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不确定度的选配方案
世通仪器检测中心，全国有多个实验室（广东，江苏，陕西，河南，重庆，四川，福建等等）均可上门检测，可加急出证书，欢迎来电咨询！
测量器具的不确定度是测量结果准确可靠的首要条件。在不确定度满足预期使用条件下,还应考虑其他测量特性,如稳定度、量程、分辨力,同时还应考虑成本、使用方便性等特点。
（1）不确定度选择应满足的条件
选择时,应使所选用的计量器具不确定度U1等于或小于计量器具引起的测量不确定度允许值U0,即：
U1≤U0
U0可通过查表[表1：计量器具引起的不确定度允许值（针对尺寸测量）得出,计算公式如下：
U0=T/3 MCP
式中：MCP–检测能力指数；
T–为产品参数加工制造允许的误差范围,或者工艺过程监测控制参数允许变化范围。
注：
Ⅰ计量器具不确定度U1可视为计量器具的大测量误差。
Ⅱ计量器具引起的测量不确定度允许值U0可视为计量器具引起的大测量误差允许值。

不同的计量器具有不同的不确定度数值。表2为千分尺和游标卡尺的不确定度,表3为比较仪（分度值≥0.0005mm）的不确定度,表4为指示表（分度值≥0.001mm）的不确定度,表5为大尺寸外径千分尺的不确定度推荐值,表6为大尺寸游标卡尺的不确定度推荐值,表7为杠杆千分尺的不确定度推荐值。

计量器具的经验选配方法
可以凭经验选配计量器具,经验选配原则：
U1≤（1/3–1/10）T
式中：U1–为计量器具的不确定度（可视为计量器具的大测量误差）。
T–为产品参数加工制造允许的误差范围,或者工艺过程监测控制参数允许变化范围。

测试系统种类繁多，按照构成形式，可分为仪器仪表式测试系统、集中式数据采集系统、分布式数据采集系统三种方式，三种测试系统的构成和原理有很大差异，实际应用中根据需要选择合适的方式。


仪器仪表式测试系统构成及原理


　　仪器仪表式测试系统一般包括多个测试单元，每个测试单元完全立，测试单元包括一次传感器及二次仪表两个部分；一次传感器一般为交流互感器或直流分流器，其特点是一次传感器及二次仪表均按相关标准生产，标准指标均可溯源。因此，用户可以灵活选择不同厂家的传感器及仪表，自行组建测试系统。


　　早期的仪器仪表通常功能比较单一，以功率测试系统而言，由电压表、电流表、频率计、功率计等构成。现代新型的功率测试仪器(一般称功率分析仪)则由一台仪器完成上述所有参量的测量。


　　仪器仪表式测试系统在电机试验中被广泛采用，对于传统工频测量，技术已经相当成熟。主要难度在于低功率因数、变频等测试。
集中式数据采集系统


　　集中式数据采集系统将各种类型的传感器输出的模拟或数字信号转换成计算机可以识别的数字量，由计算机接口采集成为内存中的数据，按需要处理成相应的数据结果，供传送、显示、打印输出。集中式计算机数据采集系统具有人机界面良好，操作简单，功能等优点。


　　集中式数据采集系统的核心技术是多路采集卡，目前，生产采集卡的厂家较多，大多只适用于工业控制。


集中式计算机数据采集系统原理框图





分布式数据采集系统


　　多个测试模块或测试子系统，通过统一的通讯接口与上位机连接，即可构成分布式数据采集系统。其优点是组合能力强，易于扩展;测试模块或子系统立性强，易于维护;分散测量，集中管理，对系统硬件要求低，可靠性高;采用数字通讯取代模拟信号传输，电磁兼容性能好，适合恶劣环境工作。


分布式计算机数据采集系统原理框


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三种测试系统的主要区别


　　分布式数据采集系统从实现的功能角度看，与集中式数据采集系统差不多。但实现功能的方法完全不同：


　　集中式数据采集的核心是标准信号的数据采集及输入信号的调理。


　　分布式数据采集系统的骨架是系统网络，系统网络是分布式数据采集系统的基础和核心。研制者都会对网络的可靠性、实时性、兼容性、可扩充性进行精心设计，而这些性能，也是分布式数据采集系统的魅力所在。


　　集中式数据采集与分布式数据采集的共同特点是两者均研究事物的共性，前者的共性是信号的标准化，后者的共性是网络的标准化，电机试验测试程度较高，目前，应用多的还是各种仪器仪表。



　　小型的集中式数据采集系统及含通讯接口的仪器仪表，可以作为分布式数据采集系统的一个子站。

3月3日，全国政协十一届五次会议已召开，3月5日，十一届五次会议也召开。2012年是中国实施“十二五”规划承上启下的重要一年，也将在今年召开。温家宝在3月5日作工作报告。工作报告和期间透露的有关对经济增长、刺激消费或出口，以及货币政策、财政政策、房产调控等相关议题和重要信息，将对国内经济产生深远影响，同样影响着中国仪器仪表行业，新能源、高铁、环保行业、物联网等这些行业的热议，又将对仪器仪表业产生什么影响?

　　新能源

　　2012年3月5日(星期一)上午9时，第十一届全国人民代表大会第五次会议在人民大会堂开幕。温家宝作了报告。其中在加快转变经济发展方式提出，提高发展的协调性和产业的竞争力中提到加快产业结构优化升级，大力培育战略性新兴产业，新能源、新材料、生物医药、装备制造、新能源汽车快速发展，三网融合、云计算、物联网试点全国政协委员李小琳3月4日接受采访时表示，我国新能源十二五发展备受关注，全国、皇明太阳能集团董事长黄鸣接受采访时称，建议国家要支持大规模太阳能光热发电。示范工作步伐加快。新能源再次占据了中关于经济战略布局中重要的一部分。

　　PM2.5新政

　　对于和民生直接接轨的环保行业，环保话题几乎每年都会成为的热议点。而今年的关于环保的话题中PM2.5这个词特别热，它几乎抢占了GDP的风头，甚至出现了PM2.5新政之说，早在媒体与地方的平台上，PM2.5就从词汇到热词焦点，从学者到普通百姓，挡不挡不住地走进公众的视野，受到各级直至高决策层的高度关注。工作报告提出，今年在京津冀长三角珠三角等区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物(PM2.5)等项目监测，2015年覆盖所有地级以上城市。

　　核电

　　一年前的全国期间，日本发生海啸并导致福岛核电站发生重大事故。这引起了代表们对核安全的高度关注，中国也因此收紧了核电审批的阀门。转眼一年过去，福岛核泄漏事故渐渐淡出公众视野，但仍在追踪关注核安全问题，并作了精心调研。作为一个人口众多、能源问题十分的大国，中国不会放弃核电，但如何发展核电，确保核安全、让百姓放心，不仅成了业内关注的焦点，也成了代表们的热议焦点。

　　物联网

　　物联网被认为是下一个推动世界高速发展的重要生产力而引起广泛的关注。从2008年温提出概念算起，物联网的发展早进入的是地方驱动的模式，无锡、江苏、杭州、成都、重庆、上海等各个地方纷纷出台促进物联网发展的地方规划和政策，纵观各地的物联网规划，由于缺少顶层设计和统一协调，在产业发展和应用上多有布局重复的弊病，且各地对物联网的概念理解不一致，政策扶持的对象也各有差异。行业的乱象和发展也引发了的热议。

　　食品安全

　　食品安全反映一个国家和民族基本的诚信，一定不能有丝毫纰漏。从历年全国期间，新华网发起的关注度排行调查显示，食品安全监管已从第十名左右跃升到今年的第三，仅次于缩小贫富差距和稳物价保民生。食品问题根源在哪里;如何监管食品安全;法律要在其中发挥怎么样的作用?食品安全不仅成为行业内人士关注的焦点，成为不少代表委员共同担忧的话题。

在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下，仪器仪表及其测量控制技术得到日益广泛应用，给仪器仪表行业的快速发展提供了良好契机。仪器仪表是信息产业的源头和组成部分，是信息技术的重要基础。钱学森院士对新技术革命有如下论述：新技术革命的关键技术是信息技术，信息技术是测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成，测量技术则是关键和基础。国际上也将信息技术生产行业定性为计算机、通讯、仪器仪表三个行业。

　　仪器仪表广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制，是现代化大型成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。据有关资料显示，随着装备水平的提高，仪器仪表在工程设备总投资中的比重已达到18%左右;现代化的宝钢技术装备投资中，有1/3的经费用于购置仪器和自控系统。

　　仪器仪表已成为现代建设技术装备的重要组成部分，我国航天工业的固定资产1/3是仪器仪表和计算机;运载火箭的仪器开支占全部研制经费的1/2左右;导弹的制导、控制，航天精纬测量和红外成像、高温实验设备等都是装备中的产品。

　　高科技的发展总是在领域得到应用，仪器仪表技术的发展也是如此。机动作战需要有体积小、便携式的仪器，自从微处理器应用于仪器后，中的许多体积大而能单一的仪器在智能化的同时也逐步趋于小型化，因此广泛应用于电子设备、航空导航、测试及智能仪器仪表和测量设备中。

　　在军事上，仪器仪表是“战斗力”。现代战争中，夺取技术优势已经成为军事战略的根本目标。主要目标是全球监视与通信和打击固定及瞬变目标。1991年海湾战争美国使用的精密制导炸弹和导弹只占8%，12年后伊拉克战争中美国使用精密制导炸弹和导弹提高到了90%以上。这些武器都是靠一系列的测量与控制仪器仪表系统装备并实现其控制功能的。1994年美国部成立了“自动测试系统执行局”，以统一海陆空三军的测试技术、产品与标准，立体作战方式的有效实施。现代武器装备，几乎无一不配备相关的测量控制仪器仪表。面对世界超级大国的“打击”军力，为了需要，的快速反应能力和武器的打击能力急需提高，对作为军事上战斗力的仪器科技同样有的需求。在举世瞩目的海湾战争中，多国曾在中东上空使用了不少卫星，这些形形色色的卫星在“沙漠盾牌”、“沙漠风暴”计划的胜利完成中起了很大的作用。

　　多址通讯卫星是美国海军的一种轻型存储和转发卫星，它能从有人值守的地面站和无人看管的传感器接收到电文信息。美国派兵进驻沙特阿拉伯后，为寻找支援“沙漠盾牌”行动的手段，就多次利用多址通讯卫星的存储和转发能力。据美国海军陆战队的查尔斯·盖格上校说：“该系统一天可传输20～50页信息，这种传输速度是惊人的。”

　　舰队通讯卫星是一个以美国海军为主、海空军联合使用的特高频通讯卫星系统。它能在海军飞机、舰队、潜艇与地面站之间建立除两极地区以外的全球特高频卫星通讯。该系统不仅可以满足整个舰队的全球战术指挥、控制和通讯的需要，而且还可以使美国军事当局、地面指挥中心直接同舰队中任何一艘舰只进行通讯。

　　“白云”号海洋监视卫星是一种用来监视海上舰只和潜艇活动、侦察舰上雷达信号和无线电通信的卫星。它能有效地探测和鉴别海上舰船并准确地确定其位置、航向和航速。“白云”号卫星每次发射时一箭4星，一颗重约450千克的主卫星和3颗各重约45千克的子卫星同时截获各种舰载雷达信号，以测定水面舰只的位置。卫星上只带被动式侦察设备用以接收目标发射或辐射的雷达信号，一般载有电子信息收集系统，为了探测潜航的核潜艇，还装备有毫米波辐射仪和红外扫描器。

　　DSD卫星为综合型导弹预警卫星。它的主要任务是：探测地面和水下发射的洲际弹道导弹尾焰并进行跟踪，提前获得15～30分钟的预警时间;探测大气层内和地面的核爆炸并进行全球性气象观测。

　　可在全球范围内连续提供位置、速度和时间三维信息的导航星一全球定位系统是一个无线电导航系统。该卫星系统所提供的极其的空间和时间信息对于陆上和空中战斗及其支援活动有极其重要的价值，它能使地面在沙漠和丛林地带更好地行军;能有效地改进炮队和空地攻击的准确度和协作效果;能使喷气战斗机在空中更顺利地会合并完成加油任务;能让货运飞机准确地把给养和物品空投到9～12米范围内的地面区域;能让战斗轰炸机在使用普通炸弹时其轰炸的度可与使用特殊的“灵敏”炸弹不相上下。气象卫星每天绕地球14圈，美国军事气象人员通过它收集各种各样详细的气象数据，了解和观测全球各地变化万千的气象情况，根据这些情况，军事指挥人员可迅速作出是否执行各种任务的决定。以上所述这些功效各异的卫星，将来在现代战争中一定会发挥重要的作用。

　　1993年7月，在美国陆军的西尔堡靶场上进行了一次别开生面的新兵器战术演示。演示的单位是视频成像炮弹研究小组，他们在炮兵的配合下，发射了2发155毫米炮弹，炮弹飞行轨迹长达9500米。新奇的是，炮弹并没有爆炸，而是对预先布置在它们弹道下的4个高对比度的战术目标进行了一番视频成像侦察——这就是新颖的战场侦察仪。

　　美军炮兵对远距离隐蔽的非直射目标的侦察原来是采用远距离侦察分队、巡逻队、侦察兵或空中侦察机(包括固定翼飞机、直升飞机和无人航空器)等手段，其中空中侦察会受到气象条件的限制，其他的手段也不能实时通观战场的正面和纵深，有时还会造成己方人员的伤亡。

　　面对高技术灵巧弹药的大量使用，尽量提高每发炮弹的佳实际杀伤效果，美国军方的科研人员开展了一系列研究活动，终于试制出上面所说的新颖战场侦察仪——视频成像炮弹系统。视频成像炮弹系统用于提供的目标位置信息。它由3部分组成：视频成像炮弹，作为引信组成部分的全球定位系统转发器以及视频成像炮弹地面接收机。

　　视频成像炮弹直径155毫米，弹体中装有机械、光学和电子部件，弹体的侧面开有一圆形“窗口”。弹体在自旋中前进，对所飞临的目标进行扫描，将信息通过传感器发送给地面接收机。

　　全球定位系统集信号接收、发身和处理于一体，能接受3个以上的全球定位系统卫星的信号，它有一套复杂的无线电装置，能将视频炮弹发回的动态信息与卫星定位系统的信息结合起来加以分析验证。地面接收机是一部无线电信号处理装置，当它收到来自弹上的模拟射频信号后，立即加以数字化，并校正、删除误差，将信息送“阿法兹”电脑系统处理分析。

　　上述整套系统可使炮兵不用前方观察即可实现自动试射，大大提高了现代战争中炮兵的机动性、即时性，提供实时的目标侦察和战斗毁伤评估能力，减少目标定位误差，而炮后射击精度的提高还减少了所需弹药数，从而减轻了后勤的负担，与此同时，这一系统还能为参谋部提供目标区的其他信息数据等等。

　　机动作战需要有体积小、便携式的仪器，自从微处理器应用于仪器后，中的许多体积大而能单一的仪器在智能化的同时也逐步趋于小型化，因此广泛应用于电子设备、航空导航、测试及智能仪器仪表和测量设备中。

　　要实现的现代化，实现武器的现代化。武器装备的现代化体现在武器装备的、、高杀伤力、高生存能力的各个方面。而这些又有的测控技术与仪器来保障，仪器技术的发展，给测控领域带来一次次变革，促进了测控技术的不断发展。

　　就我国测控技术与仪器的现状来讲，尽管有的还在沿用以前的技术与仪器，或利用新的原件与设备，更新改进原来的测控仪器，新的测控技术与仪器都一直在影响测控领域并在逐步取代原来的测控技术与仪器、智能化技术、虚拟仪器技术。随着军事科技和现代化的发展，测控领域也需要多种仪器组合起来，构成高度智能化的、具有网络测控功能的、大型的集成化网络测控技术，来提高测控效率和测控水平，从而提高的作战能力

仪器仪表电路维修在电子类的公司里从来都是不可缺少的一部分。因为只有通过它才能让原本不合格的产品终出厂。




然而，维修也是电子公司中为复杂的一部分。因为它不仅要运用到许多电子知识,有时也需要有丰富的现场经验。下面就我个人多年来总结的维修经验与感兴趣的朋友分享一下。



1、敲击手压法

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经常会遇到仪器运行时好时坏的现象，这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。



所谓的“敲击”就是对可能产生故障的部位，通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件，看看是否会引起出错或停机故障。所谓“手压”就是在故障出现时，关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢，再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常，再敲打又不正常时，好先将所有接头重插牢再试，若伤脑筋不成功，只好另想办法了。



2、观察法

利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候，损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点；烧坏的器件会产生一些特殊的气味；短路的芯片会发烫；用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。



3、排除法

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所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。当拔除某一 插件板或器件后仪表恢复正常，就说明故障发生在那里。



4、替换法

要求有两台同型号的仪器或有足够的备件。将一个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换，看故障是否消除。



5、对比法

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要求有两台同型号的仪表，并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备，例如，万用表、示波器等。按比较的性质分有，电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。


具体方法是：让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行，而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号，若有不同，则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。



6、升降温法

有时，仪表工作较长时间，或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障，关机检查正常，停一段时间再开机又正常，过一会儿又出现故障。这种现象是由于个别IC或元器件性能差，高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因，可采用升降温法。


所谓降温，就是在故障出现时，用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降温，观察故障是否消除。所谓升温就是人为地将环境温度升高，比如用电烙铁放近有疑点的部位（注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件）试看故障是否出现。



7、骑肩法

骑肩法也称并联法。把一块好的IC芯片安在要检查的芯片之上，或者把好的元器件（电阻电容、二极管、三极管等）与要检查的元器件并联，保持良好接触，如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因，则采用这种方法可以排除。



8、电容旁路法

当某一电路产生比较奇怪的现象，例如显示器混乱时，可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分。将电容跨接在IC的电源和地端；对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端，观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失，则确定故障就出现在这电路中。



9、状态调整法

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一般来说，在故障未确定前，不要随便触动电路中的元器件，特别是可调整式器件更是如此，例电位器等。但是如果事先采取复参考措施（例如，在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等），必要时还是允许触动的。也许改变之后有时故障会消除。



10、隔离法

故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较，而且安全可靠。根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围，再配合信号对比、部件交换等方法，一般会很快查到故障之所在。

测控技术与仪器是一门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。“测控技术与仪器”是指对信息进行采集、测量、存储、传输、处理和控制的手段与设备，包含测量技术、控制技术和实现这些技术的仪器仪表及系统。








测控技术






测控技术与仪器，是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术的基础上，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。近年来，计算机技术在测控技术的应用研究中呈现出越来越重要的地位。



测控技术是直接应用于生产生活的应用技术，它的应用涵盖了“农轻重、海陆空、吃穿用”等社会生活各个领域。仪器仪表技术是国民经济的“倍增器”，科学研究的“官”，军事上的“战斗力”以及法制法规中的“物化法官”。计算机化的测试与控制技术以及智能化得精密测控仪器与系统是现代化工农业生产、科学技术研究、管理检测监控等领域的重要标志和手段，发挥着越来越重要的作用。



测控技术与仪器仪表技术的应用

测控技术是一门应用性技术，广泛用于工业、农业、交通、航海、航空、军事、电力和民用生活各个领域。随着生产技术的发展需要，测控技术从初的控制单个及其、设备，到控制整个过程，乃至系统，特别是在当今现代科技领域的技术中，测控技术起着至关重要的作用。

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冶金工业中，测控技术的应用有：炼铁过程的热风炉控制、装料控制与高炉控制，轧钢过程的压力控制、轧机速度控制、卷曲控制等及其中使用的多种检测仪表等。



电力工业中，测控技术的应用有锅炉的燃烧控制系统、汽轮机的自动监控、自动保护、自动调节与自动程序控制系统与发动机的电力输入输出控制系统等。



煤炭工业中，测控技术的应用有：采煤过程的煤层气测井仪器、矿井空气成分检测仪器、矿井瓦斯检测仪、井下安全保障监控系统等，煤精炼过程的熄焦过程控制、煤气回收控制、精炼过程控制、生产机械传动控制等。



石油工业中，测控技术的应用有：采油过程的磁性定位仪、含水仪、压力计等支撑测井技术的各种测量仪表，炼油过程的供电系统、供水系统、供蒸汽系统、供气系统、储运系统和三废处理系统与其连续生产过程中大量参数的检测仪表等。



化学工业中，测控技术的应用有：温度测量、流量测量、液位测量、浓度、酸度、湿度、密度、浊度、热值及各种混合气体组分等参数测量需要的测量仪表与按照预定规律控制被控参数的控制仪表等。



机械工业中，测控技术的应用有：精密数字控制机床、自动生产线、工业机器人等。



航空航天工业中，测控技术的应用有：的飞行高度、飞行速度、飞行状态与方向、加速度、过载以及发动机状态等参数的测量，航天技术的航天运载器技术、航天器技术、航天测控技术等。



军事装备中，测控技术的应用有：制导武器、智能型弹药、自动化指挥系统（C4IRS系统）、外层空间军事装备（如各种侦察、通信、预警、导航卫星等等）。



测控技术的形成与发展

科学技术发展史实人类认识自然、改造自然的历史、也是人类文明史的重要组成部分。科学技术的发展取决于测量技术的发展。近代自然科学是从真正意义上的测量开始的。许多的科学家梦都是科学仪器的发明家和测量方法的创立者。测量技术的进步直接带动着科学技术的进步。



·次科技革命时期



17~18世纪，测控技术初见端倪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力制成简单的检流计，利用光学透镜制成望远镜，从而奠定了电学和光学仪器的基础。18世纪60年代，次科技革命开始于英国，直到19世纪，次科技革命扩展到欧美、日本，其间，一些简单的测量器具，如测量长度、温度、压力等的器具已经用于生活当中，创造了的生产力。



·第二次科技革命时期



19世纪初电磁领域的一系列发展，引发了第二次科技革命。由于发明了测量电流的仪表，才使电磁学迅速走上正轨，获得了一个又一个长大的发现。电磁学领域的许多发明，如电报、电话、发电机等，促进了电气时代的到来。同时，其他各种用于测量和观察的仪器也不断涌现，如使用于1891年以前的用于高程测量的精密一等经纬仪等。



·第三次科技革命时期



二战后，各国对高科技的迫切需要，推动了生产技术有一般的机械化带电气化、自动化转变，科学理论研究取得一系列重大突破。



在此期间，以机电产品为典型代表的制造业开始产业化发展，产品大批量生产的特点是循环作业和流水作业，要让这些自动起来，就要求加工生产的灭个阶段自动检测工件的位置、尺寸、形状、姿态或性能等。为此，需要大量的测控装置。另一方面，以石油为原料的化工工业兴起，就需要大量的测控仪表。自动化仪表开始标准化生产，按需构成自动控制系统。同时，此期间还诞生了数控机床和机器人技术，测控技术与仪器在其中都有重要的应用。



·随着科学技术的发展，仪器仪表从只能进行简单的测量、观察开始，已成为测量、控制和实现自动化的技术工具。为了满足各方面的需求，仪器仪表已从传统的应用领域扩展到了生物医学、生态环境、生物工程等非传统应用领域。



21世纪以来，一大批当代新的技术成果，如纳米级的精密机械研究成果、分子层次的现代化学研究成果、基因层次的生物学研究成果，以及高精密超性能特张功能材料研究成果和全球网络技术推广应用成果等相继问世，是仪器仪表领域发生了根本性的变革，促进了高科技化、智能花的新型仪器仪表时代的来临。



测控系统中的传感器

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一般测控系统有传感器、中间变换器和显示记录仪组成。传感器将被测量检出并转换成已与测量的物理量，中间变换器对传感器的输出量进行分析、处理、转换成后级仪表能接受的信号，输出给其他系统，或由显示记录仪对测量结果进行显示、记录。



传感器是测量系统的的环节，对于控制系统来说，如果把计算机比作大脑，那么传感器就相当于五官，直接影响到系统的控制精度。



传感器一般由敏感元件、转换文件、转换电路组成。由敏感元件直接感受被测量，同时它自身的某一参数值变化与被测量值的变化有确定的关系，且这一参数容易测量输出；然后由转换元件将敏感元件的输出转换成电参数；后又转换电路将转换元件输出的电参数放大，转换成便于显示、记录、处理、控制的有用电信号。



新型传感器的现状与发展



传感技术是当今世界发展为迅速的高新技术之一。新型传感器不仅追求、大量程、高可靠、低功耗，还向着集成化、微型化、数字化、智能化发展。



1.智能化



传感器的智能化指把常规传感器的功能同计算机或其他元件的功能相结合构成一个立的组合体，使其既具有信息拾取和信号转化功能，又有数据处理、补偿分析和决策能力。



2.网络化



传感器的网络化就是使传感器具备和计算机网络连接的功能，实现远距离的信息传递和处理能力，即实现测控系统的“超视距”测量。



3.微型化



传感器的微型化值在功能不变甚至增强的条件下，大幅度减小传感器的体积。微型化是现代精密测量与控制的要求，原则上将，传感器的尺寸越小对被测对象及环境的影响越小，对能量的消耗越少，越易实现测量。



4.集成化



传感器的集成化指下面两个方向的集成：



（1）多测量参数的集成，即可测量多种参数。



（2）传感去与后续电路的集成，即将敏感元件、转换元件、转换电路乃至电源等集成在同一块芯片上，使其具有很高的性能。



5.数字化



传感器的数字化值的是传感器输出的信息为数字量，可以实现远距离、传输，同时可无需中间环节接入计算机等数字处理设备。



传感器的集成化、智能化、微型化、网络化和数字化等不是立的，而是相辅相成、相互关联的，它们之间并没有明确的界限。



测控系统中的控制技术



基本控制理论



1.经典的控制理论

经典控制论包括线性控制理论、采样控制理论、非线性控制理论三个部分。经典控制论以拉普拉斯变换和Z变换为数学工具，以单输入-单输出的线性定常系统为主要的研究对象。通过拉普拉斯变换或者Z变换将描述系统的微分方程变换到复数域中，得到系统的传递函数。并以传递函数为基础，一根轨迹发和频率发威研究手段，分析反馈控制系统的稳定性和稳态精度。



2.现代控制理论

现代控制理论使建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有的性能指标的优控制系统提供了可能性。



控制系统



控制系统是由控制装置（包括控制器、执行器和传感器）与被控制对象组成。控制装置可以是人，也可以是一台机器，这就是自动控制与人工控制的不同。对于自动控制系统，按照控制原理的不同，可分为开环控制系统和闭环控制系统；按给定信号分类，可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。



虚拟仪器技术

测量仪器是测控系统的重要组成部分，它分为立仪器与虚拟仪器两种。



立仪器把仪器的信号收集、处理、输出放在立的机箱内，有操作面板和各种端口，全部的功能以硬件或固化软件的形式存在，这就决定了立仪器只能由厂家来定义、执照，而用户无法改变。



虚拟仪器则把信号的分析与处理、结果的表达和输出放到计算机上来完成，或在计算机上插上数据采集卡，把仪器的三个部分去不放到计算机上来实现，突破了传统仪器的局限性。



虚拟仪器技术特点



1.功能强大，融合了计算机强大的硬件支援，突破了传统仪器在处理、显示、存储方面的限制。标准配置为：处理器、高分辨率显示器、大容量硬盘。



2.计算机软件资源实现了部分机器硬件的软件化，节省了物质资源，由增强了系统的灵活性；通过相应数值算法，实时直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过GUI（图形用户界面）技术，真正做到界面友好，人机交互。



3.给予计算机总线和模块化仪器总线，仪器硬件实现了模块化、系列化，大大缩小了系统尺寸，可方便的构建模块化仪器。



虚拟仪器系统的构成



虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实与方便。