文獻測控技術與儀器專業(yè)介紹及其發(fā)展方向

1、文獻測控技術與儀器專業(yè)介紹及其發(fā)展方向文獻測控技術與儀器專業(yè)介紹及其發(fā)展方向測控技術與儀器專業(yè)介紹及其發(fā)展方向摘要：測控技術與儀器專業(yè)是儀器儀表一級學科下的二級學科專業(yè),是測控領域唯一的本科專業(yè)。21世紀的儀器儀表學科將是集機、光、電、自動控制技術、計算機技術與信息技術多學科相互融合、相互滲透而形成的一門高新技術密集型綜合學科關鍵詞：測控介紹發(fā)展一概述測控技術與儀器專業(yè)是國內近年來發(fā)展最快的專業(yè)之一,是一個集光、機、電、算一體化的實踐性、技術性、工程性和綜合性很強的專業(yè)，培養(yǎng)具有現(xiàn)代科學創(chuàng)新意識、知識面寬、基礎理論扎實、計算機和外語能力強，可從事計算機應用、電子信息、智能儀器、虛擬儀器、測量與

2、控制等多領域的產(chǎn)品設計制造、科技開發(fā)、應用研究、企業(yè)管理等多方面的高級工程技術及經(jīng)營管理人才。同時因為他們專業(yè)知識面寬廣，具有很強的適應能力和廣泛的發(fā)展空間，也可從事計量、測試、控制工程、智能儀器儀表、計算機軟件和硬件等高新技術領域的設計、制造、開發(fā)和應用等工作，轉行比較容易。二.測控的幾個重要過程及其新技術1. 信號采集在信號采集環(huán)節(jié)，主要是采集對象發(fā)出的各種信號，再將這種信號轉換成電信號，以便于后續(xù)的處理。對象發(fā)出的信號大多數(shù)是通過傳感器來采集的，包括物理信號（如溫度、流量、壓力等）和化學信號（如濕度、氣味等）兩大類，當然還包括不能歸為這兩類的一些信號，如可靠性、價格等。而開關量信號（帶有

3、數(shù)字信號的特征）則主要是靠帶有單片機電路的儀器，如無紙記錄儀，進行采集。此外，圖像信號自然是由攝像裝置來進行采集。傳感器是一種將物理量，化學量，生物量等轉換成電信號的器件。輸出信號有不同形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，能滿足信息傳輸、處理、記錄、顯示、控制要求，是自動檢測系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)中不可缺少的元件。光導纖維的應用是傳感器材料的重大突破，其最早用于光通信技術。光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比，靈敏度高，結構簡單，體積小，耐腐蝕，電絕緣性好，光路可彎曲，便于實現(xiàn)遙測等。光纖傳感器與集成光路技術相結合，加速光纖傳感器技術的發(fā)展。將集成光路器件代替原有光學元件和無源光器件，使光纖傳感器有高的帶寬低

4、的信號處理電壓，可靠性高，成本低。2. 信號整理在信號的整理階段，主要是對采集到的電信號進行平整、濾波、模數(shù)轉換等，轉換成便于處理的數(shù)字信號。上述三種信號類型在整理階段的內容有所不同，比如對傳感器傳來的信號主要是進行信號放大、平整、濾波和模數(shù)轉換的過程；而對于開關量信號通過無紙記錄儀的采集之后一般都能夠轉換成所需要的數(shù)字信號以待輸出到下一個處理環(huán)節(jié)；對于圖像信號，經(jīng)采集之后主要是用于顯示，若還需對圖像進行處理，再顯示，或者發(fā)出控制信號，那么也必須將圖像信號轉換成數(shù)字信號，進行處理，這就是一個復雜的問題。我們通常使用的模數(shù)轉換器大多為積分型和逐次逼近型，積分型轉換效果不夠好，轉換過程中帶來的誤差

5、較大，逐次逼近型轉換效果好但是制作成本較高，尤其是高位數(shù)轉換，轉換位數(shù)越多，精度越高，制作成本就越高。3. 信號處理在信號的處理階段，主要是對數(shù)字信號進行處理以便顯示，或者發(fā)出控制信號。我們通過顯示出來的信號來判斷自動化系統(tǒng)上對象的運轉是否正常，如果信號顯示不正常，就需要對信號進行計算與處理，得到控制信號發(fā)送給對象，使對象調整運轉的狀態(tài)以復歸正常。單片機是進行數(shù)據(jù)處理的芯片。單片機在目前的發(fā)展形勢下，有以下幾大趨勢：可靠性及應用越來越高和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向，所集成的部件越來越多，NS公司的單片機已經(jīng)把語音圖像部件也集成到了單片機中，也就是說，單片機的意義只是在于單片集成電路，而不在于

6、其功能了，如果從功能上講，它可以是萬用機，原因是其內部已集成上各種應用電路了。功耗越來越低，和模擬電路結合越來越多，隨著半導體工藝技術的發(fā)展及系統(tǒng)設計水平的提高，單片機還會不斷產(chǎn)生新的變化和進步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)，單片機與微機系統(tǒng)之間的距離越來越小，甚至難以辨認。4. 數(shù)據(jù)顯示控制在顯示與控制環(huán)節(jié)，顯示主要是指將數(shù)字信號通過便于我們觀察的形式顯示出來以便我們進行判斷，控制主要是指將控制信號傳送給并作用于對象的過程。上面的四個環(huán)節(jié)就構成了整個測控的過程，如果包括控制的過程，則剛好形成了一個閉環(huán)，即信號從對象開始，經(jīng)過采集、整理、處理，最后又將控制信號作用于對象的閉環(huán)。三發(fā)展方向與學科前沿1 配合

7、數(shù)控設備的技術創(chuàng)新數(shù)控設備的主要誤差來源可分為幾何誤差（共有21項）和熱誤差。對于重復出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，可采用軟件修正；對于隨機誤差較大的'情況，要采用實時修正方法。對于熱誤差，一般要通過溫度測量進行修正。中國機床行業(yè)市場萎縮同時又大量進口國外設備的原因之一就是因為這方面的技術沒有得到推廣應用。2 配合信息產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)科學的技術創(chuàng)新為了在開放環(huán)境下求得生存空間，沒有自主創(chuàng)新技術是沒有出路的。因此應該根據(jù)有專利權、有技術含量、有市場等原則選擇一些項目予以支持。根據(jù)當前發(fā)展現(xiàn)狀，信息、生命醫(yī)學、環(huán)保、農業(yè)等領域需要的產(chǎn)品應給予優(yōu)先支持。如醫(yī)學中介入治療的精密儀器設備、電子工業(yè)中的超分辨光刻和清

8、潔方法和機理研究等。四優(yōu)先領域在基礎研究的初期，對于能否有突破性進展是很難預測的。但是，當已經(jīng)取得突破性進展時，則需要有一個轉化機制以進入市場。1 介入安裝和制造的坐標跟蹤測量系統(tǒng)。關鍵理論和技術：超半球反射器（n=2或在機構上創(chuàng)新），快速、多路干涉儀（頻差35兆），二維精密跟蹤測角系統(tǒng)（0.20.5）,通用信號處理系統(tǒng)（工作頻率5兆），無導軌半導體激光測量系統(tǒng)（分辨率1m）,熱變形仿真，力變形仿真。應用范圍：新型并行機構機床的鑒定，飛機裝配型架的鑒定，大型設備安裝，用于生物芯片精密機器人校準等。2 非接觸測頭以及各種掃描探針顯微鏡航空航天行業(yè)對此已經(jīng)提出迫切要求，這是今后坐標測量機發(fā)展的關鍵

9、技術。目前接觸式測頭已完全被國外所壟斷，非接觸測頭還沒有發(fā)展成熟，我們有參與競爭的機遇。以前較多采用的激光三角法原理受到很多限制，難以有突破性進展，但可在原理創(chuàng)新上下功夫。3 新器件，新材料過去，科研評價體系存在偏重于整機和系統(tǒng)，忽視材料和器件的趨向。新的突破點可能出現(xiàn)在新光源、新型高頻探測器。目前探測器的響應頻率只有10的9次方，而光頻高達10的14次方，目前干涉儀實際上是起著混頻器的作用，適應探測器的不足（如果探測器的響應果真能超過光頻，干涉儀也就沒有用了）。如果探測器的性能得到顯著提高，對于通訊也是很大的突破。4 半導體激光器計量特性的研究和創(chuàng)新隨著科學技術的飛速發(fā)展，光機電一體化系統(tǒng)的開發(fā)研制與應用越來越受到重視。但是由于傳統(tǒng)觀念的影響，很多考生對本專業(yè)存在一個明顯的認識誤區(qū)，以為測控技術就是用三角板、直尺之類的儀器進行吃力勞苦的測量，其實這只是很淺顯的認識，也是很淺薄的錯誤。我們可以聽聽清華大學測控技術與儀器專業(yè)一位同學的話，他說：“進入大學以前，我認為我將來的工作就是拿著大三角板，到處量量，呵呵，誰知開始上專業(yè)課了，才知道原來我們的專業(yè)是多么尖端，什么激光啦，納米啊，都是我們測試的手段?，F(xiàn)有的電腦硬件和軟件，可以讓我輕松地模擬實地環(huán)境，不僅學起來輕松省事，更提出了