測(cè)控系統(tǒng)的地位與作用

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1、第一章緒論1.1測(cè)控系統(tǒng)的地位與作用一、測(cè)控系統(tǒng)的地位“測(cè)量”和“控制”是人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界兩項(xiàng)基本任務(wù)，而測(cè)控儀器或系統(tǒng)則是人類實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)任務(wù)工具和手段。二、測(cè)控系統(tǒng)的作用1、科學(xué)的發(fā)展、突破往往是以檢測(cè)儀器和技術(shù)方法上的突破為先導(dǎo)的。在諾貝爾物理和化學(xué)獎(jiǎng)中大約有1/4是屬于測(cè)試方法和儀器創(chuàng)新。2、測(cè)控儀器或系統(tǒng)在工作生產(chǎn)中起著把關(guān)者和指導(dǎo)者的作用，廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力、電子、輕工、紡織等行業(yè)。3、儀器與測(cè)試技術(shù)已是當(dāng)代促進(jìn)生產(chǎn)的一個(gè)主流環(huán)節(jié)。90年代初美國(guó)儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)到66%。4、儀器儀表對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有巨大的“

2、倍增器”和拉動(dòng)作用。是改造傳統(tǒng)工業(yè)必備的手段，也是產(chǎn)品具備競(jìng)爭(zhēng)能力、進(jìn)入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)必由之路。5、儀器在產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估及計(jì)算等有關(guān)國(guó)家法制實(shí)施中起著技術(shù)監(jiān)督的“物質(zhì)法官”的作用。6、在國(guó)防建設(shè)中，軍工產(chǎn)品的儀器儀表就是軍事戰(zhàn)斗力的重要組成部分。7、現(xiàn)代儀器已逐漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶，與人們的健康、日常生活、工作和娛樂(lè)活動(dòng)休戚相關(guān)。8、當(dāng)今信息化時(shí)代，儀器的作用主要是獲取信息，作為智能行動(dòng)的依據(jù)。儀器是一種信息的工具，起著不可或缺的信息源的作用。儀器工業(yè)是信息工業(yè)的重要組成部分。錢學(xué)森院士說(shuō)：“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測(cè)量技術(shù)則是關(guān)鍵

3、和基礎(chǔ)”。1.2測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化的重要意義一、測(cè)控儀表或系統(tǒng)的發(fā)展歷史應(yīng)用時(shí)代20世紀(jì)50年代前20世紀(jì)60年代20世紀(jì)70年代后儀表類型基地式氣動(dòng)儀表電動(dòng)單元組合式儀表計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)信號(hào)形式20.67～103.35kPa氣動(dòng)信號(hào)4~20mA直流電流信號(hào)模擬電信號(hào)或數(shù)字電信號(hào)儀表特點(diǎn)操作人員只能通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的巡視，才可以了解生產(chǎn)過(guò)程的狀況。操作人員可以在控制室內(nèi)觀察生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀況。微型計(jì)算機(jī)技術(shù)引入測(cè)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高精度、高性能、多功能、自化化、智能化。二、測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，可為測(cè)控系統(tǒng)，帶來(lái)一些新特點(diǎn)和新功能：(1)自動(dòng)對(duì)零功能(2)量程自動(dòng)切換功能(3)多點(diǎn)

4、快速測(cè)控功能(4)數(shù)字濾波功能(5)自動(dòng)修正誤差功能(6)數(shù)據(jù)處理功能(7)復(fù)雜控制功能(8)多媒體功能(9)通信或網(wǎng)絡(luò)功能(10)自我診斷功能1.3微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的類型和組成1.3.1微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，單純以“檢測(cè)”為目的系統(tǒng)。又常稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其基本組成框圖如圖1-3-1所示。圖1-3-1微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)框圖典型實(shí)例：用于石油勘探的數(shù)字地震記錄儀和數(shù)字測(cè)井儀在野外現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用的各種存貯式測(cè)試記錄儀器。1.3.2微機(jī)化控制系統(tǒng)微機(jī)化控制系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，單純以程序控制為目的的系統(tǒng)，其組成框圖如圖1-3-2所示。它實(shí)質(zhì)上是一種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)圖1-3-

5、2微機(jī)化控制系統(tǒng)框圖典型實(shí)例：自動(dòng)繡花機(jī)、數(shù)控機(jī)床。1.3.3微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化測(cè)控儀器是以微機(jī)為核心、測(cè)控一體化的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)對(duì)被控對(duì)象的控制是依據(jù)對(duì)被控對(duì)象的測(cè)量結(jié)果決定的。因此，它實(shí)質(zhì)上是一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，其基本組成框圖如圖1-3-3所示。圖1-3-3微機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)一、測(cè)控通道1、輸入通道模擬量輸入通道開(kāi)關(guān)量輸入通道2、輸出通道：模擬量輸出通道開(kāi)關(guān)量輸出通道。二、人—機(jī)接口鍵盤顯示器打印機(jī)記錄器報(bào)警器三、通信接口串行通信接口并行通信接口1．4本課程的內(nèi)容與性質(zhì)一、現(xiàn)代測(cè)控儀器或系統(tǒng)的特點(diǎn)1、是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)控技術(shù)、電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。2、不同應(yīng)用領(lǐng)域的微機(jī)化

6、測(cè)控儀器或系統(tǒng)“大同小異”?！靶‘悺报D―名稱、型號(hào)、用途、性能各不相同“大同”――組成模塊大多相同，整機(jī)原理大體相似。結(jié)論：我們不可能也沒(méi)有必要去逐個(gè)學(xué)習(xí)不同應(yīng)用領(lǐng)域的具體測(cè)控儀器或系統(tǒng)，而應(yīng)該抓住它們的“共性”，學(xué)習(xí)各種測(cè)控儀器或系統(tǒng)共同的電路基礎(chǔ)和整機(jī)原理，這樣就能增強(qiáng)適應(yīng)性，以不變應(yīng)萬(wàn)變。二、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容主要研究微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的整機(jī)原理與總體設(shè)計(jì)思想，學(xué)習(xí)怎樣用過(guò)去學(xué)習(xí)的微型計(jì)算機(jī)、傳感器、測(cè)量電路、控制電路等等功能模塊構(gòu)建一個(gè)適合特定需要的測(cè)控儀器或系統(tǒng)。三、與先修課的聯(lián)系和區(qū)別1、必需的先修課：模擬電路、數(shù)字電路、傳感器技術(shù)、測(cè)控電路、微機(jī)原理等。2、與先修課的區(qū)

7、別：本課程不是研究各電路模塊本身的工作原理，而是研究由各個(gè)模塊構(gòu)成的整個(gè)儀器或系統(tǒng)的工作原理；本課程不是研究各模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而是研究各模塊相互之間的連接和影響；本課程不是設(shè)計(jì)某一個(gè)模塊的具體電路，而是從總體設(shè)計(jì)角度出發(fā)，研究各模塊設(shè)置的必要性，以及整機(jī)對(duì)該模塊的技術(shù)要求；本課程不只是從整機(jī)角度研究各部分硬件的連接，而且把硬件與軟件結(jié)合起來(lái)，著重研究與硬件相關(guān)的接口軟件測(cè)控算法、整機(jī)監(jiān)控程序以及影響整機(jī)性能的抗干擾技術(shù)等。四、本課程的性質(zhì)是測(cè)控技術(shù)與儀器、自動(dòng)化等專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)完先修課后必