測控技術(shù)與儀器是一門研究信息的獲取和處理,以及對相關(guān)要素進(jìn)行控制的理論與技術(shù)?!皽y控技術(shù)與儀器”是指對信息進(jìn)行采集、測量、存儲、傳輸、處理和控制的手段與設(shè)備,包含測量技術(shù)、控制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的儀器儀表及系統(tǒng)。
什么是測控技術(shù)?
測控技術(shù)與儀器,是建立在精密機(jī)械、電子技術(shù)、光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,主要研究各種精密測試和控制技術(shù)的新原理、新方法和新工藝。近年來,計(jì)算機(jī)技術(shù)在測控技術(shù)的應(yīng)用研究中呈現(xiàn)出越來越重要的地位。
測控技術(shù)是直接應(yīng)用于生產(chǎn)生活的應(yīng)用技術(shù),它的應(yīng)用涵蓋了“農(nóng)輕重、海陸空、吃穿用”等社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域。儀器儀表技術(shù)是國民經(jīng)濟(jì)的“倍增器”,科學(xué)研究的“先行官”,軍事上的“戰(zhàn)斗力”以及法制法規(guī)中的“物化法官”。計(jì)算機(jī)化的測試與控制技術(shù)以及智能化得精密測控儀器與系統(tǒng)是現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)研究、管理檢測監(jiān)控等領(lǐng)域的重要標(biāo)志和手段,發(fā)揮著越來越重要的作用。
測控技術(shù)與儀器儀表技術(shù)的應(yīng)用
測控技術(shù)是一門應(yīng)用性技術(shù),廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航海、航空、軍事、電力和民用生活各個(gè)領(lǐng)域。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展需要,測控技術(shù)從最初的控制單個(gè)及其、設(shè)備,到控制整個(gè)過程,乃至系統(tǒng),特別是在當(dāng)今現(xiàn)代科技領(lǐng)域的尖端技術(shù)中,測控技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。
冶金工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:煉鐵過程的熱風(fēng)爐控制、裝料控制與高爐控制,軋鋼過程的壓力控制、軋機(jī)速度控制、卷曲控制等及其中使用的多種檢測儀表等。
電力工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)調(diào)節(jié)與自動(dòng)程序控制系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的電力輸入輸出控制系統(tǒng)等。
煤炭工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:采煤過程的煤層氣測井儀器、礦井空氣成分檢測儀器、礦井瓦斯檢測儀、井下安全保障監(jiān)控系統(tǒng)等,煤精煉過程的熄焦過程控制、煤氣回收控制、精煉過程控制、生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)控制等。
石油工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:采油過程的磁性定位儀、含水儀、壓力計(jì)等支撐測井技術(shù)的各種測量儀表,煉油過程的供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供蒸汽系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、儲運(yùn)系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)與其連續(xù)生產(chǎn)過程中大量參數(shù)的檢測儀表等。
化學(xué)工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:溫度測量、流量測量、液位測量、濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值及各種混合氣體組分等參數(shù)測量需要的測量儀表與按照預(yù)定規(guī)律控制被控參數(shù)的控制儀表等。
機(jī)械工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:精密數(shù)字控制機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人等。
航空航天工業(yè)中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:飛行器的飛行高度、飛行速度、飛行狀態(tài)與方向、加速度、過載以及發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)等參數(shù)的測量,航天技術(shù)的航天運(yùn)載器技術(shù)、航天器技術(shù)、航天測控技術(shù)等。
軍事裝備中,測控技術(shù)的應(yīng)用有:精確制導(dǎo)武器、智能型彈藥、軍隊(duì)自動(dòng)化指揮系統(tǒng)(C4IRS系統(tǒng))、外層空間軍事裝備(如各種軍用偵察、通信、預(yù)警、導(dǎo)航衛(wèi)星等等)。
測控技術(shù)的形成與發(fā)展
科學(xué)技術(shù)發(fā)展史實(shí)人類認(rèn)識自然、改造自然的歷史、也是人類文明史的重要組成部分??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展首先取決于測量技術(shù)的發(fā)展。近代自然科學(xué)是從真正意義上的測量開始的。許多杰出的科學(xué)家夢都是科學(xué)儀器的發(fā)明家和測量方法的創(chuàng)立者。測量技術(shù)的進(jìn)步直接帶動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
·第一次科技革命時(shí)期
17~18世紀(jì),測控技術(shù)初見端倪,歐洲的一些物理學(xué)家開始利用電流與磁場作用力制成簡單的檢流計(jì),利用光學(xué)透鏡制成望遠(yuǎn)鏡,從而奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。18世紀(jì)60年代,第一次科技革命開始于英國,直到19世紀(jì),第一次科技革命擴(kuò)展到歐美、日本,其間,一些簡單的測量器具,如測量長度、溫度、壓力等的器具已經(jīng)用于生活當(dāng)中,創(chuàng)造了巨大的生產(chǎn)力。
·第二次科技革命時(shí)期
19世紀(jì)初電磁領(lǐng)域的一系列發(fā)展,引發(fā)了第二次科技革命。由于發(fā)明了測量電流的儀表,才使電磁學(xué)迅速走上正軌,獲得了一個(gè)又一個(gè)長大的發(fā)現(xiàn)。電磁學(xué)領(lǐng)域的許多發(fā)明,如電報(bào)、電話、發(fā)電機(jī)等,促進(jìn)了電氣時(shí)代的到來。同時(shí),其他各種用于測量和觀察的儀器也不斷涌現(xiàn),如使用于1891年以前的用于高程測量的精密一等經(jīng)緯儀等。
·第三次科技革命時(shí)期
二戰(zhàn)后,各國對高科技的迫切需要,推動(dòng)了生產(chǎn)技術(shù)有一般的機(jī)械化帶電氣化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變,科學(xué)理論研究取得一系列重大突破。
在此期間,以機(jī)電產(chǎn)品為典型代表的制造業(yè)開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)是循環(huán)作業(yè)和流水作業(yè),要讓這些自動(dòng)起來,就要求加工生產(chǎn)的滅個(gè)階段自動(dòng)檢測工件的位置、尺寸、形狀、姿態(tài)或性能等。為此,需要大量的測控裝置。另一方面,以石油為原料的化工工業(yè)興起,就需要大量的測控儀表。自動(dòng)化儀表開始標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),按需構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí),此期間還誕生了數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人技術(shù),測控技術(shù)與儀器在其中都有重要的應(yīng)用。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,儀器儀表從只能進(jìn)行簡單的測量、觀察開始,已成為測量、控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。為了滿足各方面的需求,儀器儀表已從傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到了生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境、生物工程等非傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。
21世紀(jì)以來,一大批當(dāng)代最新的技術(shù)成果,如納米級的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果,以及高精密超性能特張功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等相繼問世,是儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革,促進(jìn)了高科技化、智能花的新型儀器儀表時(shí)代的來臨。
測控技術(shù)與儀器專業(yè),是一個(gè)傳統(tǒng),而又充滿著發(fā)展前景的專業(yè)。說它傳統(tǒng),是因?yàn)樗兄爬系钠鹪?,?jīng)歷了數(shù)百年的發(fā)展,對社會(huì)發(fā)展起了重要的作用。作為一個(gè)傳統(tǒng)的專業(yè),它同時(shí)涉及到了許多學(xué)科,這使它仍然具有強(qiáng)大的生命力。
隨著現(xiàn)代測控技術(shù)、電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等的進(jìn)一步發(fā)展,它迎來了一個(gè)創(chuàng)新發(fā)展的新機(jī)遇,必將在各領(lǐng)域產(chǎn)生更多更關(guān)鍵的應(yīng)用。