測控技術與儀器是一門研究信息的獲取和處理,以及對相關要素進行控制的理論與技術。“測控技術與儀器”是指對信息進行采集、測量、存儲、傳輸、處理和控制的手段與設備,包含測量技術、控制技術和實現這些技術的儀器儀表及系統。
什么是測控技術?
測控技術與儀器,是建立在精密機械、電子技術、光學、自動控制和計算機技術的基礎上,主要研究各種精密測試和控制技術的新原理、新方法和新工藝。近年來,計算機技術在測控技術的應用研究中呈現出越來越重要的地位。
測控技術是直接應用于生產生活的應用技術,它的應用涵蓋了“農輕重、海陸空、吃穿用”等社會生活各個領域。儀器儀表技術是國民經濟的“倍增器”,科學研究的“先行官”,軍事上的“戰斗力”以及法制法規中的“物化法官”。計算機化的測試與控制技術以及智能化得精密測控儀器與系統是現代化工農業生產、科學技術研究、管理檢測監控等領域的重要標志和手段,發揮著越來越重要的作用。
測控技術與儀器儀表技術的應用
測控技術是一門應用性技術,廣泛用于工業、農業、交通、航海、航空、軍事、電力和民用生活各個領域。隨著生產技術的發展需要,測控技術從最初的控制單個及其、設備,到控制整個過程,乃至系統,特別是在當今現代科技領域的尖端技術中,測控技術起著至關重要的作用。
冶金工業中,測控技術的應用有:煉鐵過程的熱風爐控制、裝料控制與高爐控制,軋鋼過程的壓力控制、軋機速度控制、卷曲控制等及其中使用的多種檢測儀表等。
電力工業中,測控技術的應用有鍋爐的燃燒控制系統、汽輪機的自動監控、自動保護、自動調節與自動程序控制系統與發動機的電力輸入輸出控制系統等。
煤炭工業中,測控技術的應用有: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、井下安全保障監控系統等,煤精煉過程的熄焦過程控制、煤氣回收控制、精煉過程控制、生產機械傳動控制等。
石油工業中,測控技術的應用有:采油過程的磁性定位儀、含水儀、壓力計等支撐測井技術的各種測量儀表,煉油過程的供電系統、供水系統、供蒸汽系統、供氣系統、儲運系統和三廢處理系統與其連續生產過程中大量參數的檢測儀表等。
化學工業中,測控技術的應用有: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測量需要的測量儀表與按照預定規律控制被控參數的控制儀表等。
機械工業中,測控技術的應用有:精密數字控制機床、自動生產線、工業機器人等。
航空航天工業中,測控技術的應用有:飛行器的飛行高度、飛行速度、飛行狀態與方向、加速度、過載以及發動機狀態等參數的測量,航天技術的航天運載器技術、航天器技術、航天測控技術等。
軍事裝備中,測控技術的應用有:精確制導武器、智能型彈藥、軍隊自動化指揮系統(C4IRS系統)、外層空間軍事裝備(如各種軍用偵察、通信、預警、導航衛星等等)。
測控技術的形成與發展
科學技術發展史實人類認識自然、改造自然的歷史、也是人類文明史的重要組成部分。科學技術的發展首先取決于測量技術的發展。近代自然科學是從真正意義上的測量開始的。許多杰出的科學家夢都是科學儀器的發明家和測量方法的創立者。測量技術的進步直接帶動著科學技術的進步。
·第一次科技革命時期
17~18世紀,測控技術初見端倪,歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力制成簡單的檢流計,利用光學透鏡制成望遠鏡,從而奠定了電學和光學儀器的基礎。18世紀60年代,第一次科技革命開始于英國,直到19世紀,第一次科技革命擴展到歐美、日本,其間,一些簡單的測量器具,如測量長度、溫度、壓力等的器具已經用于生活當中,創造了巨大的生產力。
·第二次科技革命時期
19世紀初電磁領域的一系列發展,引發了第二次科技革命。由于發明了測量電流的儀表,才使電磁學迅速走上正軌,獲得了一個又一個長大的發現。電磁學領域的許多發明,如電報、電話、發電機等,促進了電氣時代的到來。同時,其他各種用于測量和觀察的儀器也不斷涌現,如使用于1891年以前的用于高程測量的精密一等經緯儀等。
·第三次科技革命時期
二戰后,各國對高科技的迫切需要,推動了生產技術有一般的機械化帶電氣化、自動化轉變,科學理論研究取得一系列重大突破。
在此期間,以機電產品為典型代表的制造業開始產業化發展,產品大批量生產的特點是循環作業和流水作業,要讓這些自動起來,就要求加工生產的滅個階段自動檢測工件的位置、尺寸、形狀、姿態或性能等。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興起,就需要大量的測控儀表。自動化儀表開始標準化生產,按需構成自動控制系統。同時,此期間還誕生了數控機床和機器人技術,測控技術與儀器在其中都有重要的應用。
隨著科學技術的發展,儀器儀表從只能進行簡單的測量、觀察開始,已成為測量、控制和實現自動化必不可少的技術工具。為了滿足各方面的需求,儀器儀表已從傳統的應用領域擴展到了生物醫學、生態環境、生物工程等非傳統應用領域。
21世紀以來,一大批當代最新的技術成果,如納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學研究成果、基因層次的生物學研究成果,以及高精密超性能特張功能材料研究成果和全球網絡技術推廣應用成果等相繼問世,是儀器儀表領域發生了根本性的變革,促進了高科技化、智能花的新型儀器儀表時代的來臨。
測控技術與儀器專業,是一個傳統,而又充滿著發展前景的專業。說它傳統,是因為它有著古老的起源,經歷了數百年的發展,對社會發展起了重要的作用。作為一個傳統的專業,它同時涉及到了許多學科,這使它仍然具有強大的生命力。
隨著現代測控技術、電子信息技術和計算機技術等的進一步發展,它迎來了一個創新發展的新機遇,必將在各領域產生更多更關鍵的應用。