现代测控技术与系统
浅谈现代测控系统的发展及其应用
浅谈现代测控系统的发展及其应用摘要：现代测控技术是建立在计算机信息基础上的一门新兴技术，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。
本文主要论述了现代测控技术的特点及应用实例,并对其未来的发展前景进行了展望。
关键词:现代测控技术智能化虚拟化集成化应用Abstract： Modern control technology is built on the basis of computer information on an emerging technology, measurement technology， microelectronics technology, computer technology， network technology and communication technology and other technology mutual penetration， combined with comprehensive development of a new Subject. This article discusses the characteristics of modern measurement and control technology and its application examples，and the prospects for its future development prospects。
Keywords: Modern Control Technology Intelligent virtual application现代测控技术是一门高新技术，以测控、测量、电子等学科为基础，涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。
随着现代科学技术的飞速发展和不断融入,加快了现代测控技术的发展,使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进.作为一门实践性很强的技术，现代测控技术在工业、农业和国防等领域的应用广度和深度正不断的扩大,并将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。
现代导航制导与测控技术
课程代号D - 48现代导航、制导与测控技术考核辅导大纲王在成编兵器工程师进修大学2011年7月《现代导航、制导与测控技术》考核辅导大纲一、课程性质当前，人类社会正在向信息时代过渡，信息化战争已成为反映该时代特征的全新基本战争形态。
信息化战争最典型特点之一就是实现陆、海、空、天、信息一体化联合/协同作战，大量使用高技术兵器，实施基于效果的精确打击。
防空、防天导弹武器及制导系统已成为国家和地区极为重要的防御力量。
对此，现代导航、制导与测控技术（系统）起着十分重要的支撑作用，并在很大程度上决定着联合/协同作战效能和高技术兵器及反导系统的战技性能。
航天工程，是当今社会发展最快的尖端科技领域之一，从第一颗人造卫星飞向太空至今，虽然只过去了五十多年，却给人类带来了翻天覆地的变化。
它不仅对现代科技、社会经济发展起到了巨大的推动作用，而且在军事上获得了广泛的应用，也必将对未来世界产生更加广阔而深远的影响。
现代导航、制导与测控技术从来就是航天工程发展的核心技术之一，它涉及航天工程方案认证、设计制造和使用运行等方面。
综上所述，现代导航、制导与测控技术（系统）在现代科学技术、国民经济和国防建设发展中的重要地位和战略意义是显而易见。
因此，为了进一步发挥现代导航、制导与测控技术的巨大作用，认真总结和深入研究推动该技术发展的关键技术是十分必要的。
二、课程基本内容与要求本课程选用由科学出版社出版，刘兴堂等编著的《现代导航、制导与测控技术》一书作为教材，下面分别说明各章重点要求掌握和需要了解的内容，并对相关重点和难点进行必要分析和解释。
第1章绪论重点掌握：导航：是引导航行的简称，是指将航行载体（如航空、航天飞行器，陆地、海上和水下航行体）从一个位置（当时位置）引导到另一个位置（目的地）的过程。
还可以理解为：导航是正确地引导航行载体沿着预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内到达目的地的技术。
制导：即控制引导，使航行载体按照一定的运动轨迹或根据所给予的指令运动，以达到预定的目的地或攻击预定的目标。
测控系统原理及设计现代测控技术简介
6.5.1 嵌入式系统的定义 嵌入式系统 ( Embedded Systems ) 是指以 应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁 剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求的专用计算机系统。是将应用程序和 操作系统与计算机硬件集成在一起的嵌入在宿主设 备中的控制系统。
嵌入式计算机
5.4.4 基于计算机的网络控制 80年代后期，计算机控制开始采用开放式通 讯系统，可以和以太网接口，图示功能增强，组 态更加直观、灵活，基于计算机的网络控制系统 性能日益完善、应用逐渐普及。 1. 计算机集散控制系统DCS DCS(Distributed Control System)是以多个微 处理机为基础，利用现代网络技术、现代控制技 术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散工艺 对象的控制、监视管理的控制系统。
6.1.1 现代测控技术的定义 现代测控技术隶属于现代信息技术，是以电 子、测量及控制等学科为基础，融合了电子技术、 计算机技术、网络技术、信息处理技术、测试测 量技术、自动控制技术、仪器仪表技术等多门技 术，利用现代最新科学研究方法和成果，对测控 系统进行设计和实现的综合性技术。 现代测控系统中的每一个环节都有新技术的 影子，如：新型传感器；专用集成芯片；以计算 机为核心；构建网络等。
6.3.2 虚拟仪器
虚拟仪器是测试技术和计算机技术结合的产物。
80年代后期
虚拟仪器（Virtual Instrument）
以通用计算机为基础，加上特定的硬件接口设 备和为实现特定功能而编制的软件而形成的一 种新型仪器。
1. 虚拟仪器的基本概念
所谓虚拟仪器（VI，Virtual Instrument），就 是在以计算机为核心的测控硬件和专用软件的平台 上，由用户设计定义测控功能、虚拟面板，由测控 软件实现的一种计算机仪器系统。
测控技术现状与发展
3、测控系统的组成
控制器 D/A
检出器
信号调理
A/D
CPU
分析处理与控制
人
传输
传输 外部设备
4、测控技术涉及的内容
信息技术 传感器技术 信号调理（模拟信号分析与处理） 信号传输与通信 数字信号分析与处理（硬件及软件） 控制技术 测试仪器与系统
远程测控技术
远程测控技术是测控领域发展的 主要方向
资源管理
5、无线通信远程测控系统
对于站点多、距离远、环境恶劣、实时性和可靠 性要求高的场合，采用无线通信远程测控制系统
无线远程测控系统无需复杂连线和通信电缆或光 缆，环境成本低 测控系统的关键是要求射频模块的接收灵敏度和 发射功率足够高，以及无线电波波段的选择
无线通信远程测控系统应用广泛，如：小区的保 安系统、油井远程监测、航空航天的无线电跟踪 测轨、遥测、遥控系统等
什么是纳米？
传感器技术
传感器是新技术革命和信息社会的 重要技术基础
1、传感器技术的重要性
美国是传感器技术最发达的国家 美国国家安全和经济繁荣与传感器技术直接相关 美国武器系统质量优势的键技术之一是传感器 日本将传感器技术列为国家发展６大核心技术之 一，认为“支配了传感器技术就能够支配新时代” 德国将传感器技术列为国家重点开发的关键技术 之一 独联体等国都把传感器技术列为重点开发技术
远程测控的发展趋势
数据传输方式朝复合式、多样性发展 随着测控距离扩大和系统复杂度增加，采用多种 数据传输方式可以降低系统的实现难度，有利于 整个系统的模块化处理（如：蓝牙技术，一种无 线数据与语音通信规范） 融合EMIT（嵌入式微型网互联技术）和ECS（嵌入 系统）技术 这种技术提高了子系统的智能化程度，方便通信 渠道的建立，减低主控机负担，系统的实时性和 测控性能提高，通信距离得到扩展 组建基于虚拟仪器的远程测控网络
现代测控技术的现状及应用
远程医疗技术的普及与推广
远程医疗技术是指通过互联网技术和通信技术，实现 医疗服务的远程化和智能化。现代测控技术是远程医
疗技术的重要支撑之一。
通过现代测控技术，医生可以通过远程医疗平台为患 者提供在线咨询、诊断和治疗服务，打破地域限制，
提高医疗服务的可及性和便捷性。
现代测控技术还可以通过实时监测患者的生理信息和 病情变化，为医生提供更加全面、准确的诊断依据，
03
现代测控技术在工业领域的应用
生产过程控制系统的优化与改进
总结词
现代测控技术对于生产过程 控制系统的优化和改进起到 了重要的作用。
详细描述
通过实时的数据监测和反馈 ，现代测控技术能够及时发 现生产过程中的异常和误差 ，并采取相应的措施进行调 整和优化，提高生产效率和 产品质量。
总结词
现代测控技术为工业自动化 设备的检测和维护提供了更 高效和准确的方法。
噪音监测
在城市区域设置噪音监测设备，对噪音污染进行 实时监测，为噪音治理提供数据依据。
交通管理智能化
智能交通信号控制
通过实时分析道路交通流量，调 整交通信号灯的灯光时序，提高
交通效率。
智能停车系统
利用物联网技术，实现车位预约、 停车位查找等功能，方便车主停车 。
交通诱导系统
通过发布实时交通信息，引导车辆 避开拥堵路段，减少交通拥堵。
现代测控技术的现状及应用
汇报人： 日期:
目录
• 现代测控技术概述 • 现代测控技术的现状 • 现代测控技术在工业领域的应用 • 现代测控技术在农业领域的应用 • 现代测控技术在医疗领域的应用 • 现代测控技术在其他领域的应用
01
现代测代测控技术是指以计算机、网络、 传感器等为手段，进行测量、控制、 优化和决策的综合性技术。
现代测控系统的体系结构
以通用微处理器为核心的嵌入式微机系统，其最大的特 点是软件开发和移植十分方便，从而可以节省较多的软件开 发成本。但是，其最大的不足在于体积较大，功耗较高，实 时性较差，成本较高，抗干扰和恶劣环境适应能力较弱。因 此，以通用微处理器为核心的嵌入式微机系统一般应用于对 体积、功耗和环境要求不高的工业测控领域。
因为在PC机硬件平台上构建软件开发平台是一件相对 非常容易的工作，大量的软件开发人员十分熟悉PC软件开 发平台，完全可以选用熟悉的软件工具进行测控系统的软 件开发，或根据需要选择各种标准的成品测控软件组件进 行软件的二次开发，从而可大大降低软件的开发难度和开 发成本，缩短软件开发周期。第三个方面是具有良好的人 机界面，便于测控系统的使用和维护。综合上述各方面的 优势，可以得出这样的结论：采用通用系统设计测控系统， 可以在很短的时间内以较低的人力成本完成测控系统的软 硬件设计。
2．基于数字信号处理器（DSP）
由于单片机并不适合要求高速、高精度数据处理能力 的测控系统，对于此类测控系统，一种方案就是采用数字 信号处理器，并以此为核心构建嵌入式微机系统，以满足 测控系统对性能的要求。
这种测控系统的构造模式带来的最大好处是可以按系 统的需要来配置测控系统的硬件平台，使系统硬件的应用/ 配置比达到或接近100％的水平，从而大幅度降低系统硬件 的购买成本。在测控系统的生产批量较大时，更能体现出 整体购买成本的优势。从另一个角度来考虑，如果要求测 控系统能够工作在恶劣环境下，如航空、航天、水下、野 外等，对测控系统的工作湿度范围、可靠性、功耗等指标 必将提出严格甚至苛刻的要求，而工控机或PC104计算机是 很难甚至根本无法满足这些要求的，即使可以满足要求， 其代价也将是十分高昂的。这时，设计专用的测控系统硬 件平台往往成为实现系统功能的惟一方式。
现代测控技术与系统课程简介
现代测控技术与系统课程代码：80096003课程名称：现代测控技术与系统学分： 3开课学期：第3学年第2学期授课对象：测控技术与仪器专业先修课程：模拟电子技术，数字电子技术，微机原理及应用，单片机原理及应用，传感器原理及应用课程主任：董晓剑课程简介：测控技术近年来发展迅速，是一门集光、机、电、算于一体的工程性和综合性技术。
随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，测控的内涵已发展为具有信息获取、存储、传输、处理和控制等综合功能的测控系统；微型化、集成化、远程化、网络化、虚拟化成为以计算机为核心的现代测控技术的一个发展趋势。
本课程从应用角度出发，系统地讲述了现代测控技术的特点、发展概况及其应用。
本课程内容包括新型传感器技术、现代测控总线技术、虚拟仪器技术、远程测控技术、电子设备测控系统集成技术、自动测试设备及软件设计等。
实践教学环节：1.现代测控总线技术实验2.机器视觉技术实验3.虚拟仪器实验4.大型系统PLC综合实验5.现代传感器实验6.通信测控仪器实验课程考核：课程最终成绩=平时成绩*30%+期末考试成绩*70%；平时成绩由出勤率、作业的完成情况决定；期末考试采取灵活方式，采用开卷，题目难度要大，采取闭卷，题目难度适中。
指定教材：韩九强主编．现代测控技术与系统．北京：清华大学出版社2007.9参考书目：孙传友主编．测控系统原理与设计．北京：北京航空航天大学出版社，2002王福瑞等．单片微机测控系统设计大全．北京：北京航空航天大学出版社，1999.3 浦昭邦，王宝光主编．测控仪器设计．北京：机械工业出版社2001程德福，林君主编．智能仪器．北京：机械工业出版社2005．2。
西南交通大学专业目录
②201英语一或202俄语或203日语
③301数学一
④923材料力学
①101思想政治理论
②201英语一或202俄语或203日语
③301数学一
④923材料力学
①101思想政治理论
②201英语一或202俄语或203日语
③301数学一
④923材料力学
①101思想政治理论
②204英语二
③302数学二
081404供热、供燃气、通风及空调工程
01.空气调节技术
02.隧道与地下工程通风空调
03.暖通空调节能技术
04.暖通空调自动控制
085201◆机械工程
01.机械设计及理论
02.先进制造技术及自动化
03.机械电子工程
04.工业工程与安全工程
085203◆仪器仪表工程
01.现代测控技术及系统
02.智能化状态监测与故障诊断
081101控制理论与控制工程
01.铁路信号自动控制；
02.智能信息处理与智能控制
03.智能监控与网络信息技术
04.复杂系统控制理论
081200计算机科学与技术
01.产业链协同与信息化支撑技术
02.云计算与智能技术
03.数据库技术与数据挖掘
04.图形图像与视频处理技术
05.互联网与网络技术
06.嵌入式系统
①空气调节②工业通风
同等学力加试科目：
同学术型相关专业
同等学力加试科目：
同学术型相关专业
同等学力加试科目：
同学术型相关专业
003电气工程学院（拟招生266人，其中拟招推免生97人）
080800电气工程
01.电机与电器
02.电力系统及其自动化
仪器仪表技术专业测控系统集成应用专业_现代测试技术专业
仪器仪表技术专业测控系统集成应用专业现代测试技术专业1. 引言1.1 概述本篇文章旨在探讨仪器仪表技术专业测控系统集成应用专业和现代测试技术专业的相关知识和应用。
随着科技的不断进步和产业的发展，测控系统在现代工程领域中扮演着愈发重要的角色。
而作为该领域的核心专业，仪器仪表技术专业和现代测试技术专业在测量、检测、控制以及数据分析等方面有着关键的作用。
1.2 文章结构本文将分为五个部分进行论述，各部分内容包括引言、正文、章节三标题、章节四标题以及结论。
通过逐步深入地讨论这些主题，我们将全面解析仪器仪表技术专业测控系统集成应用专业以及现代测试技术专业的背景和实际运用。
1.3 目的本文旨在帮助读者理解并认识仪器仪表技术专业测控系统集成应用专业和现代测试技术专业的重要性。
同时，通过对这些领域最新进展和潜在挑战的介绍，我们也希望激发读者对这些专业的兴趣，并为相关领域的学习和研究提供有益的参考。
以上是“1. 引言”部分的内容，用以概述本文的目标和结构。
2. 正文：在仪器仪表技术专业中，测控系统集成应用是一个重要的领域。
随着现代科技的不断发展，各种复杂的测量和控制需求不断涌现，因此对于测控系统的集成应用提出了更高的要求。
本文将从多个方面介绍仪器仪表技术专业中测控系统集成应用的相关内容。
首先，我们将从传感器技术开始讨论。
传感器作为测控系统中最基础且重要的组成部分之一，负责将物理量转化为电信号，并提供给控制模块进行进一步处理。
在现代测试技术专业中，各种类型的传感器被广泛使用，例如温度传感器、压力传感器、光学传感器等等。
我们将详细介绍这些传感器的工作原理、特点以及在测控系统集成应用中的具体应用案例。
接下来，我们将讨论数据采集与处理技术。
在测控系统中，数据采集是非常关键的一环。
通过适当选择合适的数据采集设备，并正确配置其参数，可以获得准确可靠的采样数据。
同时，在大数据时代背景下，数据处理也变得尤为重要。
我们将介绍传统的数据采集与处理技术，如模数转换、信号调理等，以及近年来兴起的人工智能技术在这一领域的应用。
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。
新型传感器技术正朝着小型化、数字化、集成化、智能化、网络化、光纤传感器和生物传感器方向发展。
传感器是信息时代的三大支柱之一，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。
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。
现代集成测控技术创新实验体系研究
４ ．基于 Ｐ ＷＭ 的 Ｐ Ｄ温度测控实 验 系统。 Ｉ 该系统将单 片机、 Ｂ总线、 ＵＳ 虚拟仪器知识有 机
的方式 ， 向互联 网发布或者提供服务的功能模块 通过组 件或 者 Ｗｅ ｅｖ ｅ 装 （ ａ ） 实现 ｂＳ ｒｉ 包 ｃ Ｗｒｐ ， Ｗｅ 应用程序形式 的用户界面 （ ｂ 表示层） 。通过 互联网提供集成化的虚拟仪器服务 ， 实现 Ｂ Ｓ ／ 结 构的三层结构互联网应用 ， 使得系统可以真正适
养应用型高级技术 专业人才 的重要手段 ， 而开设
好相应的实验是提高实践性教学 的重要条件。要 使开设的实验达到要求 ， 仪器是基础 ， 综合实验 的
设计是灵魂 ， 二者缺一不可 。因此 ， 我们在测控技
号两种， 因而可用单 片机设 计模 拟信号和数 字信
号的 自 动检测 、 处理电路 ， 也可用数据采集卡直接 采集相关信号送给 虚拟仪器进行 信号处理 、 显示 和控制。本次将设计通用模 拟信 号检测模块 ； 基
维普资讯
２６第 （第期 ０￣６ 忌９ ） ０－ 期 ２
王 ｊ 奄哮 ｛ ｃ
＊ 现代集成测控技术创新实验体 系研究
杨
帆 ， 国平 ， 党军 ， 李 赵 彭宏伟
（ 武汉工程大学 电气工程学院， 湖北 武汉 ４０ ７ ） ３０ ３
［ 摘要］ 我校立足于科研成果与教学实践相结合， 应用互联网、 Ｖ －Ｃ 虚拟仪器等技术构建了现代测 Ａ Ｒ Ｓ Ｍ、
技术 的飞速发展 ， 现代测控技术及测试仪器也随 之日 新月异 。如何培养符合经济建设 、 社会发展
试述现代测控技术的发展及其应用
试述现代测控技术的发展及其应用测控技术与仪器是一门涉猎范围广，应用普遍的学科，伴随着信息化，网络化，世界化时代的到来，测控技术正朝着系统化，智能化，系统功能一体化方向发展，高新技术的应用，将人们会从繁碌的体力劳动中解放出来，进入机器化、自动化时代，相信，测控技术在以后的生活中扮演日益重要的角色。
一、现代测控技术的发展1.目前发展现状程控仪器设备、控制器部分、总线与接口、测控应用软件、测控载体等五个部分构成现代测控系统，它的基本类型目前通常分为三大类：基本型、闭环控制型和标准通用接口型。
科学技术创新发展为现代测控技术飞速发展提供强有力技术支持，其优越性广泛应用于现代社会经济发展各个领域。
由于我国计算机发展较世界发达国家相比起步比较晚技术水平还有一定差距，因此，我国必须学习借鉴先进发达国家科学技术，引进国外高科技设备同时必须结合国情实际情况因地制宜创新引用，积极开拓创新以此来推进测控市场在我国的发展，缩短与发达国家之间差距，提升我们综合实力从来加强我国在国际中的地位。
2.测控技术未来趋势及前景科学技术不断发展创新更进为现代测控技术的迅速发展提供了技术扶持保障，现代测控技术朝着标准化、开放化方向发展。
无论是从市场需求角度还是技术角度来看，开放化测控技术必将是现代测控技术的未来发展趋势，也必将成为市场应用的主流。
现代测控技术标准化的实施以及融于开放性技术中，标准化、开放化有利于减的重新开发新技术次数，节约重复开发所造成成本，因此推进测控技术开放性应用有着非常重要意义。
当今我国正处于产业结构转变升级的阶段，我国测控技术的标准化和开放化趋势给了国内测控行业发展提供了良好机遇。
为此我们及时推动现代测控技术向开放化、标准化的趋势靠近，更好推动我国现代测控技术的发展。
其次，随着互联网络技术的进步、地球村互联网发展以及计算机技术的不断创新促使现代测控技术朝着网络化的方向前进。
随着Jini软件技术的出现与现场总线的迅速发展，现场的智能仪器和装置作为现代测控技术基本节点，依靠网络技术各节点将控制装置和控制仪器仪表集成一个互联整体测控系统，能够将网络中所有仪器设备实现自身基本功能，还能加以利用其他设备仪器。
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。
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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。
6 超声波传感器的原理及应用原理：超声波传感器以超声波为检测手段，因此必须有发射超声波和加收超声波的装置，一般将它们称为超声换能器或超声探头。
分类：超声波传感器按工作原理分为压电式、磁致伸缩式和电磁式等，在检测技术中应用最为广泛的是压电式。
应用：超声波测厚，超声波测物位，超声波测流量，超声波无损探伤7 生物敏传感器的组成原理：生物敏传感器由分子识别软件（敏感基元）和与之结合的信号转换器件（换能器）两部分组成。
分类：按所用分子识别元件分为：酶传感器、微生物敏传感器、组织传感器、细胞传感器、免疫传感器等。
8 红外传感器的分类红外传感器是能将红外辐射转换为电能的装置，其按工作原理可分为光敏型（或称光子型、量子型）和热敏型两类。
大题：1.测控系统的基本任务：测控系统的基本任务是借助专门的传感器感知对象信息并传输到系统处理器，系统处理器中，通过信号处理方法对对象信息进行处理与数据分析，得到控制对象的有效状态信息和测试结果，进而将这些对象的控制信息传输给控制环节进行对象的行为控制，并将测试结果通过显示装置输出。
实现测控系统所涉及的感知技术、通信技术、控制技术、处理技术以及软硬件集成技术都是测控技术的重要内容。
2.什么叫置信区间？置信区间：当测量或计算变量时，在一定概率保证下，估计出一个区间[-a,+a]以能够覆盖真值μ的区间，这个区间称为置信区间，区间的上下限称为置信限。
3.超声波传感器的工作原理和应用？原理：超声波传感器以超声波为检测手段，因此必须有发射超声波和加收超声波的装置，一般将它们称为超声换能器或超声探头。
分类：超声波传感器按工作原理分为压电式、磁致伸缩式和电磁式等，在检测技术中应最为广泛的是压电式。
应用：超声波测厚，超声波测物位，超声波测流量，超声波无损探伤4.智能传感器的组成？智能传感器一般构成结构图？智能传感器主要由传感器、微处理器及相关电路组成。
其结构框图：P145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。
5.性补偿的目的？主要有哪些补偿方法？目的：非线性补偿法通过在测量系统中引入非线性补偿环节，使系统的总输出特性呈线性，从而提高检测系统测量的准确性。
方法：模拟非线性补偿法：开环式非线性补偿法、闭环式非线性补偿法、差动补偿法、分段矫正法。
数字非线性补偿法：拟合法、查表法。
7.按照所用分子识别元件的不同、生物敏传感器可以为哪几类？酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器、细胞传感器、免疫传感器。
8.常用的三种图像分割法是什么？各自有什么特点？1灰度阈值法：特点一常用的图像分割法是将图像灰度分成不同的等级，然后用设置灰度阈值的方法确有意义的区域或分割物体的边界。
特点二选用不同的阈值其处理结果差异很大。
2.区域生长：区域生长是从某个角度或者像素点触发，最后得到整个区域，进而实现目标提取。
3.分裂合并：分裂合并差不多是区域生长的逆过程：从整个图像出发，不断分裂得到各个子区域，然再把前景区域合并，实现目标提取。
9.什么是光电效应？主要包括哪几种？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）10.简述虚拟仪器的组成和特点？虚拟仪器由三大功能模块组成：信号采集、信号分析处理、经典输出与显示。
相应的，虚拟仪器由计算机、仪器硬件和应用软件3大要素组成。
与传统仪器相比虚拟仪器具有以下3个特点。
1．不强调物理上的实现形式虚拟仪器通过软件功能来实现数据采集与控制、数据处理与分析及数据的显示这3部分的物理功能。
其充分利用计算机系统强大的数据处理能力，在基本硬件的支持下，利用软件完成数据的采集、控制、数据分析和处理以及测试结果的显示等，通过软、硬件的配合来实现传统仪器的各种功能。
2．在系统内实现软硬件资源共享虚拟仪器的最大特点是将计算机资源与仪器硬件、DSP技术相结合，在系统内共享软硬件资源。
它打破了以往由厂家定义仪器功能的模式，而变成了由用户自己定义仪器功能。
使用相同的硬件系统，通过不同的软件编程，就可实现功能完全不同的测量仪器。
3．图形化的软件面板 虚拟仪器没有常规仪器的控制面板，而是利用计算机强大的图形环境，采用可视化的图形编程语言和平台，以在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。
软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。
在操作时，用户通过鼠标或键盘操作软面板，来检验仪器的通信和操作。
除上述特点之外，与传统仪器相比，虚拟仪器还有如下几个方面的优势。
（1）虚拟仪器用户可以据自己的需要灵活地定义仪器的功能，通过不同功能模块的组合可构成多种仪器，而不必受限于仪器厂商提供的特定功能。
（2）虚拟仪器将所有的仪器控制信息均集中在软件模块中，可以采用多种方式显示采集的数据、分析的结果和控制过程。
这种对关键部分的转移进一步增加了虚拟仪器的灵活性。
（3）由于虚拟仪器关键在于软件，硬件的局限性较小，因此与其他仪器设各连接比较容埸实现。
而且虚拟仪器可以方便地与网络、外设及其他应用连接，还可利用网络进行多用户数据共享。
（4）虚拟仪器可实时、直接地对数据进行编辑，也可通过计算机总线将数据传输到存储器或打印机。
这样做一方面解决了数据的传输问题，一方面充分利用了计算机的存储能力，从而使虚拟仪器具有几乎无限的数据记录容量。
（5）虚拟仪器利用计算机强大的图形用户界面（GUI ），用计算机直接读数。
根据工程的实际需要，使用人员可以通过软件编程或采用现有分析软件，实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理。
（6）虚拟仪器价格低，而且其基于软件的体系结构还大大节省了开发和维护费用。
例题1.用游标卡尺对某一尺寸测量１０次，假定已消除系统误差和粗大误差，得到数据如下（单位为mm ）: 75.01,75.04,75.07,75.00,75.03,75.09,75.06,75.02,75.05,75.08求测量值的算术平均值、均方根误差以及算术平均值的标准误差。
解：假定已消除系统误差和粗大误差，由算术平均值公式得101175.045010i i X X ===∑ 由均方根误差公式得^2110.03031n i i n σν===-∑ 算术平均值的标准误差值要用到标准误差，由于一般无法得到它，所以用它的近似值来代替^σσ≈，再由公式得0.0096X n σ==的近似值多项式求利用此三值的二次插值已知例12lg .20766.1)12(15(10(503010.120(10(251761.120(15(501)()()()(15(10(5011520(1020(15(10((((()(20(10(2512015(1015(20(10((((()(20(15(5012010(1510(20(15((((()(20,15,1022211002120210221012012010210210=--+-----=++=--=----=-------=----=------=----=----===P x x x x x x x l y x l y x l y x P x x x x x x x x x x x x x l x x x x x x x x x x x x x l x x x x x x x x x x x x x l x x x ））））））所以：））））））））））＝））））））））））＝））））））））））＝解：设 3.在设计一视觉检测系统时，已知被测物体至镜头的距离是10cm-30cm 范围内，取WD=20cm,设视场高度为6.6 mm ，则镜头放大倍数为：PMAG=6.6mm/60mm=0.11,则在上述条件下如何选择镜头。
计算镜头焦距mm PMAG PMAG WD f 82.1911.0111.0*2001*=+=+= 标准镜头焦距为8mm,12.5mm,16mm,25mm,50mm,16mm 镜头的焦距最接近计算值，使用该值重新计算WDcm PMAG PMAG f WD 1.1611.0)11.01(*161*=-=+= 镜头的扩充距离为mm mm PMAG f LW 76.111.0*16*===如果镜头的扩充距离不变，可以通过垫圈（1mm 或0.5mm ）调节焦距机构获得所需扩充距离。