江西九江仪器计量机构机构第三方校验检测机构

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过去计量校准市场的准入制度主要是由计量行政部门依法设立或依法授权，这种做法使承担了过多的责任。法定机构凭借其法定地位参与计量校准市场竞争，对其他计量校准机构而言是不平等的，制约了社会计量资源参与满足社会仪器计量需求的积极性。因此，法定机构退出社会非法制计量需求领域是解放社会计量资源的必要条件;当然，可以分阶段逐步实施。


准入制度应严密，在技术能力的考核上应设置底线，校准技术人员应注册登记，加强管理。目前有些校准机构在人员管理上较混乱，个别校准技术人员的签名会在多个校准机构的证书上出现。主管部门应建立校准技术人员数据库，加强对人员的管理。
以后，国有资产在经济领域作了调整，国有资产在部分经济领域退出，让民营经济发展，促进了社会主义市场经济的繁荣和发展。现有的法定计量机构与计量行政部门关系十分密切，其负责人由计量行政部门任命，其基本费用山地方财政拨给，基本上是山行政计量部门直接运作。其后果是计量行政部门既当裁判又当运动员。计量技术机构出了问题，由于涉及到计量行政部门的自身利益或其没有选择余地而只好不了了之。参照国有资产在国民经济领域调整的经验和工业国家的做法，法定计量技术机构应与计量行政部门脱钩，以“平民”技术机构的身份参与市场竞争。在需要利用社会计量资源完成法制计星工作时，则应以招标的方式选择购买的社会计量资源。只做裁判员，负责对计量技术机构的监管。

国内计量与国际规范接轨
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为避免混乱，名词术语的选择和定义应尽可能与国际规范（如VIM）接轨，并要力争减少与国际接轨的距离和步骤。
用"计量学"、"计量（的）"对应metrology，国内意见一致和习惯无矛盾。对于measurement，现在有不少人建议在汉语中一概使用"测量"。实际上这是一个难以的解决办法。在过去的文献特别是大量已成文的法律法规文件中，"计量"已成为使用频率的术语。如果突然全部以"测量"取而代之，肯定会引起新的困难。实际上，几年前的VIM的中文版已经做过尝试，结果无论全部使用"计量"，还是全部使用"测量"，读者都感到十分别扭。本文建议：有关名词术语的使用，应注意所涉操作或活动是否限于量传或溯源系统中、对象是否为测量仪器，而区别使用"计量"和"测量"两词。

例如，JJF1001-1998中3.1条"测量（measurement）"定义为"以确定量值为目的的一组操作"。按本文分析，这类操作应不限于量传或溯源系统，其对象也不限于测量仪器。常见有关术语有：测量方法、测量原理、测量信号、测量结果、测量误差、测量不确定度等。

又如，JJF1001-1998中2.2条"计量（metrology）"定义为"实现单位统一、量值准确可靠的活动"。按本文分析，这类活动往往与量传或溯源系统有关，其对象与测量仪器有关。常见有关术语有：法制计量、法定计量单位、计量、计量监督、计量评审、计量确认等。

对于直接描述测量仪器的有关术语，则"测量"、"计量"二词均可采用。常见有关术语有：测量仪器和计量器具、测量标准和计量基准（标准）、测量设备和计量设备，以及量具、量程、量限等。

以上建议是在搞清名词术语正确定义的基础上，尊重语言演变的连续性规律，适当兼顾习惯，积极靠拢而非全盘照搬VIM，从而使计量术语的汉语表达保持一定的中国特色。

不确定度的选配方案
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测量器具的不确定度是测量结果准确可靠的首要条件。在不确定度满足预期使用条件下,还应考虑其他测量特性,如稳定度、量程、分辨力,同时还应考虑成本、使用方便性等特点。
（1）不确定度选择应满足的条件
选择时,应使所选用的计量器具不确定度U1等于或小于计量器具引起的测量不确定度允许值U0,即：
U1≤U0
U0可通过查表[表1：计量器具引起的不确定度允许值（针对尺寸测量）得出,计算公式如下：
U0=T/3 MCP
式中：MCP–检测能力指数；
T–为产品参数加工制造允许的误差范围,或者工艺过程监测控制参数允许变化范围。
注：
Ⅰ计量器具不确定度U1可视为计量器具的大测量误差。
Ⅱ计量器具引起的测量不确定度允许值U0可视为计量器具引起的大测量误差允许值。

不同的计量器具有不同的不确定度数值。表2为千分尺和游标卡尺的不确定度,表3为比较仪（分度值≥0.0005mm）的不确定度,表4为指示表（分度值≥0.001mm）的不确定度,表5为大尺寸外径千分尺的不确定度推荐值,表6为大尺寸游标卡尺的不确定度推荐值,表7为杠杆千分尺的不确定度推荐值。

计量器具的经验选配方法
可以凭经验选配计量器具,经验选配原则：
U1≤（1/3–1/10）T
式中：U1–为计量器具的不确定度（可视为计量器具的大测量误差）。
T–为产品参数加工制造允许的误差范围,或者工艺过程监测控制参数允许变化范围。

测试系统种类繁多，按照构成形式，可分为仪器仪表式测试系统、集中式数据采集系统、分布式数据采集系统三种方式，三种测试系统的构成和原理有很大差异，实际应用中根据需要选择合适的方式。


仪器仪表式测试系统构成及原理


　　仪器仪表式测试系统一般包括多个测试单元，每个测试单元完全立，测试单元包括一次传感器及二次仪表两个部分；一次传感器一般为交流互感器或直流分流器，其特点是一次传感器及二次仪表均按相关标准生产，标准指标均可溯源。因此，用户可以灵活选择不同厂家的传感器及仪表，自行组建测试系统。


　　早期的仪器仪表通常功能比较单一，以功率测试系统而言，由电压表、电流表、频率计、功率计等构成。现代新型的功率测试仪器(一般称功率分析仪)则由一台仪器完成上述所有参量的测量。


　　仪器仪表式测试系统在电机试验中被广泛采用，对于传统工频测量，技术已经相当成熟。主要难度在于低功率因数、变频等测试。
集中式数据采集系统


　　集中式数据采集系统将各种类型的传感器输出的模拟或数字信号转换成计算机可以识别的数字量，由计算机接口采集成为内存中的数据，按需要处理成相应的数据结果，供传送、显示、打印输出。集中式计算机数据采集系统具有人机界面良好，操作简单，功能等优点。


　　集中式数据采集系统的核心技术是多路采集卡，目前，生产采集卡的厂家较多，大多只适用于工业控制。


集中式计算机数据采集系统原理框图





分布式数据采集系统


　　多个测试模块或测试子系统，通过统一的通讯接口与上位机连接，即可构成分布式数据采集系统。其优点是组合能力强，易于扩展;测试模块或子系统立性强，易于维护;分散测量，集中管理，对系统硬件要求低，可靠性高;采用数字通讯取代模拟信号传输，电磁兼容性能好，适合恶劣环境工作。


分布式计算机数据采集系统原理框


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三种测试系统的主要区别


　　分布式数据采集系统从实现的功能角度看，与集中式数据采集系统差不多。但实现功能的方法完全不同：


　　集中式数据采集的核心是标准信号的数据采集及输入信号的调理。


　　分布式数据采集系统的骨架是系统网络，系统网络是分布式数据采集系统的基础和核心。研制者都会对网络的可靠性、实时性、兼容性、可扩充性进行精心设计，而这些性能，也是分布式数据采集系统的魅力所在。


　　集中式数据采集与分布式数据采集的共同特点是两者均研究事物的共性，前者的共性是信号的标准化，后者的共性是网络的标准化，电机试验测试程度较高，目前，应用多的还是各种仪器仪表。



　　小型的集中式数据采集系统及含通讯接口的仪器仪表，可以作为分布式数据采集系统的一个子站。

3月3日，全国政协十一届五次会议已召开，3月5日，十一届五次会议也召开。2012年是中国实施“十二五”规划承上启下的重要一年，也将在今年召开。温家宝在3月5日作工作报告。工作报告和期间透露的有关对经济增长、刺激消费或出口，以及货币政策、财政政策、房产调控等相关议题和重要信息，将对国内经济产生深远影响，同样影响着中国仪器仪表行业，新能源、高铁、环保行业、物联网等这些行业的热议，又将对仪器仪表业产生什么影响?

　　新能源

　　2012年3月5日(星期一)上午9时，第十一届全国人民代表大会第五次会议在人民大会堂开幕。温家宝作了报告。其中在加快转变经济发展方式提出，提高发展的协调性和产业的竞争力中提到加快产业结构优化升级，大力培育战略性新兴产业，新能源、新材料、生物医药、装备制造、新能源汽车快速发展，三网融合、云计算、物联网试点全国政协委员李小琳3月4日接受采访时表示，我国新能源十二五发展备受关注，全国、皇明太阳能集团董事长黄鸣接受采访时称，建议国家要支持大规模太阳能光热发电。示范工作步伐加快。新能源再次占据了中关于经济战略布局中重要的一部分。

　　PM2.5新政

　　对于和民生直接接轨的环保行业，环保话题几乎每年都会成为的热议点。而今年的关于环保的话题中PM2.5这个词特别热，它几乎抢占了GDP的风头，甚至出现了PM2.5新政之说，早在媒体与地方的平台上，PM2.5就从词汇到热词焦点，从学者到普通百姓，挡不挡不住地走进公众的视野，受到各级直至高决策层的高度关注。工作报告提出，今年在京津冀长三角珠三角等区域以及直辖市和省会城市开展细颗粒物(PM2.5)等项目监测，2015年覆盖所有地级以上城市。

　　核电

　　一年前的全国期间，日本发生海啸并导致福岛核电站发生重大事故。这引起了代表们对核安全的高度关注，中国也因此收紧了核电审批的阀门。转眼一年过去，福岛核泄漏事故渐渐淡出公众视野，但仍在追踪关注核安全问题，并作了精心调研。作为一个人口众多、能源问题十分的大国，中国不会放弃核电，但如何发展核电，确保核安全、让百姓放心，不仅成了业内关注的焦点，也成了代表们的热议焦点。

　　物联网

　　物联网被认为是下一个推动世界高速发展的重要生产力而引起广泛的关注。从2008年温提出概念算起，物联网的发展早进入的是地方驱动的模式，无锡、江苏、杭州、成都、重庆、上海等各个地方纷纷出台促进物联网发展的地方规划和政策，纵观各地的物联网规划，由于缺少顶层设计和统一协调，在产业发展和应用上多有布局重复的弊病，且各地对物联网的概念理解不一致，政策扶持的对象也各有差异。行业的乱象和发展也引发了的热议。

　　食品安全

　　食品安全反映一个国家和民族基本的诚信，一定不能有丝毫纰漏。从历年全国期间，新华网发起的关注度排行调查显示，食品安全监管已从第十名左右跃升到今年的第三，仅次于缩小贫富差距和稳物价保民生。食品问题根源在哪里;如何监管食品安全;法律要在其中发挥怎么样的作用?食品安全不仅成为行业内人士关注的焦点，成为不少代表委员共同担忧的话题。

低温恒温槽
　　广泛用于石油、化工、电子仪表、物理、化学、生物工程、医药卫生、生命科学、轻工食品、物性测试及化学分析等研究部门，高等院校，企业质检及生产部门，为用户工作时提供一个热冷受控，温度均匀恒定的场源，对试验样品或生产的产品进行恒定温度试验或测试，也可作为直接加热或制冷和辅助加热或制冷的热源或冷源。

离子计
　　离子计是用于测量各种溶液多种离子浓（活）度的仪器,配上对应的测量离子选择电极能紧密测量多种离子浓度。广泛应用于工业,农业,科研,环保等领域.

光泽度计
　　是用来测量各种非金属物体表面光泽度的仪器，广泛应用于油漆、涂料、塑料、石材、家具、家电等行业。

电位差计
　　就是根据补偿法或对消法测试原理对静电场或电路中两点间的电动势之差的测量。

自准直仪
　　自准直仪是测角用的光学仪器，广泛应用于测量导轨的直线度、精密平板的平面度、精密轴系的晃动误差等。

百分表
　　百分表通过测杆的读数变化来测量物体细小规格变化。现也分为数显和机械两种,精度达到0.01mm。

卡尺　　用来测量各类工件的各种尺寸。

露点仪，充填泵
　　是机械设备和环保行业常用的测量设备之一，用来测定管道、野外等环境的露点值。

全站仪
　　集合了经纬仪水准仪测距仪的所有功能，并将这些仪器的所有长处进行组合从而达到更高的精度和更多的拓展功能。广泛用于道路测量建筑行业农林等行业。

经纬仪
　　简单来说就是测量水平角，竖直角。广泛运用于船舶的制造，重型设备的安装，等行业。

水准仪
　　利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，可以推算出未知点的高程。

测距仪
　　就是利用激光或超声波在一定时间内所走的路程。广泛运用于室内装潢道路量测设备安装等行业。

酶标仪
　　可广泛用于医院临床诊断，锡疫病理检测，微生物抗原及搞体检测，寄生虫病诊断，血液病诊断，内分泌障碍测定，植物病虫研究学等领域。

浊度仪
　　浊度，即水的混浊程度。浊度仪就是用来测量水的浊度的仪器。可供水厂，电厂，食品加工业，制药工业实验室对水样混浊度的测定，还可以用于监测天然水等。

搅拌器
　　是工厂，科研机构，大专院校和医学单位等的科学研究，产品开发，品质控制和生产过程应用的理想设备。

测振仪
　　用于测量电动机的震动速度以及频率。如果电机正常，那么它的振动速度应该保持在一个区间内，为此，每个产品里面都附有这样的一个电机正常运作与振动速度之间关系

电泳仪
　　可作各种聚丙烯酰胺凝胶电泳、纸电泳还可作淀粉凝胶、琼脂凝胶电泳，还可作醋酸薄膜、点洗脱以及各种分析制备先用等。

洛氏硬度计
　　洛氏硬度计适用于黑色金属、有色金属以及可锻铸铁的洛氏硬度测定。

电子分析天平
　　是集，稳定，多功能与自动化于一体的电子天平，可以满足所有实验室质量分析要求,还可以直接连接打印机，计算机等设备来扩展天平的使用。

恒温水浴
　　供大专院校、工矿企业和科研单位等作精密恒温和辅助加热之用。

原子吸收分光光度计
　　其特点是采用了原子吸收分光光度法对样品进行分析，其分析对象是呈原子状态的金属与部分非金属元素。通常用来分析样品中微量及痕量的元素含量，主要应用于生化，冶金，环保等领域。

体视显微镜
　　用于教学示范，生物解剖，观察分析，电子和精密机械工业零件的装配和检验等

旋光仪
　　用来测试样品的旋光度、比旋度、浓度、糖度等。是医药行业、食品、饮料、轻工制造业、精细化工等行业的实验仪器。

超声波测厚仪
　　超声波测厚仪采用超声波的原理测量一切超声波良导体材料的厚度。

接地电阻测试仪
　　主要是测试设备的各处外露可导电部分与设备的总接地端子之间的电阻。由于接地电阻非常小，一般在几十毫欧姆，因此采用四端测量才能消除接触电阻。

电桥
　　电桥主要用于测量其范围内的电阻。有测温电桥、直流单双臂两用电桥、直流电阻电桥、单臂电桥、双臂电桥、变压比电桥、交流电桥、高压电桥等等。

声级计
　　是声学（噪声）测量的基本仪器，它按照一定的频率记权和时间记权来测量声音的声压级或声级的仪器。它用于环境、机器、车辆仪器其他各种噪声的测量，也可用于电声学及建筑声学的测量。

紫外可见分光光度计
　　其特点是提供紫外-可见波段的波长范围200－1000nm，主要应用于样品的紫外-可见光区域之间的定性与定量等分析。

电缆故障测试仪
　　主要是通过直流高压闪络法，冲击高压电感取样法，冲击高压电流取样法等对通信电缆，电话线电缆，电力电缆等故障测试，故障点探寻的测试仪器。它包括电缆探伤仪，，路径探伤仪和故障点测试仪。

千分表
　　原理使用范围和百分表相同，精度能达到0.001mm 配合比较仪座使用，可以测量超薄工件的高度。

定氮仪
　　 由电加热消化器、蒸馏器两大部分组成，是对蛋白质含量测定的一种仪器。

测斜仪
　　是测量钻孔弯曲的小型仪器，适用于钻孔内作连贯多点的测量其方位角和顶角。

菌落计数器
　　适用于对微生物的菌落计数和计算，抗生素的抗菌性测试和菌种筛选等。用于食品卫生检验、水质分析检测、医院临床检验、化装品检验和药品质量检测等。　

兆欧表

磁粉探伤仪
运用磁粉原理进行磁性金属表面的探伤，优点是探伤结果比较直观，但是效率不高，并且只能用在工件表面，对于非磁性金属无效。

熔点仪
　　一种用于测定晶体物质的熔点以确定其纯度的仪器。主要用于药物、染料、香料等晶体有机化合物熔点之测定。

试验箱
　　是一种常用的仪器设备，提供实验所需的温度环境，湿度，广泛应用与化工,电子,铸造,汽车,食品,机械等各个行业

偏光显微镜
　　具有双折射性的晶体进行研究的仪器，可分析岩矿，研究晶体，纤维的光学性质

探伤仪
　　它能够快速便捷、无损伤、的进行工件内部多种缺陷（裂纹、夹杂、气孔等）的检测、定位、评估和诊断。

网络分析仪
　　就是对网络状况进行测试。用来采集网络的各种信息数据及网络故障的测试

光功率计
　　 就是对光功率或损耗进行测量。主要用于光纤通信工程，传感研究，光学器件的生产和研究以及其它光纤工程。

高斯计
　　 高斯计：接受所测物体的电磁波频率，然后转换成参数量显示出来。主要用来测试高电压环境电磁波。电磁场辐射。

真空计
　　 是真空系统不可缺少的测量设备。用于测定抽真空后容器的真空或真空泵的真空度。

水质分析仪

仪器仪表电路维修在电子类的公司里从来都是不可缺少的一部分。因为只有通过它才能让原本不合格的产品终出厂。




然而，维修也是电子公司中为复杂的一部分。因为它不仅要运用到许多电子知识,有时也需要有丰富的现场经验。下面就我个人多年来总结的维修经验与感兴趣的朋友分享一下。



1、敲击手压法

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经常会遇到仪器运行时好时坏的现象，这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。



所谓的“敲击”就是对可能产生故障的部位，通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件，看看是否会引起出错或停机故障。所谓“手压”就是在故障出现时，关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢，再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常，再敲打又不正常时，好先将所有接头重插牢再试，若伤脑筋不成功，只好另想办法了。



2、观察法

利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候，损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点；烧坏的器件会产生一些特殊的气味；短路的芯片会发烫；用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。



3、排除法

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所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。当拔除某一 插件板或器件后仪表恢复正常，就说明故障发生在那里。



4、替换法

要求有两台同型号的仪器或有足够的备件。将一个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换，看故障是否消除。



5、对比法

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要求有两台同型号的仪表，并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备，例如，万用表、示波器等。按比较的性质分有，电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。


具体方法是：让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行，而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号，若有不同，则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。



6、升降温法

有时，仪表工作较长时间，或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障，关机检查正常，停一段时间再开机又正常，过一会儿又出现故障。这种现象是由于个别IC或元器件性能差，高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因，可采用升降温法。


所谓降温，就是在故障出现时，用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降温，观察故障是否消除。所谓升温就是人为地将环境温度升高，比如用电烙铁放近有疑点的部位（注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件）试看故障是否出现。



7、骑肩法

骑肩法也称并联法。把一块好的IC芯片安在要检查的芯片之上，或者把好的元器件（电阻电容、二极管、三极管等）与要检查的元器件并联，保持良好接触，如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因，则采用这种方法可以排除。



8、电容旁路法

当某一电路产生比较奇怪的现象，例如显示器混乱时，可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分。将电容跨接在IC的电源和地端；对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端，观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失，则确定故障就出现在这电路中。



9、状态调整法

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一般来说，在故障未确定前，不要随便触动电路中的元器件，特别是可调整式器件更是如此，例电位器等。但是如果事先采取复参考措施（例如，在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等），必要时还是允许触动的。也许改变之后有时故障会消除。



10、隔离法

故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较，而且安全可靠。根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围，再配合信号对比、部件交换等方法，一般会很快查到故障之所在。

测控技术与仪器是一门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。“测控技术与仪器”是指对信息进行采集、测量、存储、传输、处理和控制的手段与设备，包含测量技术、控制技术和实现这些技术的仪器仪表及系统。








测控技术






测控技术与仪器，是建立在精密机械、电子技术、光学、自动控制和计算机技术的基础上，主要研究各种精密测试和控制技术的新原理、、新方法和新工艺。近年来，计算机技术在测控技术的应用研究中呈现出越来越重要的地位。



测控技术是直接应用于生产生活的应用技术，它的应用涵盖了“农轻重、海陆空、吃穿用”等社会生活各个领域。仪器仪表技术是国民经济的“倍增器”，科学研究的“官”，军事上的“战斗力”以及法制法规中的“物化法官”。计算机化的测试与控制技术以及智能化得精密测控仪器与系统是现代化工农业生产、科学技术研究、管理检测监控等领域的重要标志和手段，发挥着越来越重要的作用。



测控技术与仪器仪表技术的应用

测控技术是一门应用性技术，广泛用于工业、农业、交通、航海、航空、军事、电力和民用生活各个领域。随着生产技术的发展需要，测控技术从初的控制单个及其、设备，到控制整个过程，乃至系统，特别是在当今现代科技领域的技术中，测控技术起着至关重要的作用。

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冶金工业中，测控技术的应用有：炼铁过程的热风炉控制、装料控制与高炉控制，轧钢过程的压力控制、轧机速度控制、卷曲控制等及其中使用的多种检测仪表等。



电力工业中，测控技术的应用有锅炉的燃烧控制系统、汽轮机的自动监控、自动保护、自动调节与自动程序控制系统与发动机的电力输入输出控制系统等。



煤炭工业中，测控技术的应用有：采煤过程的煤层气测井仪器、矿井空气成分检测仪器、矿井瓦斯检测仪、井下安全保障监控系统等，煤精炼过程的熄焦过程控制、煤气回收控制、精炼过程控制、生产机械传动控制等。



石油工业中，测控技术的应用有：采油过程的磁性定位仪、含水仪、压力计等支撑测井技术的各种测量仪表，炼油过程的供电系统、供水系统、供蒸汽系统、供气系统、储运系统和三废处理系统与其连续生产过程中大量参数的检测仪表等。



化学工业中，测控技术的应用有：温度测量、流量测量、液位测量、浓度、酸度、湿度、密度、浊度、热值及各种混合气体组分等参数测量需要的测量仪表与按照预定规律控制被控参数的控制仪表等。



机械工业中，测控技术的应用有：精密数字控制机床、自动生产线、工业机器人等。



航空航天工业中，测控技术的应用有：的飞行高度、飞行速度、飞行状态与方向、加速度、过载以及发动机状态等参数的测量，航天技术的航天运载器技术、航天器技术、航天测控技术等。



军事装备中，测控技术的应用有：制导武器、智能型弹药、自动化指挥系统（C4IRS系统）、外层空间军事装备（如各种侦察、通信、预警、导航卫星等等）。



测控技术的形成与发展

科学技术发展史实人类认识自然、改造自然的历史、也是人类文明史的重要组成部分。科学技术的发展取决于测量技术的发展。近代自然科学是从真正意义上的测量开始的。许多的科学家梦都是科学仪器的发明家和测量方法的创立者。测量技术的进步直接带动着科学技术的进步。



·次科技革命时期



17~18世纪，测控技术初见端倪，欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力制成简单的检流计，利用光学透镜制成望远镜，从而奠定了电学和光学仪器的基础。18世纪60年代，次科技革命开始于英国，直到19世纪，次科技革命扩展到欧美、日本，其间，一些简单的测量器具，如测量长度、温度、压力等的器具已经用于生活当中，创造了的生产力。



·第二次科技革命时期



19世纪初电磁领域的一系列发展，引发了第二次科技革命。由于发明了测量电流的仪表，才使电磁学迅速走上正轨，获得了一个又一个长大的发现。电磁学领域的许多发明，如电报、电话、发电机等，促进了电气时代的到来。同时，其他各种用于测量和观察的仪器也不断涌现，如使用于1891年以前的用于高程测量的精密一等经纬仪等。



·第三次科技革命时期



二战后，各国对高科技的迫切需要，推动了生产技术有一般的机械化带电气化、自动化转变，科学理论研究取得一系列重大突破。



在此期间，以机电产品为典型代表的制造业开始产业化发展，产品大批量生产的特点是循环作业和流水作业，要让这些自动起来，就要求加工生产的灭个阶段自动检测工件的位置、尺寸、形状、姿态或性能等。为此，需要大量的测控装置。另一方面，以石油为原料的化工工业兴起，就需要大量的测控仪表。自动化仪表开始标准化生产，按需构成自动控制系统。同时，此期间还诞生了数控机床和机器人技术，测控技术与仪器在其中都有重要的应用。



·随着科学技术的发展，仪器仪表从只能进行简单的测量、观察开始，已成为测量、控制和实现自动化的技术工具。为了满足各方面的需求，仪器仪表已从传统的应用领域扩展到了生物医学、生态环境、生物工程等非传统应用领域。



21世纪以来，一大批当代新的技术成果，如纳米级的精密机械研究成果、分子层次的现代化学研究成果、基因层次的生物学研究成果，以及高精密超性能特张功能材料研究成果和网络技术推广应用成果等相继问世，是仪器仪表领域发生了根本性的变革，促进了高科技化、智能花的新型仪器仪表时代的来临。



测控系统中的传感器

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一般测控系统有传感器、中间变换器和显示记录仪组成。传感器将被测量检出并转换成已与测量的物理量，中间变换器对传感器的输出量进行分析、处理、转换成后级仪表能接受的信号，输出给其他系统，或由显示记录仪对测量结果进行显示、记录。



传感器是测量系统的的环节，对于控制系统来说，如果把计算机比作大脑，那么传感器就相当于五官，直接影响到系统的控制精度。



传感器一般由敏感元件、转换文件、转换电路组成。由敏感元件直接感受被测量，同时它自身的某一参数值变化与被测量值的变化有确定的关系，且这一参数容易测量输出；然后由转换元件将敏感元件的输出转换成电参数；后又转换电路将转换元件输出的电参数放大，转换成便于显示、记录、处理、控制的有用电信号。



新型传感器的现状与发展



传感技术是当今世界发展为迅速的高新技术之一。新型传感器不仅追求、大量程、高可靠、低功耗，还向着集成化、微型化、数字化、智能化发展。



1.智能化



传感器的智能化指把常规传感器的功能同计算机或其他元件的功能相结合构成一个立的组合体，使其既具有信息拾取和信号转化功能，又有数据处理、补偿分析和决策能力。



2.网络化



传感器的网络化就是使传感器具备和计算机网络连接的功能，实现远距离的信息传递和处理能力，即实现测控系统的“超视距”测量。



3.微型化



传感器的微型化值在功能不变甚至增强的条件下，大幅度减小传感器的体积。微型化是现代精密测量与控制的要求，原则上将，传感器的尺寸越小对被测对象及环境的影响越小，对能量的消耗越少，越易实现测量。



4.集成化



传感器的集成化指下面两个方向的集成：



（1）多测量参数的集成，即可测量多种参数。



（2）传感去与后续电路的集成，即将敏感元件、转换元件、转换电路乃至电源等集成在同一块芯片上，使其具有很高的性能。



5.数字化



传感器的数字化值的是传感器输出的信息为数字量，可以实现远距离、传输，同时可无需中间环节接入计算机等数字处理设备。



传感器的集成化、智能化、微型化、网络化和数字化等不是立的，而是相辅相成、相互关联的，它们之间并没有明确的界限。



测控系统中的控制技术



基本控制理论



1.经典的控制理论

经典控制论包括线性控制理论、采样控制理论、非线性控制理论三个部分。经典控制论以拉普拉斯变换和Z变换为数学工具，以单输入-单输出的线性定常系统为主要的研究对象。通过拉普拉斯变换或者Z变换将描述系统的微分方程变换到复数域中，得到系统的传递函数。并以传递函数为基础，一根轨迹发和频率发威研究手段，分析反馈控制系统的稳定性和稳态精度。



2.现代控制理论

现代控制理论使建立在状态空间法基础上的一种控制理论，是自动控制理论的一个主要组成部分。在现代控制理论中，对控制系统的分析和设计主要是通过对系统的状态变量的描述来进行的，基本的方法是时间域方法。现代控制理论比经典控制理论所能处理的控制问题要广泛得多，包括线性系统和非线性系统，定常系统和时变系统，单变量系统和多变量系统。它所采用的方法和算法也更适合于在数字计算机上进行。现代控制理论还为设计和构造具有的性能指标的优控制系统提供了可能性。



控制系统



控制系统是由控制装置（包括控制器、执行器和传感器）与被控制对象组成。控制装置可以是人，也可以是一台机器，这就是自动控制与人工控制的不同。对于自动控制系统，按照控制原理的不同，可分为开环控制系统和闭环控制系统；按给定信号分类，可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。



虚拟仪器技术

测量仪器是测控系统的重要组成部分，它分为立仪器与虚拟仪器两种。



立仪器把仪器的信号收集、处理、输出放在立的机箱内，有操作面板和各种端口，全部的功能以硬件或固化软件的形式存在，这就决定了立仪器只能由厂家来定义、执照，而用户无法改变。



虚拟仪器则把信号的分析与处理、结果的表达和输出放到计算机上来完成，或在计算机上插上数据采集卡，把仪器的三个部分去不放到计算机上来实现，突破了传统仪器的局限性。



虚拟仪器技术特点



1.功能强大，融合了计算机强大的硬件支援，突破了传统仪器在处理、显示、存储方面的限制。标准配置为：处理器、高分辨率显示器、大容量硬盘。



2.计算机软件资源实现了部分机器硬件的软件化，节省了物质资源，由增强了系统的灵活性；通过相应数值算法，实时直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过GUI（图形用户界面）技术，真正做到界面友好，人机交互。



3.给予计算机总线和模块化仪器总线，仪器硬件实现了模块化、系列化，大大缩小了系统尺寸，可方便的构建模块化仪器。



虚拟仪器系统的构成



虚拟仪器由硬件设备与接口、设备驱动软件和虚拟仪器面板组成。其中，硬件设备与接口可以是各种以PC为基础的内置功能插卡、通用接口总线接口卡、串行口、VXI总线仪器接口等设备，或者是其它各种可程控的外置测试设备，设备驱动软件是直接控制各种硬件接口的驱动程序，虚拟仪器通过底层设备驱动软件与真实的仪器系统进行通讯，并以虚拟仪器面板的形式在计算机屏幕上显示与真实仪器面板操作元素相对应的各种控件。用户用鼠标操作虚拟仪器的面板就如同操作真实仪器一样真实与方便。

随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大，装置的可靠性、安全性、可维性、特别是包括受测控系统在内的整个系统的可靠性、安全性、可维性显得特别重要。因此选择可靠的厂家尤为重要。

随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点,使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和音响设备等方面倍受青睐。● 高共模抑制比

共模抑制比(CMRR) 则是差模增益( A d) 与共模增益( Ac) 之比,即:CMRR = 20lg | Ad/ Ac | dB ;仪表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR 典型值为 70～100 dB 以上。

● 高输入阻抗

要求仪表放大器具有的输入阻抗，仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡，其典型值为 109～1012Ω.

● 低噪声

由于仪表放大器能够处理非常低的输入电压，因此仪表放大器不能把自身的噪声加到信号上，在 1 kHz 条件下，折合到输入端的输入噪声要求小于 10 nV/ Hz.

● 低线性误差

输入失调和比例系数误差能通过外部的调整来修正，但是线性误差是器件固有缺陷，它不能由外部调整来消除。一个的仪表放大器典型的线性误差为 0. 01 % ，有的甚至低于 0. 0001 %.

● 低失调电压和失调电压漂移

仪表放大器的失调漂移也由输入和输出两部分组成，输入和输出失调电压典型值分别为 100μV 和2 mV.

● 低输入偏置电流和失调电流误差

双极型输入运算放大器的基极电流,FET 型输入运算放大器的栅极电流，这个偏置电流流过不平衡的信号源电阻将产生一个失调误差。双极型输入仪表放大器的偏置电流典型值为 1 nA～50 pA ；而 FET 输入的仪表放大器在常温下的偏置电流典型值为 50 pA.

● 充裕的带宽

仪表放大器为特定的应用提供了足够的带宽，典型的单位增益小信号带宽在 500 kHz～4 MHz 之间。

● 具有“检测”端和“参考”端

仪表放大器的特之处还在于带有“检测”端和“参考”端，允许远距离检测输出电压而内部电阻压降和地线压降( IR) 的影响可减至小。