測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)概論

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)概論班級(jí)：測(cè)控學(xué)號(hào)：姓名：摘 要：本文介紹了測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)（Measuring and Control Technology and Instrumentations）的概況、應(yīng)用與其發(fā)展歷程，描述了測(cè)控技術(shù)的基本概念、重要理論及應(yīng)用，介紹了儀器技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，還敘述了新型傳感器技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)等。1.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)概況 1.1.測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)定位 測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)，是一門研究信息的獲取和處理，以及對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行控制的理論與技術(shù)?！皽y(cè)控技術(shù)與儀器”是指對(duì)信息進(jìn)行采集、測(cè)量、存儲(chǔ)、傳輸、處理和控制的手段與設(shè)備，包含測(cè)量技術(shù)、控制技

2、術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的儀器儀表及系統(tǒng)。 測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)屬于工程技術(shù)專業(yè)，是建立在精密機(jī)械、電子技術(shù)、光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以工為主、多學(xué)科綜合的專業(yè)，它主要研究各種精密測(cè)試和控制技術(shù)的新原理、新方法和新工藝。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用研究中呈現(xiàn)出越來(lái)越重要的地位。 測(cè)控技術(shù)是直接應(yīng)用于生產(chǎn)生活的應(yīng)用技術(shù)，它的應(yīng)用涵蓋了“農(nóng)輕重、海陸空、吃穿用”等社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域。儀器儀表技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“倍增器”，科學(xué)研究的“先行官”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”以及法制法規(guī)中的“物化法官”。計(jì)算機(jī)化的測(cè)試與控制技術(shù)以及智能化得精密測(cè)控儀器與系統(tǒng)是現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)研究、管理檢測(cè)監(jiān)控等領(lǐng)域

3、的重要標(biāo)志和手段，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 1.2測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)科定位測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)涉及儀器學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息與控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，這些技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。 測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)屬于儀器儀表類的本科教育層次，屬于工學(xué)范疇中的儀器儀表類專業(yè)。測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的主干學(xué)科是：儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科、電子信息工程學(xué)科、光學(xué)工程學(xué)科、機(jī)械工程學(xué)科、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科。測(cè)控技術(shù)專業(yè)的相關(guān)學(xué)科是：控制科學(xué)與工程學(xué)科、信息與通信工程學(xué)科。 測(cè)控技術(shù)與儀器是多學(xué)科技術(shù)交叉融合的典型之一。信息論、控制論、系統(tǒng)論是測(cè)控專業(yè)的理論基礎(chǔ)，信息技術(shù)、控制技術(shù)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是測(cè)控專業(yè)的基本

4、技術(shù)，多學(xué)科交叉及多系統(tǒng)集成是測(cè)控專業(yè)的顯著特點(diǎn)。當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代，測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)并稱信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱，而測(cè)控技術(shù)是信息技術(shù)的源頭，是信息流中的重要一環(huán)，為信息技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮著不可替代的作用。儀器儀表是多學(xué)科交叉的綜合性、邊緣性學(xué)科，以信息的獲取為主要任務(wù)，并綜合有信息的傳輸、處理和控制等基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用，“儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是信息工業(yè)的源頭?！?.3測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的應(yīng)用 測(cè)控技術(shù)是一門應(yīng)用性技術(shù)，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航海、航空、軍事、電力和民用生活各個(gè)領(lǐng)域。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展需要，測(cè)控技術(shù)從最初的控制單個(gè)及其、設(shè)備，到控制整個(gè)過(guò)程，乃至系統(tǒng)

5、，特別是在當(dāng)今現(xiàn)代科技領(lǐng)域的尖端技術(shù)中，測(cè)控技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。 冶金工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有：煉鐵過(guò)程的熱風(fēng)爐控制、裝料控制與高爐控制，軋鋼過(guò)程的壓力控制、軋機(jī)速度控制、卷曲控制等及其中使用的多種檢測(cè)儀表等。電力工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)調(diào)節(jié)與自動(dòng)程序控制系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的電力輸入輸出控制系統(tǒng)等。煤炭工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有：采煤過(guò)程的煤層氣測(cè)井儀器、礦井空氣成分檢測(cè)儀器、礦井瓦斯檢測(cè)儀、井下安全保障監(jiān)控系統(tǒng)等，煤精煉過(guò)程的熄焦過(guò)程控制、煤氣回收控制、精煉過(guò)程控制、生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)控制等。石油工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有：采油過(guò)程的磁性定位儀、含水儀

6、、壓力計(jì)等支撐測(cè)井技術(shù)的各種測(cè)量?jī)x表，煉油過(guò)程的供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供蒸汽系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)與其連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中大量參數(shù)的檢測(cè)儀表等。化學(xué)工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有：溫度測(cè)量、流量測(cè)量、液位測(cè)量、濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值及各種混合氣體組分等參數(shù)測(cè)量需要的測(cè)量?jī)x表與按照預(yù)定規(guī)律控制被控參數(shù)的控制儀表等。機(jī)械工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有：精密數(shù)字控制機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人等。航空航天工業(yè)中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有：飛行器的飛行高度、飛行速度、飛行狀態(tài)與方向、加速度、過(guò)載以及發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)等參數(shù)的測(cè)量，航天技術(shù)的航天運(yùn)載器技術(shù)、航天器技術(shù)、航天測(cè)控技術(shù)等。軍事裝備中，測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用

7、有：精確制導(dǎo)武器、智能型彈藥、軍隊(duì)自動(dòng)化指揮系統(tǒng)（C4IRS系統(tǒng)）、外層空間軍事裝備（如各種軍用偵察、通信、預(yù)警、導(dǎo)航衛(wèi)星等等）。1.4測(cè)控技術(shù)與儀器的發(fā)展歷史1.4.1測(cè)控技術(shù)的早期實(shí)踐 某種意義上，人類在地球上誕生的第一天起，就為了自身的生存發(fā)展需要，為了對(duì)大自然及其規(guī)律的觀察、探索、和利用，不斷地發(fā)明各種人事世界和改造世界的相應(yīng)工具，并產(chǎn)生了相應(yīng)的科學(xué)研究和科學(xué)技術(shù)。但受知識(shí)積累和工藝條件所限，在很長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)大多屬于定向、計(jì)時(shí)或度量衡用的簡(jiǎn)單儀器。 早期的測(cè)量?jī)x器有：計(jì)時(shí)儀器水鐘、漏壺；定向儀器指南針、司南；天文儀器渾天儀；地震測(cè)量?jī)x器地動(dòng)儀等等。1.4.2測(cè)控技術(shù)的形成與發(fā)展科學(xué)技

8、術(shù)發(fā)展史實(shí)人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的歷史、也是人類文明史的重要組成部分?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展首先取決于測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。近代自然科學(xué)是從真正意義上的測(cè)量開(kāi)始的。許多杰出的科學(xué)家夢(mèng)都是科學(xué)儀器的發(fā)明家和測(cè)量方法的創(chuàng)立者。測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步直接帶動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。·第一次科技革命時(shí)期1718世紀(jì)，測(cè)控技術(shù)初見(jiàn)端倪，歐洲的一些物理學(xué)家開(kāi)始利用電流與磁場(chǎng)作用力制成簡(jiǎn)單的檢流計(jì)，利用光學(xué)透鏡制成望遠(yuǎn)鏡，從而奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。18世紀(jì)60年代，第一次科技革命開(kāi)始于英國(guó)，直到19世紀(jì)，第一次科技革命擴(kuò)展到歐美、日本，其間，一些簡(jiǎn)單的測(cè)量器具，如測(cè)量長(zhǎng)度、溫度、壓力等的器具已經(jīng)用于生活當(dāng)中，創(chuàng)造了巨大

9、的生產(chǎn)力。·第二次科技革命時(shí)期19世紀(jì)初電磁領(lǐng)域的一系列發(fā)展，引發(fā)了第二次科技革命。由于發(fā)明了測(cè)量電流的儀表，才使電磁學(xué)迅速走上正軌，獲得了一個(gè)又一個(gè)長(zhǎng)大的發(fā)現(xiàn)。電磁學(xué)領(lǐng)域的許多發(fā)明，如電報(bào)、電話、發(fā)電機(jī)等，促進(jìn)了電氣時(shí)代的到來(lái)。同時(shí)，其他各種用于測(cè)量和觀察的儀器也不斷涌現(xiàn)，如使用于1891年以前的用于高程測(cè)量的精密一等經(jīng)緯儀等。·第三次科技革命時(shí)期 二戰(zhàn)后，各國(guó)對(duì)高科技的迫切需要，推動(dòng)了生產(chǎn)技術(shù)有一般的機(jī)械化帶電氣化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，科學(xué)理論研究取得一系列重大突破。在此期間，以機(jī)電產(chǎn)品為典型代表的制造業(yè)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)是循環(huán)作業(yè)和流水作業(yè)，要讓這些自動(dòng)起來(lái)

10、，就要求加工生產(chǎn)的滅個(gè)階段自動(dòng)檢測(cè)工件的位置、尺寸、形狀、姿態(tài)或性能等。為此，需要大量的測(cè)控裝置。另一方面，以石油為原料的化工工業(yè)興起，就需要大量的測(cè)控儀表。自動(dòng)化儀表開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，按需構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí)，此期間還誕生了數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人技術(shù)，測(cè)控技術(shù)與儀器在其中都有重要的應(yīng)用。·隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表從只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量、觀察開(kāi)始，已成為測(cè)量、控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。為了滿足各方面的需求，儀器儀表已從傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到了生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境、生物工程等非傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。21世紀(jì)以來(lái)，一大批當(dāng)代最新的技術(shù)成果，如納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果

11、、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果，以及高精密超性能特張功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等相繼問(wèn)世，是儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革，促進(jìn)了高科技化、智能花的新型儀器儀表時(shí)代的來(lái)臨。2.測(cè)量技術(shù) 人類對(duì)自然界的一切認(rèn)識(shí)與改造離不開(kāi)對(duì)自然界信息的獲取，因此獲取信息的活動(dòng)是人類最基本的活動(dòng)之一，測(cè)量就是獲取信息的一種活動(dòng)。2.1測(cè)量的基本概念2.1.1測(cè)量的定義測(cè)量時(shí)人們對(duì)客觀事物取得數(shù)量概念的一種認(rèn)識(shí)過(guò)程，是借助專門的技術(shù)和一起裝置，采用一定的方法獲取某一客觀事物定量數(shù)據(jù)資料的認(rèn)識(shí)過(guò)程。也就是說(shuō)，測(cè)量時(shí)將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量（單位）進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并用數(shù)字表達(dá)這一結(jié)果。實(shí)現(xiàn)測(cè)

12、量的工具一般稱為測(cè)量?jī)x器、儀表、計(jì)或器，一般體積大、功能多、精度高的稱為儀器。1 檢測(cè)傳統(tǒng)的測(cè)量是被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量值的直接比對(duì)（如對(duì)長(zhǎng)度等的直接測(cè)量）。隨著測(cè)量領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，測(cè)量方法也逐漸復(fù)雜多樣。不只是簡(jiǎn)單的比對(duì)就能得到結(jié)果，也不是直接讀數(shù)就可以表達(dá)出結(jié)果，需要測(cè)量信號(hào)的輸出。這樣，測(cè)量過(guò)程就需要經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換處理，將信號(hào)變成易于顯示和傳輸?shù)奈锢砹?如，對(duì)溫度的測(cè)量，需要將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于讀出的長(zhǎng)度信號(hào)等)。有時(shí)，我們還要對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行分析、判斷（如進(jìn)行血壓的定性測(cè)量）。因此，檢測(cè)是將測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換、處理，最后變成易于顯示和傳輸?shù)奈锢砹窟M(jìn)行顯示和輸出。一般的電子、光電、機(jī)電測(cè)量?jī)x器都可

13、稱為檢測(cè)儀器。2.測(cè)試測(cè)試通常被認(rèn)為是具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，是測(cè)量與實(shí)驗(yàn)的綜合，屬于信息科學(xué)的范疇。測(cè)量是為了確定被測(cè)信號(hào)的量值而進(jìn)行的操作過(guò)程，實(shí)驗(yàn)是對(duì)未知事物探索性的檢驗(yàn)過(guò)程。測(cè)試可以說(shuō)是更加復(fù)雜的測(cè)量，需要外加激勵(lì)信號(hào)，把未知的被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化為可以觀察的信號(hào)，并獲取有用的信息。2.1.2測(cè)量技術(shù)的分類測(cè)量技術(shù)按其測(cè)量結(jié)果的產(chǎn)生方式可分為直接、間接與聯(lián)立測(cè)量三種。1.直接測(cè)量將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量直接對(duì)比就能得到測(cè)量結(jié)果，或經(jīng)檢測(cè)轉(zhuǎn)換后就能得到檢測(cè)結(jié)果的測(cè)量方式稱為直接測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單且迅速，是生產(chǎn)生活中最常用的測(cè)量方法。2.間接測(cè)量對(duì)被測(cè)參數(shù)有確定的函數(shù)關(guān)系的其他參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量值

14、代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算的到所需結(jié)果，這種測(cè)量方式稱為間接測(cè)量。間接測(cè)量環(huán)節(jié)較多，但有時(shí)可以通過(guò)多種測(cè)量途徑的到較高的測(cè)量精度3.聯(lián)立測(cè)量在間接測(cè)量師，若被測(cè)參數(shù)必須經(jīng)過(guò)求解聯(lián)系方程才能得到最后結(jié)果，則稱這樣的測(cè)量為聯(lián)立測(cè)量。聯(lián)立測(cè)量的測(cè)試過(guò)程較復(fù)雜，是一種特殊的精密測(cè)量方法，多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或工藝試驗(yàn)。2.1.3測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成一般測(cè)量系統(tǒng)有傳感器、中間變換器和顯示記錄儀組成。傳感器將被測(cè)量檢出并轉(zhuǎn)換成已與測(cè)量的物理量，中間變換器對(duì)傳感器的輸出量進(jìn)行分析、處理、轉(zhuǎn)換成后級(jí)儀表能接受的信號(hào)，輸出給其他系統(tǒng)，或由顯示記錄儀對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行顯示、記錄。2.2傳感器的基本概念傳感器是測(cè)量系統(tǒng)的第一的環(huán)節(jié)，

15、對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果把計(jì)算機(jī)比作大腦，那么傳感器就相當(dāng)于五官，直接影響到系統(tǒng)的控制精度。2.2.1傳感器的定義傳感器在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的定義是：能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。由于傳感器基本上都是與電子儀器詳解，因此可以狹義地說(shuō)，傳感器是根據(jù)自身對(duì)某種參數(shù)敏感的特點(diǎn)，利用各種物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)及生物效應(yīng)把被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成點(diǎn)亮的器件或裝置。2.2.2傳感器的組成 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換文件、轉(zhuǎn)換電路組成。由敏感元件直接感受被測(cè)量，同時(shí)它自身的某一參數(shù)值變化與被測(cè)量值的變化有確定的關(guān)系，且這一參數(shù)容易測(cè)量輸出；然后由轉(zhuǎn)換元件將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電參數(shù)；最后

16、又轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參數(shù)放大，轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄、處理、控制的有用電信號(hào)。2.2.3傳感器的分類 按測(cè)量的基本原理分類,可分為：電阻式傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器、壓電式傳感器、熱電式傳感器、光電式傳感器、霍爾式傳感器、光纖傳感器、磁柵式傳感器、諧振式傳感器等2.3新型傳感器技術(shù)2.3.1新型傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展傳感技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展最為迅速的高新技術(shù)之一。新型傳感器不僅追求高精度、大量程、高可靠、低功耗，還向著集成化、微型化、數(shù)字化、智能化發(fā)展。1.智能化傳感器的智能化指把常規(guī)傳感器的功能同計(jì)算機(jī)或其他元件的功能相結(jié)合構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的組合體，使其既具有信息拾取和信號(hào)

17、轉(zhuǎn)化功能，又有數(shù)據(jù)處理、補(bǔ)償分析和決策能力。2.網(wǎng)絡(luò)化傳感器的網(wǎng)絡(luò)化就是使傳感器具備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息傳遞和處理能力，即實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的“超視距”測(cè)量。3.微型化傳感器的微型化值在功能不變甚至增強(qiáng)的條件下，大幅度減小傳感器的體積。微型化是現(xiàn)代精密測(cè)量與控制的要求，原則上將，傳感器的尺寸越小對(duì)被測(cè)對(duì)象及環(huán)境的影響越小，對(duì)能量的消耗越少，越易實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。4.集成化傳感器的集成化指下面兩個(gè)方向的集成：（1）多測(cè)量參數(shù)的集成，即可測(cè)量多種參數(shù)。（2）傳感去與后續(xù)電路的集成，即將敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路乃至電源等集成在同一塊芯片上，使其具有很高的性能。5.數(shù)字化傳感器的數(shù)字化值

18、的是傳感器輸出的信息為數(shù)字量，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高精度傳輸，同時(shí)可無(wú)需中間環(huán)節(jié)接入計(jì)算機(jī)等數(shù)字處理設(shè)備。傳感器的集成化、智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化等不是獨(dú)立的，而是相輔相成、相互關(guān)聯(lián)的，它們之間并沒(méi)有明確的界限。2.3.2典型新型傳感器 1.智能化傳感器 現(xiàn)在已經(jīng)研制成功了如智能檢測(cè)傳感器、智能流量傳感器、智能位置傳感器、智能壓力傳感器、智能速度傳感器、智能超聲測(cè)距傳感器等多種產(chǎn)品，這些智能化傳感器已廣泛應(yīng)用在航空航天、國(guó)防、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各種領(lǐng)域中。 2.光纖傳感器 光纖傳感器是在70年代中期伴隨著光線技術(shù)一起發(fā)展起來(lái)的。在實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，光在光纖中傳播是特性會(huì)隨著檢測(cè)環(huán)境而變化，即

19、環(huán)境對(duì)所傳播的光波進(jìn)行了調(diào)制。光纖傳感器就是利用這種現(xiàn)象工作的。 與傳統(tǒng)傳感器相比，光纖傳感器有著下列優(yōu)點(diǎn)： ·體積小、重量輕、分辨率高、靈敏度高、測(cè)量范圍寬、耗電少 ·可在強(qiáng)電磁干擾、高溫高壓等惡劣條件下使用，光路的繞曲，便于遙測(cè)等 3.生物傳感器 生物傳感器是由生物、化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)等多種學(xué)科相互滲透發(fā)展起來(lái)的新型傳感器。它的關(guān)鍵在于識(shí)別各種代表生命的生物高分子，通過(guò)各種梨花換能器捕捉目標(biāo)物與，敏感元件之間的作用，并把這種作用的程度用信號(hào)表達(dá)出來(lái)，從而得出被測(cè)物的種類和含量的參量。 生物傳感器具有如下特點(diǎn)： ·可測(cè)定范圍廣，準(zhǔn)確度高，操作簡(jiǎn)單，成本低

20、 ·可進(jìn)行活體分析，能得到許多復(fù)雜的物理化學(xué)傳感器綜合作用才能的道德信息3.控制技術(shù)3.1控制的基本概念控制是指采取各種方法支配或約束某一客觀事物或?qū)ο蟮倪\(yùn)動(dòng)過(guò)程以達(dá)到某種目的?？刂品譃槿斯た刂坪妥詣?dòng)控制。人工控制由人來(lái)進(jìn)行控制操作，如人工控制室溫，操作者需要隨時(shí)測(cè)量室溫，判斷如何操作加熱系統(tǒng)，然后實(shí)施操作使室溫穩(wěn)定。進(jìn)一步地，可以看到，控制就是指“某個(gè)主體使其他對(duì)象按照一定的目的來(lái)動(dòng)作”，上面的例子中，主體就是操作者，對(duì)象就是加熱器及房間，目的就是使得室內(nèi)溫度穩(wěn)定，整個(gè)控制過(guò)程就是一個(gè)測(cè)量偏差，再糾正偏差的過(guò)程。自動(dòng)控制與人工控制的原理相同，只是將控制過(guò)程交給一套機(jī)器和儀器組成的控

21、制系統(tǒng)，從而完成控制過(guò)程，比人工控制更高精度、高速度。所謂自動(dòng)控制，就是在無(wú)人參與的情況下，利用控制裝置使被控對(duì)象自動(dòng)按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)的一種控制。3.2基本控制理論 1.經(jīng)典的控制理論經(jīng)典控制論包括線性控制理論、采樣控制理論、非線性控制理論三個(gè)部分。經(jīng)典控制論以拉普拉斯變換和Z變換為數(shù)學(xué)工具，以單輸入-單輸出的線性定常系統(tǒng)為主要的研究對(duì)象。通過(guò)拉普拉斯變換或者Z變換將描述系統(tǒng)的微分方程變換到復(fù)數(shù)域中，得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。并以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，一根軌跡發(fā)和頻率發(fā)威研究手段，重點(diǎn)分析反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度。2.現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論使建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論，是自動(dòng)控制理論的

22、一個(gè)主要組成部分。在現(xiàn)代控制理論中，對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來(lái)進(jìn)行的，基本的方法是時(shí)間域方法?，F(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問(wèn)題要廣泛得多，包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)，單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行。現(xiàn)代控制理論還為設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有指定的性能指標(biāo)的最優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。3.3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是由控制裝置（包括控制器、執(zhí)行器和傳感器）與被控制對(duì)象組成。控制裝置可以是人，也可以是一臺(tái)機(jī)器，這就是自動(dòng)控制與人工控制的不同。對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)，按照控制原理的不同，可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；按給定信號(hào)分類，可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。4.虛擬儀器技術(shù)4.1虛擬儀器的概念測(cè)量?jī)x器是測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分，它分為獨(dú)立儀器與虛擬儀器兩種。獨(dú)立儀器把儀器的信號(hào)收集、處理、輸出放在獨(dú)立的機(jī)箱內(nèi)，有操作面板和各種端口，全部的功能以硬件或固化軟件的形式存在，這就決定了獨(dú)立儀器只能由廠家來(lái)定義、執(zhí)照，而用戶無(wú)法改變。虛擬儀器則把信號(hào)的分析與處理、結(jié)果的表達(dá)和輸出放到計(jì)算機(jī)上來(lái)完成，或在計(jì)算機(jī)上插上數(shù)據(jù)采集卡，把儀器的三個(gè)部分去不放到計(jì)算機(jī)上來(lái)實(shí)現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)儀器的局限性。4.2虛擬儀