測控專業(yè)導論-專業(yè)簡介

1、測量控制儀器測控篇燕山大學電氣工程學院燕山大學電氣工程學院測控技術(shù)與儀器簡介測控技術(shù)與儀器簡介測控技術(shù)測控技術(shù)測控專業(yè)的歷史沿革測控技術(shù)研究的重要性測控技術(shù)的發(fā)展燕山大學電氣工程學院燕山大學電氣工程學院測控技術(shù)與儀器歷史沿革v 測控技術(shù)與儀器專業(yè)源于高等教育儀器儀表類專業(yè)測控技術(shù)與儀器專業(yè)源于高等教育儀器儀表類專業(yè)。1998年教育部調(diào)整本科專業(yè)時，把儀器儀表類年教育部調(diào)整本科專業(yè)時，把儀器儀表類11個專業(yè)（精密儀器、光學技術(shù)與光電儀器、檢測技個專業(yè)（精密儀器、光學技術(shù)與光電儀器、檢測技術(shù)與儀器儀表、電子儀器及測量技術(shù)、幾何量計量術(shù)與儀器儀表、電子儀器及測量技術(shù)、幾何量計量測試、熱工計量測試、力

2、學計量測量、光學計量測測試、熱工計量測試、力學計量測量、光學計量測量、無線電計量測試、檢測技術(shù)與精密儀器、測控量、無線電計量測試、檢測技術(shù)與精密儀器、測控技術(shù)與儀器）歸并為一個大專業(yè)技術(shù)與儀器）歸并為一個大專業(yè)測控技術(shù)與儀測控技術(shù)與儀器。這是我國高等教育由專才教育向通才教育轉(zhuǎn)變器。這是我國高等教育由專才教育向通才教育轉(zhuǎn)變的重要里程碑。的重要里程碑。v 雖然是整合，但是由于它的面太廣，每個學雖然是整合，但是由于它的面太廣，每個學校根據(jù)自己的特長繼續(xù)保持著自己的特色。校根據(jù)自己的特長繼續(xù)保持著自己的特色。 雖然同是測控專業(yè)，但是所學的內(nèi)容可雖然同是測控專業(yè)，但是所學的內(nèi)容可能相差很大。總的來說測控

3、專業(yè)在我國高校能相差很大?？偟膩碚f測控專業(yè)在我國高校內(nèi)主要有兩個方向，一個是電，一個是機，內(nèi)主要有兩個方向，一個是電，一個是機，他們的側(cè)重點會有很大的不同。電類的前身他們的側(cè)重點會有很大的不同。電類的前身就是自動化儀表專業(yè)。機類的前身就是精密就是自動化儀表專業(yè)。機類的前身就是精密儀器專業(yè)。儀器專業(yè)。 v測控技術(shù)與儀器專業(yè)是信息科學技術(shù)的源頭測控技術(shù)與儀器專業(yè)是信息科學技術(shù)的源頭，是光學、精密機械、電子、計算機與信息，是光學、精密機械、電子、計算機與信息技術(shù)多學科互相滲透而形成的一門高新技術(shù)技術(shù)多學科互相滲透而形成的一門高新技術(shù)密集型綜合學科。它的專業(yè)面廣，小到制造密集型綜合學科。它的專業(yè)面廣，

4、小到制造車間的檢測，大到衛(wèi)星火箭發(fā)射的監(jiān)控。車間的檢測，大到衛(wèi)星火箭發(fā)射的監(jiān)控。 v測控技術(shù)自古以來就是人類生活和生產(chǎn)的重測控技術(shù)自古以來就是人類生活和生產(chǎn)的重要組成部分。最初的測控嘗試都是來自于生要組成部分。最初的測控嘗試都是來自于生產(chǎn)生活的需要，對時間的測控要求使人類有產(chǎn)生活的需要，對時間的測控要求使人類有了日晷這一原始的時鐘，對空間的測控要求了日晷這一原始的時鐘，對空間的測控要求使人類有了點線面的認識?，F(xiàn)代社會對測控使人類有了點線面的認識?，F(xiàn)代社會對測控的要求當然不會停留在這些初級階段，隨著的要求當然不會停留在這些初級階段，隨著科技的發(fā)展，測控技術(shù)進入了全新的時代。科技的發(fā)展，測控技術(shù)進

5、入了全新的時代。 v中國工業(yè)以前很長時間里在國際市場上沒有中國工業(yè)以前很長時間里在國際市場上沒有地位，一個重要的原因是大路貨太多，質(zhì)量地位，一個重要的原因是大路貨太多，質(zhì)量太差，沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品，無法與其他工業(yè)太差，沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品，無法與其他工業(yè)強國相爭，這又與我國測控專業(yè)人才非常缺強國相爭，這又與我國測控專業(yè)人才非常缺乏有關(guān)。與世界接軌，中國企業(yè)要想提高國乏有關(guān)。與世界接軌，中國企業(yè)要想提高國際競爭力，產(chǎn)品質(zhì)量是關(guān)鍵，因此，測控專際競爭力，產(chǎn)品質(zhì)量是關(guān)鍵，因此，測控專業(yè)的人才變得越來越重要。業(yè)的人才變得越來越重要。 v在在2009年儀器科學與技術(shù)本科教學研討會上年儀器科學與技術(shù)本科教學研討

6、會上，教學指導委員會主任委員胡小唐教授在題，教學指導委員會主任委員胡小唐教授在題為為“以質(zhì)量工程為抓手，推進儀器科學與技以質(zhì)量工程為抓手，推進儀器科學與技術(shù)創(chuàng)新教育術(shù)創(chuàng)新教育”的報告中指出，開設(shè)測控技術(shù)的報告中指出，開設(shè)測控技術(shù)與儀器專業(yè)的本科院校從與儀器專業(yè)的本科院校從2000年的年的96所增加所增加到到2009年的年的257所，增長所，增長167%，在校生人數(shù)，在校生人數(shù)由由2000年的年的27600人增加到人增加到2009年的年的85700人，增長人，增長210%。在如此高速發(fā)展的形勢下，。在如此高速發(fā)展的形勢下，如何保證教育教學質(zhì)量，培養(yǎng)適應社會需求如何保證教育教學質(zhì)量，培養(yǎng)適應社會需

7、求的人才，成為儀器科學與技術(shù)專業(yè)教育的生的人才，成為儀器科學與技術(shù)專業(yè)教育的生命線，是我們所面臨和需要解決的重大課題命線，是我們所面臨和需要解決的重大課題。 屬屬“控制科學與工程控制科學與工程”一級學科一級學科屬屬“儀器科學與技術(shù)儀器科學與技術(shù)”一級學科一級學科檢測技術(shù)與檢測技術(shù)與自動化裝置自動化裝置博士點博士點（二級學科）（二級學科）測試計量技測試計量技術(shù)與儀器術(shù)與儀器博士點博士點（二級學科）（二級學科）檢測技術(shù)與自動檢測技術(shù)與自動化裝置碩士點化裝置碩士點測試計量技術(shù)測試計量技術(shù)與儀器碩士點與儀器碩士點測控技術(shù)與儀器本科方向測控技術(shù)與儀器本科方向精密儀器與機械精密儀器與機械碩士點碩士點精密儀

8、器精密儀器與機械與機械博士點博士點（二級學科）（二級學科）學科領(lǐng)域?qū)W科領(lǐng)域?qū)W科排名學科排名檢測技術(shù)與自動化裝置測試計量技術(shù)與儀器精密儀器及機械涉及學科領(lǐng)域非常寬涉及學科領(lǐng)域非常寬 與本專業(yè)有關(guān)的學科、學會及學報（國內(nèi)）與本專業(yè)有關(guān)的學科、學會及學報（國內(nèi)） 儀器科學與技術(shù)儀器科學與技術(shù)中國儀器儀表學會中國儀器儀表學會 儀器儀表學報儀器儀表學報 電子測量與儀器學會電子測量與儀器學會 電子測量與儀器學報電子測量與儀器學報 計量科學與技術(shù)計量科學與技術(shù)中國計量測試學會中國計量測試學會 計量學報計量學報 控制科學與技術(shù)控制科學與技術(shù)中國自動化學會中國自動化學會 自動化學報自動化學報 航空科學與技術(shù)航空

9、科學與技術(shù)中國航空學會中國航空學會 航空學報航空學報 航天科學與技術(shù)航天科學與技術(shù)中國宇航學會中國宇航學會 宇航學報宇航學報 技術(shù)類刊物：技術(shù)類刊物：測控技術(shù)測控技術(shù)、自動化裝置與儀表自動化裝置與儀表 自動化儀表自動化儀表、 計算機測量與控制計算機測量與控制重要國外相關(guān)刊物重要國外相關(guān)刊物 IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement IEEE Transaction on Industry Electronics IEEE Transaction on Automatic Control IEEE Transaction Aerosp

10、ace and Electronic Systems Automatica IEEE Transaction on Acoust. Speech, Signal Processing 可分別向儀器類學科或向控制類學科發(fā)展、深造?？煞謩e向儀器類學科或向控制類學科發(fā)展、深造。 儀器儀表作為信息產(chǎn)業(yè)的儀器儀表作為信息產(chǎn)業(yè)的“感官感官”和源頭，是信息學和源頭，是信息學科的重要組成部分，對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要影響?？频闹匾M成部分，對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要影響。 控制科學與工程為信息學科的一部分亦是不爭的事實控制科學與工程為信息學科的一部分亦是不爭的事實。v 測試與控制（簡稱測控）技術(shù)是光、電、自動控制、

11、計算機與信息技術(shù)多學科相互融合和滲透而形成的一門高新技術(shù)密集型綜合學科，目前已成為21世紀關(guān)鍵的信息技術(shù)之一。v 隨著光、機、電、算、生、化、醫(yī)、材料等技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，以及科學技術(shù)尤其是電子信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，測控技術(shù)將迎來創(chuàng)新發(fā)展的新機遇，微型化、集成化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化成為以計算機為核心的現(xiàn)代測控技術(shù)的一個發(fā)展趨勢。測控技術(shù)的發(fā)展燕山大學電氣工程學院燕山大學電氣工程學院v測控一般是指對工業(yè)生產(chǎn)過程及其機電設(shè)備進行測量與控制的自動化技術(shù)，是計算機技術(shù)與自動控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計算機測控技術(shù)主要研究如何將檢測與傳感技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制理論應用于工業(yè)生產(chǎn)過程并設(shè)計出所需要的計算機測控

12、系統(tǒng)。 燕山大學電氣工程學院燕山大學電氣工程學院17計算機測控系統(tǒng)的概念v測就是測量和感知，也就是要獲得目標對象的信息，控就是控制，是根據(jù)目標對象的現(xiàn)象判斷目標對象是否符合預期控制目標，并采取相應措施。測和控只是某一時間段就可以完成的行為，而根據(jù)測量結(jié)果判斷目標狀態(tài)是否符合要求則需要控制算法的判斷參與，這一作出決定的過程可以由人工或控制系統(tǒng)來完成，測、控、以及控制算法就構(gòu)成一個測控系統(tǒng)。測控專業(yè)概論謝維成18測控系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)框圖v測控系統(tǒng)中計算機根據(jù)給定輸入信號、反饋信號與系統(tǒng)的數(shù)學模型進行信號處理，實現(xiàn)控制策略，通過執(zhí)行機構(gòu)控制被控對象，達到預期的控制目標。 測控專業(yè)概論謝維成19測控光電

13、技術(shù)20計算機測控系統(tǒng)的實時性v計算機測控系統(tǒng)由基本硬件和軟件構(gòu)成，其軟件也是由系統(tǒng)軟件和應用軟件組成。計算機測控系統(tǒng)具有實時性，實時性指信號的輸入、計算、輸出都要在一定的時間間隔內(nèi)完成，計算機對輸入信號能以足夠快的速度進行控制，超出了這個時間，就失去了控制的時機，控制也就失去了意義。一個在線的系統(tǒng)不一定是實時系統(tǒng)，但一個實時系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。21實時處理的內(nèi)容v計算機對其測量、控制對象的實時處理包括以下內(nèi)容：實時數(shù)據(jù)采集，計算機測控系統(tǒng)將測控對象，例如溫度、壓力、液位、流量、成份、轉(zhuǎn)速、位移量等，在當前采樣時刻的瞬時值經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后進行掃描采樣，其結(jié)果存入內(nèi)存，并依據(jù)需要進行數(shù)字濾波及工

14、程量換算等處理加工 。實時控制決策，微機測控系統(tǒng)對上述采集得到的樣本數(shù)據(jù)，即反映當前生產(chǎn)過程狀態(tài)的信息進行比較、分析、判斷后，確定哪些生產(chǎn)過程參數(shù)偏離了預定值或者超越了安全極限值，從而給出下一步的處理。 22實時處理的內(nèi)容實時控制輸出，測控系統(tǒng)及時地將控制決策結(jié)果轉(zhuǎn)化為控制量并通過過程輸出接口作用于受控對象的控制機構(gòu)，例如調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、步進電機等，用來校正被控參數(shù)。 實時報警及故障處理，通常這一步驟是在實時數(shù)據(jù)采集后緊接著進行的，也可以是由故障設(shè)備主動向主機請求中斷處理后進行的，在這種情況下，微機及時給出聲光報警信號，需要時由CPU執(zhí)行中斷服務程序進行故障處理。 23計算機測控系統(tǒng)的組成v計算機測控系統(tǒng)主要由被控對象、過程輸入輸出通道及計算機系統(tǒng)三部分組成，如圖所示。過程輸入輸出通道也叫生產(chǎn)過程。包括模擬量輸入輸出通道、數(shù)字