孙通—测控技术及智能仪器

1、测控技术与仪器专业概论测控技术与仪器专业概论智能仪器制作人：孙通班级：测控1401实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向 相关仪器：传感器相关仪器：传感器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器及新及新发展：虚拟仪发展：虚拟仪器器 没有测量就没有科学，至少是没有真正意义上的科学。 学科介绍学科介绍一级学科：仪器科学与技术精密仪器及机械、测试计量技术及仪器这两个学科的国家级重点学科的分布如下：精密仪器及机械国家重点学科：北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、清华大学、重庆大学研究方向：高精密度的测量系统、智能仪器、制造系统研

2、究方向：高精密度的测量系统、智能仪器、制造系统 。利用精密仪器及机械中的相关理论、方法和技术为研究对象，运利用精密仪器及机械中的相关理论、方法和技术为研究对象，运用现代电子信息技术、计算机控制技术、现代测试技术、精密机用现代电子信息技术、计算机控制技术、现代测试技术、精密机械设计与制造技术、微纳米技术、新型材料工艺技术等方法和手械设计与制造技术、微纳米技术、新型材料工艺技术等方法和手段，致力于电子精密机械、现场精密检测手段、方法和设备研制。段，致力于电子精密机械、现场精密检测手段、方法和设备研制。实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向 相关仪器：传感器相关仪器

3、：传感器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器|高等数学|数学实验|线性代数|复变函数与积分变换|概率论与数理统计|力学|热学|电磁学|光学|近代物理学|数学|英语|计算机基础|大学物理|机械制图|机械设计概论必修:虚拟仪器技术 现代检测技术 测控与系统智能 仪器及应用 专业英语实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向 相关仪器：传感器相关仪器：传感器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器专业研究方向专业研究方向 “测控技术与仪器测控技术与仪器”是建立在仪器科学与技术、电子是

4、建立在仪器科学与技术、电子科学与技术、测量与控制学科基础上的一门现代综合性高科学与技术、测量与控制学科基础上的一门现代综合性高新技术专业，是信息科学（技术）的一个重要分支。现代新技术专业，是信息科学（技术）的一个重要分支。现代测控技术与计算机技术的紧密结合，生产过程日趋自动化测控技术与计算机技术的紧密结合，生产过程日趋自动化及智能化，使本专业向自动检测、自动控制方向飞速发展。及智能化，使本专业向自动检测、自动控制方向飞速发展。 它包含它包含1111个专业：精密仪器，光学技术与光电仪器，个专业：精密仪器，光学技术与光电仪器，检测技术及仪器仪表，电子仪器及测量技术，几何量计量检测技术及仪器仪表，电

5、子仪器及测量技术，几何量计量测试，热工计量测试，力学计量测试，光学计量测试，无测试，热工计量测试，力学计量测试，光学计量测试，无线电计量测试，检测技术与精密仪器，测控技术与仪器。线电计量测试，检测技术与精密仪器，测控技术与仪器。因此，因此，“测控技术与仪器测控技术与仪器”专业培养目标和要求应涵盖以专业培养目标和要求应涵盖以上各专业的基本知识与基本技能。上各专业的基本知识与基本技能。培养目标：以现代电子技术、传感器技术、计算机技术为基培养目标：以现代电子技术、传感器技术、计算机技术为基础，培养德、智、体全面发展的，具备仪器仪表设计制造以础，培养德、智、体全面发展的，具备仪器仪表设计制造以及测量与

6、控制方面基础知识与应用能力，具备通用或专用测及测量与控制方面基础知识与应用能力，具备通用或专用测控设备及智能化仪器和自动化仪表设计、工业过程控制技术控设备及智能化仪器和自动化仪表设计、工业过程控制技术研究和系统设计及使用能力，能在国民经济各部门从事测量研究和系统设计及使用能力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内的有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开与控制领域内的有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。专业研究方向专业研究方向实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向

7、 相关仪器：传感器相关仪器：传感器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器 在工业生产中的应用 测控系统和关键测试仪器是生产设备的重要组成。温度、压力、水位、流量等生产参数(电力行业，烟草行业，化工行业等)。 在国防安全中的应用 国防系统是国家综合技术水平的体现。 在航天领域中的应用 测控系统是直接为导弹、火箭、卫星等飞行器发射和运行服务的重要设施。导航制导，航天领域各种监测设备 生活中的应用 电子称、全自动洗衣机、电饭锅、烟雾报警器应用背景应用背景实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向 相关仪器：传感器相关仪器：传感

8、器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器传感器电冰箱、电饭煲中的温度传感器；空调中的温度和湿度传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；水表、电表、电视机和影碟机中的红外遥控器；照相机中的图像传感器；汽车中燃料计和速度计。 人的体力和脑力劳动通过感接收外界信号，将这些信号传给大脑，大脑把这些信号分析处理传递给肌体。 如果用机器完成这一过程，计算机相当人的大脑，执行机构相当人的肌体，传感器相当于人的五官和皮肤。 传感器好比人体五官的延长，又称之为“电五官” 实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向 相关仪器：传感器相关仪器：传感

9、器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器智能仪器一、 智能仪器的典型结构 智能仪器由硬件和软件两大部分组成。 硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路。 智能仪器的软件分为监控程序和接口管理程序两部分。监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序；接口管理程序是面向通信接口的管理程序，接收并分析来自通信接口总线的远控命令。智能仪器二、 智能仪器的主要特点 (1)、智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转式或琴键式切换开关来实施对仪器的控制，从而使仪器面板的布置和仪器内部有关部件的安排不再相互限制和牵连。有利于提高仪器技术

10、指标，并方便了仪器的操作。 例如，传统仪器中与衰减器相连的旋转式开关必须安装在衰减器正前方的面板上，这样，可能由于面板的布置受仪器内部结构的限制，不能充分考虑用户使用的方便性；也可能由于衰减器的安装位置必须服从面板布局的需要，而给内部电气连接带来许多的不便。二、 智能仪器的主要特点 (2) 微处理器的运用极大地提高了仪器的性能。 例如：利用微处理器的运算和逻辑判断功能，按照一定的算法可以方便地消除由于漂移、增益的变化和干扰等因素所引起的误差，从而提高了仪器的测量精度。 例如：传统的数字多用表(DMM)只能测量电阻、交直流电压、电流等， 而智能型的数字多用表不仅能进行上述测量，而且还能对测量结果

11、进行诸如零点平移、平均值、极值、统计分析以及更加复杂的数据处理功能，使用户从繁重的数据处理中解放出来。 目前有些智能仪器还运用了专家系统技术，使仪器具有更深层次的分析能力，解决专家才能解决的问题。二、 智能仪器的主要特点 (3) 智能仪器运用微处理器的控制功能，可以方便地实现量程自动转换、自动调零、触发电平自动调整、自动校准、自诊断等功能，有力地改善了仪器的自动化测量水平。 例如：智能型的数字示波器有一个自动分度键(Autoset)，测量时只要一按这个键， 仪器就能根据被测信号的频率及幅度，自动设置好最合理的垂直灵敏度、时基以及最佳的触发电平，使信号的波形稳定地显示在屏幕上。 例如：智能仪器一

12、般都具有自诊断功能，当仪器发生故障时，可以自动检测出故障的部位并能协助诊断故障的原因，甚至有些智能仪器还具有自动切换备件进行自维修功能，极大地方便了仪器的维护。 二、 智能仪器的主要特点 (4) 智能仪器具有友好的人机对话的能力，使用人员只需通过键盘打入命令， 仪器就能实现某种测量和处理功能，与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉使用人员，使人机之间的联系非常密切。 (5) 智能仪器一般都配有GPIB或RS232等通信接口，使智能仪器具有可程控操作的能力。 从而可以很方便地与计算机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂

13、的测试任务。 典型智能仪器 函数信号发生器典型智能仪器 数字多用表典型智能仪器 数字存贮示波器典型智能仪器 频谱分析仪A/D转换器D/A转换器输入电路模拟执行器I/O接口被测量微处理器MPU程序存储器(ROM)数据存储器(RAM)标准仪用通讯接口键盘显示接口键盘显示外部仪用标准总线 智能仪器 卡式仪器的演变计算机部分测试部分虚拟仪器虚拟仪器概述 虚拟仪器通常是指以通用计算机作为控制器，添加必要的模块化硬件来完成数据采集，由高效、功能强大的软件系统完成人机交互及数据处理的一种计算机系统。虚拟仪器的出现使测量仪器与计算机之间的界限模糊了，用户操作这台计算机就像操作一台他自己专门设计的传统电子仪器一

14、样。虚拟仪器概念是在个人仪器和计算机软件不断发展的基础上提出来的。它更加强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的思想。用户通过在已建立的通用仪器平台上，调用不同的测试软件就可以构成各种功能的虚拟仪器。这个概念克服了传统仪器的功能在制造时就被限定而不能变动的限制，打破了仪器功能只能由厂家定义，用户无法改变的模式。虚拟仪器设计举例 本节拟通过虚拟电子实验室系统的设计说明虚拟仪器的设计方法仪器功能： 示波器 动态信号分析仪 任意波形发生器 函数发生器 数字万用表 数字记录仪 等精度频率计软件平台： LabView硬件平台： NI-6024E DAQ 板自研信号调理器设计目标：把电子实验室的主要仪器功

15、能”装进”计算机内部基于 LabView 虚拟电子实验室系统的设计计算机信号调理器NI-6024E自制通用计算机(LabVIEW)“虚拟电子实验室系统”的整体结构DAQ板采用NI公司生产的PCI6024E DAQ多功能数据采集板，它具有16个模拟输入的程控放大器；一个12bit A/D转换器；两个12bit的D/A转换器；两个24bit的定时器/计数器以及8个TTL电平的数字I/O端口等资源。它采用了先进的即插即用，不需要任何开关与跨接器，仅通过安装驱动程序即可实现设备的完全配置。驱动程序可以从NI网站上下载。 双踪数字示波器函数发生器数字多用表任意波形发生器数据记录仪等精度频率计动态信号分析

16、仪下图为虚拟电子实验室系统的总面板，选择不同的“软键”，便可以进入不同的虚拟仪器的环境。CAD计算机辅助设计CAE计算机辅助工程EDA电子设计自动化 系统工具软件：C、VB、VC 专业设计软件：Protel、DXP 专业仿真软件：EWB、 Multisim 专业工具软件：Matlab 专业配套软件： PLD设计 MaxplusII、QuartusII PLC设计 Step 7 虚拟仪器 Labview 单片机 Keil c实习内容实习内容专业介绍专业介绍生活应用生活应用专业研究方向专业研究方向 相关仪器：传感器相关仪器：传感器课程安排课程安排现有实验资源现有实验资源生产企业参观生产企业参观 智能仪器智能仪器现有实验室资源现有实验室资源 31131