%判断设计PI控制器elseifkey==3，kp=1.2/a;Ti=2*L;Td=L/2;%判断设计PID控制器endswithkeycase1，num=kp;den=1;%判断设计P控制器case2,num=kp*[Ti,1];den=[Ti,0];%判断设计PI控制器case3,P0=[Ti*Td,0,0];%判断设计PID控制器P1=[0，Ti,1];P2=[0,0,1];P3=P0+P1+P2P4=kp*P3Num=P4/Ti;den=[1,0];end.十五．零示法：利用电动或手动反馈调节系统来调节标准电阻器之值，直到电桥达到平衡，零示法的主要缺点在于电桥平衡状态的反馈调节。在测控系统中，惠斯登电桥经常采用偏转工作方式。十六、系统硬件结构参数1、脉冲信号激励装置：（1）51单片机控制AD9833芯片产生占空比连续可调的方波信号（2）基于PA02集成功放芯片的功率放大器20V/us,±5A,350kHz2、信号放大电路：选用低功耗高精度的仪用放大器INA118P，BW=200KHzCMR=110dB。3、数据采集卡：PCI98124个单端输入通道，最高采样率可达20MHz4、磁敏传感器：（1）检测线圈采用漆包线绕制（2）Hall传感器UGN3503，灵敏度范围：0.75~1.75mV/G（3）GMR传感器AA002-02，灵敏度范围：3.0~4.2mV/V/Oe