测控电路的起源和发展
测控电路
第一章
!测控系统的组成:传感器测量控制电路和执行机构
!!测控电路的功用:传感器的输出信号一般很微弱,还可能伴随着各种噪声,需要用测控电路将它放大,剔除噪声、选取有用信号,按照测量与控制功能的要求,进行所需演算、处
理与变换,输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中,电路是最灵活的部分,
它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个
测控系统中起着十分关键的作用,测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度
是取决于测控电路。
!!!测控电路的主要要求:
1.精度高
(1)低噪音和高抗干扰能力
对信号进行调制,合理安排电路的通频带。采用高共模抑制比的电路
(2)低漂移、高稳定性
首先选择温漂低觉得器件,其次应尽量减小电路的特别是关键部分的温度变化并保持电路
工作稳定
(3)线性与保真度好
2.转换灵活
(1)A/D转换灵活
(2)电量参数转换
(3)量程的变化
3.有适合的输入电阻和输出电阻
4.动态性能好
响应快和动态失真小
5.高的识别和分辨力
6.可靠性高
7.经济性好
一:测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响?试述模拟式测量电路与增量码数字
式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。
随着传感器类型的不同,输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式信号与数字式信号。随着输入信号的不同,测量电路的组成也不同。
图X1-1是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路,如电桥,传感器的输出已是电量(电压或电流)。根据被测量的不同,可进行相应的量程切换。传感器的输出一般较小,常需要放大。图中所示各个组成部分不一定都需要。例如,对于输出非调制信号的传感器,就无需用振荡器向它供电,也不用解调器。在采用信号调制的场合,信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路(常为滤波器),将信号与噪声分离,将不同成分的信号分离,取出所需信号。有的被测参数比较复杂,或者为了控制目的,还需要进行运算。对于典型的模拟式电路,无需模数转换电路和计算机,而直接通过显示执行机构输出,因此图中将模数转换电路和计算机画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号,这时需要模数转换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下,采用计算机。
测控电路知识点总结
测控电路知识点总结
近年来,随着电子技术的飞速发展,测控电路越来越成为各行
各业中不可或缺的一个关键技术。测控电路可以用来测量和控制
各种电气和非电气量,包括电流、电压、温度、湿度等。作为一
名电子工程师,在处理测控电路方面需要具备相应的知识与技能。本文将就测控电路方面的知识点进行总结。
一、传感器的种类和原理
传感器是一种将非电信号(如压力、温度、湿度等)转换成电
信号的电子元件。不同的传感器根据其测量的物理量可以分为多
种类型,例如:
1. 压力传感器:用于测量水、气体、油等任何压强。
2. 电位差传感器:用于测量电压信号。
3. 温度传感器:用于测量实际环境的温度。
4. 湿度传感器:用于测量相对湿度。
5. 光电传感器: 用于识别物体的特定位置,能够测量物体的距离、位置、方向等。
二、放大电路
对于一些微弱的信号,通过放大电路可以使其变得更容易处理和检测。其中一个经典例子是基于放大器的心电图监护仪,在该系统中,微弱的电信号将通过放大器进行增强。常见放大电路包括:
1. 非反馈放大器:一种基本的放大器,它由一个晶体管或运放构成。
2. 反馈放大器:一种通过反馈改变增益的电路,在电控系统中应用广泛、且效果显著。
3. 差动放大器:将信号放大器的两个输入端,当两个输入信号不相同时,将输出信号的放大版。
三、多路选择电路
在多种模数转换器、自动测量仪器和自动控制系统中,多路选
择电路的应用越来越广泛。通过多路选择电路,可以在多种不同
的电压输入信号之间进行切换。常见的多路选择电路有两种类型:基于模拟开关的多路选择电路和集线器。
测控电路
测控电路介绍
测控系统主要由传感器、测量控制电路(简称测控电路)和执行机构三部分组成。在测控系统中电路是最灵活的部分,它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控系统乃至整个机器和生成系统的性能在很大程度上取决于测控电路。测控电路主要包括信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、电量测量电路、连续信号控制电路、逻辑与数字控制电路等。实际上,测控电路是模拟电子技术和数字电子技术的进一步延伸与扩展,主要讨论一些典型常见的电路。因此学好模电和数电是基础,其中运算放大器是测控电路的一个核心部件。
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从50年代的“尺寸自动检测仪器”,到80年代的“精密仪器电路”,再到今天的“测控电路”,“测控电路”课程经历了半个世纪的发展历程。
测控技术是现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。“测控电路”课程主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路。包括测控电路的功用和对它的主要要求、测控电路的类型与组成、信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辨向电路、逻辑控制与连续信号控制电路、测控电路中的抗干扰技术,最后通过若干典型测控电路对电路进行分析。
本课程不是一般意义上电子技术课程的深化与提高,而要着重讲清如何在电子技术与测量、控制之间架起一座桥梁,使学员熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务,实现测控的总体思想,围绕精、快、灵和测控任务的其它要求来选用和设计电路。
本课程选用的教材是由天津大学精仪学院张国雄教授主编的《测控电路》。该书是根据1996年10月全国高等学校仪器仪表类教学指导委员会第一次会议的决定,作为测控技术及仪器专业的规划教材,并根据随后拟定的教学大纲编写的。该教材可供测控技术及仪器专业各专业方向和机械工程类其它专业选用。2002年,该书获全国优秀教材二等奖,并被列为国家“十五”规划教材。同年,在教育部仪器仪
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器是现代科学技术的重要组成部分,它们的发展经历了多个阶段,并呈
现出了一些特点。本文将对测控技术与仪器的发展及特点进行分析。
测控技术与仪器的发展可以追溯到古代时期,例如古代的天文观测仪器和地震仪器。
现代测控技术与仪器的发展始于19世纪末20世纪初的电学与磁学测量技术的出现。随着
科学研究和工业技术的进一步发展,测控技术与仪器开始涉及更广泛的领域,包括物理学、化学、生物学、医学等。现如今,测控技术与仪器已经成为科学研究、工程技术和生产制
造的关键工具。
1. 自动化:随着信息技术的快速发展,测控技术与仪器实现了自动化和智能化。自
动化测量系统能够实现远程控制和远程监测,减少了人工干预,提高了测量的准确性和效率。
2. 高精度和高灵敏度:现代测控技术与仪器的精度和灵敏度不断提高,可以实现对
微小变化和微弱信号的准确测量。现代光谱仪可以测量非常微弱的光信号,精确地分析样
品的成分和结构。
3. 多功能性:现代测控技术与仪器具有多功能性,可以同时实现多种测量和检测任务。多功能电子测试仪器可以同时测量电压、电流、电阻、频率等多个参数,满足不同的
实验和生产需求。
4. 高速度和大容量:随着计算机技术的飞速发展,测控技术与仪器的数据采集、处
理和存储能力大大提高。现代测控技术和仪器可以实现高速度的数据采集和处理,快速获
取和分析大量的实验数据。
5. 远程操作和通信:现代测控技术与仪器可以实现远程操作和通信。一些无人机测
量系统可以实现对远程或难以进入的地区进行测量和监测,实现远程遥感和环境监测。
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术是指利用各种测量和控制手段来实现对某一对象或系统的测量和控制的技术。在现代工业和科学领域中,测控技术在生产、科研和质量控制等方面起着至关重要的作用。本文将从测控技术与仪器的发展和特点两个方面进行分析。
测控技术的发展经历了从人工测控到机械测控,再到电子测控和计算机测控的演变过程。从人工测控到机械测控,主要依靠简单的机械仪器来实现对对象的测量和控制。电子
测控技术的出现,使测控系统具备了自动化的能力,增强了测控系统的精度和可靠性。随
着计算机技术的迅速发展,计算机测控技术应运而生,使测控系统具有了更高的智能化和
自主性。计算机的强大处理能力也大大提高了测控系统的运算速度和数据处理能力。
测控仪器作为测控技术的载体,也经历了从机械仪器到电子仪器再到计算机仪器的演
进过程。机械仪器主要是指利用机械结构、传动和测量原理来实现测量和控制的仪器,例
如简单的刻度尺、游标卡尺等。电子仪器使用了电子元器件和技术,通过电信号的处理来
实现测量和控制的功能,例如示波器、信号发生器等。计算机仪器则是在电子仪器的基础
上加入了计算机处理单元,可以通过软件程序来实现复杂的测量和控制操作,例如计算机
数控机床、计算机测量仪器等。
1. 迅速发展:随着科学技术的不断进步和产业的快速发展,测控技术和仪器得到了
广泛的应用和推广,不断涌现出新的测控方法和新型仪器。智能传感技术的出现使得测控
系统具备了更高的自动化程度和智能化水平。
2. 多样化:测控技术与仪器在不同领域和行业中具有多样化的应用。在制造业中,
电路发展历程
电路发展历程
电路发展的历程可以追溯到古代,人们开始认识和探索电的基本概念。然而,电路的发展真正取得突破是在18世纪末和19
世纪初,当时科学家们做出了许多重要的发现。
在18世纪末,意大利科学家亚历山德罗·伏打(Alessandro Volta)发现了第一个可控制电流的装置,称为伏打电池。这
一发现标志着电路技术的起点,人们开始研究电流的性质和如何利用它进行各种应用。
随着伏打电池的问世,人们开始研究电流的导体和绝缘体特性。英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)在19世纪初
提出了电磁感应的概念,发现当磁场变化时,会在导线周围产生电流。这一发现推动了电动机的发展,并为后来的电路技术打下了重要基础。
随着电力的应用越来越广泛,人们开始研究如何在远距离传输电力。美国发明家托马斯·爱迪生(Thomas Edison)在19世
纪末发明了直流发电机和电灯,为电力输送和照明铺平了道路。然而,直流电力的传输距离有限,无法很好地满足远距离输电的需求。
为了解决这一问题,人们开始研究交流电的传输。在19世纪
末和20世纪初,尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)和乔治·韦斯
汀豪斯(George Westinghouse)等工程师和科学家做出了重要
贡献,发明了交流发电机和变压器,解决了电力传输中的许多挑战。
随着电力输送和使用的不断完善,电路技术也得到了进一步发展。20世纪初,真空管的发明使得电子器件的制造和使用变
得更加可行。随后,晶体管的发明进一步推动了电路技术的进步,并带来了计算机和通信技术的革命。
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析
一、测控技术的发展历程
随着科学技术的不断进步,测量和控制技术在各个领域中发挥着越来越重要的作用,
成为推动社会进步和经济发展的重要力量。测控技术是指利用各种仪器和设备进行数据采集、信号处理、控制和监测的技术手段。它在工业生产、环境监测、航空航天、军事应用
等领域中起着至关重要的作用。
在测控技术的发展历程中,可以分为以下几个阶段:
1. 传统测控技术时期:在早期,测控技术主要依靠手工操作和简单的机械仪器进行
数据采集和控制。人们通过手工编制数据表格、绘制曲线图表等方式进行数据处理和分析。这个时期的测控技术主要应用于工业生产领域,主要用于产品质量控制和生产过程监测。
2. 电子测控技术时期:20世纪初,随着电子技术的发展,出现了各种电子仪器和设备,如示波器、频率计、数字万用表等。这些设备的出现使得数据采集和处理更加方便和
准确,提高了测控技术的精度和效率。电子测控技术开始逐渐应用于航空航天、军事和科
研领域,推动了这些领域的快速发展。
3. 计算机测控技术时期:20世纪60年代,计算机技术的发展使得测控技术迈上了一个新的台阶。计算机以其强大的数据处理和控制能力,使得测控技术的应用范围得到了大
幅度扩展,同时也提高了测控系统的智能化和自动化水平。计算机测控技术的出现为工业
控制、环境监测、医疗诊断等领域带来了革命性的变化。
4. 智能化测控技术时期:近年来,随着人工智能、大数据和云计算等新技术的兴起,测控技术正朝着智能化、网络化和集成化方向发展。通过引入先进的传感器、智能控制算
法和互联网技术,实现了测控系统的智能化和自适应控制,为各行各业的发展注入了新的
测控技术的发展分析
测控技术的发展分析
摘要测控技术属于科学领域,是研究信息的获取和处理,以及对相关要素进行控制的理论与技术,在我们的信息技术发展的过程中起着重要的作用,是一门高薪技术密集型综合学科,结合了电子、光学、精密机械、计算机技术与信息技术等多个领域。但是,我国的测控技术水平还有待提高,我们要不断进行技术创新,推动测控技术与仪器的快速高效发展。本文论述了测控技术的发展现状以及我们应该怎样促进测控技术的进一步发展。希望对于我国的测控技术发展能够带来积极的影响。
关键词测控技术;科学;发展
1 测控技术的发展历程
当今科学技术飞速发展,我们的生活都离不开科技化的东西,更不用说在我们的生产领域,测控技术在生产中的应用也非常广泛,仪表仪器的内涵较之以往也发生了很大的变化。仪表仪器已经发展成为集传感器的技术、计算机技术、电子技术、现代光学等为一体的高科技技术,我们人类进入21世纪后,計算机网络技术、软件技术、纳米技术处于前所未有的高速发展阶段,发展趋势趋向于虚拟化、网络化和微型化,所以我们要更加助力测控技术朝向更加前沿的方向发展。
建立在计算机信息基础上的一门新兴技术的现代测控技术隶属于现代信息技术。计算机信息技术的发展能够带动测控技术的不断进步,反过来,测控技术的进步也能推动计算机信息技术的发展,现代信息技术的发展已经超过了我们预想的速度,我们要积极进行科技创新,推动测控技术的可持续发展,测控已经成为现代测控技术的发展方向,我们要更加努力创新推动其发展。
20世纪70年代以来,测量技术与仪器不断进步,微机化仪器设备相继诞生,这些领域的技术进步足够说明了我国测控技术的快速发展,展现了我国超强的技术实力,在近10年来,网络技术的出现及它与其他高新技术的相互结合,现代测控技术呈现出较好的发展态势,我们要维护好这种态势的发展,更加有力地进行推动,还要进行不断的科技创新来推动这些领域的发展。
测控技术的发展及其工程应用
测控技术的发展及其工程应用
测控技术,即测试与控制,是一门新型的技术科学,也是一门边缘科学。早在一千多年以前,我国就先后发明了铜壶滴漏计时器、指南针以及天文仪器等多种自动测控装置,这些发明促进了当时社会经济的发展。
二次大战期间,由于建造飞机自动驾驶仪、雷达跟踪系统、火炮瞄准系统等军事装备的需要,推动了控制理论的飞跃发展。二次世界大战后,控制理论扩展到民用,在化工、炼油、冶金等工业部门得到了进一步的应用,控制理论也日渐成熟。20 世纪50 年代末和60 年代,控制工程又出现了一个迅猛发展时期,这时由于导弹制导、数控技术、空间技术发展需要和电子计算机技术的成熟,控制理论发展到了一个新的阶段,产生了现代控制理论。
本文重点关注测试技术中传感器的发展及应用。
测试技术是实验科学的一部分,主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段,起着人的感官的作用。一般说来,测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。传感器将被测物理量(如噪声,温度)检出并转换为电量,中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析,显示记录装置则测量结果显示出来,提供给观察者或其它自动控制装置。因此测试技术的发展很大一部分是依赖传感器的发展。
传感器技术是在20 世纪的中期才刚刚问世的。在那时,与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们,不少先进的成果仍停留在实验研究阶段,并没有投入到实际生产与广泛应用中,转化率比较低。
测控技术的发展与趋势
测控技术的发展与趋势
测控技术的发展趋势
测控技术是一门以电路和计算机为基础的新技术。21世纪的测量和控制将是一个发达的系统概念。信息交流与共享的主题也是测控系统的发展方向。因此,通过建立网络来形成和使用测控系统已成为现代测控技术的发展趋势。1.现代测控技术现状
20世纪70年代以来,测量技术不断进步,出现了很多智能仪表,这些仪表在微电子的基础上,与计算机相结合,使得基于仪表的测量技术渐渐演变,成为一门包含机械、电子、计算机的独立的学科。2、测控技术的发展
在追求仪表智能化的同时,现代测控技术也在不断提高其稳定性、可靠性和适应性。相应地,随着技术的发展,大量高新技术科研成果被应用于测控技术领域,测控技术的技术指标和功能不断提高。作为代表,测控仪器单元的小型化、智能化越来越明显。
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。
计算机已成为测控技术的支柱。因此,网络技术自然成为测控技术满足实际需求的关键支撑。然而,不可否认的是,测控电路仍然是测控技术发展的基础和另一个重要的发展方向。3.测控技术发展趋势
现代科学技术的融入不但使现代测控技术在各方面得到广泛应用,而且加快了现代测控技术的发展,形成了现代测控技术朝微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化等方向发展。同时,现代测控技术是一门实践性非常强的技术,既包括硬件、软件的设计,又包括系统的集成,随着其在国防、工业、农业等领域应用的深度和广度的扩大,它将为提高生产效率、改进技术水平做出巨大的贡献。新型传感器技术、现代测控总线技术、虚拟仪器技术、远程测控技术、测控系统集成技术等,都是这门涉及广泛的学科的发展趋势和方向。
测控技术历史溯源及发展沿革
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2022年2月下 第04期 总第376期
学术研究
China Science & Technology Overview
20世纪中叶,由电子计算机技术、信息技术、新材料技术等技术为主导的第三次科技革命爆发,推动了现代
测控技术的建立与发展,直至今日现代测控技术已经和生活的方方面面息息相关。现代测控技术是一门以测量、控制等学科为核心的技术,一般还与计算机技术、传感器技术、自动化控制技术、信息处理技术与网络技术等高精尖技术密不可分[1]。虽然现代测控技术的概念出现的时间较短,但是通过查阅到的相关资料和书籍记载,寻找测控技术的历史起源,发现“测量”与“控制”自古以来就是人
类生产生活中最重要的2个需求,人类一直掌握着测控技术,伴随着科技文明的进步,才逐渐发展成为现在的现代测控技术。
1.测控技术简介
测控技术主要由“测量”和“控制”两大部分组成,“测量”是通过用数量的概念来描述和认识客观事物,进而逐步掌握事物本质和揭示自然界规律的一种手段。“控制”是通过自身的干涉或参与,使事物的发展在设定的范围内或按照设定的趋势发展。
测控是指对现实世界物理量进行测量获取信息,将信
息处理计算后得到一个控制量,根据这个控制量对执行机构进行控制的过程,是人类认识世界、改造世界的一个过程。
测控技术主要研究物质世界中信息获取、处理、传输和利用的理论、方法和实现途径,运用物理、化学或生物学等方法,获取对象状态、属性及变化信息,并将其转换处理成易于表达和利用的形式,涉及计量学、物理学、化学、生物学、材料学、机械学、电学、光学、计算机、自动控制、通信等多学科知识,多学科交叉和技术集成特点明显[2]。测控技术可以主要分为3个方向,分别是检测技术与自动化装置方向,测试计量技术及仪器方向以及工业自动化控制及过程控制方向。测控技术人才的主要来
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器是当今科技领域中至关重要的一部分,它涉及到各行各业中的数据采集、处理与控制等方面。随着科技的不断发展,测控技术与仪器也在不断创新与进步。本
文将对测控技术与仪器的发展历程以及特点进行分析。
一、测控技术与仪器的发展历程
测控技术是指对系统、过程或者产品进行测量、监测、控制和调节的技术手段,它在
工业生产、环境保护、医疗卫生、交通运输等方面都有着广泛的应用。测控仪器是实现测
控技术的工具,它包括传感器、采样器、数据处理器、执行器等多种设备。测控技术与仪
器的发展历程可以追溯到古代的天文观测仪器、地理测量仪器等,但是真正的测控技术在
工业革命时期开始快速发展。
19世纪末,工业革命的到来催生了机械制造业的快速发展,工业生产对于精密的测量和控制需求逐渐增强。于是,各种新型的测控仪器被开发出来,比如蒸汽机的调速器、煤
气灯的自动点火装置等。20世纪初,随着电气技术的快速发展,测控仪器的种类更加丰富,比如电流表、电压表、示波器、逻辑分析仪等,在电工、电子和通信等领域都有广泛应
用。
20世纪中叶以后,随着数字技术、计算机技术和通信技术的不断进步,测控技术与仪器进入了数字化、智能化的新阶段。各种传感器、信号处理器、控制器以及各种智能算法
的应用,使得测控技术与仪器的性能得到了显著提高,应用领域也得到了不断拓展。至今,随着物联网、人工智能等新技术的兴起,测控技术与仪器正迎来新一轮的技术革新与发
展。
1.精度高:现代测控仪器的精度通常可以达到几十分之一甚至几百万分之一,这保证
了测量和控制的准确性。
电路发展历程
电路发展历程
电路作为现代电子技术的基础,经过了长时间的发展和完善,如今已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。电路的发展历程可以追溯到几千年前的古代文明,通过不断的探索和实践,人们逐渐改进了电路的结构和性能,使得电路的应用范围不断扩大,功能也越来越强大。
在远古时代,人们已经开始使用简单的电路。据考古学家的研究,古埃及的图坦卡蒙墓中发现了一些使用电化学原理制作的电池。虽然这种电池的功能和性能都很有限,但它使得人们开始认识到电力的潜力和重要性。
随着科技的不断进步,19世纪末出现了第一个真正的电子器件——电子管。电子管是利用真空中电子的运动来实现信号放大的一种设备,它的出现极大地推动了电路的发展。随后,人们又相继发明了二极管和三极管等更先进的电子器件,进一步提高了电路的性能和可靠性。
20世纪初,晶体管的发明和应用标志着模拟电路的新时代的
开始。晶体管是一种半导体器件,它能够用电流来控制电信号的传输和处理。晶体管在放大器和开关等电路中得到了广泛的应用,为现代电子设备的发展奠定了坚实的基础。
随着计算机技术的快速发展,人们对数字电路的需求越来越大。在20世纪50年代,人们发明了第一台大型电子计算机——ENIAC,它使用了大量的真空管和电子器件来实现高效的运算。然而,真空管不仅体积庞大,耗能量大,而且容易受到外
界干扰,这使得计算机的发展受到了很大的限制。
为了解决真空管的问题,科学家们开始研究用晶体管来代替真空管的方法。1960年代,人们发明了第一个集成电路芯片,
也就是我们现在常说的“芯片”。芯片是将大量的电子器件集成在一个小而坚固的芯片上,不仅能够实现复杂的计算和控制功能,而且体积小、耗能低,大大提高了电路的性能和可靠性。
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术和仪器在现代工业生产、科学研究和实验室测试中扮演着重要角色。随着科学技术的不断进步,测控技术和仪器的发展不断取得突破性进展。本文将从发展历程、特点及应用领域等方面进行分析。
测控技术和仪器的发展历程可追溯到人类开始进行科学实验和观察的时期。最早的测控技术和仪器是简单的观察工具,例如直尺、天平等。随着科学研究的深入,测控技术和仪器逐渐演化为更加复杂的仪器和设备,例如显微镜、计时器等。在20世纪初,电子技术的发展催生了现代测控技术和仪器的诞生。电子仪器的出现给测量、控制和实验提供了更为准确和可靠的工具。
测控技术和仪器的特点主要表现在以下几个方面。测控技术和仪器具有高精度和高可靠性。现代仪器能够在微小尺度下进行测量和控制,这对于工业生产和科学研究具有重要意义。测控技术和仪器具有自动化和智能化的特点。通过搭载各种传感器、处理器和通讯设备,现代仪器能够实现自动化采集、处理和传输数据,大大提高了工作效率。测控技术和仪器具有多功能性。现代仪器有着各种不同的测量和控制功能,能够适应不同领域和任务的需求。测控技术和仪器具有可扩展性和模块化设计。仪器设备通常采用模块化设计,可以根据需求进行扩展和升级,提高了设备的灵活性和可用性。
测控技术和仪器的应用领域非常广泛。在工业生产方面,测控技术和仪器广泛应用于自动化生产线、质量控制和安全监测等领域。在科学研究方面,测控技术和仪器用于各种实验室测试和数据采集,帮助科学家进行分析和研究。在医疗和环境保护方面,测控技术和仪器用于医学诊断、生物实验和环境监测等领域。
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器的发展及特点分析
测控技术与仪器是指利用各种测量手段和测量器材,通过数据处理和分析,对物理、化学、生物、工程等各个领域的参数或特性进行测量、检测和控制的技术和设备。随着科学技术的不断进步和人们对精确、快速、自动化测量的需求不断增加,测控技术与仪器发展迅速。本文将从测控技术的发展历程、特点以及在不同领域的应用几个方面进行分析。
测控技术与仪器的发展历程可以追溯到人类最早的测量活动。从最简单的直接观测到现代的自动化测量系统,测控技术经历了数千年的演进。在测控技术的发展中,电子技术和计算机技术的进步起到了重要推动作用。从20世纪50年代开始,随着集成电路技术的发展,测控仪器的体积不断减小,功能不断增强。21世纪以来,随着微纳技术和信息技术的蓬勃发展,测控技术正朝着迷你化、集成化和智能化的方向发展。
测控技术与仪器的特点主要有以下几个方面:
1. 高精度:测控技术与仪器的发展,使得测量的精确度不断提高。通过引入新的测量原理、新的测量方法和新的测量器件,可以实现对微小变化、微小信号和微弱效应的高精度测量。
2. 高速度:随着计算机技术和信息处理技术的快速发展,测控技术与仪器在数据采集、处理和分析方面的速度不断提高。现代测控仪器可以实现实时采集和处理大量数据,以及对动态过程的高速度控制。
3. 自动化:测控技术与仪器的发展使得测量和控制过程能够实现自动化。自动化测控系统可以实现对复杂环境的实时监测、数据采集和控制,减少人工操作和人为因素的干扰,提高测量和控制的准确性和可靠性。
4. 多功能性:现代测控技术与仪器往往具有多种功能。不仅可以实现各种参数的测量和控制,还可以进行数据处理、分析、存储和传输等。多功能测控仪器能够满足不同领域的测量和控制需求。
测控电路
测量电路的输入信号类型对其电路组成 有何影响?试述模拟式测量电路与增量 码数字式测量电路的基本组成及各组成 部分的作用。
为什么要采用闭环控制系统?试述闭环 控制系统的基本组成及各组成部分的作 用。
第五节 测控电路的发展趋势
优质化
集成化
数字化
通用化、模块化
测控一体化
自动化与智能化
第二节 对测控电路的主要要求
四、可靠性、经济性 测控电路越来越多实时用于系统中 越来越多用于国防、医疗等方面 大规模集成电路的发展 正确设计就是要在经济条件下达到高性 能,满足使用要求
第三节 测控电路的输入信号与输出信号
一、模拟式信号 (一)非调制信号
x
2 1
0 图1-2 非调制模拟信号
Dennis Gabor The Nobel Prize in Physics 1971 "for his invention and development of the holographic method"
9
部分因从事仪器科学与技术研究获得诺贝尔物理学奖 的科学家
Ernst Ruska The Nobel Prize in Physics 1986 "for his fundamental work in electron optics, and for the design of the first electron microscope"
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测控电路的起源和发展
门捷列夫说过,没有测量就没有科学。自从电子电工学诞生那天起,它就成为测量与控制方面应用的主要领域。当今信息时代,计算机的广泛应用使得测控技术更上一层楼。回顾测控电路的发展和预测其未来是一件让所有从事测控工作和学习测控技术的人们都异常兴奋的事情。
1.测控电路的起源
1.1晶体管的诞生
1947年,美国贝尔实验室发明了半导体点接触式晶体管,从而开创了人类的硅文明时代。晶体管诞生之后,便被广泛地应用于工农业生产、国防建设以及人们日常生活中。1953年,首批电池式的晶体管收音机一投放市场,就受到人们的热烈欢迎,人们争相购买这种收音机。
由于硅晶体管适合高温工作,可以抵抗大气影响,在电子工业领域是最受欢迎的产品之一。人们用硅晶体管制造红外探测器。晶体管这种小型简便的半导体元件还为缝纫机、电钻和荧光灯开拓了电子控制的途径。从1950年至1960年的十年间,世界主要工业国家投入了巨额资金,用于研究、开发与生产晶体管和半导体器件。真正引起半导体工业的变革的是在20世纪60年代中期发明的互补MOS(CMOS)器件。CMOS技术以其无可比拟的优势迅速占领了数字市场,紧接着CMOS技术又应用于模拟电路的设计中。较低的制造成本和在同一芯片上同时包含模拟和数字电路,以改善整体性能和降低封装成本使得CMOS技术极具吸引力。在短短十余年的时间里,新兴的晶体管工业以不可战胜的雄心和年轻人那样无所顾忌的气势,迅速取代了电子管工业通过多年奋斗才取得的地位,一跃成为电子技术领域的排头兵。
1.2运算放大器
在模拟测控电路技术中,运放的应用举足轻重,是IC设计中应用最广泛的元件。1960年代晚期,仙童半导体(Fairchild Semiconductor)推出了第一个被广泛使用的集成电路运算放大器,型号为μA709,设计者则是鲍伯·韦勒(Bob Widlar)。但是709很快地被随后而来的新产品μA741取代,741有着更好的性能,更为稳定,也更容易使用。741运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征,历经了数十年的演进仍然没有被取代,很多集成电路的制造商至今仍然在生产741。直到今天μA741我们上测控电路课仍然学习μA741。
集成运放的发展大概可分为四个阶段。第一阶段基本上是按分立元件电路的设计思想制造的,但在改善输入电阻、开环增益、失调电压及温漂等项指标方面都有所提高);第二阶段的产品特点主要是普遍采用了有源负载,而且与第一阶段产品相比,其产品的开环增益有所提高,又由于电路比较简单、性能指标比较符合要求,这一类产品得到了广泛的应用(如F007、BG305);第三阶段的产品主要特点是采用了超口管作为输入级,并在版图设计中考虑热效应的影响,所以其失调电压、失调电流、开环增益、共模抑制比和温漂等方面都有所改善(如AD508);第四阶段
产品的主要特点是电路中包含了斩波自动稳零放大电路,并开始在大规模线性集成电路中投产。前三阶段运放通称为参数补偿式运放,而第四阶段则称为斩波稳零式运放。它们的工作原理不一样,但具体使用却没有多大的区别。
1.3电路板印刷
制电路板是随着电子工业的发展而发展.随着装配技术的进步而进步,反过来印制电路板技术的发展和进步,又支撑了测控电路的发展。
印制电路板的发明者是奥地利人保罗·爱斯勒(PaulEisler),他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年,美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年,美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起,印刷电路版技术才开始被广泛采用。在印制电路板出现之前,电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在,电路面板只是作为有效的实验工具而存在;印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。
2.测控电路的发展方向
1.1让人兴奋的摩尔定律
摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,当价格不变时;或者说,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。
在测控电路方面,摩尔定律同样起着惊人的作用。这主要表现在测控电路的复杂化,集成化和多功能智能化上。
1.2更高,更快,更强
从上世纪60年代中期以来,集成电路技术得到了极大发展。随着测量控制理论的完善和工艺的提高,测控电路种类更加繁多,性能更加强大,精度更高,应用更智能。
其主要的发展趋势有:
优质化:各种指标的提升与成本的降低。
微型化和集成化:测控电路更微小,功耗更低。
数字化:与计算机连接,共同完成测量与控制任务。
智能化:自学习,自适应的新型测控电路。有自我学习,自我调整,在无人工干预下完成测量控制任务的测控器。