测控技术与仪器

第8章测控技术及仪器专业的培养目标和人才素质要求测控技术与仪器—简称测控专业测：测量技术，对客观事物取得数量概念的一种认识过程（从定性到定量的过程,如“热”），包括传感技术和测量技术。传感技术：获取想知道的信息，非电信息到电信息的转换测量技术：将获得的信息量化，数据处理技术控：控制技术，对客观事物或过程进行驾驭、支配的一种操纵过程。显示记录技术：提供观察信息和记录方便数据传输技术：将信息传输到远处测量和控制是测控技术实现的重要手段。大五班专用互帮互助方便你我他一起向成功进发惠风和畅制作O(∩_∩)O哈哈~涉及的学科内容检测的物理原理（传感原理）--物理化学原理传感器技术--被测量转换为电信号材料半导体微纳米等技术信号处理技术信号处理方法:FFT,小波硬件处理器件为例:LM101-AD620,Z80-FPGA软件计算机技术交叉学科它的意义？（1）对于科学的意义:“科学，只有当人类懂得测量时才开始”--门捷列夫桌椅建筑飞机的雷达等各种检测测试设备载人飞船大量测试设备它的意义？（2－1）工业过程中的地位－以加工一个零件为例毛坯成品检验出厂半成品形状尺寸内部质量尺寸质量要求它的意义？（2－2）工业过程中的地位－以加工一个零件为例毛坯成品检验出厂半成品检测过程它的意义？（2－4）工业过程简化为一个测控过程，测量和检测是信息的源头信息获取有用信息反馈控制信息处理工业过程8美国国家导弹防御计划---NMD1.地基拦截器2.早期预警系统3.前沿部署(如雷达）4.管理与控制系统5.卫星红外线监测系统监测系统:探测和发现敌人导弹发射并追踪导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假弹头，敌友方从NMD说起如何发现目标-一个测试过程卫星如何预警地基雷达如何预警如何使拦截导弹击中目标一颗子弹如何才能打中另一颗子弹？学习什么？(1-1)如何完成需要我们解决的一个检测任务?检测一个我们关心的量？思考它涉及的东西如何测量天气的闷热？如何测量人体的基因缺陷？如果你在大海之中，如何确定自己的位置？如何发现敌方的导弹？......学习什么？(1-2)任务分解对检测任务的科学描述,如“闷热”从系统角度介绍测试和检测的基本原理热-测温度温度测量的各种方法闷-湿度如何搭建一个测控系统如何评价一个测控系统测控专业的学科组成与层次一级学科：仪器科学与技术/控制理论与控制工程二级学科：检测技术与自动化装置(博士点/硕士点）测试计量技术及仪器（硕士点）工程硕士专业：控制工程本科专业：测控技术与仪器8.1测控技术与仪器专业培养目标1．专业培养目标教育部1998年颁布的《普通高等学校本科专业目录》中明确了测控技术与仪器专业的培养目标：能力要求：本专业培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力目标要求：能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。”专业培养目标2．专业培养特点测控技术围绕着这样一条主线进行：信息的获取信息的处理信息的控制信息的传输。测控专业包含：电子技术、精密机械技术、光学技术、计算机技术和自动控制技术等多学科技术测控技术与仪器专业人才应具有以下特点：1）掌握多学科知识2）掌握最新技术3）具备实践动手能力CompanyLogo8.2测控技术与仪器专业的历史沿革1952年，天津大学、浙江大学，开始筹建“精密机械仪器专业”和“光学仪器专业”；1953年，北京理工大学，创建“军用光学仪器”专业；1958年，清华大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、东南大学、合肥工业大学、北京航空航天大学等30多所学校，相继筹建精密仪器专业；1960年，东北大学筹建自动化仪表专业按前苏联的模式，设：计量仪器、光学仪器、计时仪器、分析仪器、热工仪表、航空仪表、电子测量仪器、科学仪器等十多个专业。主要服务对象：军工、电子、航空、航海、精密测量、光学仪器、电子仪器等领域CompanyLogo1998年教育部新的专业目录中“测控技术与仪器”合并的专业精密仪器光学技术与光电仪器检测技术与仪器仪表电子仪器及测量技术检测技术与精密仪器测控技术与仪器几何量计量测试热工计量测试力学计量测量光学计量测量无线电计量测试CompanyLogo8.3我国高等院校测控技术与仪器专业简况【北京市12】清华大学、北京科技大学、北京交通大学、北京理工大学、北京航空航天大学、中国矿业大学(北京)、北京化工大学、北京工业大学、中国地质大学、北京信息科技大学、北京邮电大学、北京石油化工学院【天津市4】天津大学、天津理工学院、天津科技大学、天津职业技术师范学院【上海市5】上海交通大学、华东理工大学、上海大学、上海理工大学、上海电力学院【重庆市4】重庆大学、重庆工商大学、重庆邮电大学、重庆工学院【河北省10】河北工业大学、北华航天工业学院、华北电力大学、河北科技大学、燕山大学、河北理工学院、河北大学、河北建筑科技学院、石家庄铁道学院、河北农业大学【山西省3】中北大学、太原理工大学、太原科技大学【内蒙古自治区2】内蒙古工业大学、内蒙古科技大学【辽宁省12】东北大学、大连理工大学、大连海事大学、辽宁大学、沈阳工业大学、辽宁工程技术大学、大连交通大学、沈阳理工大学、沈阳化工学院、辽宁工业大学、辽宁石油化工大学、辽宁科技大学【吉林省5】吉林大学、长春理工大学、东北电力学院、长春工业大学、吉林化工学院【黑龙江省4】哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨理工大学、大庆石油学院【江苏省15】东南大学、中国矿业大学、南京理工大学、南京航空航天大学、南京邮电学院、南京工程学院、南京师范大学、苏州大学、扬州大学、南京工业大学、南通大学、常州工学院、华东船舶工业学院、淮阴工学院、南京林业大学CompanyLogo【浙江省4】浙江大学、中国计量学院、杭州电子科技大学、浙江工程学【安徽省6】中国科学技术大学、安徽大学、合肥工业大学、安徽工业大学、安徽理工大学、安徽工程科技学院【福建省3】厦门大学、华侨大学、集美大学【江西省5】南昌大学、南昌航空大学、华东交通大学、江西理工大学、东华理工大学【山东省6】山东科技大学、青岛科技大学、山东理工大学、山东大学、烟台大学、青岛理工大学【河南省8】郑州大学、河南大学、河南理工大学、华北水利水电学院、河南科技大学、郑州轻工业学院、中原工学院、南阳理工学院【湖北省9】武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学、湖北工业大学、武汉化工学院、湖北科技大学、中国地质大学、江汉大学、武汉科技学院【湖南省5】国防科技大学、中南大学、湖南大学、湘潭大学、湖南科技大学【广东省1】广东工业大学【广西壮族自治区2】桂林电子科技大学、广西工学院【四川省8】四川大学、电子科技大学、西南交通大学、成都理工大学、西南石油学院、成都信息工程学院、西华大学、四川理工学院【贵州省1】贵州大学【云南省1】昆明理工大学【陕西省12】西安交通大学、西北工业大学、西安电子科技大学、西安理工大学、陕西科技大学、西安工业学院、西安石油大学、西安工程科技学院、陕西理工学院、西安邮电学院、西安建筑科技大学、西安科技学院【甘肃省3】兰州大学、兰州交通大学、兰州理工大学【宁夏回族自治区1】西北第二民族学院CompanyLogo辽宁设有“测控”专业的学校本科：测控技术与仪器东北大学、大连理工大学、辽宁大学、大连海事大学、沈阳工业大学等12所大学。具有本学科硕士学位授予权的学校东北大学、大连理工大学、辽宁大学、大连海事大学、沈阳工业大学东北大学：本科专业“测控技术与仪器”硕士点控制科学与控制工程学科下的“检测技术与自动化装置”二级学科与仪器科学与技术学科下的“测试计量技术及仪器”二级学科招生，博士点在控制科学与控制工程学科下的“检测技术与自动化装置”二级学科。8.4测控技术的基本概念测控技术与仪器专业是多个仪器仪表类专业合并而成的大专业，“测控技术与仪器”是指对信息进行测量、采集、存贮、传输、处理和控制的手段与设备。包含测量技术、控制技术和实现这些技术的仪器仪表及系统。测控技术的核心是信息、控制与系统，尤其是高度复杂系统的信息获取和控制问题，具有很大的挑战性和潜在的经济效益。测控技术涉及电子学、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术等多项技术，主要研究各种检测、精密测试和控制技术的新原理、新方法和新工艺。测控技术即“测量”和“控制”的技术测控技术与仪器即“测量技术”、“控制技术”和实现它们的仪器。测控技术作为信息的源头技术和核心高新技术之一是一个国家科学技术发展水平的重要标志。信息技术的三大核心技术：•信息采集技术（传感技术、测试技术）---“感官”•信息传递技术（通信技术）---“神经”•信息处理技术（计算机技术）---“大脑”仪器仪表是可以通用化、规格化，并且可商业化的测试系统。23现代测控系统组成电气测试旨在实现各种参数的准确测量，随着科学技术的发展，嵌入式系统、传感技术、测控技术、总线技术、数据融合、故障诊断等内容逐渐融入、相互渗透，形成了综合型的现代电气测控系统。如图水箱液位自动控制系统是典型的测控系统人工控制自动控制感官传感器（变送器）大脑调节器（控制器）手脚执行器（调节阀）构成测控系统的基本仪表有：--控制仪表--测量仪表--自动装置传感器控制器执行器测控技术与仪器专业学习内容将围绕这些仪表和系统进行。其核心就是测量和控制技术。给定值＋－传感器控制器执行器对象控制变量被控变量干扰构成测控系统的基本仪表有：--控制仪表--测量仪表--自动装置传感器控制器执行器测控技术与仪器专业学习内容将围绕这些仪表和系统进行。其核心就是测量和控制技术。给定值＋－传感器控制器执行器对象控制变量被控变量干扰构成测控系统的基本检测及控制仪表有：传感器:检出元件或传感器，直接感受被测变量，并将它变换成适于测量的信号形式。变送/放大环节:对信号进行转换、放大等处理，并转换成4-20mA或20-100KPa标准信号，传送给显示部分进行指示或记录。显示部分:对各种被测参数进行指示、记录、报警和计算供操作人员监视控制系统和生产过程工况之用。执行环节:控制环节:将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。按照控制器输出的控制信号或手动操作信号，改变控制变量大小。工业电气自动化——过程控制28检测仪表基本要求检测值要能正确反映被测量变量的大小，误差不超过规定的范围。测量值必须迅速反映被测量变量的变化，即动态响应比较迅速。检测仪表在工作环境条件下，应能长期正常工作，以保证测量值的可靠性。测控系统的检测仪表性能指标评价29检测仪表中常用的基本性能指标静态特性测量范围、上下限及量程灵敏度和分辨率精确度滞环、死区和回差重复性和再现性可靠性动态特性动态误差：时间常数、全行程时间、滞后时间响应时间检测仪表的性能指标评价30测量范围、上下限，量程测量范围、上下限每个用于测量的仪表都有测量范围，它是该仪表按规定的精度进行测量的被测变量的范围。测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。量程仪表的量程可以用来表示其测量范围的大小，是其测量上限值与下限值的代数差，使用下限与上限可完全表示仪表的测量范围，也可确定其量程。量程＝测量上限值-测量下限值31例子一个温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值是150℃，则其测量范围可表示为-50～150℃，量程为200℃。给出仪表的测量范围可以知道上、下限及量程；只知道仪表的量程，不能确定出上下限及测量范围。32灵敏度仪表对被测参数变化的灵敏程度，常以在被测参数改变时，经过足够时间仪表示值达到稳定状态后，仪表输出变化量△Y与引起此变化的输入变化量△U之比：量程迁移改变灵敏度；零点迁移不改变灵敏度串联仪表系统，灵敏度具有可传递性。（乘积）分辨率仪表能响应和分辨的最小输入量，又称为仪表的灵敏限。通常仪表的灵敏度高，分辨率