测控技术与仪器

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测控技术与仪器【测控技术与仪器】测控技术与仪器是研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、电力及自动控制技术等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。
基本介绍中文名：测控技术与仪器
外文名：The measurement and control technology and instrument
类型：研究信息的获取和处理
主要是：採集对象发出的各种信号
包括：物理信号和化学信号
专业介绍测控技术及仪器专业是仪器科学与技术和控制科学与技术交叉融合而形成的综合性学科。方向一以集电子技术、先进控制理论、计算机控制技术、自动检测技术、光电技术以及网路技术于一体为特色，以生产过程的机电装备运行状态及其信息为研究对象。本方向旨在培养基础理论扎实、实践能力强、知识面广，外语综合能力和计算机套用能力较强，人文社会科学综合素质较高，具有开拓创新意识，能够从事工业过程控制理论与装备、计算机辅助测试系统、信息处理与状态识别等领域的研究开发、设计製造和运行管理的複合型高级工程技术人才。方向二以光—机—电—仪器—计算机技术一体化为特色，以感测器技术、信息获取与处理技术、自动化精密机械以及智慧型仪器仪表为主要研究对象。本方向旨在培养基础理论扎实、实践能力强、知识面广，外语综合能力和计算机套用能力较强，人文社会科学综合素质较高，具有开拓创新意识，能够从事测控仪器、信息技术以及测试计量技术等方面的研究开发、设计製造和运行管理方面的複合型高级工程技术人才。测控技术与仪器是将自动化系统上的信号加以採集、整理、处理、而后进行显示或者发出控制信号的过程。主要环节採集在信号採集环节，主要是採集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成电信号，以便于后续的处理。对象发出的信号大多数是通过感测器来採集的，包括物理信号（如温度、流量、压力等）和化学信号（如湿度、气味等）两大类，当然还包括不能归为这两类的一些信号，如可靠性、价格等。而开关量信号（带有数位讯号的特徵）则主要是靠带有单片机电路的仪器，如无纸记录仪，进行採集。此外，图像信号自然是由摄像装置来进行採集。整理在信号的整理阶段，主要是对採集到的电信号进行平整、滤波、模数转换等，转换成便于处理的数位讯号。上述三种信号类型在整理阶段的内容有所不同，比如对感测器传来的信号主要是进行信号放大、平整、滤波和模数转换的过程；而对于开关量信号通过无纸记录仪的採集之后一般都能够转换成所需要的数位讯号以待输出到下一个处理环节；对于图像信号，经採集之后主要是用于显示，若还需对图像进行处理，再显示，或者发出控制信号，那幺也必须将图像信号转换成数位讯号，进行处理，这就是一个複杂的问题。处理在信号的处理阶段，主要是对数位讯号进行处理以便显示，或者发出控制信号。我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号传送给对象，使对象调整运转的状态以复归正常。显示控制在显示与控制环节，显示主要是指将数位讯号通过便于我们观察的形式显示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过程。上面的四个环节就构成了整个测控的过程，如果包括控制的过程，则刚好形成了一个闭环，即信号从对象开始，经过採集、整理、处理，最后又将控制信号作用于对象的闭环。就业方向适合从事测控仪器、计算机辅助测试、信息处理以及工业过程控制等领域研究、开发、设计和製造的高级工程技术人才。本专业招收理工类学生，学制4年。设3个专业方向。方向一：检测技术与自动化装置方向；方向二：测试计量技术及仪器方向；方向三：工业自动化控制及过程控制方向。专业方向介绍：测控技术与仪器专业是仪器科学与技术和控制科学与工程交叉融合而形成的综合性学科。方向一以集电子技术、先进控制理论、计算机控制技术、自动检测技术、光电技术以及网路技术于一体为特色，以生产过程的机电装备运行状态及其信息为研究对象。本方向旨在培养基础理论扎实、实践能力强、知识面广，外语综合能力和计算机套用能力较强，人文社会科学综合素质较高，具有开拓创新意识，能够从事工业过程控制理论与装备、计算机辅助测试系统、信息处理与状态识别等领域的研究开发、设计製造和运行管理的複合型高级工程技术人才。方向二以光—机—电—仪器—计算机技术一体化为特色，以感测器技术、信息获取与处理技术、自动化精密机械以及智慧型仪器仪表为主要研究对象。本方向旨在培养能够从事测控仪器、信息技术以及测试计量技术等方面的研究开发、设计製造和运行管理方面的複合型高级工程技术人才。测控技术与仪器是将自动化系统上的信号加以採集、整理、处理、而后进行显示或者发出控制信号的过程。英文名称：Measuring and Control Technology and Instrumentations 。技术发展自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智慧型仪器、汇流排仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软体和硬体优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被採集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，採用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据採集方面，数据採集卡、仪器放大器、数位讯号处理晶片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据採集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软体和硬体的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。这样的现代仪器设备的功能已不再由按钮和开关的数量来限定，而是取决于其中存储器内装有软体的多少。从这个意义上可认为，计算机与现代仪器设备日渐趋同，两者间已表现出全局意义上的相通性。据此，有人提出了“计算机就是仪器”/软体就是仪器”的概念。计算机就是测控系统的中坚汇流排式仪器、虚拟仪器等微机化仪器技术的套用，使组建集中和分散式测控系统变得更为容易。但集中测控越来越满足不了複杂、远程（异地）和範围较大的测控任务的需求，对此，组建网路化的测控系统就显得非常必要，而计算机软、硬体技术的不断升级与进步、给组建测控网路提供了越来越优异的技术条件。Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等网路化计算机作业系统，为组建网路化测试系统带来了方便。标準的计算机网路协定，如OSI的开放系统互连参考模型RM、Internet上使用的TCP/IP协定，在开放性、稳定性、可靠性方面均有很大优势，採用它们很容易实现测控网路的体系结构。在开发软体方面，比如NI公司的Labview和LabWindows/CVI ， HP公司的VEE ，微软公司的的VB、VC等，都有开发网路套用项目的工具包。软体是虚拟仪器开发的关键，如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分强大，不仅使虚拟仪器的开发变得简单方便，而且为把虚拟仪器做到网路上，提供了可靠，便利的技术支持。LabWindows/CVI中封装了TCP类库，可以开发基于TCP/Ip的网路套用。Labview的TCP/IP和UDP网路VI能够与远程应用程式建立通信，其具有的Internet工具箱还为套用系统增加了E-mail、FTP和Web能力；利用远程自动化VI ，还可对控制其他设备的分散的VI进行控制。Labview5．1中还特别增加有网路功能，提高了开发网路应用程式的能力。将计算机、高档外设和通信线路等硬体资源以及大型资料库、程式、数据、档案等软体资源纳入网路，可实现资源的共享。其次，通过组建网路化测控系统增加系统冗余度的方法能提高系统的可靠性，便于系统的扩展和变动。由计算机和工作站作为结点的网路也就相当于现代仪器的网路。计算机已成为现代测控系统的中坚。网路技术已越来越成为测控技术满足实际需求的关键支撑当今时代，以Internet为代表的计算机网路的迅速发展及相关技术的日益完善，突破了传统通信方式的时空限制和地域障碍，使更大範围内的通信变得十分容易， Internet拥有的硬体和软体资源正在越来越多的领域中得到套用，比如电子商务、网上教学、远程医疗、远程数据採集与控制、高档测量仪器设备资源的远程实时调用，远程设备故障诊断，等等。与此同时，高性能、高可靠性、低成本的网关、路由器、中继器及网路接口晶片等网路互联设备的不断进步，又方便了Internet、不同类型测控网路、企业网路间的互联。利用现有Internet资源而不需建立专门的拓扑网路，使组建测控网路、企业内部网路以及它们与Internet的互联都十分方便，这就为测控网路的普遍建立和广泛套用铺平了道路。把TCP/IP协定作为一种嵌入式的套用，嵌入现场智慧型仪器（主要是感测器）的ROM中，使信号的收、发都以TCP/IP方式进行，如此，测控系统在数据採集、信息发布、系统集成等方面都以企业内部网路（Intranet）为依託，将测控网和企业内部网及Internet互联，便于实现测控网和信息网的统一。在这样构成的测控网路中，传统仪器设备充当着网路中独立节点的角色，信息可跨越网路传输至所及的任何领域，实时、动态（包括远程）的线上测控成为现实，将这样的测量技术与过去的测控、测试技术相比不难发现，今天，测控能节约大量现场布线、扩大测控系统所及地域範围。使系统扩充和维护都极大便利的原因，就是因为在这种现代测量任务的执行和完成过程中，网路发挥了不可替代的关键作用，即网路实实在在地介入了现代测量与测控的全过程。基于Web的信息网路Intranet ，是目前企业内部信息网的主流。套用Internet的具有开放性的互联通信标準，使Intranet成为基丁TCP/IP协定的开放系统，能方便地与外界连线，尤其是与Internet连线。藉助Internet的相关技术， Intranet给企业的经营和管理能带来极大便利，已被广泛套用于各个行业。Internet也已开始对传统的测控系统产生越来越大的影响。目前，测控系统的设计思想明显受到计算机网路技术的影响，基于网路化、模组化、开放性等原则，测控网路由传统的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网路化。智慧型化的测控系统。网路的节点上不仅有计算机、工作站，还有智慧型测控仪器仪表，测控网路将有与信息网路相似的体系结构和通信模型。比如目前测控系统中迅猛发展的现场汇流排，它的通信模型和OSI模型对应，将现场的智慧型仪表和装置作为节点，通过网路将节点连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的测控系统。测控网路的功能将远远大于系统中各独立个体功能的总和。结果是测控系统的功能显着增强，套用领域及範围明显扩大。Jini软体技术问世。Jini软体技术旨在使各种电器设备、测量仪器及採用JAVA晶片的各种装置能连线上网， Jini软体连同以Java语言编写的简单程式，可使联网的任何仪器设备实现其自身功能的同时，还能为其他仪器设备加以利用。