測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)介紹
測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)介紹測(cè)控技術(shù)與儀器是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)；是電子、光學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息與控制技術(shù)多學(xué)科互相滲透而形成的一門(mén)高新技術(shù)密集型綜合學(xué)科。
過(guò)程步驟
測(cè)控技術(shù)與儀器是將自動(dòng)化系統(tǒng)上的信號(hào)加以采集、整理、處理、而后進(jìn)行顯示或者發(fā)出控制信號(hào)的過(guò)程。英文名稱：Measuring andControl Technology and Instrumentations。
采集
在信號(hào)采集環(huán)節(jié)，主要是采集對(duì)象發(fā)出的各種信號(hào)，再將這種信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以便于后續(xù)的處理。對(duì)象發(fā)出的信號(hào)大多數(shù)是通過(guò)傳感器來(lái)采集的，包括物理信號(hào)（如溫度、流量、壓力等）和化學(xué)信號(hào)（如濕度、氣味等）兩大類，當(dāng)然還包括不能歸為這兩類的一些信號(hào)，如可靠性、價(jià)格等。而開(kāi)關(guān)量信號(hào)（帶有數(shù)字信號(hào)的特征）則主要是靠帶有單片機(jī)電路的儀器，如無(wú)紙記錄儀，進(jìn)行采集。此外，圖像信號(hào)自然是由攝像裝置來(lái)進(jìn)行采集。
整理
在信號(hào)的整理階段，主要是對(duì)采集到的電信號(hào)進(jìn)行平整、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等，轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號(hào)。上述三種信號(hào)類型在整理階段的內(nèi)容有所不同，比如對(duì)傳感器傳來(lái)的信號(hào)主要是進(jìn)行信號(hào)放大、平整、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程；而對(duì)于開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)無(wú)紙記錄儀的采集之后一般都能夠轉(zhuǎn)換成所需要的數(shù)字信號(hào)以待輸出到下一個(gè)處理環(huán)節(jié)；對(duì)于圖像信號(hào)，經(jīng)采集之后主要是用于顯示，若還需對(duì)圖像進(jìn)行處理，再顯示，或者發(fā)出控制信號(hào)，那么也必須將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行處理，這就是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。
處理
在信號(hào)的處理階段，主要是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理以便顯示，或者發(fā)出控制信號(hào)。我們通過(guò)顯示出來(lái)的信號(hào)來(lái)判斷自動(dòng)化系統(tǒng)上對(duì)象的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，如果信號(hào)顯示不正常，就需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算與處理，得到控制信號(hào)發(fā)送給對(duì)象，使對(duì)象調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)以復(fù)歸正常。
顯示控制
在顯示與控制環(huán)節(jié)，顯示主要是指將數(shù)字信號(hào)通過(guò)便于我們觀察的形式顯示出來(lái)以便我們進(jìn)行判斷，控制主要是指將控制信號(hào)傳送給并作用于對(duì)象的過(guò)程。上面的四個(gè)環(huán)節(jié)就構(gòu)成了整個(gè)測(cè)控的過(guò)程，如果包括控制的過(guò)程，則剛好形成了一個(gè)閉環(huán)，即信號(hào)從對(duì)象開(kāi)始，經(jīng)過(guò)采集、整理、處理，最后又將控制信號(hào)作用于對(duì)象的閉環(huán)。
編輯本段技術(shù)發(fā)展
自從迅猛發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子技術(shù)滲透到測(cè)控和儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，便使該領(lǐng)域的面貌不斷更新。相繼出現(xiàn)的智能儀器、總線儀器和虛擬儀器等微機(jī)化儀器，都無(wú)一例外地利用計(jì)算機(jī)的軟件和硬件優(yōu)勢(shì)，從而既增加了測(cè)量功能，又提高了技術(shù)性能。由于信號(hào)被采集變換成數(shù)字形式后，更多的分析和處理工作都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，故很自然使人們不再去關(guān)注儀器與計(jì)算機(jī)之間的界限。近年來(lái)，新型微處理器的速度不斷提高，采用流水線、RISC結(jié)構(gòu)和cachE等先進(jìn)技術(shù)，又極大提高了計(jì)算機(jī)的數(shù)值處理能力和速度。在數(shù)據(jù)采集方面，數(shù)據(jù)采集卡、儀器放大器、數(shù)字信號(hào)處理芯片等技術(shù)的不斷升級(jí)和更新，也有效地加快了數(shù)據(jù)采集的速率和效率。與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，已是當(dāng)今儀器與測(cè)控技術(shù)發(fā)展的主潮流。對(duì)微機(jī)化儀器作一具體分析后，不難見(jiàn)，配以相應(yīng)軟件和硬件的計(jì)算機(jī)將能夠完成許多儀器、儀表的.功能，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一臺(tái)多功能的通用測(cè)量?jī)x器。這樣的現(xiàn)代儀器設(shè)備的功能已不再由按鈕和開(kāi)關(guān)的數(shù)量來(lái)限定，而是取決于其中存儲(chǔ)器內(nèi)裝有軟件的多少。從這個(gè)意義上可認(rèn)為，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代儀器設(shè)備日漸趨同，兩者間已表現(xiàn)出全局意義上的相通性。據(jù)此，有人提出了“計(jì)算機(jī)就是儀器”/軟件就是儀器”的概念。 計(jì)算機(jī)就是測(cè)控系統(tǒng)的中堅(jiān) 總線式儀器、虛擬儀器等微機(jī)化儀器技術(shù)的應(yīng)用，使組建集中和分布式測(cè)控系統(tǒng)變得更為容易。但集中測(cè)控越來(lái)越滿足不了復(fù)雜、遠(yuǎn)程（異地）和范圍較大的測(cè)控任務(wù)的需求，對(duì)此，組建網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)控系統(tǒng)就顯得非常必要，而計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的不斷升級(jí)與進(jìn)步、給組建測(cè)控網(wǎng)絡(luò)提供了越來(lái)越優(yōu)異的技術(shù)條件。 Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，為組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)帶來(lái)了方便。標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如OSI的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型RM、Internet上使用的TCP/IP協(xié)議，在開(kāi)放性、穩(wěn)定性、可靠性方面均有很大優(yōu)勢(shì)，采用它們很容易實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。在開(kāi)發(fā)軟件方面，比如NI公司的Labview和LabWindows/CVI，HP公司的VEE，微軟公司的的VB、VC等，都有開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目的工具包。軟件是虛擬儀器開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分強(qiáng)大，不僅使虛擬儀器的開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單方便，而且為把虛擬儀器做到網(wǎng)絡(luò)上，提供了可靠，便利的技術(shù)支持。LabWindows/CVI中封裝了TCP類庫(kù)，可以開(kāi)發(fā)基于TCP/Ip的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。Labview的TCP/IP和UDP網(wǎng)絡(luò)VI能夠與遠(yuǎn)程應(yīng)用程序建立通信，其具有的Internet工具箱還為應(yīng)用系統(tǒng)增加了E-mail、FTP和Web能力；利用遠(yuǎn)程自動(dòng)化VI，還可對(duì)控制其他設(shè)備的分散的VI進(jìn)行控制。Labview5．1中還特別增加有網(wǎng)絡(luò)功能，提高了開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的能力。 將計(jì)算機(jī)、高檔外設(shè)和通信線路等硬件資源以及大型數(shù)據(jù)庫(kù)、程序、數(shù)據(jù)、文件等軟件資源納入網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)資源的共享。其次，通過(guò)組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)增加系統(tǒng)冗余度的方法能提高系統(tǒng)的可靠性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和變動(dòng)。由計(jì)算機(jī)和工作站作為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)也就相當(dāng)于現(xiàn)代儀器的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的中堅(jiān)。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已越來(lái)越成為測(cè)控技術(shù)滿足實(shí)際需求的關(guān)鍵支撐 當(dāng)今時(shí)代，以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的日益完善，突破了傳統(tǒng)通信方式的時(shí)空限制和地域障礙，使更大范圍內(nèi)的通信變得十分容易，Internet擁有的硬件和軟件資源正在越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，比如電子商務(wù)、網(wǎng)上教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制、高檔測(cè)量?jī)x器設(shè)備資源的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)用，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，等等。與此同時(shí)，高性能、高可靠性、低成本的網(wǎng)關(guān)、路由器、中繼器及網(wǎng)絡(luò)接口芯片等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的不斷進(jìn)步，又方便了Internet、不同類型測(cè)控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。利用現(xiàn)有Internet資源而不需建立專門(mén)的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，使組建測(cè)控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及它們與Internet的互聯(lián)都十分方便，這就為測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的普遍建立和廣泛應(yīng)用鋪平了道路。 把TCP/IP協(xié)議作為一種嵌入式的應(yīng)用，嵌入現(xiàn)場(chǎng)智能儀器（主要是傳感器）的ROM中，使信號(hào)的收、發(fā)都以TCP/IP方式進(jìn)行，如此，測(cè)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、信息發(fā)布、系統(tǒng)集成等方面都以企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（Intranet）為依托，將測(cè)控網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)及Internet互聯(lián)，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)和信息網(wǎng)的統(tǒng)一。在這樣構(gòu)成的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)儀器設(shè)備充當(dāng)著網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的角色，信息可跨越網(wǎng)絡(luò)傳輸至所及的任何領(lǐng)域，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)（包括遠(yuǎn)程）的在線測(cè)控成為現(xiàn)實(shí)，將這樣的測(cè)量技術(shù)與過(guò)去的測(cè)控、測(cè)試技術(shù)相比不難發(fā)現(xiàn)，今天，測(cè)控能節(jié)約大量現(xiàn)場(chǎng)布線、擴(kuò)大測(cè)控系統(tǒng)所及地域范圍。使系統(tǒng)擴(kuò)充和維護(hù)都極大便利的原因，就是因?yàn)樵谶@種現(xiàn)代測(cè)量任務(wù)的執(zhí)行和完成過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵作用，即網(wǎng)絡(luò)實(shí)實(shí)在在地介入了現(xiàn)代測(cè)量與測(cè)控的全過(guò)程。 測(cè)控技術(shù)與儀器
基于Web的信息網(wǎng)絡(luò)Intranet，是目前企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)的主流。應(yīng)用Internet的具有開(kāi)放性的互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)，使Intranet成為基丁TCP/IP協(xié)議的開(kāi)放系統(tǒng)，能方便地與外界連接，尤其是與Internet連接。借助Internet的相關(guān)技術(shù)，Intranet給企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和管理能帶來(lái)極大便利，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。Internet也已開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。目前，測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想明顯受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響，基于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、開(kāi)放性等原則，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的集中模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植寄Ｊ剑蔀榫哂虚_(kāi)放性、可互操作性、分散性、網(wǎng)絡(luò)化。智能化的測(cè)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上不僅有計(jì)算機(jī)、工作站，還有智能測(cè)控儀器儀表，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)將有與信息網(wǎng)絡(luò)相似的體系結(jié)構(gòu)和通信模型。比如目前測(cè)控系統(tǒng)中迅猛發(fā)展的現(xiàn)場(chǎng)總線，它的通信模型和OSI模型對(duì)應(yīng)，將現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表和裝置作為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將節(jié)點(diǎn)連同控制室內(nèi)的儀器儀表和控制裝置聯(lián)成有機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的功能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中各獨(dú)立個(gè)體功能的總和。結(jié)果是測(cè)控系統(tǒng)的功能顯著增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域及范圍明顯擴(kuò)大。 測(cè)控技術(shù)與儀器
Jini軟件技術(shù)問(wèn)世。Jini軟件技術(shù)旨在使各種電器設(shè)備、測(cè)量?jī)x器及采用JAVA芯片的各種裝置能連接上網(wǎng)，Jini軟件連同以Java語(yǔ)言編寫(xiě)的簡(jiǎn)單程序，可使聯(lián)網(wǎng)的任何儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)其自身功能的同時(shí)，還能為其他儀器設(shè)備加以利用。 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，正在并將極大地改變?nèi)藗?u>生活的各個(gè)方面。具體到計(jì)量測(cè)試、測(cè)控技術(shù)及儀器儀表領(lǐng)域，微機(jī)化儀器的聯(lián)網(wǎng)，高檔測(cè)量?jī)x器設(shè)備以及測(cè)量信息的地區(qū)性、全國(guó)性乃至全球性資源共享，各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)跨地域?qū)嵤┲苯拥臄?shù)字化溯源比對(duì)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與測(cè)控，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，電、水、燃?xì)狻崮艿鹊淖詣?dòng)抄表，等等，都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步并全面介入其中發(fā)揮關(guān)鍵作用的必然結(jié)果。
編輯本段目前發(fā)展
(1)以自然基準(zhǔn)溯源和傳遞，同時(shí)在不同量程實(shí)現(xiàn)國(guó)際比對(duì)。如果自己沒(méi)有能力比對(duì)就要依靠其它國(guó)家。 (2)高精度。目前半導(dǎo)體工藝的典型線寬為0.25μm，并正向0.18μm過(guò)渡，2009年的預(yù)測(cè)線寬是0.07μm。如果定位要求占線寬的1/3，那么就要求10nm量級(jí)的精度，而且晶片尺寸還在增大，達(dá)到300mm。這就意味著測(cè)量定位系統(tǒng)的精度要優(yōu)于3×10的-8次方，相應(yīng)的激光穩(wěn)頻精度應(yīng)該是10的-9次方數(shù)量級(jí)。 (3)高速度。目前加工機(jī)械的速度已經(jīng)提高到1m/sec以上，上世紀(jì)80年代以前開(kāi)發(fā)研制的儀器已不適應(yīng)市場(chǎng)的需求。例如惠普公司的干涉儀市場(chǎng)大部分被英國(guó)Renishaw所占領(lǐng)，其原因是后者的速度達(dá)到了1m/sec。 (4)高靈敏，高分辨，小型化。如將光譜儀集成到一塊電路板上。 (5)標(biāo)準(zhǔn)化。通訊接口過(guò)去常用GPIB，RS232，目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是USB、IEEE1394和VXI�，F(xiàn)在，技術(shù)領(lǐng)先者設(shè)法控制技
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