现代测控技术与系统绪论2
现代测控电子技术绪论
计算机系统的作用是对数字化了的被测信号 进行计算、定标、误差校正或自校准等处理，一 方面经处理的测量结果由显示输出系统显示、打 印或绘图，另一方面经算法运算过的控制信号经 驱动电路驱动执行机构。
器
离
路
换
机
行
振荡器
图1.4.1 模拟式测量电路
2）数字式测量电路的基本组成
传
放
细
脉变
计
锁
计
显
感
大
分
冲换
数
存
算
示
整
电
当电
执
器
形
路
量路
器
器
机
行
辨向电路
指令传感器
手动采样
图1.4.2 增量码数字式测量电路的基本组成
2. 控制电路的基本组成 1）开环控制系统的基本组成
给定 机构
测量电路
传感器
扰动量
设定 电路
4. 自动化与智能化
现代控制系统不仅要求能自动控制，而且 要求它能在复杂的情况下自行判断、具有自学 习、自动诊断故障、自动排除故障、进行自适 应控制。乃至自动生成新知识的功能，这也是 测控电路发展的一个重要方向。
因此，测控电路是现代测控系统的关键及难 点所在，在现代测控技术中占据极其重要的地位。
1.2 测控系统对测控电路的要求
1. 高精度
指测控电路能够线性地、不失真地、准确地 将传感器输出信号变换成易于处理的信号，实现 高精度测控电路应具备下列条件：
①低噪声与高抗干扰能力； ②低漂移、高稳定性 ； ③高线性度与高保真度； ④合理的输入与输出阻抗。
测控概论2__ 小太阳传
许多家用电器中都使用传感器以增强其功能， 许多家用电器中都使用传感器以增强其功能，如： 温度传感器：空调、冰箱、热水器、 温度传感器：空调、冰箱、热水器、豆浆机等 压力传感器： 压力传感器：电子血压计等 液位传感器： 液位传感器：太阳能热水器等 空气质量流量传感器： 空气质量流量传感器：电扇和真空吸尘器 加速度和坡度传感器： 加速度和坡度传感器：电烫斗 气体传感器(人造鼻) 自动焙烧控制、 气体传感器(人造鼻)：自动焙烧控制、烟雾报警等 光电传感器（如红外）： ）：家庭防盗 光电传感器（如红外）：家庭防盗 CCD、CMOS）：数码相机、摄像机、 ）：数码相机 图像传感器（CCD、CMOS）：数码相机、摄像机、安防等 电压、电流传感器： 电压、电流传感器：充电等保护应用 重力传感器： 重力传感器：电子秤等 速度传感器：健身器（跑步机、按摩椅等） 速度传感器：健身器（跑步机、按摩椅等）
1．智能燃烧自动控制系统 欧盟成员国已发布了新的通过减少污染物排放 来保护环境的规章， 来保护环境的规章，加热设备厂家及其用户开始意 识到需要新传感器控制的燃烧器产品。 识到需要新传感器控制的燃烧器产品。使用传感器 监控燃烧状态主要有3种方法 种方法。 监控燃烧状态主要有 种方法。
(1) 在煤气和空气混合燃烧前测量温度、流速和可燃气体 在煤气和空气混合燃烧前测量温度、 成分(计算它们的发热量和所需的空气供应量 计算它们的发热量和所需的空气供应量)。 成分 计算它们的发热量和所需的空气供应量 。 (2) 监测可能的反应区。离子数和一些无负载原子团的数 监测可能的反应区。 目能够在反应发生时给出状态信息， 目能够在反应发生时给出状态信息，获取这一信息最简单的 方法就是测量可燃气体中生成物的数量。例如，如果知道0 方法就是测量可燃气体中生成物的数量。例如，如果知道 2 的体积分数， 的体积分数，就有可能推断出是该调整煤气还是空气的供应 量。 (3) 燃烧状态可以通过检测废气中 2、N0x和C0的数量来 燃烧状态可以通过检测废气中C0 的数量来 确定。 确定。由选定探头的变化与燃烧特性变化之间的关系可以建 立一种可靠的控制系统。此外， 立一种可靠的控制系统。此外，在选择合适的传感器时还应 考虑以下几个方面：低成本、高可靠性、 考虑以下几个方面：低成本、高可靠性、长期的稳定性和高 灵敏度。 灵敏度。
现代检测技术(1.1.3)--绪论(2016版)
例例例例例例例例例例例例例例
回转传感器
幅度传感器 高度传感器
塔吊防碰主控机
倾斜传感器
塔吊地面端
风速传感器
力矩传感器 ZM-ACS30/60塔吊端硬件
地面端软硬件 （GPS+U盘存储+USB
GPRS 服务器端软件
塔吊服务器
塔吊监控端 监控端软件
Xi’an Jiaotong University
现代检测技术
精勤求学பைடு நூலகம்敦笃励志 果毅力行 忠恕任事
课程安排
授课方式（总学时 52 ）： 44 课堂 + 8 实验 考核方式与成绩：
考试 80% ，作业 10% ，实验 10 ％
Xi’an Jiaotong University
参考教材
韩九强，《现代测控技术与系统》，清华大学出版社； 韩九强，《机器视觉技术及应用》，高等教育出版社； 周杏鹏，《传感器与检测技术》，清华大学出版社 王化祥，《传感器原理及应用》，天津大学出版社 徐科军，《传感器与检测技术》，电子工业出版社 李现明，《现代检测技术及应用》，高等教育出版社 陶红艳，《传感器与现代检测技术》，清华大学出版社 李晓莹，《传感器与测试技术》，高等教育出版社； 彭军，《传感器与检测技术》，西安电子科技大学出版社
Serial PXI
GPIB VXI
应用软件 驱动软件
传感器单元
图象采集 运动控制
标准通用接口型
Xi’an Jiaotong University
现代测试系统基本结构与类型
FireWire 和 USB 和和
Xi’an Jiaotong University
现代测控技术与系统
填空选择：1光电效应：因光照引起的材料电学特性改变的现象称为光电效应，分为外光电效应（光电管和光电倍增管）和内光电效应，内光电效应又包括光电导效应（光敏电阻）和光生伏特效应（光敏二极管，光敏三极管，光电池）2热电偶的基本定律：a. 均质导体定律：两种均质导体组成的热电偶的热电势大小与电极的直径、长度以及长度方向的温度部分无关，只与热电极材料和温差有关。
如果材质不均匀，当热点，极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计得测量误差，因此热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。
b. 标准电极定律：若导体ABC分别与三种导体C组成热电偶，那么由导体AB组成的热电偶的热电势可以由标准电极定律来确定。
标准电极定律指出：如果将导体 C （热点极，一般为纯铂丝）作为标准电极（也叫做参考电极），并且已知标准c. 中间导体定律：在热电偶回路中，只要中间导体两端温度相同，对热电偶回路的总电势没有影响。
D.中间温度定律：在热电偶回路中，当结点温度为T,TO时，总热电势等于该热电偶在节点温度为T,Tn 和Tn, TO时相应的热电势的代数和。
3误差来源：方法误差、环境误差、数据处理误差、使用误差、仪器误差、人身误差。
误差分类：系统误差：在相同条件重复测量同一量时，误差的绝对值和符号保持不变，或在条件改变时按照一定的规律变化。
产生的主要原因是仪表制造，安装或使用不当。
是一种有规律的误差，系统误差越小、则表明准确度越高。
随机误差：在相同条件下多次重复测量同一量时，误差绝对值和符号无规律变化的误差。
主要来源有机械干扰、热和湿干扰、电磁场变化、放电噪音，光空气原件噪声。
总体来说服从统计规律，误差大小放映数据的分散程度，误差越小，精密度越高。
粗大误差：测量值偏离实际值的误差。
操作不当造成的。
测得的值明显地偏离实际值所形成的的误差。
判断哪个测量值是坏值或是异常值，处理数据时应剔除。
4数字PID算法是比例、积分、微分算法。
现代测控技术与系统
填空选择：1光电效应：因光照引起的材料电学特性改变的现象称为光电效应，分为外光电效应（光电管和光电倍增管）和内光电效应，内光电效应又包括光电导效应（光敏电阻）和光生伏特效应（光敏二极管，光敏三极管，光电池）2热电偶的基本定律：a.均质导体定律：两种均质导体组成的热电偶的热电势大小与电极的直径、长度以及长度方向的温度部分无关，只与热电极材料和温差有关。
如果材质不均匀，当热点，极上各处温度不同时，将产生附加热电势，造成无法估计得测量误差，因此热电极材料的均匀性是衡量热电偶质量的重要指标之一。
b.标准电极定律:若导体ABC分别与三种导体C组成热电偶，那么由导体AB组成的热电偶的热电势可以由标准电极定律来确定。
标准电极定律指出：如果将导体C（热点极，一般为纯铂丝）作为标准电极（也叫做参考电极），并且已知标准c.中间导体定律:在热电偶回路中，只要中间导体两端温度相同，对热电偶回路的总电势没有影响。
D.中间温度定律：在热电偶回路中，当结点温度为T,T0时，总热电势等于该热电偶在节点温度为T,Tn 和Tn，T0时相应的热电势的代数和。
3误差来源：方法误差、环境误差、数据处理误差、使用误差、仪器误差、人身误差。
误差分类：系统误差：在相同条件重复测量同一量时，误差的绝对值和符号保持不变，或在条件改变时按照一定的规律变化。
产生的主要原因是仪表制造，安装或使用不当。
是一种有规律的误差，系统误差越小、则表明准确度越高。
随机误差：在相同条件下多次重复测量同一量时，误差绝对值和符号无规律变化的误差。
主要来源有机械干扰、热和湿干扰、电磁场变化、放电噪音，光空气原件噪声。
总体来说服从统计规律，误差大小放映数据的分散程度，误差越小，精密度越高。
粗大误差：测量值偏离实际值的误差。
操作不当造成的。
测得的值明显地偏离实际值所形成的的误差。
判断哪个测量值是坏值或是异常值，处理数据时应剔除。
4数字PID算法是比例、积分、微分算法。
（增量型算法与位置型算法）5人耳可以听到的声波频率范围是16~20kHz，超过20kHz的声波称为超声波。
现代检测技术-绪论
4. 计算机是系统的神经中枢,它使整个测量系统成为一个智能化的有 机整体 , 在软件导引下按预定的程序自动进行信号采集与存贮 ,自动 进行数据的运算分析与处理 , 指令以适当形式输出、显示或记录测 量结果。
二、标准通用接口型 标准通用接口型是由模块 ( 如台式仪器或插件板 ) 组合而成 ,所有模 块的对外接口都按规定标准设计。组成系统时,若模块是台式仪器 , 用标准的无源电缆将各模块接插联接起来就构成系统。若模块为插 件板 ,只要将各插件板插入标准机箱即可。组建这类系统非常方便 , 例如 GPIB 系统、 VXI 系统就属这类系统,虽然首次投资大,但有利 于组建大、中型测量系统。
参量1
参量2 参量n
传感器1
传感器2 传感器n
信号调理
信号调理 信号调理
数 据 采 集 卡 （板）
计算机
输出、绘图、显示、打印
图 0-1 计算机控制现代测试系统的基本形式框图
系统各组成部分的功能 : 1. 传感器完成信号的获得,它将被测参量转换成相应的可用输出信 号 ,被测参量可以是各种非电气参量 , 也可以是电气参量。 2. 信号调理来自传感器的输出信号通常是含于干扰噪声中的微弱 信号。因此 ,后面配接的信号调理电路的基本作用有两个 : 其一 是放大,将信号放大到与数据采集卡( 板 ) 中的 A/D转换器相适 配 ; 其二是预滤波 , 抑制干扰噪声信号的高频分量 , 将频带压 缩以降低采样频率 , 避免产生混淆。如果信号调理电路输出的是 规范化的标准信号 , 即 4~20mA 电流信号 , 则称这种信号调理电 路为变送器。此外 ,根据需要还可进行信号隔离与变换等。 3. 数据采集卡 ( 板 ) 主要功能有三 : 其一是由衰减器和增益可 控放大器进行量程自动改换 ; 其二是由多路切换开关完成对多点 多通道信号的分时采样 ,时间连续信号 x(t) 经过采样后变为离散 时间序列 x( n) , n =0,1,2, „ ; 其三是将信号的采样值由 A/D 转换器转换为幅值离散化的数字量, 或由 V/F 转换器转换为脉冲 频率以适应计算机工作。
现代测控技术与系统
西安交通大学 韩九强 主编
第1章 绪论
课程内容 测控系统的基本概念、系统构成、发展趋势 基于网络的测控技术 基于机器视觉的测控技术 基于无线通信的测控技术 基于雷达的测控技术 基于GPS的测控技术 基于虚拟仪器的测控技术
1.1 测控技术在自动化中的应用
1.3 现代测控技术的分类
基于网络的测控技术
基于机器视觉的测控技术
基于无线通信的测控技术 基于雷达的测控技术 基于GPS 的测控技术 基于虚拟仪器的测控技术
1.4 现代测控技术与系统发展方向
小型化与微型化 网络化 虚拟化
智能化
空间化与大型化
END
1.2 现代测控系统的结构与设计
3. 基于网络的测控系统模型：基于Internet
1.2 现代测控系统的结构与设计
4. 基于网络的测控系统模型：测控管一体化模型
1.2 现代测控系统的结构与设计
现代测控系统的设计方法
硬件设计：约束条件，系统模块设计技术，系统设计技
术。
软件设计：尽可能用软件替代硬件。 网络互联规范：统一的机械特性，统一的电气标准，统
现代测控技术的发展
传感器从传统的压力、温度、流量和液位四大热 工量的测量发展到目前具有光、电、磁、力及生物信 息的感知，光纤、光栅等光敏传感器，DNA、免疫等 生物信息传感器，超声波等声敏传感器，可燃性气体、 氧气、电子鼻等气敏传感器，可见光、红外光等图像 传感器等 。
1.1 测控技术在自动化中的应用
现代测控技术的发展
控制器从早期的单片机、PLC、个人计算机发展
到工控机和嵌入式机，嵌入式计算机与测控仪器设备
现代检测技术(1.2.1)--现代测控技术与系统绪论2
（ Lab/CVI ）
LabVIEW 简介
9.3.2 基于 LabVIEW 的虚拟仪器开发步骤
仪器自校准测控管系统
彩管生产仪器仪表自动测试校准系统
会聚图像调整系统
飞机导弹点火系统检测
炸药引信成型测控系统
摄像机
搅拌轮
齿轮传动
皮 带 传 动
挤压电机
图像采集
计算机
逻辑控制
功率驱动
380V
五、现代检测技术发展趋势
雷达接收机将天线接收到的微弱回波加以放大，然后将射频信息转换成视频或数
字信号，经信号处理和数据处理后，最终显示出所需要的目标信息。
收发转换开关
天线 发射的电磁波
发射机
目 标
接收的电磁波
接收机 信号处理机
显示器
雷达的探测目标 : 飞机、导弹、人造卫星、各种舰艇、车辆、兵器、炮
弹以及建筑物、山川、云雨等 .
； 5. 物联网应用技术 6. 生物信息处理技术
16/11
生物信息学
二级学科名称： 生物信息学
（英文） 名称： Bioinformatics
1. 学科概况 生物信息学是信息科学与生命科学深度交叉的前沿学科，以信息与系统的
观点、方法和技术研究生命与医学领域的科学问题。 自上个世纪末，分子生物学实验技术不断突破，计算机和信息技术飞速发展
2/11
7.1 雷达基本概念 7.1.1 基本雷达方程 7.1.2 雷达工作波段 7.1.3 雷达应用类型
7.2 雷达基本组成 7.2.1 雷达发射机 7.2.2 雷达接收机 7.2.3 目标显示与数据记录
7.3 雷达测量原理 7.3.1 目标距离测量 7.3.2 目标角度测量 7.3.3 运动目标检测与测速
现代检测技术与系统第2章
关： E
式中： π——半导体材料的压阻系数; σ——半导体材料的所受应变力; E——半导体材料的弹性模量; ε——半导体材料的应变。
因此：
R (1 2 E)
2.1 应变电阻式传感器
应变
物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象
弹性应变
当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的 应变
弹性元件
具有弹性应变特性的物体
应变效应
•电阻应变片的工作原理是基于应变效应
➢ 即导体或半导体材料在外界力的作 用下产生机械变形时，其电阻值相 应发生变化， 这种现象称为“应变 效应”。
应变效应
一根金属电阻丝，在 其未受力时，原始电 阻值为：
R L
A
当电阻丝受到拉力F作用时， 将伸长ΔL，横截面 积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素 影响而改变了Δρ，从而引起电阻值变化量为 ：
dR＝
L A
d
＋
A
dL
L
A2
dA
电阻相对变化量：R L A R LA
r
L
μ为电阻丝材料的泊松比， 负号表示应变方向相反。
推得：
R
R (1 2)
定义：电阻丝的灵敏系数（物理意义）：单位应 变所引起的电阻相对变化量。其表达式为
K R 1 2
R
灵敏度系数K受两个因素影响
一是应变片受力后材料几何尺寸的变化， 即1+2μ
二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化， 即
（∆ρ/ρ）/ε。 对金属材料：1+2μ＞＞(∆ ρ/ρ)/ε 对半导体材料：(∆ ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ
现代测控技术与系统(部分内容参考)
课程名称：现代测控技术及系统试卷构成：名词解释；简答；分析一．名词解释：1. 调制：利用低频信号来控制或改变高频振荡信号的某个参数（幅值、频率或相位）的过程。
2.自相关函数：描述随机过程一个时刻的幅值与另一个时刻幅值之间的依赖关系。
或者说，现在的波形与时间坐标移动了之后的波形之间的相似程度。
互相关函数Rxy(τ)：描述一个系统中的一处测点上所得的数据x(t)与同一系统的另外一测点数据y(t)互相比较得出它们之间的关系。
3.线性度：指测量装置输出、输入之间保持常值比例关系的程度。
4.幅频特性：定常线性系统在简谐信号激励下其稳态输出信号和输入信号的幅值比定义为该系统的幅频特性，记为 A(ω)。
5.霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍耳效应。
该电动势称霍耳电势，半导体薄片称霍耳元件。
6.编码盘：编码盘是一种通过直接编码进行测量的元件，它直接把被测转角或直线位移转换成相应的代码，指示其绝对位置。
这种测量方式没有积累误差，电源切除后位置信息也不丢失。
7.图像分割：是把图像分解成构成它的部件和对象的过程；达到有选择性地定位感兴趣对象在图像中的位置和范围。
8.图像配准：是指同一目标的两幅（或者两幅以上）图像在空间位置上的对准。
图像配准的技术过程，称为图像匹配，或者图像相关。
9.图像融合：就是将不同类型传感器获取的同一对象的图像数据进行空间配准，然后采用一定的算法将各图像数据中所含的信息优势或互补性有机地结合起来产生新图像数据的技术。
图像描述：是图像分析和理解的必要前提。
图像描述是用一组数量或符号（描述子）来表征图像中被描述物体的某些特征。
10.压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。
当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。
现代检测技术 (2)
H(S) K
Y (S )
1 S
L1[Y (S )]
x(t)
t
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
L u（t）
R C
v（t）
图2-7（b）电感-电容-电阻RLC电路 电感-电容-电阻RLC电路回路方程 （KVL）
dv2 (t)
dv(t)
LC dt2 RC dt v(t) u(t)
(2-25)
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
等效为二阶系统微分方程
(2-26)
（1）零点 x 0 y的值（a0）
（2）灵敏度
k dy dx
(2-8)
思考：线性与非线性检测装置K的特点？
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
（3）分辨力 反映检测装置能够有效辨别最小输入变化量的能力。 温度检测装置显示器显示温度变化最小值为0.01℃ 水表最小显示水量为0.001m3。 （4）量程 反映检测装置能够有效测量最大输入变化量的能力。
（1）非线性误差。
（2）设传感器为线性传感器，求灵敏度。
L
518 515 100% 1000
0.3%
K 1000mV 10mV / kpa 100kpa
第二章 检测装置基本特性
现代检测技术
（5）稳定性和可靠性 稳定性：在规定的工作条件下，在规定的时间内， 装置性能保持不变的能力。 装置的稳定性取决于其内部元器件的稳定性。
例：压电加速度传感器动态特性用微分方程描述
d 2q dt 2
3.0 10 3
dq dt
2.25
1010
q
11.0 1010
a
Q：输出电荷（PC） a：输入加速度(m/s2)。 求
现代电气测控技术与系统-笔记
现代电气测控技术与系统-笔记一、测控系统导论1、计算机自动测量和控制系统：是自动控制技术、计算机科学、微电子学、和通讯技术学等有机结合综合发展起来的。
2、计算机控制系统的任务：1、测量：1、变换：传感器产生与被物理量成正比的电信号。
2、状态信号测量：电平3、传输：串行口传输、并行口传输、USB、I2C（数字量）4、预处理：线性化、平均值、多项式等处理5、去噪声：数字滤波6、上下限值：越限报警2、执行机构的驱动：阀门、伺服电机、继电器的控制等；产生一连串脉冲驱动、继电器的触电闭合、断开控制；DAC数模转化。
3、控制策略（方案）：直接数字控制DDC、顺序控制、监督控制SPC4、人机交互：控制过程的全部参数和信息、管理信息5、通讯：一般都是分级分散式结构3、计算机控制系统的基本结构与类型：1、基本型：1、传感器：可分级2、信号调理：放大—信号匹配，使其进入标准值范围；预滤波—抑制高频谐波；可能还有信号隔离和变换等；变送器—如果信号调理电路输出的是规范化的标准信号，则称为变送器3、数据采集卡：量程自动变换；多路转换开关分时采样；A/D转换器的离散化或V/F转换4、计算机2、标准通用接口型：GPIB和VXI总线3、闭环控制型：实时数据采集—对过程中的有关物理量的瞬时直接采集；实时判断决策—计算分析，确定下一步控制策略；实用控制—对执行机构发控制信号4、计算机控制系统的组成：硬件部分：1、主机；2、过程通道—模拟量输入；模拟量输出；开关量输入；开关量输出；数字量输入；数字量输出；3、人机联系设备：人为干扰；修改参数；紧急处理软件部分：系统软件、应用软件5、计算机测控系统的发展趋势：虚拟仪器：将具有测量功能的模拟块或仪器卡插入计算机系统的总线槽中，利用软件在屏幕上生成虚拟面板，在软件指导下进行信号采集、运算、分析、输出和处理，从而实现仪器功能，并完成测试和控制的全过程。
6、检测与诊断技术的发展：交接试验—对电气设备性能有基本的掌握预防性试验—发现隐含缺陷，并根据需要安排维护和检修在线监测—针对故障先兆或故障后及时发展电气设备在线检测技术—将在线检测积累的大量数据和预防性试验检测的数据相结合，用各种数值方法进行全面综合分析判断，进而发现和扑捉早期缺陷，预测绝缘寿命等。
现代工程测控技术资料课件
测量电路
测量电路的作用 测量电路是将传感器输出的电信号进行 放大、滤波、转换等处理，以便进行后
续的信号处理和显示。 测量电路的设计要点
包括选择合适的放大器、滤波器等器 件，以及进行精确的参数匹配和调整，
以确保测量精度和稳定性。
测量电路的类型
根据传感器的输出特性和信号处理需 求，测量电路可分为电压型、电流型、 频率型等多种类型。
网络化测控技术
总结词
网络化测控技术是指利用互联网、物联 网等技术，实现远程、分布式测控的技术。
VS
详细描述
网络化测控技术可以实现远程监控、数据 共享和协同工作，提高测控系统的灵活性 和可扩展性。同时，通过网络化测控技术， 可以实现大规模、跨地域的测控应用，为 工业自动化、智能家居等领域提供有力支 持。
测控系统的稳定性
指系统在长时间运行过程中保持稳定性的能力。稳定的测 控系统能够提供更加可靠和准确的数据，减少误差和故障 的发生。
测控系统的实时性
指系统对实时变化的测量数据进行快速响应和处理的能力。 实时性好的测控系统能够更好地满足动态测量和控制的需 求。
测控系统的可扩展性
指系统能够方便地扩展和升级的能力。可扩展性好的测控 系统能够更好地适应不断变化和发展的应用需求。
高精度测量与误差补偿
• 总结词：误差补偿技术是提高测量精度的关键，通过分析误差源，采取相应的 补偿措施，可以有效减小测量误差。
无线测控技术
• 总结词：无线测控技术以其灵活、便捷的优点在现代工程中得到广泛应用，尤 其在远程监测和控制方面具有显著优势。
云计算与大数据技术在测控中的应用
• 总结词：云计算与大数据技术在现代工程测控中发挥着越来越重要的作用，为 数据处理和分析提供了强大的支持。
《现代检测技术及仪表》第2版第2章课件
2.2 动态特性及性能指标
2.2.1 传递函数 一阶系统的微分方程
a
图2－1－1 一阶系统幅频及相频特性曲线 一阶系统的传递函数
dy
1
dt
a
0
y
b
0
x
dy dt
y
K
0
x 0
H (s)
K
0
1 s
H ( jw )
K
1 jw
幅频特性
相频特性
K (w) 1
K
0 2
k w s 2 w s w
0 0 2 0
2
2 0
w
0
频率特性
H ( jw ) 1
K ( w w0
2
0
)
j 2
w
w
0
0
幅频特性
K (w)
K [1 ( w w0
2
2
) ]
4
(
2
w w0
2
)
相频特性
( w ) arctan
w
2
0
w
w
0能指标
(w )
( w ) arctan( w )
图 2－2－2 二阶系统的频率特性
二阶系统的微分方程
a
d
2
2
y
2
d
t
a
y
2
dy
1
dt
a
0
y
b
0
x
1
d
2 0
2
2 dy
y
w
d
t
现代测控技术概论
1.3计算机控制系统概述
1.3.1微机过程控制系统的基本组成
过程控制一词具有特定的含义，广义地说，过程是一个 能被监视或控制的物理系统。而过程变量是指该系统中应按 照某种目的或规则变化的物理参数，也就是被控制量。控制 的目的是使一个或多个过程变量达到预定的最佳参考值，从 而使系统处于最佳工作状态。
图1-6微机过程控制系统的组成框图
1.3.2计算机控制系统的类别及要求
一般来说，各类控制系统均可以使用计算机进行在线控 制。但是,往往只有在那些更能体现计算机作用的控制系统 中才使用计算机。所使用的计算机档次需按系统控制任务的 情况恰当地选择。为了了解计算机控制系统的概貌,在前面 所介绍的基本型计算机过程控制系统的基础上,再按计算机 在计算机控制系统中所担任的不同控制任务分类， 几种:
人类在工程实践的过程中，一种需求是要采取各种方法 获得反映客观事物或对象的运动属性的各种数据、记录并进 行必要的处理，这种技术称为“测量”。另一种需求是要采 取各种方法支配或约束某一客观事物或对象的运动过程，达 到一定的目的，这种技术称为“控制”。
“测量”和“控制”是人类认识世界和改造世界的两项 工作任务。相应地，人们就要研制和发展测控仪器或系统以 实现测量和控制，与此相关的理论和技术就是测控技术。测 控仪器或测控系统按照任务的不同，可以分为三大类，即检 测系统、控制系统和测控系统。
4) A/D
A/D
(1)分辨率和量化误差。对于同样的量化值，分辨率由 寄存器的位数决定，也就是量化单位q。设满刻度为Xm，寄 存器位数为n位，则
q Xm 2n 1
(1.7)
量化误差为ε=q/2。
(2)偏移误差。偏移误差是指输入信号为零，输出信号 不为零时的值，所以也称为零值误差。偏移误差通常是由放 大器的偏移电压产生的，一般在静态时对电路进行调整，使 之最小。
现代检测技术2--测控系统的理论基础
y
信号处理 显示
2.2.1
模拟非线性补偿法
4.
分段校正法
分段校正法的实施就是将下图中的传感器输出特 性
U 实 f x
，由逻辑控制电路分段逼近到希望 上去。
U 实 f x
n
的特性
U
U
发
K2x
Un Ui U3 U2 U1
0 1 2 i 3 a
U校 K2x
'
n
'
i
x 0 x 1 x n 1
使得在n个给定点上的偏差最大值为最小，即：
Pm 1 a 0 a 1 x a 2 x
max
2
a m 1 x
m 1
0 i n 1
Pm 1 x i y i min
2.2.2
数字非线性补偿法
2.
查表法
置信度与置信限的说明
在进行大量等精度测量时，随机误差落在置信区间[-0.22，+0.22]的 数目占测量总数目的99%；或者说测量值落在[-0.22，+0.22]范围内 的概率为0.99。
2.1.2
随机误差处理方法
设定的置信限愈小，表明要求的测量精密程度愈高,
对给定系统测出的置信限愈小，表明系统的测量精度 愈高。
pX
其中， 为测量真值； 为标准误差，并且有:
1 2 n
2 2 2
x exp 2 2 2 1
2
n
i ( i 1, 2 , n ) X i 为随机误差。不同的有不同的概率密度函数曲
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
8.1 GPS基本概念 8.1.1 GPS的组成 8.1.2 GPS的特点和用途 8.1.3 限制性政策与反限制措施 8.1.4 其他卫星导航定位系统
8.2 GPS时空参考系 8.2.1 坐标系统 8.2.2 时间系统
8.3 GPS定位原理 8.3.1 GPS卫星的广播信号 8.3.2 伪距测量原理 8.3.3 载波相位测量原理 8.3.4 绝对定位和相对定位 8.3.5 差分GPS定位原理
2/11
7.1 雷达基本概念 7.1.1 基本雷达方程 7.1.2 雷达工作波段 7.1.3 雷达应用类型
7.2 雷达基本组成 7.2.1 雷达发射机 7.2.2 雷达接收机 7.2.3 目标显示与数据记录
7.3 雷达测量原理 7.3.1 目标距离测量 7.3.2 目标角度测量 7.3.3 运动目标检测与测速
6. 对认知水平的分析理解（修订版，52，13）
等级 认知水平
学生思维活动
1
记忆 记忆事实、术语、概念、定义和原理
2
理解 解释知识的基本含义
3
应用 利用概念和原理解决问题
4
评价 基于已有的标准进行事物的评判
5
分析 将问题分解、了解相互关系、梳理概念
6
创造 对问题的不同组分、产生新知识
分析理解 真理 论证 关联 判断 实践 创新
做题考试 系统性、完整性
9. 知识学习与高层次认知能力培养的时间平衡
工程能力
高级认知能力
时
低
间
级 认
平 衡 问
知
题
能
力
学科知识
0
1
2
3
4
5
6
理论与实践时间的平衡，实践起始与理论端点的平衡，需求数量与培 养数量的平衡，不同发展阶段知识结构的平衡，专业知识与基础理论的平 衡，都需要研究。
理论与实际要结合
目标遇到电磁波后会反射一部分电磁波（1-15G) 。 雷达接收机将天线接收到的微弱回波加以放大，然后将射频信息转换成视频或数
字信号，经信号处理和数据处理后，最终显示出所需要的目标信息。
发射机
收发转换开关
天线
发射的电磁波
目 标
接收的电磁波
接收机 信号处理机
显示器
雷达的探测目标 :飞机、导弹、人造卫星、各种舰艇、车辆、兵器、炮弹 以及建筑物、山川、云雨等.
创造能力培养
过 理论成果
程
有 理论梳理 兴
趣、 结 应用成果
果
是 成
关联问题
就
感 分析问题
提出问题 逻辑性、创造性
形成新方法、新理论、新技术
抽象概念、原理
理论1
梳理归纳
实现
问题3
理论2
关联
问题1
理论3 学生
组分
分析
问题2 实际案例
理论知识学习
事实性知识 概念性知识 程序性知识 元认知知识
过 程 为 考 试、 结 果 是 分 数 感
教学与科研要结合
实际
研 究
归纳
教 学
梳理
成 果
休息
29/11
知识的主要类别
事实性知识 学生通晓一门学科或解决其中的问题所必须了解的基本要素
概念性知识 在一个更大体系内共同产生作用的基本要素之间的关系
程序性知识
做某事的方法、探究的方法、以及使用技能、算法技术和 方法的准则
元认知知识 关于一般认知的知识以及关于自我认知的意识和知识
4. 典型自动化测控系统的知识主类及其亚类
仪器自校准测控管系统
彩管生产仪器仪表自动测试校准系统
会聚图像调整系统
飞机导弹点火系统检测
炸药引信成型测控系统
摄像机
搅拌轮
齿轮传动
皮 带 传 动
挤压电机
图像采集
计算机
逻辑控制
功率驱动
380V
五、现代检测技术发展趋势
1. 宽带数字采样技术：2G、10GSa/s、128MB示波器；600G/s光学示波器； 2. 嵌入式测控技术：芯片级、模块级、电路板及DSP、CPU、FPGA； 3. 红外、紫外波段测试技术及其信号发生技术； 4. 高速飞行姿态信息获取、磁分布信息获取、声波与次声波信息获取技术； 5. 物联网应用技术 6. 生物信息处理技术
7.4 典型雷达系统 7.4.1 脉冲多普勒雷达 7.4.2 合成孔径雷达
3/11
卫星发射监控雷达回波信号 数字显示系统
在解决雷达回波信号的多路接收、转换、 抗干扰问题基础上，研制成功数字显示航天飞 行器动态距离的数显设备，替代了传统模拟显 示装置，使卫星发射轨迹实时跟踪检测前进了 一大步，在太原卫星测控中心定向使用。
8.4 GPS测量的误差分析 8.4.1 GPS卫星误差 8.4.2 信号传播误差 8.4.3 接收机误差
8.5 典型应用
7/11
K63 地 空 导 弹 发 射 段 跟 踪 测 量 系 统
地面差分站
全球卫星定位系统
GPS
引 导 信 息
雷
达
雷达 引导信息
跟踪测量系统 50
8/11
打靶
跟踪
9/11
GSM天线
17/11
2. 理论基础 生物信息学二级学科的理论和方法论基础包括信息科学和生命科学两个方
面，主要包括：分子生物学、生物化学、遗传学、信息与系统、统计学方法、数据 结构与算法、机器学习等。
3. 研究范围 生物信息学二级学科的主要研究方向和研究内容包括： ① 基因组学、转录组学、蛋白质组学、系统生物学、合成生物学、群体遗传学 等研究中的数据处理与分析方法； ② 对各种生物信息进行存储、传输、处理、分析、可视化的方法与技术； ③ 描述和分析复杂生命系统的信息科学理论与方法；
现代检测技术绪论
一、自动化专业中的检测技术 二、现代检测技术课程的发展 三、现代检测技术课程与教材大纲 四、现代检测技术课程主要内容 五、现代检测技术发展趋势 六、高层次认知能力培养问题讨论
第7章 基于雷达的测控技术
雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的。雷达发射机产
生的电磁波经天线辐射到大气中后，以光速在大气中传播，位于天线波束内的物体或
了解 记忆事实、术语、概念、定义和原理
理解 应用 分析
解释知识的基本含义 利用概念和原理关联问题 将问题分解、了解相互关系、梳理概念
综合 对问题的不同组分、产生新知识
评价 基于已有的标准进行事物的评判
从对学生思维能力的训练上看，1-3为低层次认知能力训练，而4-5为高层 次认知能力，是与创新思维能力相联系的能力培养。
④ 以上方法和技术在生物学和医学等各领域的应用。 四、相关学科
与生物信息学密切相关的学科包括：生物学、医学、化学、统计学、控制 科学与工程、计算机科学与技术、数学、物理、药学、农学等。
六 、高层次认知能力培养问题讨论
1. 国际对我国工程教育的评价：
麦肯锡对83个跨国公司的调查，问：如果需要100个工程师，有100 个有相应学位的人来应聘，按照你的用人标准，你在这些国家大概各能 录取数量。
11/11
12/11
9.1 虚拟仪器概述 9.1.1 虚拟仪器基本概念 9.1.2 虚拟仪器的构成
9.2 典型虚拟仪器系统 9.2.1 DAQ体系虚拟仪器系统 9.2.2 VXI总线仪器系统 （PXI、LXI） 9.2.3 USB总线仪器系统
9.3 基于LabVIEW的虚拟仪器设计 （Lab/CVI） 9.3.1 LabVIEW简介 9.3.2 基于LabVIEW的虚拟仪器开发步骤
地球站：收集来自卫星及系统内有关的信息数据， 经过加工处理后发出导航信号和控制指令，通过卫 星转发。
用户设备：接收并处理来自卫星的导航信号，进行 定位计算，将其结果可用来导航。
美国于1973年开始筹建全球定位系统，于1994年全部建成，投入实用。
GLONASS(21+3)、Galileo(27+3)、北斗(9);
事实性 测控系统 知识 基本单元
测控 对象
感知器 处理器 驱动器
执行器
算法 软件
概念性 单元之间 对象与 感知与 处理与 驱动与 执行器 硬件与 知识 连接关系 感知器 处理器 驱动器 执行器 与对象 软件
程序性 测控系统 知识 设计方法
硬件 软件 选型 选型
算法 研究
硬件 安装
硬件 调试
软件 调试
2. 对工程应用型人才培养的形成过程
美 国
构思
教 育
设计
走 向
实现
运作
中国：市场驱动为中心，理论基础，基化教育，工业化加快，规模加大，工程应用人才急需
3. 布卢姆： (Taxonomy of Educational Objectives)
对认知科学，脑科学和认知心理学的研究，给出了很多关于人 的学习过程的新认识，从中可了解学生是如何学习知识？学生能力 如何测评？学生能力如何培养？
我们目前的培养主要集中于低层次认知水平的训练，忽视了高层次 认知能力的培养，即缺乏联系实际。
7. 知识维度与认知过程维度
知知识识维维度度
认知过程维度 1.记忆 2.理解 3.应用 4.分析 5.评价 6.创造
A.事实性知识
B.概念性知识
C.程序性知识 D.元认知知识
8. 认知能力培养模式（理论知识＋实践能力）
4/11
5/11
第8章 基于GPS的测控技术
GPS（Global Position System）全球定位系统 是利用卫星作为导航台的无线电定位系统。它由地 球站、卫星、用户设备组成。卫星有24颗，其中3
颗备用，均匀分布在倾角为55度6个轨道平面上。
全球范围内向任意多用户提供三维测速、三维定位 和时间基准
16/11