1、儀器科學(xué)與技術(shù)的學(xué)科分布儀器科學(xué)與技術(shù)的學(xué)科分布 n一級(jí)學(xué)科：一級(jí)學(xué)科：儀器科學(xué)與技術(shù)儀器科學(xué)與技術(shù) n二級(jí)學(xué)科：二級(jí)學(xué)科：精密儀器精密儀器 測(cè)試計(jì)量技術(shù)與儀器測(cè)試計(jì)量技術(shù)與儀器 導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制 n本科專業(yè)：本科專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器測(cè)控技術(shù)與儀器 特點(diǎn)：特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)、就業(yè)形勢(shì)好、承辦學(xué)校快速增加、適應(yīng)性強(qiáng)、就業(yè)形勢(shì)好、承辦學(xué)校快速增加、 招生形勢(shì)不容樂(lè)觀招生形勢(shì)不容樂(lè)觀 2008年，對(duì)年，對(duì)260個(gè)專業(yè)就業(yè)排名，本專業(yè)排名為個(gè)專業(yè)就業(yè)排名，本專業(yè)排名為34 1997年年70多所至今多所至今200多所多所 測(cè)控技術(shù)與儀器測(cè)控技術(shù)與儀器 習(xí)慣上指：習(xí)慣上指： n儀器儀表儀器儀表

2、 n檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng) n測(cè)控系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng) n測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng) 定義定義： 被測(cè)信息：被測(cè)信息： 傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)全部操作：全部操作： 檢測(cè)過(guò)程：檢測(cè)過(guò)程： 確定被測(cè)對(duì)象的確定被測(cè)對(duì)象的屬性屬性和和量值量值為目的的全部操作為目的的全部操作 測(cè)控的基本概念測(cè)控的基本概念 信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出 物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、） 被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象：宇宙萬(wàn)物 宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體 ） 檢測(cè)器具：檢測(cè)器具： 化學(xué)量（化

3、學(xué)量（PH、成份、成份） 生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫例：空調(diào)機(jī)測(cè)量控制室溫 測(cè)控的基本概念測(cè)控的基本概念 空氣空氣 被測(cè)對(duì)象：被測(cè)對(duì)象： 被測(cè)信息：被測(cè)信息： 檢測(cè)器具：檢測(cè)器具： 操作過(guò)程：操作過(guò)程： 室內(nèi)空氣室內(nèi)空氣 溫度溫度 溫度傳感器溫度傳感器 - 熱電阻、熱電偶熱電阻、熱電偶 熱敏電阻熱敏電阻 電信號(hào)電信號(hào) 處理處理 顯示顯示 空調(diào)機(jī)空調(diào)機(jī) 測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成 接接 口口 總總 線線 存儲(chǔ)存儲(chǔ) 顯示顯示 分析分析 監(jiān)控監(jiān)控 判斷判斷 決策決策 一般構(gòu)成：一般構(gòu)成： 信號(hào)檢出信號(hào)檢出 信號(hào)檢出信號(hào)檢出 信號(hào)檢出信號(hào)檢出 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換

4、 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 處理顯示處理顯示 處理顯示處理顯示 處理顯示處理顯示 信號(hào)檢出：信號(hào)檢出：功能 功能 - 將被測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化（將被測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化（detection） 器件器件 - 傳感器（傳感器（sensor, transducer） 信號(hào)轉(zhuǎn)換：信號(hào)轉(zhuǎn)換：功能 功能 - 將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于處理的形式（將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于處理的形式（conversion） 器件器件 - 信號(hào)調(diào)理電路（信號(hào)調(diào)理電路（signal conditioning circuit） 處理顯示：處理顯示：功能 功能 - 分析（分析（analysis）、處理（）

5、、處理（processing）、顯示（）、顯示（display） 通訊接口通訊接口/總線接口總線接口(RS232、RS485、GPIB、 PCI、 ) 其它環(huán)節(jié)：其它環(huán)節(jié)： 存儲(chǔ)、監(jiān)控、決策存儲(chǔ)、監(jiān)控、決策 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 組成組成 力力 位移位移 速度速度 加速度加速度 壓力壓力 流量流量 溫度溫度 電阻式電阻式 電容式電容式 電感式電感式 壓電式壓電式 熱電式熱電式 光電式光電式 磁電式磁電式 電橋電橋 放大器放大器 濾波器濾波器 調(diào)制器調(diào)制器 解調(diào)器解調(diào)器 運(yùn)算器運(yùn)算器 阻抗變換器阻抗變換器 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 筆式記錄儀筆式記錄儀 光線示波器光線示波器 磁帶記錄儀磁帶記錄儀 電子

6、示波器電子示波器 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 顯示器顯示器 磁卡磁卡 數(shù)據(jù)處理器數(shù)據(jù)處理器 頻譜分析儀頻譜分析儀 FFT 實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀 電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī) 被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象 傳感器傳感器 中間變換中間變換 測(cè)量裝置測(cè)量裝置 顯示及顯示及 記錄裝置記錄裝置 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果 處理裝置處理裝置 激發(fā)裝置激發(fā)裝置 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 分類分類 n按技術(shù)范圍及應(yīng)用領(lǐng)域分按技術(shù)范圍及應(yīng)用領(lǐng)域分: 1.工業(yè)自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)及相關(guān)測(cè)控技術(shù)工業(yè)自動(dòng)化儀表、控制系統(tǒng)及相關(guān)測(cè)控技術(shù) 2.科學(xué)儀器及相關(guān)測(cè)控技術(shù)科學(xué)儀器及相關(guān)測(cè)控技術(shù) 3.醫(yī)療儀器及相關(guān)測(cè)控技術(shù)醫(yī)療儀器及相關(guān)測(cè)控技術(shù) 4.信

7、息技術(shù)電測(cè)、計(jì)量?jī)x器及相關(guān)測(cè)控技術(shù)信息技術(shù)電測(cè)、計(jì)量?jī)x器及相關(guān)測(cè)控技術(shù) 5.各類專用儀器儀表及相關(guān)測(cè)控技術(shù)各類專用儀器儀表及相關(guān)測(cè)控技術(shù) 6.相關(guān)傳感器、元器件、制造工藝、材料及其基礎(chǔ)相關(guān)傳感器、元器件、制造工藝、材料及其基礎(chǔ) 科學(xué)技術(shù)科學(xué)技術(shù) 測(cè)控技術(shù)與儀器概述測(cè)控技術(shù)與儀器概述(分類分類) n按行業(yè)分類按行業(yè)分類: n工業(yè)自動(dòng)化儀表、電工儀器儀表、光學(xué)工業(yè)自動(dòng)化儀表、電工儀器儀表、光學(xué) 儀器、計(jì)時(shí)儀器、導(dǎo)航制導(dǎo)儀器、分析儀器、計(jì)時(shí)儀器、導(dǎo)航制導(dǎo)儀器、分析 儀器、實(shí)驗(yàn)室儀器、地質(zhì)儀器、醫(yī)療儀儀器、實(shí)驗(yàn)室儀器、地質(zhì)儀器、醫(yī)療儀 器、船用儀表、航空儀表器、船用儀表、航空儀表20多個(gè)專業(yè)多個(gè)專業(yè)

8、測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 特點(diǎn)特點(diǎn) 1. 多學(xué)科交叉綜合多學(xué)科交叉綜合 知識(shí)面寬知識(shí)面寬 2. 儀器門類繁多儀器門類繁多 一專多能一專多能 3. 對(duì)新技術(shù)敏感對(duì)新技術(shù)敏感 知識(shí)更新快知識(shí)更新快 4. 信息源頭技術(shù)信息源頭技術(shù) 信息技術(shù)信息技術(shù) 5. 共同基礎(chǔ)共同基礎(chǔ) 適于通材教育適于通材教育 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 內(nèi)內(nèi)涵涵 基礎(chǔ)寬闊的基礎(chǔ)寬闊的 數(shù)、理、化、數(shù)、理、化、 生生 基礎(chǔ)學(xué)科基礎(chǔ)學(xué)科 門類繁多的技術(shù)學(xué)科門類繁多的技術(shù)學(xué)科 (儀器、電子、自動(dòng)化、儀器、電子、自動(dòng)化、 計(jì)算機(jī)、光學(xué)、機(jī)械計(jì)算機(jī)、光學(xué)、機(jī)械) 高度綜合高度綜合 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位與作用地位與作用) 歷史

9、時(shí)代：歷史時(shí)代：手工化手工化機(jī)械化機(jī)械化自動(dòng)化自動(dòng)化信息化信息化 生產(chǎn)方式：生產(chǎn)方式： 人與簡(jiǎn)人與簡(jiǎn) 單工具單工具 動(dòng)力機(jī)動(dòng)力機(jī) 與機(jī)械與機(jī)械 自動(dòng)測(cè)自動(dòng)測(cè) 量控制量控制 智能機(jī)智能機(jī) 械裝置械裝置 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位作用地位作用) 1. 信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然信息化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然 人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系人與機(jī)器的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系： 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位作用地位作用) 2. 信息流是客觀世界的一個(gè)主流信息流是客觀世界的一個(gè)主流 物料流物料流 能流能流 信息流信息流 客觀世界客觀世界 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位作用地位作用) 著名科學(xué)家錢學(xué)森指出著名科

10、學(xué)家錢學(xué)森指出: 發(fā)展高新技術(shù)發(fā)展高新技術(shù),信息技術(shù)信息技術(shù) 是關(guān)鍵是關(guān)鍵,信息技術(shù)包括測(cè)量信息技術(shù)包括測(cè)量 技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信 技術(shù)。測(cè)量技術(shù)是關(guān)鍵和技術(shù)。測(cè)量技術(shù)是關(guān)鍵和 基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 信息流信息流 信息技術(shù)信息技術(shù) 測(cè)量測(cè)量 儀器儀表儀器儀表 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 通信通信 （錢學(xué)森錢學(xué)森語(yǔ)）語(yǔ)） （王大衍王大衍等語(yǔ)）等語(yǔ)） 信息工業(yè)重要組成部分信息工業(yè)重要組成部分 信息工業(yè)的源頭信息工業(yè)的源頭 信息流組成信息流組成 信息流信息流獲取傳輸處理控制 3.信息獲取是信息流的一環(huán)信息獲取是信息流的一環(huán),是儀是儀 器儀表的主要

11、任務(wù)器儀表的主要任務(wù) 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 獲取信息獲取信息是儀器科學(xué)的基本任務(wù)是儀器科學(xué)的基本任務(wù) 儀器儀表是信息工業(yè)的儀器儀表是信息工業(yè)的源頭源頭 儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)儀器儀表是信息產(chǎn)業(yè)重要組成部分重要組成部分 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 地位與作用地位與作用 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) 倍增器倍增器 科學(xué)研究科學(xué)研究 先行官先行官 社社 會(huì)會(huì) 物化法官物化法官 軍軍 事事 戰(zhàn)斗力戰(zhàn)斗力 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) n工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器 儀器儀表技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的儀器儀表技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)

12、民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的 關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵領(lǐng)域 在美國(guó)：儀器儀表占在美國(guó)：儀器儀表占4%，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)占總量的，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)占總量的 66% 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位作用地位作用) n工業(yè)生產(chǎn)倍增器工業(yè)生產(chǎn)倍增器 檢測(cè)技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)檢測(cè)技術(shù)是帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè) 關(guān)鍵領(lǐng)域關(guān)鍵領(lǐng)域 在美國(guó)：檢測(cè)技術(shù)占在美國(guó)：檢測(cè)技術(shù)占4%，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)66% 檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 在線檢測(cè)在線檢測(cè) （自動(dòng)化生產(chǎn)線）：（自動(dòng)化生產(chǎn)線）：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、零件尺寸、產(chǎn)品缺陷檢測(cè)、 裝配定位裝配定位. 測(cè)控系

13、統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用 離線檢測(cè)離線檢測(cè) （對(duì)已加工對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)）：對(duì)已加工對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)）： 零件參數(shù)、零件參數(shù)、 尺寸與形位公差、尺寸與形位公差、 品質(zhì)參數(shù)品質(zhì)參數(shù) 作作 用：現(xiàn)代工程裝備中，用：現(xiàn)代工程裝備中， 檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占檢測(cè)環(huán)節(jié)的成本約占812% 運(yùn)載火箭試制費(fèi)運(yùn)載火箭試制費(fèi)有一半用于儀器儀表有一半用于儀器儀表 檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異檢測(cè)技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異 檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增檢測(cè)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用與日俱增 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用)

14、家用電器家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動(dòng)對(duì)焦-紅外測(cè)距傳感器紅外測(cè)距傳感器 數(shù)字體溫計(jì)：接觸式數(shù)字體溫計(jì)：接觸式-熱敏電阻，非接觸式熱敏電阻，非接觸式-紅外傳感器紅外傳感器 自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)自動(dòng)感應(yīng)燈：亮度檢測(cè)-光敏電阻光敏電阻 空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測(cè)-熱敏電阻、熱電偶熱敏電阻、熱電偶 電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換-駐極電容傳感器駐極電容傳感器 遙控接收：紅外檢測(cè)遙控接收：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管 辦公商務(wù)辦公商務(wù)： 可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取可視對(duì)講、可視電話：圖像獲取-面

15、陣面陣CCDCCD 掃描儀：文檔掃描掃描儀：文檔掃描-線陣線陣CCDCCD 紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測(cè)-光敏二極管、光敏三極管光敏二極管、光敏三極管 醫(yī)療衛(wèi)生醫(yī)療衛(wèi)生： 電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè)電子血壓計(jì)：血壓檢測(cè) - - 壓力傳感器壓力傳感器 血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀血糖測(cè)試儀、膽固醇檢測(cè)儀 - - 離子傳感器離子傳感器 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) n科學(xué)研究的先行官科學(xué)研究的先行官 工欲善其事 必先利其器 諾貝爾獎(jiǎng)獲得者諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R. R. Ernst說(shuō)說(shuō)“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn) 步越來(lái)越依靠尖端儀器的發(fā)展步越來(lái)越依靠尖端儀器的發(fā)展” 俄國(guó)化學(xué)家

16、門捷列夫指出俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)始科學(xué)是從測(cè)量開(kāi)始 的的” 近近80年來(lái)，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得年來(lái)，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得 者達(dá)者達(dá)38人人 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) n軍事戰(zhàn)斗力軍事戰(zhàn)斗力 快速 精確 1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)年海灣戰(zhàn)爭(zhēng) 精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占精確制導(dǎo)炸彈和導(dǎo)彈占8% 2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng) 90% 1994年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局年美國(guó)防部建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行局 立體作戰(zhàn)立體作戰(zhàn) 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用 美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)

17、武器美軍研制的未來(lái)單兵作戰(zhàn)武器-OICW 夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù)夜視瞄準(zhǔn)機(jī)系統(tǒng)：非冷卻紅外傳感器技術(shù) 激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射激光測(cè)距儀：可精確的定位目標(biāo)。在發(fā)射2020毫米高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可毫米高爆彈時(shí)，激光測(cè)距儀可 將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí)將目標(biāo)的距離信息自動(dòng)傳輸至高爆彈的爆炸引信，以便精確的設(shè)定引爆時(shí) 間。間。 美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃-NMD 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用 1.地基攔截器地基攔截器 2.早期預(yù)警系統(tǒng)早期預(yù)警系統(tǒng) 3

18、.前沿部署前沿部署(如雷達(dá)）如雷達(dá)） 4.管理與控制系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng) 5. 衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星紅外線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng): 探測(cè)和發(fā)現(xiàn)探測(cè)和發(fā)現(xiàn) 敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤敵人導(dǎo)彈的發(fā)射并追蹤 導(dǎo)彈的飛行軌道；導(dǎo)彈的飛行軌道； 攔截器：能識(shí)別真假攔截器：能識(shí)別真假 彈頭，敵友方彈頭，敵友方 檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重檢測(cè)技術(shù)在航天領(lǐng)域舉足輕重 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 (地位與作用地位與作用) 飛行器測(cè)控飛行器測(cè)控 - 檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱檢測(cè)飛行器姿態(tài)、發(fā)電機(jī)工況，控制與操縱 火箭測(cè)控火箭測(cè)控 - 檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡檢測(cè)火箭狀況、姿態(tài)、軌跡 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)

19、概述 ( 地位作用地位作用) “阿波羅阿波羅10”： 火箭部分火箭部分-2077個(gè)傳感器個(gè)傳感器 飛船部分飛船部分-1218個(gè)傳感器，個(gè)傳感器， 檢測(cè)參數(shù)檢測(cè)參數(shù)-加速度、溫度、壓力、加速度、溫度、壓力、 振動(dòng)、流量、應(yīng)變、振動(dòng)、流量、應(yīng)變、 聲學(xué)、聲學(xué)、 神州飛船：神州飛船： 185臺(tái)（套）儀器裝置臺(tái)（套）儀器裝置 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位作用地位作用) n“物化法官物化法官” 檢查產(chǎn)品質(zhì)量檢查產(chǎn)品質(zhì)量 監(jiān)測(cè)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)環(huán)境污染 識(shí)別指紋假鈔識(shí)別指紋假鈔 查處違禁藥物查處違禁藥物 偵破刑事案件偵破刑事案件 測(cè)控系統(tǒng)概述測(cè)控系統(tǒng)概述 ( 地位作用地位作用) 教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè)

20、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、氣象預(yù)報(bào)、大地測(cè) 繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、繪、災(zāi)情預(yù)報(bào)、交通指揮、 涵蓋涵蓋 吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空吃穿用、農(nóng)輕重、海陸空 傳感技術(shù)所基于的物理基礎(chǔ)傳感技術(shù)所基于的物理基礎(chǔ) n1.守恒定律守恒定律：包括能量、動(dòng)量、電荷守 恒。 n2.場(chǎng)的定律場(chǎng)的定律：包括運(yùn)動(dòng)法則、電磁場(chǎng)定 律等。物質(zhì)在某時(shí)刻的狀態(tài)與物體在空 間的位置、分布、運(yùn)動(dòng)方式等有關(guān)，一 般可用物理方程描述。 傳感技術(shù)所基于的物理基礎(chǔ)傳感技術(shù)所基于的物理基礎(chǔ) n3.物質(zhì)法則物質(zhì)法則：它是表示物質(zhì)某種客觀性 質(zhì)的法則。例如用于彈性材料的虎克定 律，歐姆定律，某些材料的壓電、光電、 熱電、磁電等特性。 n4.統(tǒng)計(jì)法則統(tǒng)計(jì)法則：它是

21、把微觀系統(tǒng)和宏觀系 統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)的物理定律。 傳感技術(shù)所基于的主要效應(yīng)傳感技術(shù)所基于的主要效應(yīng) 物理效應(yīng)物理效應(yīng) 光電、電光、電磁、磁光、熱磁、光電、電光、電磁、磁光、熱磁、 壓磁、壓電、熱電、熱壓磁、壓電、熱電、熱-紅外等效應(yīng)、紅外等效應(yīng)、 光與聲本身的效應(yīng)（多普勒、喇曼光與聲本身的效應(yīng)（多普勒、喇曼 效應(yīng)等）半導(dǎo)體（吸附、表面場(chǎng)、效應(yīng)等）半導(dǎo)體（吸附、表面場(chǎng)、 隧道效應(yīng)等）隧道效應(yīng)等） 化學(xué)效應(yīng)化學(xué)效應(yīng) 生物效應(yīng)生物效應(yīng) (1) 莫爾條紋（莫爾條紋（Moire） 條紋寬度：條紋寬度： WW B )2/sin(2 W-柵距，柵距， a-線寬，線寬， b-縫寬縫寬 W=a+b ，a=b=W/2

22、特例：當(dāng)特例：當(dāng) =0, w1=w2 B= 光閘莫爾條紋光閘莫爾條紋 當(dāng)當(dāng) =0, w1w2 縱向莫爾條紋縱向莫爾條紋 均勻刻線 主光柵 指示光柵 夾角 明暗相間條紋莫爾條紋移動(dòng) 長(zhǎng)光柵長(zhǎng)光柵 - 直線位移；圓光柵直線位移；圓光柵 - 角位移角位移 構(gòu)成：主光柵構(gòu)成：主光柵 - 標(biāo)尺光柵，定光柵；指示光柵標(biāo)尺光柵，定光柵；指示光柵 - 動(dòng)光柵動(dòng)光柵 長(zhǎng)度長(zhǎng)度 - 測(cè)量范圍；刻線密度測(cè)量范圍；刻線密度 - 測(cè)量精度測(cè)量精度 ( 10、25、50、100、125線線/mm ) Keyence 激光測(cè)距傳感器激光測(cè)距傳感器 石英晶體的壓電效應(yīng)石英晶體的壓電效應(yīng) Z X Y (a)(b) 石英晶體 (

23、a)理想石英晶體的外形 (b)坐標(biāo)系 Z Y X 聲表面波聲表面波 傳感器傳感器 我國(guó)儀器儀表業(yè)發(fā)展方向我國(guó)儀器儀表業(yè)發(fā)展方向 1）“六高一長(zhǎng)二十化六高一長(zhǎng)二十化” 高性能、高精度、高穩(wěn)定、高 可靠、高環(huán)境性和長(zhǎng)壽命；小型化、集成化、成套化、電子 化、數(shù)字化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化、綜合 自動(dòng)化、光機(jī)電一體化、服務(wù)專門化、簡(jiǎn)捷化、家庭化、個(gè) 人化、無(wú)維護(hù)化、組裝生產(chǎn)自動(dòng)化、無(wú)塵化、專業(yè)化、規(guī)模 化。 2）今后1015年我國(guó)儀器儀表發(fā)展的目標(biāo)、方向目標(biāo)、方向 縮小與國(guó)際水平的差距為35年； 30的產(chǎn)品達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平； 產(chǎn)品在大工程中的配套能力85%,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額75%. 我國(guó)儀器儀表

24、業(yè)發(fā)展領(lǐng)域：我國(guó)儀器儀表業(yè)發(fā)展領(lǐng)域： 1）工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)；）工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)； 2）科學(xué)儀器；）科學(xué)儀器； 3）電子與電工測(cè)量?jī)x器；）電子與電工測(cè)量?jī)x器； 4）醫(yī)療儀器；）醫(yī)療儀器； 5）傳感器技術(shù)、新型傳感器；）傳感器技術(shù)、新型傳感器； 6）基礎(chǔ)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究。）基礎(chǔ)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究。 重點(diǎn)項(xiàng)目：重點(diǎn)項(xiàng)目： 1）新型傳感器及信息獲取、傳感技術(shù)）新型傳感器及信息獲取、傳感技術(shù) 2）過(guò)程測(cè)控系統(tǒng)、裝備及集成技術(shù)）過(guò)程測(cè)控系統(tǒng)、裝備及集成技術(shù) 3）微系統(tǒng)測(cè)量控制儀器儀表及其制造技術(shù)）微系統(tǒng)測(cè)量控制儀器儀表及其制造技術(shù) 4）新型計(jì)量測(cè)試儀器及計(jì)量基準(zhǔn)研究）新型計(jì)量測(cè)試

25、儀器及計(jì)量基準(zhǔn)研究 新型計(jì)量測(cè)試儀器及計(jì)量基準(zhǔn)研究的重要性新型計(jì)量測(cè)試儀器及計(jì)量基準(zhǔn)研究的重要性 四流企業(yè)靠降價(jià)四流企業(yè)靠降價(jià) 三流企業(yè)靠質(zhì)量三流企業(yè)靠質(zhì)量 二流企業(yè)靠服務(wù)二流企業(yè)靠服務(wù) 一流企業(yè)靠品牌一流企業(yè)靠品牌 超級(jí)企業(yè)靠標(biāo)準(zhǔn)超級(jí)企業(yè)靠標(biāo)準(zhǔn) 現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) n智能化智能化 n虛擬化虛擬化 n網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化 n微型化微型化 n軟測(cè)量技術(shù)軟測(cè)量技術(shù) nMEMS 是美國(guó)的簡(jiǎn)稱是美國(guó)的簡(jiǎn)稱 nMicrosystem 歐洲的稱謂歐洲的稱謂 nMicromachine 日本的稱謂日本的稱謂 MEMS 微傳感器微傳感器 微電子電路微電子電路 微執(zhí)行器微執(zhí)行器 微結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu) nM

26、EMS 是美國(guó)的簡(jiǎn)稱是美國(guó)的簡(jiǎn)稱 nMicrosystem 歐洲的稱謂歐洲的稱謂 nMicromachine 日本的稱謂日本的稱謂 MEMS 微傳感器微傳感器 微電子電路微電子電路 微執(zhí)行器微執(zhí)行器 微結(jié)構(gòu)微結(jié)構(gòu) MEMS應(yīng)用 汽車安全氣囊傳感器汽車安全氣囊傳感器 (a) 來(lái)自來(lái)自Analog Devices 公司的首個(gè)商業(yè)化加速度公司的首個(gè)商業(yè)化加速度 計(jì)（計(jì)（1990）；它的尺寸小）；它的尺寸小 于于 1cm2 (左左) (b) 電容式傳電容式傳 感極板，感極板，60 微米深微米深(右右) 當(dāng)前的當(dāng)前的MEMS加速度計(jì)加速度計(jì)(左左), 與與 全封裝器件全封裝器件(右右) 醫(yī)療用壓力傳感器

27、醫(yī)療用壓力傳感器 壓電壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖壓電壓力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (a) 連在靜脈上的一次性血壓計(jì)連在靜脈上的一次性血壓計(jì) (b) 一次性血壓計(jì)一次性血壓計(jì) (c ) 用來(lái)在心臟導(dǎo)管植入時(shí)的血壓監(jiān)控傳感器用來(lái)在心臟導(dǎo)管植入時(shí)的血壓監(jiān)控傳感器 直徑: 1 mm 重量: 12.5 mg 最大轉(zhuǎn)速: 18000 rpm 最大力矩: 1.5 Nm 直徑: 2 mm 重量: 38 mg 最大轉(zhuǎn)速: 25000 rpm 最大力矩: 4.6 Nm 直徑: 4.5 mm 流量: 12.6ml/min n微飛機(jī)微飛機(jī) 19991999年年 尺寸尺寸: : 18.818.8 2.52.5 4.6 mm4.6 mm3

28、 3 重量重量: 106.7 mg: 106.7 mg 模數(shù)模數(shù):0.03mm:0.03mm 減速比：減速比：44.2:144.2:1 外徑：外徑：2mm2mm 磁懸浮轉(zhuǎn)子微陀螺定子的俯視顯微圖 磁懸浮轉(zhuǎn)子微陀螺封裝芯片 轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 陀螺精度測(cè)量實(shí)驗(yàn) 謝謝！再見(jiàn)！謝謝！再見(jiàn)！ Thank you for your attentionThank you for your attention 測(cè)控技術(shù)與儀器測(cè)控技術(shù)與儀器 習(xí)慣上指：習(xí)慣上指： n儀器儀表儀器儀表 n檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng) n測(cè)控系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng) n測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng) 定義定義： 被測(cè)信息：被測(cè)信息： 傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)傳感

29、器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)全部操作：全部操作： 檢測(cè)過(guò)程：檢測(cè)過(guò)程： 確定被測(cè)對(duì)象的確定被測(cè)對(duì)象的屬性屬性和和量值量值為目的的全部操作為目的的全部操作 測(cè)控的基本概念測(cè)控的基本概念 信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出 物理量（光、電、力、熱、磁、聲、物理量（光、電、力、熱、磁、聲、） 被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象：宇宙萬(wàn)物 宇宙萬(wàn)物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體 ） 檢測(cè)器具：檢測(cè)器具： 化學(xué)量（化學(xué)量（PH、成份、成份） 生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成測(cè)控系統(tǒng)的構(gòu)成 接接 口口 總總 線線 存儲(chǔ)存儲(chǔ) 顯示顯示 分析分析 監(jiān)控監(jiān)控 判斷判斷 決策決策 一般構(gòu)成：一般構(gòu)成： 信號(hào)檢出信號(hào)檢出 信號(hào)檢出信號(hào)檢出 信號(hào)檢出信號(hào)檢出 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 處理顯示處理顯示 處理顯示處理顯示 處理顯示處理顯示 信號(hào)檢出：信號(hào)檢出：功能 功能 - 將被測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化（將被測(cè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變