2022年综述测控仪表分析研究现况、特点和发展趋势 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 自动化外表与掌握系统的现状与进展趋势综述过程掌握是满意过程工业自动化需求的一门科学技术,它渗透在石油、化工、电力 领域里；, 冶金、食品、饮料等几乎任何工业掌握外表和装置是自动掌握系统的重要设备 硬件,在自动掌握系统中,由检测外表将生产工艺参数变为电信号或气压信号后,不仅要由显示外表显示或记录,让人们明白生产过程的情形,仍需将信号传送给掌握外表和装置,对生产过程进行自动掌握,使工艺参数符合预期要求,因此他们是实际生产过程自动化的重要工具；我们接下来主要是从它的讨论现状、特点和进展趋势来说明它对现今社会的影响,以及以后的进展和作用；一、讨论现状随

2、着自动掌握理论的产生和自动掌握技术的成熟 , 以 A /D 数字/模拟转换 环节为基础的数字式仪器得到快速进展；相伴着运算机、通讯、软件和新材料、新技术等的快速进展与成熟 , 人工智能、在线测控成为可能 , 使仪器走向智能化、虚拟化、网络化；数字仪器、智能仪器、个人运算机仪器、虚拟仪器和网络仪器代表了 20 世纪现代科学仪器进展的主流与方向；下图为测量仪器进展历程示意图；1 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 模拟仪器 以模拟电子技术为基础,其一般有两部分组成：转换装置和指示装 置；转换装置：是把输入信号装

3、换成标准的模拟量信号；指示装置：是把标准的模拟量信号转换成外表指针指示的相对应的 测量数值；2 数字仪器 以数字技术为基础,以大规模集成电路为主体构成数字式仪器；对被测量的模拟信号进行A /D 转换后；传输、处理、存贮和显示的信号均为数字信号；使测试速度快,精确性也大大提高；数字化是智能仪器、个人仪器和虚拟仪器的基础,是运算机技术进入测量仪器的前提；3 智能仪器智能仪器是把一个微型运算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器；嵌入的运算机系统可以是芯片级；如单片机、数字信号处理 Digital Signal Processing,DSP 等；模板级如PC - 4. ,也可以是系统级,

4、如微型运算机系统,可编程单芯片系统 System on a ProgrammableChip, SOPC等；智能仪器在结构上自成一体,有的仪器内部仍带有专用的微型运算机系统和通用接口总线 General Purpose Interface Bus,GP IB接口,能独立完成测试； 智能仪器由于引入了运算机,功能强大、性能优异、使用灵活、便利,是现阶段高档电子仪器的主体；2 / 9 随着新技术、新工艺和名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 嵌入式系统技术的不断进步,智能仪器仍在不断进展,不断推陈出新,不断提高智能水平；4

5、个人仪器把测试功能的硬件模块做成一个I/O 插卡 仪器卡 ,直接插入个人运算机 PC扩展插槽,再配置相应的测试软件使运算机能够完成测量仪器的功能,构成一个以PC为基础的个人运算机仪器；个人运算机仪器充分吸取了 GP或IB标准化和智能仪器智能化的优点,同时又能共享 PC机的硬件、外设和软件资源,使其显示出强大的生命力；5 虚拟仪器虚拟技术是利用运算机界面和在线帮忙功能,建立仪器虚拟板面,通过运算操作完成对对象的测试分析功能；虚拟仪器实质上是“ 软硬结合” 、“ 虚实结合” 的产物；它充分利用运算机技术来实现和扩展传统仪器的功能；在虚拟仪器中,硬件只是信号传输的介质；软件才是整个仪器系统的关键,用

6、户可依据自己的需要通过编制不同的测试软件来构建不同功能的测试系统 . ；其中,很多硬件功能可直接由软件实现；6 网络仪器系统具有极强的通用性和多功能性；基于 Internet和Intranet的网络仪器是运算机技术、虚拟技术、网络技术的完善结合；代表了当前和今后仪器外表领域的进展 潮流,已在测量与测控领域内显现；如网络化流量计、网络化传感 器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等,都成为人们3 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的新宠；网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访 问,实时获得仪器的

7、工作状态；通过友好的用户界面,不仅可对远 程仪器进行功能掌握和状态检测,仍能将远程仪器测得的数据快速 传递给本地运算机；与传统的仪器相比,网络仪器具有无可比拟的 优势：如功能分散、危急分散、地理分散、治理集中、通信功能 强、网络隔离度高、分布广泛；系统操作简洁,人机界面友好,便 于扩展和保护；通信标准公开、一样、开放,仪器间信息资源共 享,具有互操作性,可组建大规模分布式测控网络等等；因此,网 络仪器已成为现代仪器外表进展的突出方向；二、特点 1、术指标不断提高 就如奥林匹克运动的口号是更高、更快、更强一样,仪器外表 在提高检测掌握技术指标上是永久的追求；以仪器外表和测量掌握的技术范畴指标来说

8、,如电压从纳伏100 万伏；电阻从超导至1014 ； 谐 波 测 量 到 51 次 ； 加 速 度 从 10-4 104g； 频 率 测 量 至 1010HZ；压力测量至 108Pa；温度测量从接近肯定零度至 1010等；以提高测量精度指标来说,工业参数测量提高至 0.02%以上,航空航天参数测量达到0.05%以上,计量精度和科学仪器达到的精度更是与时俱进；以提高测量的灵敏度来说更是向单个粒子、分子、原子级进展；提高测量速度 响应速度）,静态 0.10.2ms ,动态为 L s；提高牢靠性,一般要求为 25 万小时,高牢靠要求 25万小时；稳固性 年变化）0.05%高精度仪器）或0.1%一4

9、/ 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 般仪器）；此外仍不断提高产品环境适应性；2、最先应用新的科学讨论成果,高新技术大量采纳 现代仪器外表作为人类熟悉物质世界、改造物质世界的第一手 工具,是人类进行科学讨论和工程技术开发的最基本工具；人类很 早就懂得“ 工欲善其事,必先利其器” 的道理,新的科学讨论成果 和发觉如信息论、掌握论、系统工程理论,微观和宏观世界讨论成 果及大量高新技术如柔弱信号提取技术,运算机软、硬件技术,网络技术,激光技术,超导技术,纳M 技术等均成为仪器外表和测量掌握科学技术进展的重要动力,现代仪

10、器外表不仅本身已成为高技 术的新产品,而且利用新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺 等最新科技术成果集成的装置和系统层出不穷；3、单个装置微小型化,智能化,可独立使用,嵌入式使用和联网使 用 测量掌握仪器外表大量采纳新的传感器、大规模和超大规模集 成电路、运算机及专家系统等信息技术产品,不断向微小型化、智 能化进展,从目前显现的“ 芯片式仪器外表” ,“ 芯片试验室” 等 看,单个装置的微小型化和智能化将是长期进展趋势；从应用技术 看,微小型化和智能扮装置的嵌入式连接和联网应用技术得到重 视；4、测控范畴向有关工作方式立体化、全球化扩展,测量掌握向系统 化、网络化进展 随着测量掌握仪器外表所

11、测控的既定区域不断向立体化、全球5 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 化甚至星球化进展,仪器外表和测控装置已不再呈单个装置形式,它必定向测控装置系统、网络化方向进展；例如一个大型水电站的测控系统,仅检测大坝安全性的传感器就达数千个,此外各个发电机组状态及水位情形的检测掌握点 、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化网络化、运算机化、综合自动 化、光机电一体化；服务上的特地化、简捷化、家庭化、个人化、无保护化以及组装生产自动化、无尘 或超净 化、专业化、规模化的方向进展；数字技术的显现把模拟仪器的精度

12、、辨论力与测量速 度提高了几个量级,为实现测试自动化打下了良好的基础；运算机 的引入,使仪器的功能发生了质的变化,从个别参量的测量转变成 测量整个系统的特点参数,从单纯的接受、显示转变为掌握、分 析、处理、运算与显示输出,从用单个仪器进行测量转变成用测量 系统进行测量；运算机技术在仪器外表中的进一步渗透,使电子仪7 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 器在传统的时域与频域之外,又显现了数据域测试；90 岁月,仪器外表与测量科学技术突破性进展是仪器外表智能化程度的提高；DSP芯片的大量问世,使仪器外表数字信号处理

13、功能大大加强；微型机的进展,使仪器外表具有更强的数据处理才能和图象处理功能；现场总线技术是 90 岁月快速进展起来的一种用于各种现场自动化设备与其掌握系统的网络通信技术,Internet 和 Internet 技术也将进入掌握领域；现代仪器外表产品将向着运算机化、网络化、智能化、多功能化的方向进展,跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更灵敏、更牢靠、更简捷地猎取被分析、检测、控制对象的全方位信息；将来10 年,而更高程度的智能化应包括理解、推理、判定与分析等一系列功能,是数值、规律与学问的结合 分析结果,智能化的标志是学问的表达与应用；利用物理学的新效 应和高新技术及其成就开发新型

14、高灵敏度、高稳固性、强抗干扰能 力传感器技术和测试仪器外表；如：利用高温超导量子干涉仪 SGUID）开发计量测试仪器、物理学测试仪器、地理和地质学仪 器、化学分析仪器、医疗仪器、无损材料检测仪器等；利用椭偏技 术来检测光纤、光学玻璃等,它与近场光学相结合,不仅可以测量 表面精细结构,同时依据近场光学反射偏振信息可以辨论出被测物 体的材料,这是目前试验讨论新探究；将可调谐稳频激光光谱仪技 术用于高精密的几何量与机械量和多种无形状的量的测量,开发以 新一代微型光纤传导激光干涉仪,它的测量范畴可以从纳 M 到几 M 或更大的范畴,辨论率可达 10mm；8 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献掌握外表与装置主编：向婉成机械工业出版社浙江高校过程掌握外表主编：曹润生、黄祯地、周泽魁出版社过程掌握外表及掌握系统主编：林德杰机械工业出版社传感器技术主编：贾伯年 东南高校出版社自动检测和过程掌握主编：刘元扬 冶金工业出版社9 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页