測控技術與儀器專業介紹

測控技術與儀器專業介紹1

　　業務培養目標 : 本專業培養具備精密儀器設計制造以及測量與控制方面基礎知識與應用能力 , 能在國民經濟各部門從事測量與控制領域內有關技術、儀器與系統的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理等方面的高級工程技術人才

　　業務培養要求 : 本專業學生主要學習精密儀器的光學、機械與電子學基礎理論 ,測量與控制 理論和有關測控儀器的設計方法 ,受到現代測控技術和儀器應用的訓練 ,具有本專業測控技術及儀器系統的應用及設計開發能力

　　畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力 :

　　1. 具有較扎實的'自然科學基礎 , 較好的人文、藝術和社會科學基礎及正確運用本國語言、文字的表達能力 ;

　　2. 較系統地掌握本專業領域寬廣的技術理論基礎知識 ,主要包括機械學、電子學、光學、測量與控制、市場經濟及企業管理等基礎知識 ;

　　3. 掌握光、機、電、計算機相結合的當代測控技術和實驗研究能力 ,具有本專業測控技術、儀器與系統的設計、開發能力 ;

　　4. 具有較強的外語應用能力 ;

　　5. 具有較強的自學能力、創新意識和較高的綜合素質。

　　主干學科 : 光學工程、儀器科學與技術

　　主要課程 : 精密機械與儀器設計、精密機械制造工程、模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、微型計算機原理與應用、控制工程基礎、信號分析與處理、精密測控與系統、工程光學。

　　主要實踐性教學環節 : 包括軍訓, 金工、電工、電子實習 , 認識實習 , 生產實習 , 社會實踐 , 課程設計 , 畢業設計 ( 論文 ) 等 , 一般應安排40周以上。

　　主要專業實驗 : 測試與檢測、微型計算機與接口、控制、光學光電等專業實驗。

　　修業年限 : 四年。

　　授予學位 : 工學學士

　　業務培養目標 : 本專業培養具備精密儀器設計制造以及測量與控制方面基礎知識與應用能力 , 能在國民經濟各部門從事測量與控制領域內有關技術、儀器與系統的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理等方面的高級工程技術人才

　　業務培養要求 : 本專業學生主要學習精密儀器的光學、機械與電子學基礎理論 ,測量與控制 理論和有關測控儀器的設計方法 ...

測控技術與儀器專業介紹2

專業前景：計算機化的測試與控制技術以及智能化的精密測控儀器與系統，是現代化的工農業生產、科學技術研究、管理檢測監控等領域的重要標志和手段。本專業培養掌握相關領域的知識與技能，適應高新技術、信息化生產與社會發展的人才，以適應不斷崛起的'高新產業、技術園區，以及技術監督檢測部門的需要。

　　培養目標：本專業針對現代化的工農業生產、科學技術研究、管理檢測監控等領域發展需求，培養學生掌握計算機化的測試與控制技術以及智能化的精密儀器技術與系統，造就學生勇于思維創新和實踐動手能力，為高技術、信息化的生產與社會發展服務。

　　培養特色：本專業遵循測控一體、光機電融合、計算機信息化特征的專業定位，以機械學、電子學、光科學為基礎，以計算機技術、檢測技術、控制技術、光電技術以及儀器設計與運用為主要技術手段，強調學生堅實的多學科理論基礎的獲得，著重學生創新思維意識的造就，突出學生專業實踐能力的培養，強化學生工程技術應用方面的訓練。

　　主干課程：機械設計、機械制造基礎、電子技術、微機原理及接口技術、傳感器原理與應用、自動控制原理、測試技術、精密測控與系統、計算機測控技術、光電技術與儀器、現代成像技術、紅外技術與應用、測控儀器設計等。

　　所授學位：工學學士

　　就業方向：畢業后可到技術學校、研究單位、生產企業、管理部門，從事相關領域的教學、科研、設計、生產、應用、經營、管理以及質量檢測與技術監督等工作。

　　深造情況：可在機械電子工程專業或精密儀器與機械、測試計量技術與儀器、計算機應用技術、機械制造及其自動化、農業機械化工程、農業電氣化與自動化、控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置等相關專業繼續深造。

測控技術與儀器專業介紹3

　　本專業以光、機、電、計算機一體化為特色，培養具有現代科學創新意識、知識面寬、基礎理論扎實、計算機和外語能力強，可從事計算機應用、電子信息、智能儀器、虛擬儀器、測量與控制等多領域的產品設計制造、科技開發、應用研究、企業管理等多方面的高級工程技術及經營管理人才。同時因為他們專業知識面寬廣，具有很強的適應能力和廣泛的發展空間，也可從事計量、測試、控制工程、智能儀器儀表、計算機軟件和硬件等高新技術領域的設計、制造、開發和應用等工作，轉行比較容易。測控技術自古以來就是人類生活和生產的重要組成部分。最初的測控嘗試都是來自于生產生活的需要，對時間的測控要求使人類有了日晷這一原始的時鐘，對空間的測控要求使人類有了點線面的認識�，F代社會對測控的要求當然不會停留在這些初級階段，隨著科技的發展，測控技術進入了全新的時代。

　　一、測控的幾個重要過程及其新技術

　　1.信號采集

　　在信號采集環節，主要是采集對象發出的各種信號，再將這種信號轉換成電信號，以便于后續的處理。對象發出的信號大多數是通過傳感器來采集的，包括物理信號（如溫度、流量、壓力等）和化學信號（如濕度、氣味等）兩大類，當然還包括不能歸為這兩類的一些信號，如可靠性、價格等。而開關量信號（帶有數字信號的特征）則主要是靠帶有單片機電路的儀器，如無紙記錄儀，進行采集。此外，圖像信號自然是由攝像裝置來進行采集。

　　傳感器是一種將物理量，化學量，生物量等轉換成電信號的器件。輸出信號有不同形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，能滿足信息傳輸、處理、記錄、顯示、控制要求，是自動檢測系統和自動控制系統中不可缺少的元件。光導纖維的應用是傳感器材料的重大突破，其最早用于光通信技術。光纖傳感器與傳統傳感器相比，靈敏度高，結構簡單，體積小，耐腐蝕，電絕緣性好，光路可彎曲，便于實現遙測等。光纖傳感器與集成光路技術相結合，加速光纖傳感器技術的發展。將集成光路器件代替原有光學元件和無源光器件，使光纖傳感器有高的帶寬低的

　　信號處理電壓，可靠性高，成本低。半導體技術中的加工方法有氯化，光刻，擴散，沉積和平面電子工藝。各向導性腐蝕及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進到傳感器制造。因而產生了各種新型傳感器，如利用半導體技術制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應的氣敏濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制壓力傳感器等。

　　集成傳感器的優勢是傳統傳感器無法達到的，它不僅僅是一個簡單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件同時集成再一塊芯片上，使之具有校準，補償，自診斷和網絡通信的能力，它可降低成本，增加產量。

　　智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計算機和傳感器相結合的成果，它兼有檢測，判斷和信息處理功能，與傳統傳感器相比有很多特點：具有判斷和信息處理能力，能對測量值進行修正，誤差補償，因而提高測量精度，可實現多傳感器多參數測量，有自診斷和自校準功能，提高可靠性。

　　2.信號整理

　　在信號的整理階段，主要是對采集到的電信號進行平整、濾波、模數轉換等，轉換成便于處理的數字信號。上述三種信號類型在整理階段的內容有所不同，比如對傳感器傳來的信號主要是進行信號放大、平整、濾波和模數轉換的過程；而對于開關量信號通過無紙記錄儀的采集之后一般都能夠轉換成所需要的數字信號以待輸出到下一個處理環節；對于圖像信號，經采集之后主要是用于顯示，若還需對圖像進行處理，再顯示，或者發出控制信號，那么也必須將圖像信號轉換成數字信號，進行處理，這就是一個復雜的問題。

　　我們通常使用的模數轉換器大多為積分型和逐次逼近型，積分型轉換效果不夠好，轉換過程中帶來的誤差較大，逐次逼近型轉換效果好但是制作成本較高，尤其是高位數轉換，轉換位數越多，精度越高，制作成本就越高。而∑-△ADC可以以相對逐次逼近型簡單的電路結構，而得到低成本，高位數及高精度的轉換效果∑-△ADC大多設計為16或24bit轉換精度，近幾年來，在相關的高精度儀器制作領域該轉換器得到了越來越廣泛的應用�！�-△模數轉換器的工作原理簡單的講，就是將模數轉換過后的數字量再做一次窄帶低通濾波處理。當模擬量進入轉換器后，先在調制器中做求積處理，并將模擬量轉換為數字量，在這個過程中會產生一定的量化噪聲，這種噪聲將影響到輸出結果，因此，采用將轉換過的

　　數字量以較低的頻率一位一位地傳送到輸出端，同時在這之間加一級低通濾波器的方法，就可將量化噪聲過濾掉，從而得到一組精確的數字量。AD7708和AD7718就是∑-△的典型應用。

　　3.信號處理

　　在信號的處理階段，主要是對數字信號進行處理以便顯示，或者發出控制信號。我們通過顯示出來的信號來判斷自動化系統上對象的運轉是否正常，如果信號顯示不正常，就需要對信號進行計算與處理，得到控制信號發送給對象，使對象調整運轉的狀態以復歸正常。

　　單片機是進行數據處理的芯片。單片機在目前的發展形勢下，有以下幾大趨勢：可靠性及應用越來越高和互聯網連接已是一種明顯的走向，所集成的部件越來越多，NS公司的單片機已經把語音圖像部件也集成到了單片機中，也就是說，單片機的意義只是在于單片集成電路，而不在于其功能了，如果從功能上講，它可以是萬用機，原因是其內部已集成上各種應用電路了。功耗越來越低，和模擬電路結合越來越多，隨著半導體工藝技術的發展及系統設計水平的提高，單片機還會不斷產生新的變化和進步，最終人們可能發現，單片機與微機系統之間的距離越來越小，甚至難以辨認。

　　單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百臺單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數量還要多。

　　4.數據顯示控制

　　在顯示與控制環節，顯示主要是指將數字信號通過便于我們觀察的形式顯示出來以便我們進行判斷，控制主要是指將控制信號傳送給并作用于對象的過程。上面的四個環節就構成了整個測控的過程，如果包括控制的過程，則剛好形成了一個閉環，即信號從對象開始，經過采集、整理、處理，最后又將控制信號作用于對象的閉環。

　　二、發展方向與學科前沿

　　1配合數控設備的技術創新(如主軸速度，精度創成)

　　數控設備的主要誤差來源可分為幾何誤差（共有21項）和熱誤差。對于重復出現的系統誤差，可采用軟件修正；對于隨機誤差較大的情況，要采用實時修正方法。對于熱誤差，一般要通過溫度測量進行修正。中國機床行業市場萎縮同時又大量進口國外設備的原因之一就是因為這方面的技術沒有得到推廣應用。為此，需要高速多通道激光干涉儀：其測量速度達60m/min以上，采樣速度達5000次/sec以上，以適應熱誤差和幾何誤差測量的需要。空氣折射率實時測量應達到2×10的-7次方水平，其測量結果和長度測量結果可同步輸入計算機。

　　2運行和制造過程的.監控和在線檢測技術

　　綜合運用圖像、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質相互作用原理的傳感器具有非接觸、高靈敏度、高柔性、應用范圍廣的優點。在這個領域綜合創新的天地十分廣闊，如振動、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。

　　3配合信息產業和生產科學的技術創新

　　為了在開放環境下求得生存空間，沒有自主創新技術是沒有出路的。因此應該根據有專利權、有技術含量、有市場等原則選擇一些項目予以支持。根據當前發展現狀，信息、生命醫學、環保、農業等領域需要的產品應給予優先支持。如醫學中介入治療的精密儀器設備、電子工業中的超分辨光刻和清潔方法和機理研究等。

　　三、優先領域

　　在基礎研究的初期，對于能否有突破性進展是很難預測的。但是，當已經取得突破性進展時，則需要有一個轉化機制以進入市場。

　　1納米溯源技術和系統。

　　2介入安裝和制造的坐標跟蹤測量系統。

　　關鍵理論和技術：超半球反射器(n=2或在機構上創新)，快速、多路干涉儀(頻差3～5兆)，二維精密跟蹤測角系統(0.2″～0.5″)，通用信號處理系統(工作頻率5兆)，無導軌半導體激光測量系統(分辨率1μm)，熱變形仿真，力變形仿真。

　　這些內容不局限于一種技術方案，而是幾種不同技術方案中概括出來的共同點。如采用無導軌干涉儀，對跟蹤系統的要求可以降低；采用二維精密跟蹤測角系統在1M3測量范圍內可以得到高精度；有了超半球反射鏡可以提高4路跟蹤方案的精度。在現場進行介入制造和裝配不能等待很長時間，力和熱變形的補償是必須的而且需要足夠快，現在的技術還有相當大的差距，所以這些進展是關鍵性的。

　　應用范圍：新型并行機構機床的鑒定，飛機裝配型架的鑒定，大型設備安裝，用于生物芯片精密機器人校準等。

　　3非接觸測頭以及各種掃描探針顯微鏡

　　航空航天行業對此已經提出迫切要求，這是今后坐標測量機發展的關鍵技術。目前接觸式測頭已完全被國外所壟斷，非接觸測頭還沒有發展成熟，我們有參與競爭的機遇。以前較多采用的激光三角法原理受到很多限制，難以有突破性進展，但可在原理創新上下功夫。應該突破0.1～0.5μm分辨率。

　　4計算機輔助測量理論

　　信號處理系統的標準化、模塊化、兼容和集成。例如，目前多數采用ISA總線、IEEE488口，今后計算機可能取消ISA總線，用于筆記本電腦的USB接口將廣泛應用。過去，中國生產的儀器滿足于數字顯示，沒有數據交換接口，難以進入國際市場。國外生產的儀器普遍配備IEEE488(GPIB)口。RS232：目前有可能成為替代物的高性能標準是USB、IEEE1394和VXI。在此轉折期為我們提供了機遇。目前虛擬儀器的工作頻段在千赫數量級，對于干涉信號處理顯得太低，可以采取聯合互補的方法形成模塊系列，同時降低成本，從總體上提高研發工作的效率。根據已有基礎，發展特長，有利于克服重復研究。

　　5新器件，新材料

【測控技術與儀器專業介紹】相關文章：

測控技術與儀器專業介紹02-10

測控技術與儀器專業特色有哪些介紹01-11

測控技術與儀器專業就業前景03-21

測控技術與儀器專業就業前景如何03-18

測控技術與儀器專業就業前景怎樣04-01

測控技術與儀器專業高校排名榜01-20

測控技術與儀器專業就業前景與就業方向01-20

實習報告測控技術與儀器01-01

測控技術與儀器專業就業方向怎么樣04-01