測(cè)控技術(shù)與儀器

第8章測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和人才素質(zhì)要求

測(cè)控技術(shù)與儀器—簡(jiǎn)稱測(cè)控專業(yè)測(cè)：測(cè)量技術(shù)，對(duì)客觀事物取得數(shù)量概念的一種認(rèn)識(shí)過程（從定性到定量的過程,如“熱”），包括傳感技術(shù)和測(cè)量技術(shù)。

傳感技術(shù)：獲取想知道的信息，非電信息到電信息的轉(zhuǎn)換測(cè)量技術(shù)：將獲得的信息量化，數(shù)據(jù)處理技術(shù)控：控制技術(shù)，對(duì)客觀事物或過程進(jìn)行駕馭、支配的一種操縱過程。顯示記錄技術(shù)：提供觀察信息和記錄方便數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)：將信息傳輸?shù)竭h(yuǎn)處測(cè)量和控制是測(cè)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要手段。涉及的學(xué)科內(nèi)容檢測(cè)的物理原理（傳感原理）--物理化學(xué)原理傳感器技術(shù)--被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)材料半導(dǎo)體微納米等技術(shù)信號(hào)處理技術(shù)信號(hào)處理方法:FFT,小波硬件處理器件為例:LM101-<AD620,Z80-<FPGA軟件計(jì)算機(jī)技術(shù)

交叉學(xué)科2021/6/272它的意義？（1）對(duì)于科學(xué)的意義:“科學(xué)，只有當(dāng)人類懂得測(cè)量時(shí)才開始”--門捷列夫桌椅建筑飛機(jī)的雷達(dá)等各種檢測(cè)測(cè)試設(shè)備載人飛船大量測(cè)試設(shè)備2021/6/273它的意義？（2－1）工業(yè)過程中的地位－以加工一個(gè)零件為例毛坯成品檢驗(yàn)出廠半成品形狀尺寸內(nèi)部質(zhì)量尺寸質(zhì)量要求2021/6/274它的意義？（2－2）工業(yè)過程中的地位－以加工一個(gè)零件為例毛坯成品檢驗(yàn)出廠半成品檢測(cè)過程2021/6/275它的意義？（2－4）工業(yè)過程簡(jiǎn)化為一個(gè)測(cè)控過程，測(cè)量和檢測(cè)是信息的源頭信息獲取有用信息反饋控制信息處理工業(yè)過程2021/6/2767美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃---NMD1.地基攔截器2.早期預(yù)警系統(tǒng)3.前沿部署(如雷達(dá)）4.管理與控制系統(tǒng)5.衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng):探測(cè)和發(fā)現(xiàn)敵人導(dǎo)彈發(fā)射并追蹤導(dǎo)彈的飛行軌道；

攔截器：能識(shí)別真假?gòu)楊^，敵友方2021/6/277從NMD說起如何發(fā)現(xiàn)目標(biāo)-<<一個(gè)測(cè)試過程衛(wèi)星如何預(yù)警地基雷達(dá)如何預(yù)警如何使攔截導(dǎo)彈擊中目標(biāo)一顆子彈如何才能打中另一顆子彈？2021/6/278學(xué)習(xí)什么？(1-1)如何完成需要我們解決的一個(gè)檢測(cè)任務(wù)?檢測(cè)一個(gè)我們關(guān)心的量？思考它涉及的東西如何測(cè)量天氣的悶熱？如何測(cè)量人體的基因缺陷？如果你在大海之中，如何確定自己的位置？如何發(fā)現(xiàn)敵方的導(dǎo)彈？......2021/6/279學(xué)習(xí)什么？(1-2)任務(wù)分解對(duì)檢測(cè)任務(wù)的科學(xué)描述,如“悶熱”從系統(tǒng)角度介紹測(cè)試和檢測(cè)的基本原理熱-<測(cè)溫度溫度測(cè)量的各種方法悶-<濕度如何搭建一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)如何評(píng)價(jià)一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)2021/6/2710

測(cè)控專業(yè)的學(xué)科組成與層次一級(jí)學(xué)科：儀器科學(xué)與技術(shù)/控制理論與控制工程二級(jí)學(xué)科：

檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置(博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)）

測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器（碩士點(diǎn)）

工程碩士專業(yè)：控制工程本科專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器8.1測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)1．專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)教育部1998年頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》中明確了測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：

能力要求：本專業(yè)培養(yǎng)具備精密儀器設(shè)計(jì)制造以及測(cè)量與控制方面基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用能力目標(biāo)要求：能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門從事測(cè)量與控制領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)技術(shù)、儀器與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造、科技開發(fā)、應(yīng)用研究、運(yùn)行管理等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才?！睂I(yè)培養(yǎng)目標(biāo)2021/6/27122．專業(yè)培養(yǎng)特點(diǎn)測(cè)控技術(shù)圍繞著這樣一條主線進(jìn)行：信息的獲取信息的處理信息的控制信息的傳輸。測(cè)控專業(yè)包含：電子技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)人才應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1）掌握多學(xué)科知識(shí)2）掌握最新技術(shù)3）具備實(shí)踐動(dòng)手能力2021/6/2713CompanyLogo8.2測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的歷史沿革1952年，天津大學(xué)、浙江大學(xué)，開始籌建“精密機(jī)械儀器專業(yè)”和“光學(xué)儀器專業(yè)”；1953年，北京理工大學(xué)，創(chuàng)建“軍用光學(xué)儀器”專業(yè)；1958年，清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等30多所學(xué)校，相繼籌建精密儀器專業(yè)；1960年，東北大學(xué)籌建自動(dòng)化儀表專業(yè)按前蘇聯(lián)的模式，設(shè)：計(jì)量?jī)x器、光學(xué)儀器、計(jì)時(shí)儀器、分析儀器、熱工儀表、航空儀表、電子測(cè)量?jī)x器、科學(xué)儀器等十多個(gè)專業(yè)。主要服務(wù)對(duì)象：軍工、電子、航空、航海、精密測(cè)量、光學(xué)儀器、電子儀器等領(lǐng)域

2021/6/2714CompanyLogo1998年教育部新的專業(yè)目錄中

“測(cè)控技術(shù)與儀器”合并的專業(yè)精密儀器光學(xué)技術(shù)與光電儀器檢測(cè)技術(shù)與儀器儀表電子儀器及測(cè)量技術(shù)檢測(cè)技術(shù)與精密儀器測(cè)控技術(shù)與儀器幾何量計(jì)量測(cè)試熱工計(jì)量測(cè)試力學(xué)計(jì)量測(cè)量光學(xué)計(jì)量測(cè)量無(wú)線電計(jì)量測(cè)試2021/6/2715CompanyLogo8.3我國(guó)高等院校測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)簡(jiǎn)況【北京市12】清華大學(xué)、北京科技大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)、北京化工大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、北京信息科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)、北京石油化工學(xué)院

【天津市4】天津大學(xué)、天津理工學(xué)院、天津科技大學(xué)、天津職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院

【上海市5】上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海大學(xué)、上海理工大學(xué)、上海電力學(xué)院

【重慶市4】重慶大學(xué)、重慶工商大學(xué)、重慶郵電大學(xué)、重慶工學(xué)院

【河北省10】河北工業(yè)大學(xué)、北華航天工業(yè)學(xué)院、華北電力大學(xué)、河北科技大學(xué)、燕山大學(xué)、河北理工學(xué)院、河北大學(xué)、河北建筑科技學(xué)院、石家莊鐵道學(xué)院、河北農(nóng)業(yè)大學(xué)【山西省3】中北大學(xué)、太原理工大學(xué)、太原科技大學(xué)

【內(nèi)蒙古自治區(qū)2】?jī)?nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)

【遼寧省12】東北大學(xué)、大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、遼寧大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)、大連交通大學(xué)、沈陽(yáng)理工大學(xué)、沈陽(yáng)化工學(xué)院、遼寧工業(yè)大學(xué)、遼寧石油化工大學(xué)、遼寧科技大學(xué)

【吉林省5】吉林大學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)、東北電力學(xué)院、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)、吉林化工學(xué)院

【黑龍江省4】哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、大慶石油學(xué)院

【江蘇省15】東南大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、南京郵電學(xué)院、南京工程學(xué)院、南京師范大學(xué)、蘇州大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、南通大學(xué)、常州工學(xué)院、華東船舶工業(yè)學(xué)院、淮陰工學(xué)院、南京林業(yè)大學(xué)

2021/6/27162021/6/2717CompanyLogo遼寧設(shè)有“測(cè)控”專業(yè)的學(xué)校本科：測(cè)控技術(shù)與儀器

東北大學(xué)、大連理工大學(xué)、遼寧大學(xué)、大連海事大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)等12所大學(xué)。具有本學(xué)科碩士學(xué)位授予權(quán)的學(xué)校東北大學(xué)、大連理工大學(xué)、遼寧大學(xué)、大連海事大學(xué)、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)東北大學(xué)：

本科專業(yè)“測(cè)控技術(shù)與儀器”

碩士點(diǎn)控制科學(xué)與控制工程學(xué)科下的“檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置”二級(jí)學(xué)科與儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科下的“測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器”二級(jí)學(xué)科招生，

博士點(diǎn)在控制科學(xué)與控制工程學(xué)科下的“檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置”二級(jí)學(xué)科。2021/6/27182021/6/2719測(cè)控技術(shù)的核心是信息、控制與系統(tǒng)，尤其是高度復(fù)雜系統(tǒng)的信息獲取和控制問題，具有很大的挑戰(zhàn)性和潛在的經(jīng)濟(jì)效益。測(cè)控技術(shù)涉及電子學(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)，主要研究各種檢測(cè)、精密測(cè)試和控制技術(shù)的新原理、新方法和新工藝。

測(cè)控技術(shù)即“測(cè)量”和“控制”的技術(shù)測(cè)控技術(shù)與儀器即“測(cè)量技術(shù)”、“控制技術(shù)”和實(shí)現(xiàn)它們的儀器。2021/6/2720測(cè)控技術(shù)作為信息的源頭技術(shù)和核心高新技術(shù)之一是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

信息技術(shù)的三大核心技術(shù)：信息采集技術(shù)（傳感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)）---“感官”信息傳遞技術(shù)（通信技術(shù)）---“神經(jīng)”信息處理技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)）---“大腦”

儀器儀表是可以通用化、規(guī)格化，并且可商業(yè)化的測(cè)試系統(tǒng)。2021/6/272122現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)組成電氣測(cè)試旨在實(shí)現(xiàn)各種參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)、傳感技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、總線技術(shù)、數(shù)據(jù)融合、故障診斷等內(nèi)容逐漸融入、相互滲透，形成了綜合型的現(xiàn)代電氣測(cè)控系統(tǒng)。如圖水箱液位自動(dòng)控制系統(tǒng)是典型的測(cè)控系統(tǒng)人工控制自動(dòng)控制感官傳感器

（變送器）大腦調(diào)節(jié)器

（控制器）手腳執(zhí)行器

（調(diào)節(jié)閥）構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)的基本儀表有：--控制儀表--測(cè)量?jī)x表--自動(dòng)裝置傳感器控制器執(zhí)行器測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容將圍繞這些儀表和系統(tǒng)進(jìn)行。其核心就是測(cè)量和控制技術(shù)。給定值＋－傳感器控制器執(zhí)行器對(duì)象控制變量被控變量干擾2021/6/2724構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)的基本儀表有：--控制儀表--測(cè)量?jī)x表--自動(dòng)裝置傳感器控制器執(zhí)行器測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容將圍繞這些儀表和系統(tǒng)進(jìn)行。其核心就是測(cè)量和控制技術(shù)。給定值＋－傳感器控制器執(zhí)行器對(duì)象控制變量被控變量干擾2021/6/2725構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)的基本檢測(cè)及控制儀表有：傳感器:檢出元件或傳感器，直接感受被測(cè)變量，并將它變換成適于測(cè)量的信號(hào)形式。變送/放大環(huán)節(jié):對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、放大等處理，并轉(zhuǎn)換成4-20mA或20-100KPa標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，傳送給顯示部分進(jìn)行指示或記錄。顯示部分:對(duì)各種被測(cè)參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、報(bào)警和計(jì)算供操作人員監(jiān)視控制系統(tǒng)和生產(chǎn)過程工況之用。執(zhí)行環(huán)節(jié):控制環(huán)節(jié):將來自變送單元的測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較，按照偏差給出控制信號(hào)，去控制執(zhí)行器的動(dòng)作。按照控制器輸出的控制信號(hào)或手動(dòng)操作信號(hào)，改變控制變量大小。2021/6/2726工業(yè)電氣自動(dòng)化——過程控制27檢測(cè)儀表基本要求檢測(cè)值要能正確反映被測(cè)量變量的大小，誤差不超過規(guī)定的范圍。測(cè)量值必須迅速反映被測(cè)量變量的變化，即動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較迅速。檢測(cè)儀表在工作環(huán)境條件下，應(yīng)能長(zhǎng)期正常工作，以保證測(cè)量值的可靠性。測(cè)控系統(tǒng)的檢測(cè)儀表性能指標(biāo)評(píng)價(jià)2021/6/272728檢測(cè)儀表中常用的基本性能指標(biāo)靜態(tài)特性測(cè)量范圍、上下限及量程靈敏度和分辨率精確度滯環(huán)、死區(qū)和回差重復(fù)性和再現(xiàn)性可靠性動(dòng)態(tài)特性

動(dòng)態(tài)誤差：時(shí)間常數(shù)、全行程時(shí)間、滯后時(shí)間響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)儀表的性能指標(biāo)評(píng)價(jià)2021/6/272829測(cè)量范圍、上下限，量程測(cè)量范圍、上下限每個(gè)用于測(cè)量的儀表都有測(cè)量范圍，它是該儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)變量的范圍。測(cè)量范圍的最小值和最大值分別稱為測(cè)量下限和測(cè)量上限，簡(jiǎn)稱下限和上限。量程儀表的量程可以用來表示其測(cè)量范圍的大小，是其測(cè)量上限值與下限值的代數(shù)差，使用下限與上限可完全表示儀表的測(cè)量范圍，也可確定其量程。量程＝測(cè)量上限值-測(cè)量下限值

2021/6/27292021/6/273031靈敏度儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度，常以在被測(cè)參數(shù)改變時(shí)，經(jīng)過足夠時(shí)間儀表示值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，儀表輸出變化量△Y與引起此變化的輸入變化量△U之比：量程遷移改變靈敏度；零點(diǎn)遷移不改變靈敏度串聯(lián)儀表系統(tǒng)，靈敏度具有可傳遞性。（乘積）分辨率儀表能響應(yīng)和分辨的最小輸入量，又稱為儀表的靈敏限。通常儀表的靈敏度高，分辨率也高2021/6/2731按照誤差產(chǎn)生的原因，誤差可分為系統(tǒng)誤差（具有固定性）、隨機(jī)誤差（具有偶然性）、疏忽誤差。按照被測(cè)變量隨時(shí)間變化的關(guān)系來分，誤差可分為靜態(tài)誤差、動(dòng)態(tài)誤差。測(cè)量誤差按照誤差數(shù)值的表示方法，誤差可分為絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差。2021/6/2732系統(tǒng)誤差----在同一測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)參數(shù)進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)保持不變或按一定規(guī)律變化特點(diǎn)：有一定規(guī)律的，一般可通過實(shí)驗(yàn)或分析的方法找出其規(guī)律和影響因素，引入相應(yīng)的校正補(bǔ)償措施，便可以消除或大大減小。誤差產(chǎn)生的原因：系統(tǒng)誤差主要是由于檢測(cè)儀表本身的不完善、檢測(cè)中使用儀表的方法不正確以及測(cè)量者固有的不良習(xí)慣等引起的。2021/6/2733疏忽誤差明顯地歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，又稱粗大誤差，特點(diǎn)：無(wú)任何規(guī)律可循。誤差產(chǎn)生的原因：引起的原因主要是由于操作者的粗心（如讀錯(cuò)、算錯(cuò)數(shù)據(jù)等）、不正確操作、實(shí)驗(yàn)條件的突變或?qū)嶒?yàn)狀況尚未達(dá)到預(yù)想的要求而匆忙測(cè)試等原因所造成的。這時(shí)含有粗差的測(cè)量值稱為異常值或壞值，一般均應(yīng)從測(cè)量結(jié)果中剔除。2021/6/2734隨機(jī)誤差

---在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小、符號(hào)均為無(wú)規(guī)律變化，又稱偶然誤差。

特點(diǎn)：變化難以預(yù)測(cè)，無(wú)法修正誤差產(chǎn)生的原因：隨機(jī)誤差主要是由于測(cè)量過程中某種尚未認(rèn)識(shí)的或無(wú)法控制的各種隨機(jī)因素（如空氣擾動(dòng)、噪聲擾動(dòng)、電磁場(chǎng)等）所引起的綜合結(jié)果。概述2021/6/2735測(cè)量誤差

測(cè)量誤差：按照誤差數(shù)值的表示方法，誤差可分為絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差。

絕對(duì)誤差是指儀表指示值x與被測(cè)量的真值x0之間的差值，即絕對(duì)誤差=儀表指示值-真值。

相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差與被測(cè)量值之比，常用絕對(duì)誤差與儀表指示值之比，以百分?jǐn)?shù)表示，即

相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差/儀表示值×100%2021/6/2736

引用誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量變量的量程之比.

絕對(duì)誤差δ=------------------------------×100％

量程上限一量程下限儀表的精度等級(jí)是根據(jù)引用誤差來劃分的。最大引用誤差與儀表的具體示值無(wú)關(guān)，可以更好地說明儀表測(cè)量的準(zhǔn)確程度。它是儀表基本誤差的主要形式，是儀表的主要性能指標(biāo)之一。

量程范圍內(nèi)最大絕對(duì)誤差最大引用誤差=----------------------------×100％

量程上限一量程下限2021/6/273738

精確度(精度):在實(shí)際測(cè)量中,用精密度δ,正確度ε和精確度三個(gè)指標(biāo)反映儀器的精度精密度δ

：正確度ε說明測(cè)量結(jié)果偏離真值大小的程度.ε越小,表明測(cè)量值與真值符合程度越好,對(duì)應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)誤差越小.精密度δ說明測(cè)量結(jié)果的分散程度.由同一測(cè)量者采用同一傳感器和測(cè)量?jī)x表對(duì)同一穩(wěn)定的被測(cè)量,在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)進(jìn)行多次測(cè)量,即等精度測(cè)量,其測(cè)量結(jié)果的分散程度為δ.δ越小,表明測(cè)量的隨機(jī)誤差越小,測(cè)量越精密.正確度ε

：精確度：(準(zhǔn)確度）反映測(cè)量結(jié)果的優(yōu)良程度.通常精確度用允許的最大引用誤差去掉百分號(hào)后的數(shù)字來衡量2021/6/273839按儀表工業(yè)規(guī)定，儀表的精確度化分成若干等級(jí)，簡(jiǎn)稱精度等級(jí),用最大引用誤差最大引用誤差去掉百分號(hào)后的數(shù)字A表示.A是用一系列標(biāo)準(zhǔn)百分?jǐn)?shù)值(0.001,0.005,0.02,0.05,…..1.5,2.5,4.0,…)進(jìn)行分檔的.精確度等級(jí)：如果某臺(tái)儀表的最大引用誤差為±1.5%，則該儀表的精度等級(jí)為1.5級(jí)，通常用圓圈內(nèi)的數(shù)字表明在儀表的面板上，可以用1.5級(jí)、1.5、1.5。

我國(guó)工業(yè)儀表的精度等級(jí)一般分為7個(gè)精度等級(jí)：

0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.02021/6/2739[例1]：

有兩臺(tái)測(cè)溫儀表，其測(cè)溫范圍分別是0~800℃和600~1100℃，已知其最大絕對(duì)誤差均為±6℃，試分別確定兩臺(tái)儀表的精度等級(jí)？解：根據(jù)公式可得：儀表的精度等級(jí)分別為1.0級(jí)及1.5級(jí)。2021/6/2740[例2]某臺(tái)測(cè)溫儀表的量程是600--1100℃，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過±4℃，應(yīng)選精度等級(jí)為多少的儀表才能滿足工藝要求。±0.8%介于允許誤差±0.5%與±1.0%之間，如果選擇允許誤差為±1.0%,則其精度等級(jí)應(yīng)為1.0級(jí)。量程為600～1100℃，精確度為1.0級(jí)的儀表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差為±5℃，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺(tái)允許誤差為±0.5%，即精確度等級(jí)為0.5級(jí)的儀表，才能滿足工藝要求。解根據(jù)工藝要求，儀表的最大引用誤差為

儀表精度與量程有關(guān)，量程是根據(jù)所要測(cè)量的工藝變量來確定的。在儀表精度等級(jí)一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。結(jié)論：校表：選表：標(biāo)準(zhǔn)表——0.05級(jí)以上的儀表工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用表——精度0.5級(jí)以下儀表上限：被測(cè)變量的4/3倍或3/2倍，若變量波動(dòng)較大，取3/2倍或2倍。被測(cè)變量的值不低于儀表全量程的1/3。43精確度精度等級(jí)的確定過程：輸入(被測(cè)量)輸出0標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出特性曲線實(shí)際上升校驗(yàn)曲線實(shí)際下降校驗(yàn)曲線誤差上限誤差下限基本誤差限2021/6/274344測(cè)控技術(shù)的性能指標(biāo)評(píng)價(jià)誤差指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度、精確度在規(guī)定的條件下，獨(dú)立測(cè)量結(jié)果間的一致程度準(zhǔn)確度是指測(cè)得值與真值之間的符合程度。精確度指被測(cè)量的測(cè)得值之間的一致程度以及與“真值”接近程度，是精密度和正確度的綜合概念45測(cè)控技術(shù)的性能指標(biāo)評(píng)價(jià)2021/6/274546滯環(huán)、死區(qū)和回差儀表檢測(cè)所得到的實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降曲線出現(xiàn)不重合的情況，從而使儀表的特性曲線形成環(huán)狀，稱為“滯環(huán)”。產(chǎn)生原因：儀表內(nèi)部的某些元件具有儲(chǔ)能效應(yīng)，例如彈性變形、磁滯現(xiàn)象等。2021/6/274647滯環(huán)、死區(qū)和回差由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦和間隙等，產(chǎn)生死區(qū)效應(yīng)。使得在儀表輸入在一定范圍內(nèi)部引起輸出變化，這段區(qū)域稱為死區(qū)，也叫不靈敏區(qū)。2021/6/274748滯環(huán)、死區(qū)和回差上升曲線和下降曲線之間最大的差值，稱為回差(也稱為變差、來回變差)。輸入輸出0下降曲線上升曲線回差2021/6/274849重復(fù)性重復(fù)性：在同一工作條件下，同方向連續(xù)多次對(duì)同一輸入值進(jìn)行測(cè)量所得到的多個(gè)輸出值之間相互一致的程度。輸入輸出0重復(fù)性再現(xiàn)性2021/6/274950再現(xiàn)性再現(xiàn)性：儀表實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降曲線之間離散程度的表示，常取兩種曲線之間離散程度最大點(diǎn)的值來表示。輸入輸出0重復(fù)性再現(xiàn)性2021/6/275051可靠性可靠度表征儀表可靠性的尺度有多種，最基本的是可靠度。它是衡量?jī)x表能夠正常工作并發(fā)揮其功能的程度。簡(jiǎn)單地來說，如果有100臺(tái)同樣的儀表，工作1000小時(shí)后約有99臺(tái)仍能正常工作，則可以說這批儀表工作1000小時(shí)后的可靠度是99％。2021/6/275152可靠性MTBF和MTTR平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF(MeanTimeBetweenFailure)：儀表在相鄰兩次故障間隔內(nèi)有效工作時(shí)的平均時(shí)間。平均故障修復(fù)時(shí)間MTTR(MeanTimetoRepair)：儀表出現(xiàn)故障到恢復(fù)工作時(shí)的平均時(shí)間。2021/6/275253可靠性有效度即在要求平均無(wú)故障工作時(shí)間盡可能長(zhǎng)的同時(shí)，又要求平均故障修復(fù)時(shí)間盡可能短，綜合評(píng)價(jià)儀表的可靠性，引出綜合性指標(biāo)有效度，其定義如下：

有效度=

平均無(wú)故障工作時(shí)間+平均故障修復(fù)時(shí)間平均無(wú)故障工作時(shí)間2021/6/2753

工業(yè)生產(chǎn)倍增器

科學(xué)研究先行官

社會(huì)生活物化法官

軍事斗爭(zhēng)戰(zhàn)斗力8.5測(cè)控技術(shù)的作用儀器儀表定義儀器儀表是人們對(duì)客觀事物或過程進(jìn)行測(cè)量、觀察、監(jiān)視、驗(yàn)證、記錄、傳輸、變換、顯示、分析處理與控制的各種器具與系統(tǒng)的總稱。與測(cè)控專業(yè)最相關(guān)的國(guó)家法律：中華人民共和國(guó)計(jì)量法。儀器儀表作用據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛汽車內(nèi)配備的檢測(cè)點(diǎn)有50~100個(gè)一架飛機(jī)內(nèi)約有3000個(gè)一臺(tái)大型發(fā)電機(jī)組內(nèi)約有4000個(gè)一個(gè)大型石油化工廠約6000個(gè)一個(gè)大型鋼鐵廠約2萬(wàn)個(gè)在各種現(xiàn)代化高新技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中，測(cè)量工作已占首位，而測(cè)量系統(tǒng)的成本甚至可以達(dá)到該裝備系統(tǒng)總成本50%以上。8.5測(cè)控技術(shù)的作用資料：在軍事方面，可以說現(xiàn)在戰(zhàn)爭(zhēng)是科技戰(zhàn)爭(zhēng)，也就是傳感器戰(zhàn)爭(zhēng)。從20世紀(jì)初的探測(cè)地雷，到現(xiàn)代的阻擊導(dǎo)彈。

為了尋找伊拉克所謂大規(guī)模殺傷武器，聯(lián)合國(guó)武器檢查組使用傳感器搜索了伊拉克的每個(gè)角落，甚至是隱藏于地下近百米的軍事設(shè)施也不能幸免。8.5測(cè)控技術(shù)的作用資料：海洋是人類21世紀(jì)重點(diǎn)開發(fā)的新的生存空間，是蘊(yùn)藏巨大資源的寶庫(kù)，是未來高技術(shù)條件下局部戰(zhàn)爭(zhēng)的主要戰(zhàn)場(chǎng)。要開發(fā)海洋，必須先認(rèn)識(shí)海洋。

因此，對(duì)海底重力場(chǎng)、磁場(chǎng)、地形、地質(zhì)、礦藏種類、氣象、化學(xué)成分、特別是對(duì)5000m以下的深海探測(cè)，主要依賴于各種傳感器。8.5測(cè)控技術(shù)的作用資料：

美國(guó)：早在20世紀(jì)就把80年代看作是傳感器年代，把傳感技術(shù)列為90年代22項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。

日本：把傳感技術(shù)列為十大技術(shù)之首。

我國(guó)：也把傳感技術(shù)列為八五—十二五、重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目。測(cè)控技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)與否的重要標(biāo)志。8.5測(cè)控技術(shù)的作用工業(yè)生產(chǎn)倍增器測(cè)控技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域在美國(guó)：檢測(cè)技術(shù)占4%，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)66%60在線檢測(cè)：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位、過程控制….測(cè)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用2021/6/27602021/6/2761622021/6/276263測(cè)控技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異發(fā)動(dòng)機(jī)：向發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元（ECU）提供發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況信息,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況進(jìn)行精確控制溫度、壓力、位置、轉(zhuǎn)速、流量、氣體濃度和爆震傳感器等

汽車傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容普通轎車：約安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車：傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只。

底盤：控制變速器系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)等車速、踏板、加速度、節(jié)氣門、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫車身：提高汽車的安全性、可靠性和舒適性等溫度、濕度、風(fēng)量、日照、加速度、車速、測(cè)距、圖象等2021/6/27636465測(cè)控技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增

家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦---紅外測(cè)距傳感器數(shù)字體溫計(jì)：接觸式---熱敏電阻，非接觸式---紅外傳感器自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)---光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)---熱敏電阻、熱電偶電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換---駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測(cè)---光敏二極管、光敏三極管辦公商務(wù)：可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取---面陣CCD掃描儀：文檔掃描---線陣CCD紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)---光敏二極管、光敏三極管醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè)---壓力傳感器血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀---離子傳感器2021/6/2765662021/6/276667

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.R.Ernst說“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展”

俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開始的”

近80年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)38人測(cè)控技術(shù)與科學(xué)研究相互促進(jìn)!科學(xué)研究的先行官2021/6/276768軍事戰(zhàn)斗力1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8%2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)90%1994年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局立體作戰(zhàn)2021/6/276869美軍研制的未來單兵作戰(zhàn)武器---OICW夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí)間。軍事戰(zhàn)斗力2021/6/276970飛行器測(cè)控---檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱火箭測(cè)控---檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡測(cè)控技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重“阿波羅10”：火箭部分---2077個(gè)傳感器飛船部分---1218個(gè)傳感器，檢測(cè)參數(shù)---加速度、溫度、壓力、振動(dòng)、流量、應(yīng)變、聲學(xué)……神舟飛船：185臺(tái)（套）儀器裝置2021/6/277071

檢查產(chǎn)品質(zhì)量

監(jiān)測(cè)環(huán)境污染

識(shí)別指紋假鈔

查服違禁藥物

偵破刑事案件“物化法官”2021/6/277172……教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè)繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通運(yùn)輸、海關(guān)緝私、醫(yī)藥衛(wèi)生……涵蓋:吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空測(cè)控技術(shù)無(wú)所不在2021/6/2772732021/6/2773742021/6/2774752021/6/2775測(cè)控技術(shù)是知識(shí)密集、技術(shù)密集、多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科。集各學(xué)科高新技術(shù)之大成的學(xué)科。處于現(xiàn)代高科技發(fā)展前沿，各學(xué)科的最新成果都往往率先迅速地應(yīng)用于儀器。對(duì)象特征鮮明，各種各樣的儀器性能結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別。具有機(jī)光電一體化、智能化、信息化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的鮮明特征。儀器儀表對(duì)國(guó)家的整體國(guó)力增強(qiáng)具有巨大的使能發(fā)酵作用。8.5.1測(cè)控專業(yè)特點(diǎn)8.5測(cè)控專業(yè)的人才培養(yǎng)要求8.5.2課程學(xué)習(xí)基本要求（1）掌握高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、大學(xué)物理等基礎(chǔ)性課程的基本理論和應(yīng)用方法。（2）至少掌握一門外語(yǔ)。（3）掌握電路分析、電子技術(shù)的基本理論。（4）掌握測(cè)量信號(hào)處理、自動(dòng)控制理論及微機(jī)原理。（5）掌握傳感器原理和應(yīng)用，自動(dòng)化、智能化儀器儀表設(shè)計(jì)方法，測(cè)控系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法。（6）掌握精密儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理。（7）掌握基本的計(jì)算機(jī)軟、硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。（8）獲得較好的測(cè)試系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐訓(xùn)練。目標(biāo)：多學(xué)科交叉的專業(yè)人才2021/6/2777專業(yè)技能要求

測(cè)控8.5.3素質(zhì)要求（1）具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和技能。（2）具有較強(qiáng)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、集成和管理能力。（3）具備一定的獨(dú)立的科研能力和組織管理能力。（4）具有團(tuán)隊(duì)合作精神和與不同領(lǐng)域人員有效溝通能力（5）了解本學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢(shì)。目標(biāo)：注重實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力2021/6/2779CompanyLogo社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)的要求招聘單位考查的內(nèi)容

學(xué)習(xí)能力：學(xué)校的影響力、專業(yè)（主要課程）、學(xué)習(xí)成績(jī)、英語(yǔ)級(jí)別、獎(jiǎng)學(xué)金、參加科研/創(chuàng)新/實(shí)踐活動(dòng)、等級(jí)證書。

其他:學(xué)生干部/黨員走向社會(huì)所具有的個(gè)人素質(zhì)能力：動(dòng)手、思維、交際、合作、組織管理、材料組織與語(yǔ)言表達(dá)、專業(yè)基礎(chǔ)；

精神：鉆研、敬業(yè)、吃苦耐勞、貢獻(xiàn)；心理素質(zhì)：適應(yīng)社會(huì)、服從單位、抗挫折；職業(yè)道德：對(duì)企業(yè)忠誠(chéng)，為公司技術(shù)保密，不在任何場(chǎng)合損毀公司，不因個(gè)人影響公司信譽(yù)，不損人利己，不見利忘義；體格：強(qiáng)壯、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的需要。2021/6/2780818.6測(cè)控技術(shù)與儀器的發(fā)展

當(dāng)人類活動(dòng)領(lǐng)域超過感覺器官的極限時(shí)，測(cè)量技術(shù)就成為一切事業(yè)成功的前提，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展首先取決于儀器儀表的發(fā)展。第一次科技革命：以18世紀(jì)末蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)志，以機(jī)器大工作代替工場(chǎng)手工業(yè)，使人類進(jìn)入機(jī)器時(shí)代。

儀器的狀況：初見端倪，顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡推動(dòng)了科學(xué)的進(jìn)步。

1765年，珍妮紡紗機(jī)，揭開了工業(yè)革命的序幕1807年，蒸汽為動(dòng)力的“克萊蒙號(hào)”試航成功1814年，史蒂芬孫發(fā)明蒸汽機(jī)車1785年，瓦特制成了改良的蒸汽機(jī)，人類社會(huì)由此進(jìn)入“蒸汽時(shí)代”

8.6.1測(cè)控技術(shù)的發(fā)展過程2021/6/278182第二次科技革命：19世紀(jì)中葉，以電機(jī)的發(fā)明為起點(diǎn)，以電力的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，推動(dòng)了生產(chǎn)技術(shù)由機(jī)械化到電氣化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。

儀器的狀況：電流測(cè)量?jī)x表的發(fā)明推動(dòng)了電磁學(xué)的快速發(fā)展。1813年，電磁感應(yīng)定律發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)測(cè)控技術(shù)的發(fā)展歷史2021/6/278283第三次科技革命：20世紀(jì)中葉，以原子能、電子計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)和生物工程的發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)志，改變了工業(yè)生產(chǎn)和人類生活的方式

儀器的狀況：大量過程監(jiān)控和智能儀表出現(xiàn)，確保了科技革命的順利進(jìn)行。

1945年7月16日下午5點(diǎn)30分第一臺(tái)計(jì)算機(jī)空間技術(shù)生物工程測(cè)控技術(shù)的發(fā)展歷史2021/6/2783傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器儀表用以測(cè)量、觀察、監(jiān)視、驗(yàn)證、記錄各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等。如壓力表、測(cè)長(zhǎng)儀、顯微鏡等。隨著工業(yè)發(fā)展，測(cè)量和分析、計(jì)算、控制融為一體。因此，現(xiàn)代儀器儀表還包括計(jì)算、分析、控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能。從測(cè)量個(gè)別參數(shù)擴(kuò)展為測(cè)量整個(gè)系統(tǒng)的各種參數(shù)；

從使用單個(gè)儀器進(jìn)行測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)橛脺y(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量；從單純的測(cè)量顯示擴(kuò)展為測(cè)量、分析、處理、計(jì)算、控制與通訊。溫濕度計(jì)控制器8.6.2測(cè)控技術(shù)的現(xiàn)狀現(xiàn)代儀器儀表按其應(yīng)用領(lǐng)域和自身技術(shù)特性大致劃分為6個(gè)大類：自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)

用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（石油、冶金、化工等）監(jiān)測(cè)及自動(dòng)控制的測(cè)量?jī)x表和控制裝置，如熱電偶、流量、壓力、PID調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、DCS、FCS?？茖W(xué)儀器分析儀器：質(zhì)譜儀、核磁共振波譜儀、色譜儀、色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、等離子光譜儀、污水監(jiān)測(cè)儀、氣體和煙霧監(jiān)測(cè)儀、高性能熒光光譜儀等；光學(xué)儀器：顯微鏡、大地測(cè)繪儀器、光學(xué)計(jì)量?jī)x器、物理光學(xué)儀器及光學(xué)測(cè)試儀器等；試驗(yàn)機(jī)：金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)、無(wú)損探傷儀及動(dòng)平衡機(jī)等；實(shí)驗(yàn)室儀器：精密天平、干燥箱、真空儀器、應(yīng)變儀、環(huán)境試驗(yàn)儀器、熱量計(jì)及聲學(xué)儀器等。2021/6/278586醫(yī)療儀器：X射線診斷儀器、B型超聲診斷儀、核磁共振成像儀器、病員監(jiān)護(hù)儀、心電圖記錄儀、呼吸機(jī)、麻醉機(jī)、內(nèi)窺鏡、手術(shù)無(wú)影燈等。電子與電工測(cè)量?jī)x器：各種類型的電工測(cè)量?jī)x器儀表和電子測(cè)量?jī)x器，如電能表、頻譜儀、萬(wàn)用表等。專用儀器儀表：汽車專用儀表、水質(zhì)測(cè)量專用儀表、空氣污染測(cè)量專用儀器、農(nóng)林牧漁專用儀器儀表、地質(zhì)勘探和地震預(yù)報(bào)專用儀器、核幅射測(cè)量?jī)x器、商品質(zhì)檢儀器儀表、出入境檢測(cè)儀等。傳感器及儀器儀表元器件材料2021/6/278788技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：微型化——采用MEMS技術(shù)、納米技術(shù)集成化——采用IC技術(shù)和SOC技術(shù)等智能化——采用人工智能與信息融合技術(shù)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)：建立系統(tǒng)的信息獲取理論與方法技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)：仿生學(xué)＋微納米技術(shù)＋傳感技術(shù)8.6.3測(cè)控技術(shù)的發(fā)展趨