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测控新技术姓名：学号：0807010323专业：测控技术与仪器2008级摘要：现代测控技术是一个综合的技术，是建立在电路与计算机基础上的一门新兴技术。它以计算机技术为核心，主要研究各种精密测试和控制技术的新原理、新方法和新工艺。集控制和测量为一体，目的是实现生产过程的自动化控制。近年来计算机技术的发展大大地推动了测控技术应用和发展，形成现代测控技术。关键字：现代测控技术、仪表、应用、发展正文：测控技术作为一门集电（电子技术）、机（精密机械）、光（光学）、算（计算机）、控（自动控制）于一体的综合性技术。其内涵已扩展为具有信息获取、存储、传输、处理、控制和通信的综合功能。随着电子技术和网络技术的飞速发展，测控仪器正朝着微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化、智能化方向发展。而建立在计算机信息基础上的现代测控技术是一门新兴技术，是测量技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和通信技术等多种技术相互渗透相互结合、综合发展的一门新兴学科。现代测控技术对国民经济的发展有着重大影响，其发展趋势必须走向开放化、标准化。1现代测控技术的组成和类型1.1现代测控系统的组成测控技术的两个方面，一个是测一个是控。“测”是依靠传感器和信号传输电路，即测控电路；“控”则是依靠现代计算机的计算处理能力，根据数据得出相应结果，通过反馈等方式控制整个系统。现代测控系统的组成大致可以分为五个部分，即：控制器部分。是系统的控制中心和指挥中心，主要指计算机、小型机、单片机等。程控设备和仪器。包括激励源、程控伺服系统、各种程控开关及仪器、执行元件、存储器件、显示器件等。测控应用软件。包括I0接口软件、可执行应用程序和仪器驱动程序等。总线与接口部分。包括连接器、电缆、插槽、机械接插件等。它是连接控制器与各种设备、程控仪器的通路，以完成数据、命令及消息的交换与传输。被测对象。主要是指生产线、系统、子系统、被测设备等，通过电缆、开关、接插件等于测控设备相连接。根据测控任务的不同，被测对象也是千差万别的。1.2现代测控系统的基本类型按照结构不同，现代测控系统可以分为三类。基本型测控系统主要由传感器、数据采集卡、信号调理电路和计算机组成。它能够完成对多点的实时、快速测量，并能进行信号和数据分析，消除干扰，最终做出判别。闭环控制型测控系统主要应用于闭环控制系统的测试系统，其过程的自动控制可归纳为实时数据采集、实时控制、实时判断、实时决策三个阶段。标准通用接口型测控系统标准通用接口型是由模块组合而成，并且所有模块的对外接口都是按照规定标准设计的。2现代测控技术的具体应用2.1新型传感器传感技术是当今世界发展最迅速的高新技术之一，是信息时代的三大支柱之一。为了适应现代科学技术的发展，新型传感器逐渐融入了诸如计算机技术、智能技术和网络技术等新技术，使其结构更加完善功能更加强大。新型传感器技术向微型化、数字化、集成化、智能化、网络化传感器、光纤传感器和生物传感器等几个方向发展。传感器目前新的智能化传感器层出不穷，微处理器和网络与传感器的融合技术快速发展，新型传感器在测量仪器仪表、测控系统中的应用日益广泛和深入，可以说，新型传感器技术的发展对现代测控技术的发展起到了很好的推动作用，新型传感器技术是现代测控技术的一个重要组成部分。 新型传感器技术的应用体现在： 微型化气体传感器广泛应用于交通、医学、化工、机器人、国防、防伪等领域。数字化传感器在实际生产和生活中应用广泛，如银行监控、测量环境温度、图像传感器等。集成化传感器主要用于温度测量、压力测量和视觉测量。智能化传感器的典型应用，如火车机车的状态监测、心内压监控系统等。网络化传感器在工业、农业、军事国防、医疗、抢险救灾、环境监测、城市管理、反恐等许多领域具有潜在的实用价值和重要的科研价值。2.2现代测控总线技术现代测控总线技术具体包括了GPIB、VXI、CPCI、PXI、USB、IEEE 1394、现场总线和LXI这几类总线，USB在现代的应用比重日益增加，也是发展最为迅速的总线技术。测控总线是测控系统的重要组成部分，随着计算机技术的发展，各种总线标准不断推出和发展。现代测控系统的发展趋势是采用标准总线计算机平台、功能强大的软件及应用总线技术的模块化仪器设备的有机结合。这将极大地增强自动测试设备的功能与性能。在现代测控系统中，测控总线技术越来越受到重视。因此，在测控系统的研制、开发和应用中，选择好的测控系统平台总线，不仅有助于系统最终以较低成本满足更高的性能要求，而且可以使系统更加容易扩充、升级和保护用户的投资效益。在现代测控系统中，利用总线技术可以在很大程度上简化测控系统结构，增加系统的可靠性、开放性、兼容性及可维护性，从而降低系统成本。现代测控总线技术的应用有：GPIB总线技术利用计算机实现了对仪器的操作和控制，促使测控技术向大规模测控系的方向迅速发展。USB总线具有低成本、速度快、使用灵活、即插即用、易于扩展等优点，在低速设备上应用广泛。IEEE总线具有支持多种总线速率、支持等时和异步两种传输方式、分层的硬件和软件、支持点对点传输、可扩展总线、错误检测和处理等优点，成为外部硬盘、视频设备、高度数字音频和其他高速外设的首选接口。自动化系统与设备正朝着现场总线体系结构的方向前进，将极大的促进企业网络和自动化相关行业的发展。LXI总线有着巨大的竞争潜力和广阔的发展空间，尤其适合于多个单位合作研究开发生产的项目和分布在不同地区的研发机构。2.3现代测控仪器随着自动控制理论的产生和自动控制技术的成熟,以A /D (数字/模拟转换)环节为基础的数字式仪器得到快速发展。 伴随着计算机、通讯、软件和新材料、新技术等的快速发展与成熟,人工智能、在线测控成为可能,使仪器走向智能化、虚拟化、网络化。 数字仪器、智能仪器、个人计算机仪器、虚拟仪器和网络仪器代表了21世纪现代科学仪器发展的主流与方向。模拟仪器以模拟电子技术为基础，其一般有两部分组成：转换装置和指示装置。转换装置：是把输入信号装换成标准的模拟量信号。指示装置：是把标准的模拟量信号转换成仪表指针指示的相对应的测量数值。数字仪器以数字技术为基础，以大规模集成电路为主体构成数字式仪器。对被测量的模拟信号进行A /D转换后。传输、处理、存贮和显示的信号均为数字信号。使测试速度快，准确性也大大提高。 数字化是智能仪器、个人仪器和虚拟仪器的基础，是计算机技术进入测量仪器的前提。智能仪器智能仪器是把一个微型计算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器。 嵌入的计算机系统可以是芯片级。如单片机、数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)等。模板级如PC - 4.，也可以是系统级，如微型计算机系统，可编程单芯片系统( System on a Programmable Chip, SOPC)等。智能仪器在结构上自成一体，有的仪器内部还带有专用的微型计算机系统和通用接口总线( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口，能独立完成测试。 智能仪器由于引入了计算机，功能强大、性能优异、使用灵活、方便，是现阶段高档电子仪器的主体。 随着新技术、新工艺和嵌入式系统技术的不断进步，智能仪器还在不断发展，不断推陈出新，不断提高智能水平。个人仪器把测试功能的硬件模块做成一个I/O插卡(仪器卡) ，直接插入个人计算机( PC)扩展插槽，再配置相应的测试软件使计算机能够完成测量仪器的功能，构成一个以PC为基础的个人计算机仪器。 个人计算机仪器充分吸取了GP或IB标准化和智能仪器智能化的优点，同时又能共享PC机的硬件、外设和软件资源，使其显示出强大的生命力。虚拟仪器虚拟仪器技术是计算机辅助测试领域的一项重要技术，是现代仪器技术和现代计算机技术深层次结合的产物具有功能强大、交互性、灵活性、系列化和模块化、网络化等优点。虚拟仪器技术利用计算机界面和在线帮助功能，建立仪器虚拟板面，通过计算操作完成对对象的测试分析功能。 虚拟仪器实质上是“软硬结合”、“虚实结合”的产物。 它充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。 在虚拟仪器中， 硬件只是信号传输的介质。软件才是整个仪器系统的关键， 用户可根据自己的需要通过编制不同的测试软件来构建不同功能的测试系统。其中，许多硬件功能可直接由软件实现，系统具有极强的通用性和多功能性。虚拟仪器技术包括LabVIEW和LabWindows/CVI，包括开发环境和虚拟仪器设计。虚拟仪器系统是测控技术与计算机技术结合的产物，它从根本上更新了仪器的概念，并在实际应用中表现出传统仪器无法比拟的优势，可以说虚拟仪器技术是现代测控技术的关键组成部分。虚拟仪器利用计算机和数据采集卡等相应硬件和专用软件构成，既有传统仪器的特征，又有一般仪器所不具备的特殊功能，在现代测控应用中有着广泛的应用前景。如：利用虚拟仪器技术测量不同进口压力和转速下的液力变矩器的性能参数。虚拟仪器技术用于蚕茧无损质量检测。利用虚拟仪器计算机视觉软件和开发工具开发出计算机自动化秧苗分析系统，可用于预测在最后发芽期限发芽良好的秧苗数量及监视秧苗质量。虚拟仪器技术用于农机监控、检测上及农机现代化管理与教育。网络仪器基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合。代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控领域内显现。如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等，都成为人们的新宠。网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测，还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机。与传统的仪器相比，网络仪器具有无可比拟的优势：如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛；系统操作简单，人机界面友好，便于扩展和维护；通信标准公开、一致、开放，仪器间信息资源共享，具有互操作性，可组建大规模分布式测控网络等等。因此，网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向。2.4远程测控技术基于Internet和Intranet的网络远程测控仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合。代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控领域内显现。如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等，都成为人们的新宠。网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测，还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机。与传统的仪器相比，网络仪器具有无可比拟的优势：如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛；系统操作简单，人机界面友好，便于扩展和维护；通信标准公开、一致、开放，仪器间信息资源共享，具有互操作性，可组建大规模分布式测控网络等等。因此，网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向。常见的远程测控技术有：专线远程测控技术、电话网远程测控技术、以太网远程测控技术和无线通信远程测控技术。远程测控技术的应用主要有：基于Internet的远程测控技术在核电站检测、电网运行监控、石油输送管道的远程监控、机器人的远程监控等领域应用广泛。基于现场总线的远程测控技术，主要应用于现场总线仪表、现场总线网络、现场总线远程测控系统等的监测。基于无线通信的远程测控技术特别适用于用户密度不高、距离较远、不易布线和地理环境复杂的地区和情况。3现代测控技术发展趋势开放化、标准化是现代测控技术发展的趋势。从技术角度来看，开放化测控技术是现代测控技术发展的一个趋势；从市场角度来看开放化测控技术也将成为市场应用的主流。在国内产业结构迅速转变的情况下，推进开放性测控技术的应用和普及有着十分重要的意义。测控技术的开放化和标准化趋势给了国内测控行业一个非常好的发展机会，因为国内厂商可以直接接触到开放标准下的先进测控技术，并融入到这种技术标准之中而不必要再重新去开发新的技术随着各种产业的迅速发展，现代测控技术也获得了迅速的发展。纵观其发展史，走向开放化、标准化就是一个最为明显的趋势。从是信息时代的三大支柱之一，对测控技术发展历史的回顾中也可以清晰的看到这一点。现代测控技术在追求仪表智能化的同时，还对其稳定性、可靠性和适应性要求也不断提高，相应的，随着技术发展，测控技术大量应用高新技术和新的科学研究成果，测控技术的技术指标与功能不断提高。作为代表，测控仪器仪表单元微小