我所了解的测控技术与仪器精11 黄磊（2011010478）摘要：本文介绍了测控技术与仪器的基本情况，重点介绍了它的发展前景。

关键词：重要作用测控过程发展现状未来发展1. 测控技术与仪器简介1.1 概念测控技术与仪器是研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。

1.2 概述著名科学家门捷列夫讲过，“科学是从测量开始的”，没有测量，就没有科学。

测量是科学技术创新的基础，科学新理论的验证需要高精度的计量基准提供测量基础。

测量是以确定量值为目的的一种操作，是认识物质世界的一种方法。

用数量表达客观世界的特性，就需要测量。

测量涉及国民经济各个领域，如航天航空、工业农业、军事民用等。

控制是针对信息获取、变送传输、数据处理和执行控制等的需要，研究在相关的信号产生、对象跟踪、状态反馈、信息传送、动作控制、结果输出等技术环节中应用的控制技术与方法。

仪器是对物质世界的信息进行测量与控制的基础手段和设备，是用于测量各种自然量(如压力、温度、速度、电压、电流等)的一种仪器。

仪器是人类认识物质世界的工具，是人们用来对物质实体及其属性进行观察、监视、测定、验证、记录、传输、变换、显示、分析处理与控制的各种器具与系统的总称。

仪器的作用主要体现在测量和控制两个方面。

它用物理、化学或生物的方法，获取被检测对象运动或变化的信息，并将获取信息转换处理成为易于人们阅读、识别、表达的量化形式，或进一步数字化、图像化，或直接进入自动化、智能运转控制系统，成为过程控制设备的组成部分。

在工业生产领域中，很少存在不需要测量的控制过程。

1.3 仪器仪表的重要作用：仪器仪表工业是信息工业，是信息的源头。

仪器是认识世界的工具，这是相对机器是改造世界的工具而言的。

而改造世界是以认识世界为基础的。

认识世界有两个方面：一是探索自然规律，积累科学知识；二是对生产现场的了解，用以指导生产。

认识世界和改造世界同等重要，而且认识世界往往是改造世界的先导，所以仪器与机器同等重要，在现代条件下，仪器往往还是生产的物质先导。

历史上许多重要仪器科学研究的成功常常会带来生产力水平的飞跃。

仪器及检测技术已成为促进当代生产的主流环节，仪器的整体发展水平是国家综合国力的重要标志之在现代化的国民经济活动中，仪器有着比以前更为广泛的用途，它涉及人类各种活动的需求，在国民经济建设中仪器的作用意义重大，在工业生产中起着把关者和指导者的作用。

它从生产现场获取各种参数，运用科学规律和系统工程的方法，综合有效地利用各种新技术，通过自控手段和装备，使每个环节得以优化，进而保证生产规范化，提高产品质量，降低成本，满足需求，保证安全生产。

仪器及检测技术已是当代促进生产的一个主流环节。

在国民经济运行中，仪器仪表是“倍增器”，对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力。

美国商业部国家标准局在20世纪90年代发布的一份调查报告表明，美国仪器仪表产业的产值约占工业总产值的4％，而它拉动的相关经济的产值却达到社会总产值的66％，仪器仪表发挥出“四两拨千斤”的巨大倍增作用。

事实上，现代化大生产，如发电、炼油、化工、冶金、飞机和汽车制造等，离开了只占企业固定资产大约10％的各种测量与控制仪器仪表装置，就不能正常安全生产，更难以创造巨额的产值和利润。

现代仪器仪表已成为促进当代生产的主流环节，在现代工业投资中占相当比重，例如：重大工程项目的投入，仪器仪表平均占设备投资的8％一12％，运载火箭的试制费用一半用于购置仪器仪表。

专家们形象地把仪器仪表比喻为国民经济中的“卡脖子”产业。

在科学研究中，仪器仪表是“先行官”。

离开了科学仪器，一切科学研究都无法进行。

发展高新技术必须要有先进的仪器仪表做依托，现代仪器仪表是发展高新技术必需的重要手段和技术基础。

诺贝尔奖设立至今，在物理学奖和化学奖中大约有1／4是属于测试方法和仪器创新的，例如电子显微镜、质谱技术、CT断层扫描仪、X射线物质结构分析仪、光学相衬显微镜、扫描隧道显微镜等。

1992年，诺贝尔化学奖获得者R．R．Ernst说：“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展。

”钱伟长教授说：“飞机要上天，离开了航空仪表就飞不起来。

”曾任我国国家科委主任和国防科委主任的聂荣臻元帅在回忆中国研制“两弹一星”的历程时说：“一家人过日子，少不得柴米油盐酱醋茶，这叫开门七件事，依我看，新型原材料、精密仪器仪表、大型设备，就是办国防工业和尖端科学的柴米油盐酱醋茶。

”从神州2号至神州5号都使用了大量的仪器仪表。

在神州5号上，共有185台(套)科学仪器装置，为飞船的成功发射并采集大量宝贵的飞行试验数据和科学资料奠定了基础。

基因测量仪器的问世，使世界基因研究计划提前6年完成。

要加快科学研究和高新技术的发展，仪器必须先行。

仪器是科学发展的支柱，仪器的进展也代表着科技的进步。

在军事上，仪器仪表是“战斗力”。

仪器仪表的测量控制精度决定了武器系统的打击精度，仪器仪表的测试速度、诊断能力则决定了武器的反应能力。

先进的、智能化的仪器仪表已成为精确打击武器装备的重要组成部分。

现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官”。

在检查产品质量、监测环境污染、检查违禁药物、识别指纹或假钞、侦破刑事案件等，无一不依靠仪器仪表进行“判断”。

仪器仪表在关注生产活动、军事技术、社会服务与科学研究的同时，也开始走进家庭，成为提高人们生活质量的重要手段。

仪器仪表在实验教学、气象预报、大地测绘、诊治疾病、指挥交通、探测灾情等社会生活的诸多领域都有广泛应用。

因此，无论是信息化还是工业化，如果没有先进仪器仪表的支撑是完全不可能的。

1.4 测控过程1.4.1 采集主要是采集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成电信号，以便于后续的处理。

对象发出的信号大多数是通过传感器来采集的，包括物理信号和化学信号两大类。

1.4.2 整理主要是对采集到的电信号进行平整、滤波、模数转换等，转换成便于处理的数字信号。

1.4.3 处理主要是对数字信号进行处理以便显示，或者发出控制信号。

我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号发送给对象，使对象调整运转的状态以复归正常。

1.4.4 显示与控制显示主要是指将数字信号通过便于我们观察的形式显示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过程。

2. 发展现状2.1 计算机的应用自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。

利用计算机的软件和硬件优势，既增加了测量功能，又提高了技术性能。

信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成。

近年来，新型微处理器的速度和计算机的数值处理能力和速度不断提高。

在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级更新，有效地加快了数据采集的速率和效率。

现代仪器设备的功能已不再由按钮和开关的数量来限定，而是取决于其中存储器内装有软件的多少。

2.2 Internet的影响目前，测控系统的设计思想明显受到计算机网络技术的影响，基于网络化、模块化、开放性等原则，测控网络由传统的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化、智能化的测控系统。

网络的节点上不仅有计算机、工作站，还有智能测控仪器仪表，测控网络将有与信息网络相似的体系结构和通信模型。

3. 未来发展3.1 国家规划仪器仪表行业“十二五”规划要求期内全行业利润总额将达713亿元，年均增幅为13%；主营收入利润率达到8.5%-9%，总资产达到8700亿元。

仪器仪表产品广泛运用于工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各个领域，在旺盛市场需求的带动下和国家宏观调控政策的引导下，我国仪器仪表行业的发展有了长足的进步空间。

国家对振兴仪器仪表工业的重视和支持是仪器仪表工业能够得以振兴的重要保证。

我国仪器仪表产业发展的战略目标和重点领域如下：3.1.1战略目标通过政策引导，鼓励资金和人才等资源投向仪器仪表产业，加快仪器仪表产业的发展，力争在5到10年内，实现如下战略目标：①我国仪器仪表产业，包括工业自动化仪表与系统、科学仪器、医疗仪器、各类测量仪器仪表以及相关的传感器、元器件和材料，研究开发和生产能力达到或接近21世纪初期国际水平;②2010年，工业自动化仪表与系统、科学仪器能满足国内市场60%以上的需求;医疗仪器和其他仪器仪表能满足国内市场50%以上的需求;③在仪器仪表各主要领域，新建设一批，约18至20个工程技术中心和产业化基地，大力推进仪器仪表科技创新，加快实现创新成果产业化;④在仪器仪表各主要领域，培育和发展总数不少于30个具有综合实力与相当规模的生产基地和重点企业。

在带领和推动我国仪器仪表产业发展中，生产基地和重点企业将充分发挥主导作用;⑤支持和发展一批仪器仪表系统集成公司，5到10年内迅速集聚力量，能在钢铁、石油、化工、电力、环保等多种大型重要的工程中承包自动化项目，促进我国仪器仪表产业的迅速发展。

为了实现上述战略目标，国家必须加大对发展仪器仪表产业的资金投入。

3.1.2重点领域①工业自动化仪表与系统A.新一代主控系统及其综合自动化开发和产业化：主要包括集散控制系统、现场总线控制系统和以工业计算机为基础的开发式控制系统等;B.先进控制、优化软件开发与产业化：主要包括先进控制技术、过程优化技术、实时监控软件平台、信息集成软件平台、系统集成技术等;C.智能仪表、执行器与变送器、成套专用控制装置和成套专用优化系统的开发与产业化;②科学仪器A.色谱仪器：提高分离技术，研制具有国际水平的微型专用色谱仪;B.光谱仪器：重点放在研制具有国际竞争能力的量大面广的等离子光谱仪、近红外光谱仪、小型光度计;C.农业和食品专用仪器：着重攻克提高品质和农药残留检测水平的专用仪器及相技术;D.环境与能源专用仪器：重点包括在线、预警在内的成套环境检测仪器，开发具有自主知识产权的核磁共振测井设备;E.生命科学仪器：重点放在芯片实验室、高灵敏度试剂盒的攻关;F.软件平台的开发：实现仪器数据采集、处理和分析方法的标准化、规范化、提高科学仪器的整体设计水平;③医疗仪器A.自动化生化分析测试仪器;B.诊断仪器：包括物理观察和成像，如激光、超声、射线、核磁共振等诊断仪器;④电子、电工测量仪器仪表A.集成电路自动测试系统;B.通信、计算机、网络测量技术及测试系统;C.微波、毫米波测量及测试系统;D.电工自动测试系统及设备;E.可大量出口的电工仪器仪表，如电度表、数字万用表等;⑤传感器、元器件及仪表材料A.用于现场总线及智能化仪表的压力、湿度、流量、液位传感器;用于环保等领域的多功能传感器;航天航空领域需求的微传感器等;B.特殊弹性元件;用于数控机床、纺织机械、自动化仪表及民用汽车等领域的各种计数器;半导体专用电路和厚膜电路;C.仪表材料重点研究开发薄膜化、小型化、纤维化、粉体化、复合化、多功能化、材料-元件一体化、智能化等各种新材料;⑥加强仪器仪表基础技术，尤其是提高稳定性和可靠性共性技术的研究。