淺談現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)及其應(yīng)用

摘要:現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)信息基礎(chǔ)上的一門新興技術(shù)，是測(cè)量技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)等多種技術(shù)相互滲透、相互結(jié)合、綜合發(fā)展的一門新興學(xué)科。本文主要論述了現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)代測(cè)控技術(shù) 智能化 虛擬化 集成化 應(yīng)用

0 引言

現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)是一門高新技術(shù)，以測(cè)控、測(cè)量、電子等學(xué)科為基礎(chǔ)，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、測(cè)試測(cè)量技術(shù)、儀器儀表技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和不斷融入，加快了現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，使其正朝著智能化、集成化、微型化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化的方向大步邁進(jìn)。作為一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用廣度和深度正不斷的擴(kuò)大，并將為改進(jìn)技術(shù)水平和提高生產(chǎn)率做出巨大的貢獻(xiàn)。

1 現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的特點(diǎn)可以概括為:智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、分布式化。

1.1 智能化 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用的儀器儀表都是智能化的儀器，以微處理器為基礎(chǔ)，具有方便使用、靈巧、多功能等特點(diǎn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和更多的人工智能的不斷引入，智能化儀器的計(jì)算能力和計(jì)算方法將得到大大增強(qiáng)。

1.2 數(shù)字化 數(shù)字化在測(cè)控領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在:控制器到遠(yuǎn)程終端設(shè)備的數(shù)字化控制，傳感器的數(shù)字化控制，通信、信號(hào)處理等過(guò)程的數(shù)字化控制等。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化 傳感器技術(shù)、測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，使分布式、網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)控系統(tǒng)的組建變得十分便捷。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其他相關(guān)技術(shù)的不斷完善，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更加龐大，其在航空航天、氣象、通信和國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用也更為廣泛。

1.4 分布式化 分布式測(cè)控技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)術(shù)為基礎(chǔ)，采用分布式的結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)內(nèi)所使用設(shè)備連接起來(lái)，從而組合成符合要求的分布式測(cè)控系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程的控制中，分布式測(cè)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量——控制——管理的全自動(dòng)化，大大降低了測(cè)控成本，提高了測(cè)控效率。

2 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)概述

現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)是一個(gè)綜合系統(tǒng)，其目的是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，并集控制和測(cè)量為一體。

2.1 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的組成 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的組成大致可以分為五個(gè)部分，即:①控制器部分。是系統(tǒng)的控制中心和指揮中心，主要指計(jì)算機(jī)、小型機(jī)、單片機(jī)等。②程控設(shè)備和儀器。包括:激勵(lì)源、程控伺服系統(tǒng)、各種程控開(kāi)關(guān)及儀器、執(zhí)行元件、存儲(chǔ)器件、顯示器件等。③測(cè)控應(yīng)用軟件。包括I/O接口軟件、可執(zhí)行應(yīng)用程序和儀器驅(qū)動(dòng)程序等。④總線與接口部分。包括連接器、電纜、插槽、機(jī)械接插件等。它是連接控制器與各種設(shè)備、程控儀器的通路，以完成數(shù)據(jù)、命令及消息的交換與傳輸。⑤被測(cè)對(duì)象。主要是指生產(chǎn)線、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、被測(cè)設(shè)備等，通過(guò)電纜、開(kāi)關(guān)、接插件等于測(cè)控設(shè)備相連接。根據(jù)測(cè)控任務(wù)的不同，被測(cè)對(duì)象也是千差萬(wàn)別的。

2.2 現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的基本類型 按照結(jié)構(gòu)不同，現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)可以分為三類:基本型、閉環(huán)控制型和標(biāo)準(zhǔn)通用接口型。基本型測(cè)控系統(tǒng)主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、信號(hào)調(diào)理和計(jì)算機(jī)組成。它能夠完成對(duì)多點(diǎn)的實(shí)時(shí)、快速測(cè)量，并能進(jìn)行信號(hào)和數(shù)據(jù)分析，消除干擾，最終做出判別。閉環(huán)控制型是指應(yīng)用于閉環(huán)控制系統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)，其過(guò)程的自動(dòng)控制可歸納為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)判斷決策三個(gè)階段。標(biāo)準(zhǔn)通用接口型是由模塊組合而成，并且所有模塊的對(duì)外接口都是按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。

3 現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用

3.1 新型傳感器技術(shù) 傳感技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展最迅速的高新技術(shù)之一。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型傳感器逐漸融入了諸如計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新技術(shù)，使其結(jié)構(gòu)更加完善，功能更加強(qiáng)大。

新型傳感器技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在:①微型化氣體傳感器廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)學(xué)、化工、機(jī)器人、國(guó)防、防偽等領(lǐng)域。②數(shù)字化傳感器在實(shí)際生產(chǎn)和生活中應(yīng)用廣泛，如:銀行監(jiān)控、測(cè)量環(huán)境溫度、圖像傳感器等。③集成化傳感器主要用于溫度測(cè)量、壓力測(cè)量和視覺(jué)測(cè)量。④智能化傳感器的典型應(yīng)用，如:火車機(jī)車的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、心內(nèi)壓監(jiān)控系統(tǒng)等。⑤網(wǎng)絡(luò)化傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事國(guó)防、醫(yī)療、搶險(xiǎn)救災(zāi)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、城市管理、反恐等許多領(lǐng)域具有潛在的實(shí)用價(jià)值和重要的科研價(jià)值。

3.2 現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù) 在現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中，利用總線技術(shù)可以在很大程度上簡(jiǎn)化測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)的可靠性、開(kāi)放性、兼容性及可維護(hù)性，從而降低系統(tǒng)成本。

現(xiàn)代測(cè)控總線技術(shù)的應(yīng)用有:①GPIB總線技術(shù)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器的操作和控制，促使測(cè)控技術(shù)向大規(guī)模測(cè)控系統(tǒng)的方向迅速發(fā)展。②USB總線具有低成本、速度快、使用靈活、即插即用、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，在低速設(shè)備上應(yīng)用廣泛。③IEEE總線具有支持多種總線速率、支持等時(shí)和異步兩種傳輸方式、分層的硬件和軟件、支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、可擴(kuò)展總線、錯(cuò)誤檢測(cè)和處理等優(yōu)點(diǎn)，成為外部硬盤、視頻設(shè)備、高度數(shù)字音頻和其他高速外設(shè)的首選接口。④自動(dòng)化系統(tǒng)與設(shè)備正朝著現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)，將極大的促進(jìn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。⑤LXI總線有著巨大的競(jìng)爭(zhēng)潛力和廣闊的發(fā)展空間，尤其適合于多個(gè)單位合作研究開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的項(xiàng)目和分布在不同地區(qū)的研發(fā)機(jī)構(gòu)。

3.3 虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)，是現(xiàn)代儀器技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，具有功能強(qiáng)大、交互性、靈活性、系列化和模塊化、網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)。

虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用也較廣泛，如:①利用虛擬儀器技術(shù)測(cè)量不同進(jìn)口壓力和轉(zhuǎn)速下的液力變矩器的性能參數(shù)。②虛擬儀器技術(shù)用于蠶繭無(wú)損質(zhì)量檢測(cè)。③利用虛擬儀器計(jì)算機(jī)視覺(jué)軟件和開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)出計(jì)算機(jī)自動(dòng)化秧苗分析系統(tǒng)，可用于預(yù)測(cè)在最后發(fā)芽期限發(fā)芽良好的秧苗數(shù)量及監(jiān)視秧苗質(zhì)量。④虛擬儀器技術(shù)用于農(nóng)機(jī)監(jiān)控、檢測(cè)上及農(nóng)機(jī)現(xiàn)代化管理與教育。

3.4 遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù) 常見(jiàn)的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)有:專線遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)、電話網(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)、以太網(wǎng)遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)和無(wú)線通信遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)。

遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用主要有:①基于Internet的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)，在核電站檢測(cè)、電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、石油輸送管道的遠(yuǎn)程監(jiān)控、機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。②基于現(xiàn)場(chǎng)總線的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)，主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)等的監(jiān)測(cè)。③基于無(wú)線通信的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)特別適用于用戶密度不高、距離較遠(yuǎn)、不易布線和地理環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)和情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各領(lǐng)域逐漸開(kāi)始采用以信息的獲取與應(yīng)用為中心的方式，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)、儀器儀表的自動(dòng)化控制。同時(shí)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)、信號(hào)傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)也在飛速發(fā)展，促使現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)發(fā)生深刻的變化。現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的未來(lái)發(fā)展將朝著智能化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化及系統(tǒng)功能的綜合性等趨向，并更加的開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化，為促進(jìn)技術(shù)水平的提高做出巨大的貢獻(xiàn)。

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