《信息科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論》課件-第5章

第5章信息獲取技術(shù)5.1傳感器技術(shù)5.2檢測(cè)技術(shù)5.3自動(dòng)控制技術(shù)5.4信息檢索5.5本章小結(jié)◆教學(xué)提示

現(xiàn)代信息獲取技術(shù)主要涉及：傳感器技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、控制技術(shù)和信息檢索技術(shù)等。本章主要介紹現(xiàn)代信息獲取技術(shù)的相關(guān)概念、基本原理、應(yīng)用及發(fā)展情況。其中，重點(diǎn)是信號(hào)的感知、檢測(cè)和控制技術(shù)。

在信息時(shí)代，許多科學(xué)研究領(lǐng)域都離不開信息的獲取和測(cè)量。傳感器能將被測(cè)量參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，從而成為測(cè)量和信息獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)。傳感器技術(shù)是一項(xiàng)涉及測(cè)量、功能材料、微電子、精密與微細(xì)加工、信息獲取處理和計(jì)算機(jī)等技術(shù)的密集型綜合技術(shù)。

隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，電子信息種類日益繁多，信息傳遞速度日益加快，信息處理能力日益增強(qiáng)，相應(yīng)的信息采集技術(shù)也在日益發(fā)展，不斷地與其他相關(guān)學(xué)科相結(jié)合，5.1傳?感?器?技?術(shù)逐步形成自己的發(fā)展方向，孕育自己的新技術(shù)。目前，各先進(jìn)工業(yè)國都極為重視傳感技術(shù)和傳感器的研究、開發(fā)和生產(chǎn)。傳感技術(shù)已成為重要的現(xiàn)代科技領(lǐng)域，傳感器及其系統(tǒng)生產(chǎn)已成為重要的新興行業(yè)。5.1.1傳感器基礎(chǔ)

生物體的感官就是天然的傳感器。例如，人通過“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮膚分別獲取視、聽、嗅、味、觸覺的信息。機(jī)器設(shè)備獲取外界信息的方式則是通過各種不同類型的傳感器，如通過光傳感器獲取視覺信息、通過溫度傳感器獲取觸覺信息等。圖5-1是人與機(jī)器設(shè)備獲取外界信息方式的比較。

圖5-1人與機(jī)器設(shè)備獲取外界信息的方式傳感器指能將感受到的被測(cè)量(包括物理量、化學(xué)量、生物量等)，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量和傳輸?shù)目捎眯盘?hào)的器件或裝置。通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路等部件組成，如圖5-2所示。

圖5-2傳感器組成框圖作為模擬人體感官的“電五官”，傳感器是系統(tǒng)對(duì)外界獵取信息的“窗口”。一輛現(xiàn)代化的汽車，其所用的傳感器種類達(dá)數(shù)十種。在我們的日常生活中傳感器廣泛應(yīng)用于健康醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、智能家居、節(jié)能等各個(gè)領(lǐng)域。

目前對(duì)傳感器尚無一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：

(1)按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。

(2)按傳感器的工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。

(3)按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為輸出為開關(guān)量(“1”和“0”或“開”和“關(guān)”)的開關(guān)型傳感器、輸出為模擬型傳感器和輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。5.1.2傳感器的數(shù)學(xué)模型

描述傳感器的方法離不開其輸出與輸入的關(guān)系及特性，最有效的描述方法是傳感器的數(shù)學(xué)模型。傳感器的數(shù)學(xué)模型包括動(dòng)態(tài)模型和靜態(tài)模型兩種。其中，靜態(tài)模型是指在輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化的情況下，描述傳感器的輸出與輸入之間的一種函數(shù)關(guān)系。傳感器的動(dòng)態(tài)模型是指輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的響應(yīng)特性，它描述了輸出和輸入信號(hào)的一種數(shù)學(xué)關(guān)系。

(1)靜態(tài)模型中，因?yàn)檩斎肓亢洼敵隽慷己蜁r(shí)間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程來描述。傳感器的輸入量x與輸出量y之間的關(guān)系通?？捎萌缦露囗?xiàng)式表示：

y?=

a0?+?a1x?+?a2x2?+?…?+?anxn

(5-1)

(2)動(dòng)態(tài)模型中，由于傳感器的慣性和滯后，當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間變化時(shí)，傳感器的輸出往往來不及達(dá)到平衡狀態(tài)，處于動(dòng)態(tài)過渡過程中，所以傳感器的輸出量也是時(shí)間的函數(shù)。動(dòng)態(tài)模型通常采用微分方程和傳遞函數(shù)描述。

微分方程是描述模擬系統(tǒng)的一般方法。在實(shí)際的模型建立過程中，一般采用線性常系數(shù)微分方程來描述輸出量y和輸入量x的關(guān)系。其通式如下：

(5-2)傳遞函數(shù)H(s)?只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，可以簡(jiǎn)單而恰當(dāng)?shù)孛枋鰝鞲衅鬏敵雠c輸入的關(guān)系。定義輸出y(t)?的拉氏變換Y(s)?和輸入x(t)?的拉氏變換X(s)的比為該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(s)，則

(5-3)靜態(tài)特性表示傳感器在被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入輸出關(guān)系。也即當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)，這一關(guān)系就稱為靜態(tài)特性。在大多數(shù)測(cè)量系統(tǒng)中，待測(cè)的量變化緩慢，僅了解靜態(tài)特性就夠了。常用的靜態(tài)特性參數(shù)有如下幾種：

(1)線性度：輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度，又稱非線性誤差。

(2)靈敏度：傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義是輸出量增量Δy與引起輸出量增量Δy的相應(yīng)輸入量增量Δx之比。它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，很顯然，靈敏度越大，表示傳感器越靈敏。

(3)重復(fù)性：輸入量按同一方向作全程多次測(cè)試時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。

(4)遲滯(回差滯環(huán))現(xiàn)象：表明傳感器在正向行程和反向行程期間，輸出-輸入特性曲線不重合的程度。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào)x，在x連續(xù)增大的行程中對(duì)應(yīng)某一輸出量yi，與在x連續(xù)減小的行程中對(duì)應(yīng)某一輸出量yd之間的差值叫滯環(huán)誤差，即所謂的遲滯現(xiàn)象。

(5)分辨率與閾值：分辨率指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定的范圍所能檢測(cè)輸入量的最小變化量，閾值是指能使傳感器的輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入量值。

(6)穩(wěn)定性：在室溫條件下，經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間間隔，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時(shí)的輸出之間的差異。

(7)漂移：在外界的干擾下，輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移又可分為時(shí)間漂移和溫度漂移。時(shí)間漂移是指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的緩慢變化。溫度漂移為環(huán)境溫度變化而引起的零點(diǎn)或靈敏度漂移。

(8)靜態(tài)誤差(精度)：傳感器在其全量程內(nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其理論輸出值的偏離程度。傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性，是傳感器的輸出值能夠真實(shí)地再現(xiàn)變化著的輸入量能力的反映。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時(shí)間變化的曲線與相應(yīng)輸入量隨同一時(shí)間變化的曲線相同或近似，可以實(shí)時(shí)反映被測(cè)量的變化情況。常用的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)有：

(1)時(shí)域中階躍響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、過沖量等。

(2)頻域中頻響特性所反映出的帶寬、工作頻帶、相位誤差等。5.1.3傳感器的應(yīng)用

傳感器是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，一切現(xiàn)代化儀器、設(shè)備幾乎都離不開傳感器。下面簡(jiǎn)單探討各種傳感器的應(yīng)用。

1)力傳感器

力傳感器最常用的就是應(yīng)變片。其工作原理是將應(yīng)變片粘貼在裝備的受壓形變部位，當(dāng)裝備受壓后，貼附在其上面的應(yīng)變片也會(huì)跟著發(fā)生形變，從而發(fā)生阻值變化，從而又會(huì)影響到連接應(yīng)變片電路的電壓或電流的變化。根據(jù)電壓或電流變化的大小就可以推算出受到壓力的大小，從而得出待測(cè)重量。其典型應(yīng)用有：用于測(cè)力或稱重的環(huán)形測(cè)力計(jì)、彈簧稱等；用于測(cè)量流體壓力的波紋膜片、波紋管等；用于溫度測(cè)量的雙金屬片等。

2)磁電式傳感器

在印刷紙幣時(shí)，使用了能感覺磁性的特殊磁性油墨，在驗(yàn)鈔機(jī)的磁場(chǎng)中，放置磁阻元件，那么隨紙幣的移動(dòng)磁阻元件的阻值依次發(fā)生變化，因而檢測(cè)這個(gè)變化波形就能測(cè)定紙幣的真?zhèn)巍?/p>

3)溫度傳感器

感溫磁鐵就是溫度傳感器的一種。電飯鍋的工作原理就是，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103℃”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱。溫度傳感器的另一應(yīng)用就是測(cè)溫儀，典型應(yīng)用有：家電產(chǎn)品中的室內(nèi)空調(diào)、電冰箱、微波爐等；還可用于檢測(cè)化工廠的溶液和氣體的溫度等。

4)光傳感器

光傳感器的典型應(yīng)用是火警報(bào)警器，該裝置在感測(cè)到煙霧時(shí)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。其工作原理是，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，產(chǎn)生大量煙霧，煙霧對(duì)光進(jìn)行散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，導(dǎo)致其電阻變小。與光傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

5)紅外傳感器

紅外線傳感器可大致分為熱型和光電效應(yīng)型兩大類，后者也叫半導(dǎo)體傳感器型。紅外線傳感器可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離探測(cè)，并且穿透性較好，能夠?qū)崿F(xiàn)無接觸測(cè)量。半導(dǎo)體紅外線傳感器廣泛應(yīng)用于軍事上。

6)生物傳感器

生物傳感器是發(fā)展、研究生物工程學(xué)的重要環(huán)節(jié)。生物傳感器關(guān)鍵在于識(shí)別各種有生命的生物高分子，積極地模擬生物具有的優(yōu)秀感覺功能和對(duì)化學(xué)物質(zhì)的識(shí)別能力。

7)醫(yī)用傳感器

醫(yī)用傳感器包括圖像診斷領(lǐng)域用的傳感器和臨床化學(xué)檢驗(yàn)領(lǐng)域所用傳感器。前者如X光診斷裝置用傳感器、CT用傳感器、核醫(yī)學(xué)診斷裝置用傳感器、超聲波診斷裝置用傳感器等；后者如光學(xué)傳感器、電氣化學(xué)傳感器等。

8)海洋科學(xué)傳感器

海洋科學(xué)傳感器在海底電纜敷設(shè)保護(hù)、水深測(cè)定、海底狀況觀測(cè)、水溫測(cè)定、海底電纜搜索、水中作業(yè)機(jī)器人、水中光學(xué)攝影機(jī)、水中位置標(biāo)定系統(tǒng)中都有大量應(yīng)用。

9)原子能傳感器

原子能傳感器可分為反應(yīng)堆監(jiān)控用傳感器、放射線防護(hù)用傳感器、核材料管理用傳感器和核融合開發(fā)用傳感器。5.1.4傳感技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前，全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢(shì)。就世界范圍而言，傳感器市場(chǎng)上增長最快的依舊是汽車市場(chǎng)，占第二位的是過程控制市場(chǎng)。一些傳感器市場(chǎng)，比如壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、水平傳感器已表現(xiàn)出成熟市場(chǎng)的特征。傳感器市場(chǎng)的主要增長來自于無線傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)傳感器、生物傳感器等新興傳感器，與之相對(duì)應(yīng)的傳感器新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1)新材料、新功能的開發(fā)

傳感器的工作原理是基于各種物理的、化學(xué)的、生物的效應(yīng)和現(xiàn)象，具有這種功能的材料稱為“功能材料”或“敏感材料”。顯而易見，新的效應(yīng)和現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，是新的敏感材料開發(fā)的重要途徑；而新的敏感材料的開發(fā)，是新型傳感器問世的重要基礎(chǔ)。

2)微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展

傳感器有逐漸小型化的趨勢(shì)，小型化為使用傳感器帶來許多方便。通過微細(xì)加工技術(shù)，可以把眾多類型的單個(gè)傳感器件集成為一維、二維或三維陣列型傳感器；或?qū)鞲衅骷c調(diào)理、補(bǔ)償?shù)忍幚黼娐芳梢惑w化。微型傳感器的顯著特征是體積微小、重量很輕(體積、重量?jī)H為傳統(tǒng)傳感器的幾十分之一甚至幾百分之一)。

3)傳感器的智能化

所謂智能傳感器，是把傳感器的拾取信息功能和微計(jì)算機(jī)的信息處理功能結(jié)合在一起的傳感器。該傳感器不僅能實(shí)現(xiàn)信息的探測(cè)、處理、邏輯判斷和雙向通訊，而且具有自檢測(cè)、自校正、自補(bǔ)償、自診斷等多種功能。智能化傳感器是傳感器技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

4)多功能傳感器的發(fā)展

目前開發(fā)的多功能傳感器是指利用一個(gè)傳感器測(cè)量多個(gè)參數(shù)的傳感器設(shè)備。例如，同時(shí)檢測(cè)血液中多種離子的傳感器；同時(shí)檢測(cè)多種氣體的多功能傳感器等。

5)仿生傳感器的開發(fā)

許多動(dòng)物因?yàn)榫哂蟹欠驳母袘?yīng)次聲波信號(hào)的能力，而使它們能夠避免諸如火山爆發(fā)、地震、海嘯之類的滅頂之災(zāi)。其他如狗的嗅覺(靈敏閾為人的一百萬倍)；鳥的視覺(視力為人的8～50倍)；蝙蝠、飛蛾、海豚的聽覺(主動(dòng)性生物雷達(dá)-超聲波傳感器)；蛇的接近覺(分辨力達(dá)0.001℃的紅外測(cè)溫傳感器)等等。這些動(dòng)物的感官性能，是當(dāng)今傳感器技術(shù)所企及的目標(biāo)。

5.2.1檢測(cè)技術(shù)概述

檢測(cè)技術(shù)作為信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等一起構(gòu)成了信息技術(shù)的完整學(xué)科。5.2檢測(cè)技術(shù)以傳感器為核心的檢測(cè)系統(tǒng)像神經(jīng)和感官一樣，不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有利工具。從信息科學(xué)角度考察，檢測(cè)技術(shù)任務(wù)有：尋找與自然信息具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的種種表現(xiàn)形式的信號(hào)，以及確定二者間的定性或定量關(guān)系；從反映某一信息的多種信號(hào)表現(xiàn)中挑選出在所處條件下最為合適的表現(xiàn)形式，以及尋求最佳的采集、變換、處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示等的方法和相應(yīng)的設(shè)備。

一個(gè)廣義的檢測(cè)系統(tǒng)一般由激勵(lì)裝置、被測(cè)對(duì)象、敏感元件、信號(hào)調(diào)理電路與輸出單元所組成。圖5-3是檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖。

圖5-3檢測(cè)系統(tǒng)框圖給被測(cè)對(duì)象施加激勵(lì)信號(hào)，使被測(cè)對(duì)象處于預(yù)定狀態(tài)，并將其內(nèi)在聯(lián)系充分顯示出來。

被測(cè)對(duì)象特性以信號(hào)的形式給出，而被測(cè)信號(hào)一般都是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)量，即使在檢測(cè)不隨時(shí)間變化的靜態(tài)量時(shí)，由于混有動(dòng)態(tài)的干擾噪聲，通常也按動(dòng)態(tài)量進(jìn)行檢測(cè)。

敏感元件是將感知的被測(cè)量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為某一種量值輸出，通常是電信號(hào)。如果不是電信號(hào)，則需經(jīng)變換電路將其變成電信號(hào)。

信號(hào)調(diào)理電路一般有兩個(gè)作用，一是信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大；二是信號(hào)處理，即濾波、調(diào)制和解調(diào)、衰減運(yùn)算、數(shù)字化處理等。

輸出裝置的種類很多，可根據(jù)需要進(jìn)行配置?，F(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將調(diào)理電路輸出的信號(hào)直接送到信號(hào)分析設(shè)備中，進(jìn)行在線處理。為保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，上述環(huán)節(jié)的輸出量與輸入量之間應(yīng)保持一一對(duì)應(yīng)和盡量不失真關(guān)系。5.2.2檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、交通管理、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中，檢測(cè)技術(shù)在生產(chǎn)過程自動(dòng)化、運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量檢查與控制、故障診斷等方面得到廣泛的應(yīng)用。例如，根據(jù)設(shè)備頻譜發(fā)現(xiàn)潛在問題并進(jìn)行相應(yīng)處理；在生產(chǎn)鋁合金過程中，借助檢測(cè)技術(shù)選出正確配方等。檢測(cè)技術(shù)在能源技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。例如，在能源分配領(lǐng)域?qū)δ茉催M(jìn)行最佳分配計(jì)算，它可以根據(jù)精確測(cè)到的動(dòng)態(tài)負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，也可利用檢測(cè)技術(shù)對(duì)尖峰負(fù)荷進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到合理利用能源的目的。在交通管理領(lǐng)域，先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)可以對(duì)車流和人流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使紅綠燈的交替時(shí)間間隔根據(jù)實(shí)際情況改變，實(shí)現(xiàn)車輛和行人的平均等待時(shí)間最短，從而達(dá)到運(yùn)行最佳化。在軍事領(lǐng)域中，檢測(cè)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的典型應(yīng)用如電子哨兵，它配有多種傳感器和在黑暗中監(jiān)視物體運(yùn)動(dòng)的紅外攝像機(jī)，執(zhí)勤時(shí)刻提供圖像監(jiān)視和周圍的環(huán)境信息，能較好完成警戒任務(wù)。5.2.3檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、儀器儀表高度自動(dòng)化和信息管理現(xiàn)代化過程中，涌現(xiàn)出大量以計(jì)算機(jī)為核心的信息處理與過程控制相結(jié)合的實(shí)用檢測(cè)系統(tǒng)。綜合其發(fā)展情況，主要有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)：

(1)集成化與綜合化。電子測(cè)量?jī)x器、自動(dòng)化儀表、智能檢測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)在生產(chǎn)自動(dòng)化的需求下，在發(fā)展中互相靠近，功能相互覆蓋，差異縮小，體現(xiàn)為信息綜合管理與控制系統(tǒng)。

(2)多功能化與智能化。智能化檢測(cè)儀表能在被測(cè)參數(shù)變化時(shí)，自動(dòng)選擇測(cè)量方案，進(jìn)行自校正、自補(bǔ)償、自檢測(cè)、自診斷，還能通過遠(yuǎn)程設(shè)定、信息存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)連接等，獲取最佳的測(cè)試結(jié)果。

(3)系統(tǒng)化及標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)代檢測(cè)任務(wù)更多的涉及系統(tǒng)特性。系統(tǒng)化指若干相互間具有內(nèi)在關(guān)聯(lián)要素構(gòu)成的一個(gè)整體來完成規(guī)定功能、達(dá)到特定目標(biāo)。目前，作為采集檢測(cè)與控制用的前端機(jī)需要與生產(chǎn)設(shè)備的主機(jī)、輔機(jī)合成一體，相互建立通信聯(lián)系，形成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以適應(yīng)系統(tǒng)開放、復(fù)雜工程及大系統(tǒng)的需要。在向系統(tǒng)化發(fā)展的同時(shí)，還涉及系統(tǒng)部件接口的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與模塊化，以便形成通用的整體。

(4)儀器虛擬化。虛擬儀器是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型高科技產(chǎn)品，它利用現(xiàn)有的微型計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又兼具特殊功能的新型計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。其主要工作是把傳統(tǒng)儀器的控制面板移植到普通計(jì)算機(jī)上，利用計(jì)算機(jī)的資源，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的測(cè)控需求，具有較高的性價(jià)比，可廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、科研、生產(chǎn)、軍事等方面的檢測(cè)與控制。

(5)網(wǎng)絡(luò)化。將智能檢測(cè)和控制系統(tǒng)接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)其功能和活力。因此，網(wǎng)絡(luò)化也是智能檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。5.2.4檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差

測(cè)量誤差指檢測(cè)結(jié)果與被測(cè)量的客觀真值之間的差值。檢測(cè)過程中，被測(cè)對(duì)象、檢測(cè)系統(tǒng)、檢測(cè)方法、檢測(cè)人員都會(huì)受到各種因素影響。有時(shí)對(duì)被測(cè)量的轉(zhuǎn)換也會(huì)改變被測(cè)對(duì)象原有的狀態(tài)，造成測(cè)量誤差。誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量中，被測(cè)量的真值永遠(yuǎn)無法得到，但可以通過改進(jìn)檢測(cè)裝置、檢測(cè)手段以及對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行分析處理，使測(cè)量誤差處于允許的范圍內(nèi)。測(cè)量的目的是希望通過測(cè)量求取被測(cè)量的真值。分析測(cè)量誤差時(shí)，采用的被測(cè)量真值是指確定條件下被測(cè)量客觀存在的實(shí)際值。判斷真值的方法有三種，一是理論設(shè)計(jì)和理論公式的表達(dá)值，稱為理論真值。例如，三角形內(nèi)角和為180度。二是由國際計(jì)量學(xué)確定的基本計(jì)量單位，稱為約定真值。例如，水的沸點(diǎn)為100度。三是精度高一級(jí)或幾級(jí)的儀表的測(cè)量值，稱為相對(duì)真值。測(cè)量中應(yīng)用最廣的是相對(duì)真值。誤差根據(jù)出現(xiàn)的規(guī)律分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。系統(tǒng)誤差是指保持恒定不變或按照一定規(guī)律變化的測(cè)量誤差。系統(tǒng)誤差主要是由于測(cè)量設(shè)備、測(cè)量方法的不完善和測(cè)量條件的不穩(wěn)定而引起的。由于系統(tǒng)誤差表示了測(cè)量結(jié)果偏離其真實(shí)值的程度，即反映了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，所以在誤差理論中，經(jīng)常用準(zhǔn)確度來表示系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度就越高。隨機(jī)誤差又稱偶然誤差，是一種大小和符號(hào)都不確定的誤差，即在同一條件下對(duì)同一被測(cè)量重復(fù)測(cè)量時(shí)，各次測(cè)量結(jié)果服從某種統(tǒng)計(jì)分布；這種誤差的處理依據(jù)概率統(tǒng)計(jì)方法。產(chǎn)生偶然誤差的原因很多，如溫度、磁場(chǎng)、電源頻率等的偶然變化等都可能引起這種誤差；另一方面觀測(cè)者本身感官分辨能力的限制，也是偶然誤差的一個(gè)來源。偶然誤差反映了測(cè)量的精密度，偶然誤差越小，精密度就越高，反之則精密度越低。系統(tǒng)誤差和偶然誤差是兩類性質(zhì)完全不同的誤差。系統(tǒng)誤差反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的必然性；而偶然則反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的可能性。粗大誤差也稱疏失誤差，是指測(cè)量過程中操作、讀數(shù)、記錄和計(jì)算等方面的錯(cuò)誤所引起的誤差。顯然，凡是含有疏失誤差的測(cè)量結(jié)果都是應(yīng)該擯棄的。儀表測(cè)量誤差是不可能絕對(duì)消除的，但要盡可能減小誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，使其減小到允許的范圍內(nèi)。

消除測(cè)量誤差，應(yīng)根據(jù)誤差的來源和性質(zhì)，采取相應(yīng)的措施和方法。必須指出，一個(gè)測(cè)量結(jié)果中既存在系統(tǒng)誤差，又存在偶然誤差，要完全區(qū)分兩者是不容易的。所以，應(yīng)根據(jù)測(cè)量的要求和兩者對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度，選擇消除方法。一般情況下，在對(duì)精密度要求不高的工程測(cè)量中，主要考慮對(duì)系統(tǒng)誤差的消除；而在科研、計(jì)量等對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度和精密度要求較高的測(cè)量中，必須同時(shí)考慮消除上述兩種誤差。系統(tǒng)誤差的消除方法有以下幾種：

(1)對(duì)測(cè)量?jī)x表進(jìn)行校正。在準(zhǔn)確度要求較高的測(cè)量結(jié)果中，引入校正值進(jìn)行修正。

(2)消除產(chǎn)生誤差的根源。選擇正確的測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器，盡量使測(cè)量?jī)x表在規(guī)定的使用條件下工作，消除各種外界因素造成的影響。

(3)采用特殊的測(cè)量方法，如正負(fù)誤差補(bǔ)償法、替代法等。例如，用電流表測(cè)量電流時(shí)，考慮到外磁場(chǎng)對(duì)讀數(shù)的影響，可以把電流表轉(zhuǎn)動(dòng)180度，進(jìn)行兩次測(cè)量。在兩次測(cè)量中，必然出現(xiàn)一次讀數(shù)偏大，而另一次讀數(shù)偏小，取兩次讀數(shù)的平均值作為測(cè)量結(jié)果，其正負(fù)誤差抵消，可以有效地消除外磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量的影響。

消除隨機(jī)誤差的消除可采用在同一條件下對(duì)被測(cè)量進(jìn)行足夠多次的重復(fù)測(cè)量，取其平均值作為測(cè)量結(jié)果的方法。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理可知，在足夠多次的重復(fù)測(cè)量中，正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的可能性幾乎相同，因此偶然誤差的平均值幾乎為零。所以，在測(cè)量?jī)x器儀表選定以后，測(cè)量次數(shù)是保證測(cè)量精密度的前提。5.2.5理想的檢測(cè)系統(tǒng)

任何一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)都應(yīng)該有良好的頻率特性、適當(dāng)高的靈敏度、快的響應(yīng)速度和小的時(shí)間滯后，才能實(shí)現(xiàn)輸出波形較好地復(fù)現(xiàn)輸入波形。理想的無失真測(cè)試要滿足一定的條件。

(1)線性系統(tǒng)：若檢測(cè)系統(tǒng)輸出信號(hào)能不失真描述輸入信號(hào)，則該測(cè)試系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間應(yīng)該存在一種定量的關(guān)系。這樣的測(cè)試系統(tǒng)以線性系統(tǒng)最為理想。盡管靜態(tài)測(cè)試中可以對(duì)輸出采用校正或補(bǔ)償技術(shù)做非線性校正，但動(dòng)態(tài)測(cè)試中的非線性校正比較困難，因此應(yīng)力求系統(tǒng)本身是線性系統(tǒng)。線性系統(tǒng)具有兩個(gè)重要性質(zhì)：一是遵循疊加原理，即同時(shí)作用于系統(tǒng)的兩個(gè)輸入信號(hào)經(jīng)系統(tǒng)后的輸出信號(hào)應(yīng)為這兩個(gè)信號(hào)分別作用于系統(tǒng)時(shí)輸出信號(hào)的和；二是遵循頻率不變?cè)恚葱盘?hào)經(jīng)過系統(tǒng)后輸出信號(hào)頻率不會(huì)產(chǎn)生變化。

(2)理想測(cè)試系統(tǒng)：實(shí)際檢測(cè)系統(tǒng)中，只有在滿足一定要求的情況下才能使輸出波形無失真地復(fù)現(xiàn)輸入波形。若一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的波形精確地成一定的比例關(guān)系，在時(shí)間軸上所占寬度相等，幅度增大若干倍，該系統(tǒng)稱理想檢測(cè)系統(tǒng)。設(shè)測(cè)試系統(tǒng)的輸入為x(t)，若實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)試，則該測(cè)試系統(tǒng)的輸出y(t)應(yīng)滿足：y(t)?=?A0x(t?-?t0)，如圖5-4所示。

圖5-4理想測(cè)量系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系實(shí)際的測(cè)量系統(tǒng)一定是有失真的，理想精確的測(cè)量無法實(shí)現(xiàn)，只能采取一定技術(shù)手段將失真控制在一定誤差范圍內(nèi)。

5.3.1自動(dòng)控制技術(shù)綜述

自動(dòng)控制技術(shù)幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域及社會(huì)生活的各個(gè)方面，是當(dāng)代發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛、最引人注目的高科技，是推動(dòng)新技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)。所謂自動(dòng)控制，5.3自動(dòng)控制技術(shù)是指脫離人的直接干預(yù)，利用控制裝置(簡(jiǎn)稱控制器)使被控對(duì)象(如設(shè)備生產(chǎn)過程等)的工作狀態(tài)或被控量(如溫度、壓力、流量、速度、pH值等)按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。所謂自動(dòng)控制系統(tǒng)，則是指實(shí)現(xiàn)上述控制目的，由相互制約的各部分按一定規(guī)律組成的具有特定功能的整體。如數(shù)控車床按預(yù)定程序自動(dòng)切削；人造衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道并回收等。

除了在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用外，近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)在宇航、機(jī)器人控制、導(dǎo)彈制導(dǎo)及核動(dòng)力等高新技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮著特別重要的作用，并已擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)管理和其他許多社會(huì)生活領(lǐng)域中。自動(dòng)控制已成為現(xiàn)代社會(huì)生活中不可缺少的一部分。5.3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

由被控對(duì)象和控制裝置(控制器)按照一定方式連接起來、能完成一定自動(dòng)控制任務(wù)的總體稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由控制器和被控對(duì)象兩大部分組成，并且要實(shí)現(xiàn)一定的控制作用。而每個(gè)系統(tǒng)都有輸入量和輸出量。輸入量指影響系統(tǒng)輸出量的外界輸入，輸出量指自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控制量?？刂葡到y(tǒng)的組成原理圖如圖5-5所示。

圖5-5自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成原理圖以水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，分析該自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成和工作原理。該系統(tǒng)的主要任務(wù)是使實(shí)際水位與要求水位一致。

系統(tǒng)中，輸出量為實(shí)際水位；輸入量為要求水位，是個(gè)給定值；擾動(dòng)量為出水閥門的出水量變化。因此，水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)也可以描述為克服擾動(dòng)的影響，使系統(tǒng)的輸出量與輸入量保持一致。被控對(duì)象指控制系統(tǒng)中被控制的機(jī)器設(shè)備、生產(chǎn)過程等，而控制器(也稱控制裝置)指外加的設(shè)備或裝置，對(duì)被控對(duì)象起到控制作用的各部分總稱，通常由具有一定基本職能的各種基本元件組成。包括：

(1)測(cè)量元件，測(cè)量被控制的物理量。

(2)給定元件，給出與期望的被控量相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)輸入量。

(3)比較元件，將測(cè)量元件檢測(cè)的被控量實(shí)際值與給定元件給出的給定量進(jìn)行比較，得到它們的偏差。

(4)放大元件，將比較元件給出的偏差進(jìn)行放大，用來推動(dòng)執(zhí)行元件去控制被控對(duì)象。

(5)執(zhí)行元件，直接推動(dòng)被控對(duì)象，使其被控量發(fā)生變化。

(6)校正元件(補(bǔ)償元件)，是結(jié)構(gòu)或參數(shù)便于調(diào)整的元件，用串聯(lián)或反饋的方式連接在系統(tǒng)中，以改善系統(tǒng)性能。

綜上所述，水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖如圖5-6所示。

圖5-6水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖5.3.3自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類

按照不同的方式，可以將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為不同的種類，常用的有以下幾種分類方式。

(1)按信號(hào)流向不同，分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

在開環(huán)控制系統(tǒng)中，信號(hào)流動(dòng)由輸入端到輸出端單向流動(dòng)。開環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖5-5所示。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，信號(hào)除從輸入端到輸出端外，還有輸出到輸入的反饋信號(hào)，也稱反饋控制系統(tǒng)，閉環(huán)系統(tǒng)方框圖如圖5-7所示。

圖5-7閉環(huán)系統(tǒng)方框圖采用閉環(huán)控制系統(tǒng)可以有效的抑制被反饋通道包圍的前向通道中的各種擾動(dòng)對(duì)輸出量的影響，提高系統(tǒng)的抗干擾性，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。但由于反饋通道的存在，閉環(huán)系統(tǒng)有延時(shí)存在，系統(tǒng)得不到及時(shí)校正；閉環(huán)系統(tǒng)可能產(chǎn)生振蕩，甚至不穩(wěn)定；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)較麻煩，且較開環(huán)系統(tǒng)增加了成本。

(2)按系統(tǒng)輸入信號(hào)不同，分為恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)。恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)又稱自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的特征是輸入量為一恒值，通常稱為系統(tǒng)的給定值?？刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是盡量排除各種干擾因素的影響，使輸出量維持在給定值(期望值)附近。如工業(yè)過程中恒溫、恒壓、恒速等控制系統(tǒng)。

隨動(dòng)系統(tǒng)又稱跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)的控制輸入量是一個(gè)事先無法確定的任意變化的量，要求系統(tǒng)的輸出量能迅速平穩(wěn)地復(fù)現(xiàn)或跟蹤輸入信號(hào)的變化。如雷達(dá)天線的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和高炮自動(dòng)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)就是典型的隨動(dòng)系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)不是常值，而是事先確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，編成程序裝在輸入裝置中，即控制輸入信號(hào)是事先確定的程序信號(hào)，控制的目的是使被控對(duì)象的被控量按照要求的程序動(dòng)作。如數(shù)控車床就屬此類系統(tǒng)。

(3)按系統(tǒng)組成元器件的特性不同，分為線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。

在線性系統(tǒng)中，組成系統(tǒng)元器件的特性均為線性的，可用一個(gè)或一組線性微分方程來描述系統(tǒng)輸入和輸出之間關(guān)系。線性系統(tǒng)的主要特征是具有齊次性和疊加性。在非線性系統(tǒng)中，至少有一個(gè)元器件的特性不能用線性微分方程描述其輸入和輸出關(guān)系。非線性系統(tǒng)還沒有一種完整、成熟、統(tǒng)一的分析法。通常對(duì)于非線性程度不很嚴(yán)重，或做近似分析時(shí)，均可用線性系統(tǒng)理論和方法來處理。

嚴(yán)格來講，實(shí)際上由于各種物理系統(tǒng)總是存在不同程度的非線性，因此，實(shí)際上是不存在線性系統(tǒng)的，但在一定范圍內(nèi)，只要非線性不是很嚴(yán)重，有些系統(tǒng)可以近似為線性系統(tǒng)來研究。

(4)按系統(tǒng)特性是否隨時(shí)間變化，分為定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)。在定常系統(tǒng)中，描述系統(tǒng)特性的微分方程中各項(xiàng)系數(shù)都是與時(shí)間無關(guān)的常數(shù)。該類系統(tǒng)只要輸入信號(hào)的形式不變，在不同時(shí)間輸入下的輸出響應(yīng)形式是相同的。

在時(shí)變系統(tǒng)中，描述系統(tǒng)特性的微分方程中至少有一項(xiàng)系數(shù)是時(shí)間的函數(shù)。

(5)按信號(hào)特性不同，分為連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)。

在連續(xù)系統(tǒng)中，組成系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)都是連續(xù)時(shí)間信號(hào)?？梢圆捎梦⒎址匠探⑦B續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在離散系統(tǒng)中，有一處或數(shù)處的信號(hào)是脈沖序列或數(shù)碼。若系統(tǒng)中采用了采樣開關(guān)，將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的脈沖形式的信號(hào)，此類系統(tǒng)稱為采樣控制系統(tǒng)或脈沖控制系統(tǒng)。若采用數(shù)字計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制器，其離散信號(hào)是以數(shù)碼形式傳遞的，此類系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)。通常采用差分方程建立離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

目前隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，一些控制系統(tǒng)中既有連續(xù)時(shí)間信號(hào)又有離散時(shí)間信號(hào)，一般稱為采樣離散控制系統(tǒng)。

(6)按輸入輸出量的不同，分為單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。

單變量系統(tǒng)又稱單輸入輸出系統(tǒng)，是只有一個(gè)輸入量和一個(gè)輸出量的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。

多變量系統(tǒng)又稱多輸入輸出系統(tǒng)，是具有多個(gè)輸入量或多個(gè)輸出量的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。系統(tǒng)的一個(gè)輸出量會(huì)受到多個(gè)輸入量的作用，一個(gè)輸入量可能對(duì)多個(gè)輸出量都能產(chǎn)生控制作用。對(duì)于線性多輸入多輸出系統(tǒng)，系統(tǒng)的任何一個(gè)輸出等于數(shù)個(gè)輸入單獨(dú)作用下輸出的疊加。目前大多數(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)均屬于多輸入多輸出系統(tǒng)，這種系統(tǒng)一般通過建立狀態(tài)變量和狀態(tài)方程的方法進(jìn)行描述和求解。5.3.4自動(dòng)控制理論及其發(fā)展

自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)學(xué)科，可分為經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。

1.經(jīng)典控制理論

自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史過程。自古以來，人類就有創(chuàng)造自動(dòng)裝置以減輕或代替人勞動(dòng)的想法。我國原始的自動(dòng)計(jì)時(shí)裝置銅壺滴漏就屬于采用了自動(dòng)裝置來調(diào)節(jié)液位；三國時(shí)期，使用指南車自動(dòng)指示方位；古代天文學(xué)家張衡發(fā)明了渾天儀自動(dòng)對(duì)天體運(yùn)行情況進(jìn)行仿真，發(fā)明了候風(fēng)地動(dòng)儀自動(dòng)對(duì)地震進(jìn)行檢測(cè)等。1788年，英國人瓦特在蒸汽機(jī)上使用了離心調(diào)速器，解決了蒸汽機(jī)的速度控制問題，引起了人們對(duì)控制技術(shù)的重視。

英國數(shù)學(xué)家勞斯和德國數(shù)學(xué)家赫爾維茨分別在1877年和1895年獨(dú)立地提出了判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的代數(shù)準(zhǔn)則。

1932年，美國物理學(xué)家奈奎斯特運(yùn)用復(fù)變函數(shù)理論建立了以頻率特性為基礎(chǔ)的穩(wěn)定性判據(jù)，奠定了頻率響應(yīng)法的基礎(chǔ)。后來，伯德和尼柯爾斯在20世紀(jì)30年代末和40年代初進(jìn)一步將頻率響應(yīng)法加以發(fā)展，形成了經(jīng)典控制理論的頻域分析法，為工程技術(shù)人員提供了一個(gè)設(shè)計(jì)反饋控制系統(tǒng)的有效工具。

第二次世界大戰(zhàn)期間，反饋控制方法被廣泛用于設(shè)計(jì)研制飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀、火炮定位系統(tǒng)、雷達(dá)天線控制系統(tǒng)以及其他軍用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的復(fù)雜性和對(duì)快速性，精確控制的高性能要求，促使產(chǎn)生了許多新的見解和方法；同時(shí)，還促進(jìn)了對(duì)非線性系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)以及隨機(jī)控制系統(tǒng)的研究。

1948年，美國科學(xué)家伊萬斯創(chuàng)立了根軌跡分析方法，為分析系統(tǒng)性能隨系統(tǒng)參數(shù)變化的規(guī)律性提供了有力工具，被廣泛應(yīng)用于反饋控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)中。

以傳遞函數(shù)作為描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以時(shí)域分析法、根軌跡法和頻域分析法為主要分析設(shè)計(jì)工具，構(gòu)成了經(jīng)典控制理論的基本框架。到20世紀(jì)50年代，經(jīng)典控制理論發(fā)展到相當(dāng)成熟的地步，形成了相對(duì)完整的理論體系。經(jīng)典控制理論研究的對(duì)象基本上是以線性定常系統(tǒng)為主的單輸入單輸出系統(tǒng)，還不能解決如時(shí)變參數(shù)問題，多變量、強(qiáng)耦合等復(fù)雜的控制問題。

2.現(xiàn)代控制理論

由于經(jīng)典控制理論只適用于單輸入、單輸出的線性定常系統(tǒng)，只注重系統(tǒng)的外部描述而忽視系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)。隨著航天事業(yè)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，20世紀(jì)60年代初，在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上，以線性代數(shù)理論和狀態(tài)空間分析法為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論迅速發(fā)展起來。

1960年卡爾曼提出能控性和能觀測(cè)性，揭示了線性系統(tǒng)許多屬性間的內(nèi)在聯(lián)系?？柭€引入狀態(tài)空間法，提出具有二次型性能指標(biāo)的線性狀態(tài)反饋律，給出最優(yōu)調(diào)節(jié)器的概念。這些新概念和新方法的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的誕生?？刂频闹饕繕?biāo)是建立在狀態(tài)空間法(時(shí)域法)的基礎(chǔ)上，解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。

到20世紀(jì)60年代初，一套以狀態(tài)方程作為描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以最優(yōu)控制和卡爾曼濾波為核心的控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)的新原理和方法基本確定，現(xiàn)代控制理論應(yīng)運(yùn)而生。

現(xiàn)代控制理論主要利用計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)建模分析、設(shè)計(jì)乃至控制的手段，適用于多變量、非線性、時(shí)變系統(tǒng)?，F(xiàn)代控制理論在航空、航天、制導(dǎo)與控制中創(chuàng)造了輝煌的成就，人類邁向宇宙的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。5.3.5自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求

對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求概括為三方面：穩(wěn)、準(zhǔn)、快。其中，穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)運(yùn)行的必要條件，不穩(wěn)定的系統(tǒng)是不能工作的；動(dòng)態(tài)性能要求系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性，系統(tǒng)的過渡過程越短越好；準(zhǔn)確(穩(wěn)態(tài))性能給出了過渡過程結(jié)束后到達(dá)穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)的控制精度度量。

1.自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

系統(tǒng)在受到外界擾動(dòng)偏離原來的平衡狀態(tài)，在外界擾動(dòng)消失后仍能恢復(fù)到原平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，稱為穩(wěn)定系統(tǒng)，否則稱為非穩(wěn)定系統(tǒng)。非穩(wěn)定系統(tǒng)和穩(wěn)定系統(tǒng)如圖5-8所示。

圖5-8非穩(wěn)定系統(tǒng)和穩(wěn)定系統(tǒng)

2.自動(dòng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能

控制系統(tǒng)由一種狀態(tài)到達(dá)另外一種狀態(tài)往往需要經(jīng)過一個(gè)過渡過程，控制系統(tǒng)對(duì)其過渡過程的形式和快慢，即系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能提出要求。自動(dòng)控制理論應(yīng)給出衡量系統(tǒng)快速性的指標(biāo)。動(dòng)態(tài)過程的優(yōu)劣對(duì)隨動(dòng)控制系統(tǒng)和恒值控制系統(tǒng)都具有非常重要的意義。

3.自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能

控制系統(tǒng)進(jìn)入最終穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的準(zhǔn)確性由表征系統(tǒng)實(shí)際穩(wěn)態(tài)值與期望值間的差值，即穩(wěn)態(tài)誤差表示。穩(wěn)態(tài)誤差是表征系統(tǒng)控制精度的性能指標(biāo)。自動(dòng)控制理論給出了計(jì)算系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的方法，指出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的影響。

5.4.1信息檢索概述

1.信息、知識(shí)、文獻(xiàn)

信息具有物質(zhì)屬性，是物質(zhì)的存在方式及運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)的表征，是事物及其現(xiàn)象的內(nèi)外特征、相互聯(lián)系及作用的反映。地震，海嘯，花草樹林的發(fā)芽、生長和枯萎，廣播電視、網(wǎng)絡(luò)的新聞、廣告等發(fā)出的信息，不管你知道不知道，感知不感知，它都是客觀存在的。5.4信息檢索只要有物質(zhì)存在，就有信息的存在。人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的過程，是一個(gè)不斷從客觀世界獲得信息，并對(duì)信息進(jìn)行加工處理，形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，然后通過實(shí)踐活動(dòng)反作用于客觀世界的過程。

信息是知識(shí)的重要組成部分，但只有將反映自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象的信息經(jīng)過加工，上升為對(duì)自然和社會(huì)發(fā)展客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，這種再生信息才構(gòu)成知識(shí)。知識(shí)是人類認(rèn)識(shí)的成果和結(jié)果，人們?cè)谡J(rèn)識(shí)世界和改造世界的過程中，獲得大量客觀事物傳遞的信息，然后經(jīng)過大腦的思維活動(dòng)進(jìn)行加工處理，這種加工處理后的信息就是知識(shí)。知識(shí)作廣義的理解，包括消息、情況、事實(shí)、數(shù)據(jù)。知識(shí)可分為理性知識(shí)和感性知識(shí)。理性知識(shí)，是對(duì)客觀事物的本質(zhì)和規(guī)律性的認(rèn)識(shí)，是經(jīng)過思維、邏輯加工的知識(shí)，構(gòu)成知識(shí)體系；感性知識(shí)，是對(duì)客觀事物的描述和對(duì)現(xiàn)象、事實(shí)的感知，是未經(jīng)邏輯加工的知識(shí)。當(dāng)信息經(jīng)過人腦重新組合和系統(tǒng)化后，成為知識(shí)。就是說，信息中包含知識(shí)，而知識(shí)用一定的記錄手段記錄下來時(shí)，則成為文獻(xiàn)。

文獻(xiàn)是記錄有知識(shí)的一切載體，是用文字、圖形、符號(hào)等技術(shù)手段記錄人類知識(shí)的一切物質(zhì)載體。文獻(xiàn)由三個(gè)要素構(gòu)成：第一，要有一定的知識(shí)內(nèi)容；第二，要有保存和傳遞知識(shí)的記錄方式，如文字、圖形、符號(hào)、視頻、聲頻等技術(shù)手段；第三，要有記錄知識(shí)的物質(zhì)載體，如紙張、感光材料、磁性材料等。這三要素缺一不可。文獻(xiàn)與知識(shí)既是不同的概念，又有密切的聯(lián)系。文獻(xiàn)必須包含知識(shí)內(nèi)容；而知識(shí)內(nèi)容只有記錄在物質(zhì)載體上，才能夠成文獻(xiàn)。

信息、知識(shí)和文獻(xiàn)的關(guān)系如圖5-9所示。

圖5-9信息、知識(shí)和文獻(xiàn)的關(guān)系圖人們獲取知識(shí)的途徑有兩個(gè)：一是直接來源于產(chǎn)生信息的客觀事物，二是通過信息載體或媒介的傳遞、交流而間接獲得。獲得的信息能否轉(zhuǎn)化為知識(shí)，轉(zhuǎn)化得是否充分、完整，取決于受主的認(rèn)知能力。例如，人們對(duì)于衛(wèi)星照片、氣象云團(tuán)的識(shí)讀能力不同，所獲得信息的量和質(zhì)也會(huì)有差別。

塞繆爾·約翰遜(SamuelJohnson)說：“知識(shí)可分成兩類，一類是我們要掌握的學(xué)科知識(shí)，另一類是要知道在哪兒可以找到有關(guān)知識(shí)的信息。”

2.信息檢索的基本知識(shí)

1)信息檢索的概念

信息檢索是按照一定方式從信息集合中或數(shù)據(jù)庫中查找所需信息的具體過程。廣義信息檢索如圖5-10所示，包括信息存儲(chǔ)與查找兩個(gè)過程，而狹義信息檢索僅指信息的查找。

對(duì)于信息用戶而言，狹義的信息檢索更為重要，因?yàn)橛脩粜枰氖欠奖?、快捷、高效的獲取所需的信息內(nèi)容，而不必了解和掌握信息的管理方式，組織模式以及存儲(chǔ)地點(diǎn)等事項(xiàng)。

圖5-10廣義信息檢索

2)檢索的基本原理

信息檢索基本原理的核心是用戶信息需求與一定的文獻(xiàn)信息集合的比較和選擇，是兩者匹配的過程。一方面是用戶的信息需求，一方面是組織有序的文獻(xiàn)信息集合，檢索就是從用戶特定的信息需求出發(fā)，對(duì)特定的信息集合采用一定的方法、技術(shù)手段，根據(jù)一定的線索與規(guī)則從中找出相關(guān)的信息。

3)信息檢索方式

按照檢索對(duì)象，把信息檢索分為文獻(xiàn)檢索、數(shù)據(jù)檢索和事實(shí)檢索。文獻(xiàn)檢索是指查找用戶所需文獻(xiàn)的線索或者原文的檢索。如查找某一主題的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)某研究課題立項(xiàng)的文獻(xiàn)查新，或從事新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)需要查找有關(guān)最新研究動(dòng)態(tài)等。文獻(xiàn)檢索是一種相關(guān)性檢索，檢索結(jié)果是某一專題的文獻(xiàn)線索(文摘、題錄)，一般要經(jīng)過閱讀文摘后才能決定取舍。文獻(xiàn)檢索主要是利用二次文獻(xiàn)進(jìn)行，如各種載體形式的目錄、題錄、文摘、索引等。文獻(xiàn)檢索是信息檢索中最基本、最重要的類型，是信息檢索的核心和主體部分，是最常用的一種檢索，其目標(biāo)是檢索出原始文獻(xiàn)或原始文獻(xiàn)的替代品。數(shù)據(jù)檢索是指查找用戶所得特定數(shù)據(jù)的檢索。目標(biāo)是檢索出可以直接使用的數(shù)據(jù)或數(shù)值，例如查找各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、圖像、圖標(biāo)、圖表、數(shù)學(xué)表達(dá)式、化學(xué)分子式、設(shè)備型號(hào)、技術(shù)參數(shù)等。例如，檢索“尼羅河的長度是多少”。數(shù)據(jù)檢索是一種確定性檢索，主要是利用各種詞典、手冊(cè)、百科全書、年鑒等參考工具書進(jìn)行.也可以利用各種參考型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。

事實(shí)檢索是指以特定的事實(shí)為檢索對(duì)象的一種檢索。如查找某一名人、機(jī)構(gòu)的基本情況；某一事件發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、過程等。例如，檢索“長江哪一年汛期的水位最高”。事實(shí)檢索和數(shù)據(jù)檢索一樣，也是一種確定性檢索，所不同的是需要對(duì)檢索出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行較為復(fù)雜的對(duì)比、分析、推理后，方可得出結(jié)論?？衫冒倏迫珪?、手冊(cè)、年鑒、名錄及相關(guān)數(shù)據(jù)庫等參考工具進(jìn)行檢索。

按照計(jì)算機(jī)檢索技術(shù)劃分為聯(lián)機(jī)檢索、光盤檢索和網(wǎng)絡(luò)檢索。

聯(lián)機(jī)檢索是以聯(lián)機(jī)檢索提供商為中心，提供商研制自己的軟件，建立自己的聯(lián)機(jī)檢索系統(tǒng)，用戶利用檢索系統(tǒng)終端，通過專用的或公用的電話線路等數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)與利用檢索系統(tǒng)相連，按照提供商所指定的各項(xiàng)檢索規(guī)則進(jìn)行檢索。聯(lián)機(jī)檢索系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、通訊設(shè)備和終端設(shè)備組成。著名的聯(lián)機(jī)檢索系統(tǒng)有OCLC、Dialog、STN等。

光盤檢索有單機(jī)檢索和聯(lián)機(jī)檢索兩種。單機(jī)檢索系統(tǒng)自成系統(tǒng)，由普通計(jì)算機(jī)、光驅(qū)、數(shù)據(jù)庫光盤以及相應(yīng)的檢索軟件和驅(qū)動(dòng)軟件構(gòu)成，提供單個(gè)用戶使用。聯(lián)機(jī)檢索系統(tǒng)在光盤網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下運(yùn)行，受到光盤塔和局域網(wǎng)的支撐，在局域網(wǎng)內(nèi)提供多個(gè)用戶使用，由服務(wù)器管理。

基于搜索引擎技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)檢索時(shí)隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起和普及而出現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)搜索引擎是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)檢索工具的主流，不僅提供文本檢索，還可以提供圖像、圖形、音頻、視頻、動(dòng)畫等多媒體檢索。

4)信息檢索語言

信息檢索語言是用來表達(dá)信息概念的一種人工語言，它是根據(jù)信息組織和檢索需要所編制的特殊標(biāo)識(shí)，是存儲(chǔ)信息、組織信息和檢索信息的符號(hào)。它是溝通“信息源”與“檢索”的橋梁和紐帶，能標(biāo)引、組織和編排信息，形成各種信息檢索工具或檢索系統(tǒng)，利用檢索語言將信息從檢索工具或檢索系統(tǒng)中檢查出來。

檢索語言的類型如圖5-11所示。

圖5-11檢索語言的類型分類語言是按學(xué)科范疇劃分而構(gòu)成的一種語言體系，它集中反映學(xué)科的系統(tǒng)性，反映它們的相關(guān)、從屬、派生等關(guān)系，從總體到局部分層、分面展開，形成分類體系。由類目號(hào)碼及名稱作為檢索語言，構(gòu)成分類類目表，如前述圖書分類表、專利分類表用的都是分類語言。主題詞語言包括關(guān)鍵詞語言、單元詞語言、標(biāo)題詞語言、敘詞語言等，它們有不同的主題詞表。主題詞表達(dá)概念本身，在主題詞表中通過參照系統(tǒng)來指示詞匯之間的關(guān)系。分類語言的具體表現(xiàn)形式是分類表，國內(nèi)常用的有《中國圖書館分類法》、《科學(xué)院圖書館分類法》、《人民大學(xué)圖書館分類法》等。國外常用的有《杜威十進(jìn)分類法》、《美國國會(huì)圖書館分類法》等。

《中國圖書館圖書分類法》把全部的知識(shí)門類分為馬列、毛澤東思想；哲學(xué)；社會(huì)科學(xué)；自然科學(xué)；綜合性圖書這五大部類，在此基礎(chǔ)上組成了22個(gè)大類。

《中圖法》的標(biāo)記符號(hào)采用漢語拼音字母與阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的混合號(hào)碼。即用一個(gè)字母表示一個(gè)大類，以字母的順序反映大類的序列。字母后用數(shù)字表示大類以下類目的劃分，數(shù)字的編號(hào)使用小數(shù)制。表5-1《中國圖書館圖書分類法》類目中的基本內(nèi)容(一級(jí)大類)5.4.2文獻(xiàn)檢索

1.文獻(xiàn)出版類型

文獻(xiàn)的類型按出版形式劃分可分為三大類：圖書、期刊、特種文獻(xiàn)。

1)圖書

圖書是記錄和保存知識(shí)、表達(dá)思想、傳播信息的最古老、最主要的手段。它便于存放、攜帶，閱讀時(shí)可不受空間、時(shí)間和設(shè)備限制。這些優(yōu)點(diǎn)使圖書過去、現(xiàn)在和將來都是人類社會(huì)最主要的信息交流媒介之一。

圖書可分為兩類，即閱讀類和工具類圖書。閱讀類圖書包括教科書、專著、普及讀物等等，它是供系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識(shí)之用；工具類圖書包括百科全書、年鑒、手冊(cè)、辭典等，它是供檢索各種數(shù)據(jù)和事實(shí)之用。如果對(duì)某些問題想獲得較全面的系統(tǒng)知識(shí)或?qū)δ吧鷨栴}獲得初步了解，參考圖書是十分有效的。正式出版的圖書，封內(nèi)版權(quán)頁均有國際標(biāo)準(zhǔn)書號(hào)、出版單位和出版時(shí)間等。

近年來電子圖書種類和數(shù)量在迅速增長。目前，電子圖書的推廣已不存在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的問題，其普及前景是很光明的。

2)期刊

期刊又稱雜志，期刊有一個(gè)固定的名稱，有統(tǒng)一出版形式，定期出版，每期有多篇論文組成的連續(xù)性出版物。

期刊與圖書相比，最突出的特點(diǎn)是出版周期短、內(nèi)容新穎、能及時(shí)反映科技研究成果的新信息。有些發(fā)明和最新發(fā)現(xiàn)并不是成熟、穩(wěn)定和可靠的，它們往往不被圖書采納，卻被期刊采用，所以期刊論文的內(nèi)容有時(shí)代表理論或?qū)嵺`前進(jìn)的方向。

期刊作為重要的文獻(xiàn)信息源還體現(xiàn)在世界上所有主要檢索工具都以期刊為主要收錄對(duì)象，人們可以比圖書更快更方便的查到所需資料。正式出版的期刊有固定的刊名，并均有刊號(hào)，即國際標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)號(hào)。

3)科技報(bào)告

科技報(bào)告是科學(xué)、技術(shù)研究結(jié)果的報(bào)告或研究進(jìn)展的記錄。

這些研究項(xiàng)目多數(shù)是由政府單位提供經(jīng)費(fèi)，以鑒定合同的方式委托研究所、公司或高等院校來進(jìn)行研究，提供科研成果。例如，國家及省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、載人航天項(xiàng)目、863項(xiàng)目等。

按流通范圍劃分，可分為保密的和非保密的報(bào)告。屬于保密的報(bào)告大多是軍事、國防工業(yè)和尖端技術(shù)成果，是限制發(fā)行的；但公開的和解密的也占一定數(shù)量。因此，它的獲得不如圖書或期刊容易?？萍紙?bào)告內(nèi)容涉及的都是最新研究課題和尖端技術(shù)，能充分反映一個(gè)國家的科學(xué)技術(shù)成果、動(dòng)向和發(fā)展水平。在形式上，科技報(bào)告每份自成一冊(cè)，篇幅長短不一，并編有報(bào)告號(hào)。

4)會(huì)議文獻(xiàn)

會(huì)議文獻(xiàn)指在各種學(xué)術(shù)會(huì)議上宣讀和交流的書面論文。

國內(nèi)外有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體每年都要組織召開全國性和國際性的學(xué)術(shù)會(huì)議。學(xué)術(shù)團(tuán)體大部分是以學(xué)科或職業(yè)組織起來的群眾性組織。例如，中國電子學(xué)會(huì)、中國物理學(xué)會(huì)、中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)、美國的電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(簡(jiǎn)稱IEEE)、英國的電氣工程師學(xué)會(huì)(簡(jiǎn)稱IEE)。會(huì)議內(nèi)容主要是本學(xué)科領(lǐng)域當(dāng)前研究的最新課題，提交的會(huì)議論文是經(jīng)過會(huì)議組委會(huì)聘請(qǐng)專家審查挑選的，質(zhì)量較高，會(huì)議論文經(jīng)常被EI和ISTP收錄。一次學(xué)術(shù)會(huì)議開完后，都以圖書或期刊專集的形式出版會(huì)議文獻(xiàn)，稱為會(huì)議錄。

會(huì)議文獻(xiàn)的特點(diǎn)是文獻(xiàn)論題集中、專業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)容新、學(xué)術(shù)水平高、出版發(fā)行快。會(huì)議文獻(xiàn)已成為排名于期刊文獻(xiàn)后的第二大科技文獻(xiàn)信息源。

5)專利文獻(xiàn)

專利是受專利法保護(hù)的發(fā)明。目前，全世界已有130多個(gè)國家建立了專利制度。我國是在1985年4月實(shí)行的專利制度。若某人對(duì)一項(xiàng)技術(shù)有創(chuàng)新發(fā)明的話，可以向?qū)＠稚暾?qǐng)專利。經(jīng)過專利局的嚴(yán)格審查，認(rèn)為符合專利的三個(gè)條件(新穎性、先進(jìn)性和實(shí)用性)就可以批準(zhǔn)為專利。

專利文獻(xiàn)主要是指專利說明書。也就是申請(qǐng)專利的時(shí)候，向?qū)＠痔峤坏臅嫖募?/p>

專利文獻(xiàn)具有詳盡、內(nèi)容廣泛的特點(diǎn)，專利說明書既是技術(shù)文件又是法律文件。要求專利說明書用法律語言概括，準(zhǔn)確地說明申請(qǐng)專利權(quán)的范圍和技術(shù)細(xì)節(jié)，使它成為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的主要依據(jù)。專利文獻(xiàn)是制定科研規(guī)劃、新產(chǎn)品開發(fā)、實(shí)施技術(shù)改造的一個(gè)主要技術(shù)信息源。

6)學(xué)位論文

高等院校或研究機(jī)構(gòu)的學(xué)生為取得各級(jí)學(xué)位而提交的畢業(yè)論文。

它按級(jí)別可分為學(xué)士論文、碩士論文和博士論文。

學(xué)位論文的特點(diǎn)：論文質(zhì)量參差不齊、不出版發(fā)行。一般保存在授予學(xué)位的單位圖書館。較高層次的學(xué)位論文，具有一定的創(chuàng)造性，所探討的問題比較專深，對(duì)科研、生產(chǎn)和教學(xué)有較大的參考價(jià)值。

7)標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)

標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)指按規(guī)定程序制定、經(jīng)公認(rèn)的權(quán)威機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的一整套在特定范圍內(nèi)須執(zhí)行的規(guī)格、規(guī)則、技術(shù)要求等規(guī)范性文獻(xiàn)。也就是對(duì)工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和工程建設(shè)的質(zhì)量、規(guī)格及其檢驗(yàn)方法等方面所做的技術(shù)規(guī)定。它是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)、進(jìn)行科學(xué)管理的具有法律約束作用的技術(shù)文獻(xiàn)。

按審批機(jī)構(gòu)級(jí)別可分為國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)等級(jí)。

標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)的特點(diǎn)：第一，有固定的代號(hào)和專門的編寫格式；第二，時(shí)效性強(qiáng)；第三，具有法律約束力，要求人們自覺遵守；第四，數(shù)量多，篇幅小，文字簡(jiǎn)練，通常一件標(biāo)準(zhǔn)只解決一個(gè)問題，以單行本發(fā)行；第五，新陳代謝頻繁，各種標(biāo)準(zhǔn)都將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷地修訂和補(bǔ)充。

2.文獻(xiàn)檢索的常用工具和途徑

依據(jù)文獻(xiàn)外表特征的檢索途徑有以下幾種：

(1)文獻(xiàn)名途徑：如書名、刊名、篇名、特種文獻(xiàn)名等。

(2)著者途徑：作者、編者、譯者等。

(3)序號(hào)途徑：文獻(xiàn)出版時(shí)所編的號(hào)碼。如報(bào)告號(hào)、專利號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、文摘號(hào)等。

(4)其他途徑：如出版類型、出版日期、國別、文種等。

依據(jù)文獻(xiàn)內(nèi)容特征的檢索途徑有以下幾種：

(1)主題途徑：即所需文獻(xiàn)的主題內(nèi)容。如主題索引、關(guān)鍵詞索引等。

(2)分類途徑：按照學(xué)科分類體系查找文獻(xiàn)的方法。

(3)其他途徑：依據(jù)學(xué)科特有的特征查找。如分子式索引、環(huán)系索引、子結(jié)構(gòu)索引等。

3.科技文獻(xiàn)檢索方法

科技文獻(xiàn)檢索的方法有正文法、引文法和循環(huán)法。

(1)正文法：也就是上面介紹的從主題、分類、作者等途徑查找。它可分為順查和倒查、抽查三種。順查即按時(shí)間從早到最近的順序查找，適用于欲了解某項(xiàng)研究的全過程。倒查與順查相反，從最近查起，適用于對(duì)某項(xiàng)研究已有充分了解，只想了解最新進(jìn)展的查找者。

(2)引文法：又叫追溯法，即著眼于文獻(xiàn)所附的參考或引用文獻(xiàn)目錄。

(3)循環(huán)法：正文法和引文法交替使用。

4.科技文獻(xiàn)檢索步驟

科技文獻(xiàn)檢索的步驟如下：

(1)確定檢索方向，弄清所需信息的特征。

(2)確定檢索方法。

(3)根據(jù)學(xué)科、語種等選擇一種或多種檢索工具。

(4)根據(jù)主題、分類或作者確定檢索途徑。

(5)實(shí)施檢索。檢索過程中應(yīng)注意盡量先使用累計(jì)索引，然后再通過現(xiàn)期索引補(bǔ)充；一套檢索工具(引擎)或各種索引和各種檢索工具(引擎)間要相互配合使用；檢出一批結(jié)果后，應(yīng)瀏覽文摘，判斷是否滿足要求，并加以篩選，若感到不滿意，應(yīng)及時(shí)修改檢索策略，加以調(diào)整，再行檢索，直到滿意為止。

(6)索取原