測控系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù)

1、測控系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù)測控系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù) 測控系統(tǒng)總體設(shè)計是一個戰(zhàn)略性測控系統(tǒng)總體設(shè)計是一個戰(zhàn)略性的工作，它的優(yōu)劣直接影響到測控系的工作，它的優(yōu)劣直接影響到測控系統(tǒng)和儀器的性能和使用，總體設(shè)計不統(tǒng)和儀器的性能和使用，總體設(shè)計不合理可能制造出后不久就被淘汰，缺合理可能制造出后不久就被淘汰，缺乏競爭力，所以總體設(shè)計是創(chuàng)造性的乏競爭力，所以總體設(shè)計是創(chuàng)造性的工作，特別是現(xiàn)代測控系統(tǒng)，是光、工作，特別是現(xiàn)代測控系統(tǒng)，是光、電、機(jī)、液、氣、計算機(jī)技術(shù)的綜合。電、機(jī)、液、氣、計算機(jī)技術(shù)的綜合。測控系統(tǒng)總體設(shè)計概述測控系統(tǒng)總體設(shè)計概述n設(shè)計方法概述設(shè)計方法概述 傳統(tǒng)工程設(shè)計中，將設(shè)計過程劃分為：方傳統(tǒng)工程設(shè)

2、計中，將設(shè)計過程劃分為：方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和工藝設(shè)計。案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和工藝設(shè)計。 現(xiàn)代工程設(shè)計中，將設(shè)計過程劃分為：產(chǎn)現(xiàn)代工程設(shè)計中，將設(shè)計過程劃分為：產(chǎn)品規(guī)劃、制造、檢測、試驗、營銷、運行、品規(guī)劃、制造、檢測、試驗、營銷、運行、維護(hù)、報廢、回收等全過程的全方位設(shè)計。維護(hù)、報廢、回收等全過程的全方位設(shè)計。 從設(shè)計的過程和方法看，特點如下：從設(shè)計的過程和方法看，特點如下：（1）設(shè)計是一種工程活動）設(shè)計是一種工程活動（2）設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動）設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動（3）設(shè)計是一個綜合、決策、迭代、）設(shè)計是一個綜合、決策、迭代、尋優(yōu)的過程尋優(yōu)的過程 從設(shè)計任務(wù)的要求來劃分，通常有三從設(shè)

3、計任務(wù)的要求來劃分，通常有三種不同類型的設(shè)計：種不同類型的設(shè)計：（1）開發(fā)性設(shè)計）開發(fā)性設(shè)計（2）適應(yīng)性設(shè)計）適應(yīng)性設(shè)計（3）變型設(shè)計）變型設(shè)計n測控系統(tǒng)設(shè)計過程的劃分測控系統(tǒng)設(shè)計過程的劃分 1、根據(jù)工作對象的性質(zhì)來劃分、根據(jù)工作對象的性質(zhì)來劃分（1）行為描述和設(shè)計（功能描述）行為描述和設(shè)計（功能描述）（2）結(jié)構(gòu)描述和設(shè)計（行為映射為結(jié)構(gòu)模塊）結(jié)構(gòu)描述和設(shè)計（行為映射為結(jié)構(gòu)模塊）（3）物理描述和設(shè)計（結(jié)構(gòu)映射為物理實現(xiàn)）物理描述和設(shè)計（結(jié)構(gòu)映射為物理實現(xiàn)） 2、根據(jù)工作特點來劃分、根據(jù)工作特點來劃分（1）分析設(shè)計任務(wù)）分析設(shè)計任務(wù)（2）總體設(shè)計）總體設(shè)計（3）在專家評審的基礎(chǔ)上優(yōu)化總體設(shè)計）在

4、專家評審的基礎(chǔ)上優(yōu)化總體設(shè)計（4）詳細(xì)技術(shù)設(shè)計）詳細(xì)技術(shù)設(shè)計（5）組裝調(diào)試樣機(jī)）組裝調(diào)試樣機(jī)（6）修改優(yōu)化設(shè)計）修改優(yōu)化設(shè)計（7）整理歸檔）整理歸檔n總體設(shè)計及其內(nèi)容總體設(shè)計及其內(nèi)容 包括設(shè)計任務(wù)分析、功能的規(guī)劃、技術(shù)指包括設(shè)計任務(wù)分析、功能的規(guī)劃、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、可靠性指標(biāo)的確定，工作標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、可靠性指標(biāo)的確定，工作原理、測量方案的選擇，結(jié)構(gòu)布局造型設(shè)原理、測量方案的選擇，結(jié)構(gòu)布局造型設(shè)計，模塊劃分與相互接口設(shè)計、人機(jī)界面計，模塊劃分與相互接口設(shè)計、人機(jī)界面設(shè)計，供電與功耗設(shè)計，電磁兼容設(shè)計以設(shè)計，供電與功耗設(shè)計，電磁兼容設(shè)計以及通信與對外接口設(shè)計等內(nèi)容。及通信與對外接口設(shè)計等內(nèi)容。

5、測控系統(tǒng)設(shè)計需求分析測控系統(tǒng)設(shè)計需求分析“需求需求”是用戶想要的非形式化的描述，用是用戶想要的非形式化的描述，用戶的需求分功能性需求和非功能性需求兩種。戶的需求分功能性需求和非功能性需求兩種。功能性需求說明了要設(shè)計的系統(tǒng)必須能做什功能性需求說明了要設(shè)計的系統(tǒng)必須能做什么，例如測量某物理量的量值；非功能性需么，例如測量某物理量的量值；非功能性需求是指設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，包括測量量程、求是指設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，包括測量量程、準(zhǔn)確度、物理尺寸、重量、價格、功耗、設(shè)準(zhǔn)確度、物理尺寸、重量、價格、功耗、設(shè)計進(jìn)度、可靠性等。計進(jìn)度、可靠性等。n設(shè)計任務(wù)分析設(shè)計任務(wù)分析1、對設(shè)計任務(wù)的要求、對設(shè)計任務(wù)的要求

6、（1）正確性）正確性（2）無二義性）無二義性（3）完整性）完整性（4）可檢驗性）可檢驗性（5）一致性）一致性（6）可修改性）可修改性（7）可溯源性）可溯源性n設(shè)計任務(wù)分析設(shè)計任務(wù)分析2、設(shè)計任務(wù)分析的內(nèi)容、設(shè)計任務(wù)分析的內(nèi)容（1）了解儀器的功能用途）了解儀器的功能用途（2）了解被測控參數(shù)的特點）了解被測控參數(shù)的特點（3）了解被測控參數(shù)載體的特點）了解被測控參數(shù)載體的特點（4）了解儀器的使用條件和環(huán)境）了解儀器的使用條件和環(huán)境（5）了解國內(nèi)外同類產(chǎn)品）了解國內(nèi)外同類產(chǎn)品（6）應(yīng)考慮設(shè)計的其他影響因素）應(yīng)考慮設(shè)計的其他影響因素（7）了解國內(nèi)外的加工工藝水平以及關(guān)鍵元）了解國內(nèi)外的加工工藝水平以及關(guān)

7、鍵元器件的生產(chǎn)銷售情況器件的生產(chǎn)銷售情況n功能規(guī)劃和指標(biāo)確定功能規(guī)劃和指標(biāo)確定n調(diào)試儀器儀表的組成及使用調(diào)試儀器儀表的組成及使用 電子測量儀器總體分為專用儀器和通用儀電子測量儀器總體分為專用儀器和通用儀器兩大類。器兩大類。 專用儀器為一個或幾個產(chǎn)品而設(shè)計，可檢專用儀器為一個或幾個產(chǎn)品而設(shè)計，可檢測該測該 產(chǎn)品的一項或多項參數(shù)，例如電視信產(chǎn)品的一項或多項參數(shù)，例如電視信號發(fā)生器、電冰箱性能測試儀等。號發(fā)生器、電冰箱性能測試儀等。 通用儀器為一項或多項電參數(shù)的測試而設(shè)通用儀器為一項或多項電參數(shù)的測試而設(shè)計，可檢測多種產(chǎn)品的電參數(shù)，例如示波計，可檢測多種產(chǎn)品的電參數(shù)，例如示波器、函數(shù)發(fā)生器等。器、函

8、數(shù)發(fā)生器等。 對通用儀器，一般按功能又可細(xì)分為以下對通用儀器，一般按功能又可細(xì)分為以下幾類幾類： 信號產(chǎn)生器信號產(chǎn)生器 電壓表及萬用表電壓表及萬用表 信號分析儀器信號分析儀器 頻率時間相位測量儀器頻率時間相位測量儀器 元器件測試儀元器件測試儀 電路特性測試儀電路特性測試儀 其他儀器，用于和上述儀器配合使用的輔其他儀器，用于和上述儀器配合使用的輔助儀器助儀器各種測試儀器按顯示特性各種測試儀器按顯示特性可分為以下三類：可分為以下三類： 模擬式模擬式 數(shù)字式數(shù)字式 屏幕顯示屏幕顯示n在在調(diào)試調(diào)試（調(diào)調(diào)整、測整、測試試）流水作業(yè)線上，每）流水作業(yè)線上，每個調(diào)試工序（位）所需的儀器儀表，調(diào)試個調(diào)試工序（

9、位）所需的儀器儀表，調(diào)試工藝文件中都要明確的規(guī)定。操作者必須工藝文件中都要明確的規(guī)定。操作者必須按連接示意圖正確接線，然后按調(diào)試工藝按連接示意圖正確接線，然后按調(diào)試工藝卡要求完成調(diào)試。為了保證儀器儀表的正卡要求完成調(diào)試。為了保證儀器儀表的正常工作和測試結(jié)果的精度，應(yīng)注意以下幾常工作和測試結(jié)果的精度，應(yīng)注意以下幾個問題：個問題： 調(diào)試線上所用儀器儀表，都應(yīng)經(jīng)過計量并調(diào)試線上所用儀器儀表，都應(yīng)經(jīng)過計量并在有效期內(nèi)（生產(chǎn)線上的測試儀器一般每在有效期內(nèi)（生產(chǎn)線上的測試儀器一般每年進(jìn)行一次計量年進(jìn)行一次計量校準(zhǔn)校準(zhǔn)）。）。 為了保證測量精度，應(yīng)滿足測量儀器儀表為了保證測量精度，應(yīng)滿足測量儀器儀表的的使用

10、條件使用條件。對于需要預(yù)熱的儀器儀表，。對于需要預(yù)熱的儀器儀表，開始使用時應(yīng)達(dá)到規(guī)定的預(yù)熱時間。開始使用時應(yīng)達(dá)到規(guī)定的預(yù)熱時間。 儀器儀表在通電前要檢查機(jī)械儀器儀表在通電前要檢查機(jī)械校零校零，通電，通電后要進(jìn)行電校零。在調(diào)試過程中，要選擇后要進(jìn)行電校零。在調(diào)試過程中，要選擇合適的量程。合適的量程。調(diào)試與檢測安全調(diào)試與檢測安全n調(diào)試周圍環(huán)境安全調(diào)試周圍環(huán)境安全 調(diào)試場所除調(diào)試場所除整潔整潔外，要保持適當(dāng)?shù)耐?，要保持適當(dāng)?shù)臏囟葴囟群秃蜐穸葷穸?，不?yīng)有劇烈的，不應(yīng)有劇烈的振動振動和很強(qiáng)的和很強(qiáng)的電磁干電磁干擾擾，測試臺及工作場地必須鋪設(shè)，測試臺及工作場地必須鋪設(shè)絕緣膠墊絕緣膠墊。配備的配備的滅火器滅

11、火器應(yīng)適應(yīng)滅電氣起火。應(yīng)適應(yīng)滅電氣起火。n供電安全供電安全 調(diào)試場所應(yīng)有調(diào)試場所應(yīng)有漏電保護(hù)開關(guān)漏電保護(hù)開關(guān)和和過載保護(hù)開過載保護(hù)開關(guān)關(guān)，電源開關(guān)、電源線及插頭插座必須符，電源開關(guān)、電源線及插頭插座必須符合合安全用電要求安全用電要求，任何帶點導(dǎo)體，任何帶點導(dǎo)體不得裸露不得裸露。總電源開關(guān)，應(yīng)放在明顯且易于操作的位總電源開關(guān)，應(yīng)放在明顯且易于操作的位置，并設(shè)置相應(yīng)的指示燈。置，并設(shè)置相應(yīng)的指示燈。 注意注意交流調(diào)壓器交流調(diào)壓器的接法。調(diào)試中往往使用的接法。調(diào)試中往往使用交流調(diào)壓器進(jìn)行加載和調(diào)整試驗。由于普交流調(diào)壓器進(jìn)行加載和調(diào)整試驗。由于普通調(diào)壓器輸入與輸出端不隔離，必須正確通調(diào)壓器輸入與輸出端

12、不隔離，必須正確區(qū)分相線與零線的接法。區(qū)分相線與零線的接法。 在調(diào)試場所最好裝備在調(diào)試場所最好裝備隔離變壓器隔離變壓器，一方面可以保，一方面可以保證調(diào)試人員操作安全，另一方面防止檢測設(shè)備故證調(diào)試人員操作安全，另一方面防止檢測設(shè)備故障與電網(wǎng)之間相互影響。接入隔離變壓器之后，障與電網(wǎng)之間相互影響。接入隔離變壓器之后，再接調(diào)壓器，則無論如何接線均可保證安全。這再接調(diào)壓器，則無論如何接線均可保證安全。這是因為次級抽頭對地是懸浮的，對地不能形成回是因為次級抽頭對地是懸浮的，對地不能形成回路。所以單獨接觸次級的任一端對地都不會形成路。所以單獨接觸次級的任一端對地都不會形成放電的回路。但是如果將任意一端接地

13、放電的回路。但是如果將任意一端接地,另一端就另一端就是是“火線火線”(相對地是高電位相對地是高電位)，這時也是危險的。，這時也是危險的。另外另外,如果同時接觸到兩端也是會發(fā)生觸電事故的。如果同時接觸到兩端也是會發(fā)生觸電事故的。還有還有:如果隔離變壓器的初次級絕緣不良也是很危如果隔離變壓器的初次級絕緣不良也是很危險險,有可能使次級兩端都變成有可能使次級兩端都變成“火火”線。所以使用線。所以使用隔離變壓器隔離變壓器,最好是初次級不在同一個線包上。最好是初次級不在同一個線包上。幾個必須記住的安全操作觀念：幾個必須記住的安全操作觀念：1.1.不通電不等于不帶電不通電不等于不帶電斷開電源開關(guān)不等于斷開電

14、源，如圖所示雖然開關(guān)處斷開電源開關(guān)不等于斷開電源，如圖所示雖然開關(guān)處于于OFFOFF位置，但相關(guān)部分仍然帶電，只有拔下電源插位置，但相關(guān)部分仍然帶電，只有拔下電源插頭才是真正斷開電源頭才是真正斷開電源。2.2.對大容量高壓電容只有進(jìn)行放電操作后才是不帶電對大容量高壓電容只有進(jìn)行放電操作后才是不帶電調(diào)試技術(shù)調(diào)試技術(shù) 調(diào)試調(diào)試技術(shù)包括技術(shù)包括調(diào)整調(diào)整和和測試測試兩部分：兩部分： 調(diào)整：調(diào)整：主要是對電路的參數(shù)調(diào)整。一般是主要是對電路的參數(shù)調(diào)整。一般是對電路中可調(diào)元件，如電位器、電容器、對電路中可調(diào)元件，如電位器、電容器、電感等以及有關(guān)機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，使電電感等以及有關(guān)機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，使電路達(dá)到

15、預(yù)定的功能和性能要求。路達(dá)到預(yù)定的功能和性能要求。 測試：測試：主要是對電路的各項技術(shù)指標(biāo)和功主要是對電路的各項技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測量和試驗，并同設(shè)計性能指標(biāo)進(jìn)能進(jìn)行測量和試驗，并同設(shè)計性能指標(biāo)進(jìn)行比較，以確定電路是否合格。行比較，以確定電路是否合格。 調(diào)整和測試是相互依賴、相互補充的，通調(diào)整和測試是相互依賴、相互補充的，通常統(tǒng)稱為常統(tǒng)稱為調(diào)試調(diào)試。在實際工作中，二者是一。在實際工作中，二者是一項工作的兩個方面，測試、調(diào)整；再測試、項工作的兩個方面，測試、調(diào)整；再測試、再調(diào)整；再調(diào)整；直到實現(xiàn)電路設(shè)計指標(biāo)直到實現(xiàn)電路設(shè)計指標(biāo)。調(diào)試時。調(diào)試時對前期的對前期的裝配技術(shù)裝配技術(shù)和和設(shè)計工作設(shè)計工作的

16、總檢查，的總檢查，各種缺陷和錯誤都會在調(diào)試中暴露和發(fā)現(xiàn)。各種缺陷和錯誤都會在調(diào)試中暴露和發(fā)現(xiàn)。調(diào)試有兩種不同類型：調(diào)試有兩種不同類型：1、產(chǎn)品調(diào)試：是電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一個工序，調(diào)試的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的性能指標(biāo)。產(chǎn)品調(diào)試有如下要點：正常情況下無原理性錯誤；元器件都已檢測過，基本沒有失效；由于是流水線作業(yè)，故障往往有一定的規(guī)律。產(chǎn)品調(diào)試流程產(chǎn)品調(diào)試流程2、樣機(jī)調(diào)試：是產(chǎn)品研制和電子制造中的重要環(huán)節(jié)，對調(diào)試工作者理論和實際能力以及經(jīng)驗要求較高，一般是由技術(shù)人員自己完成。調(diào)試要點：充分估計裝配差錯（錯裝、橋接、虛焊等）；不可忽視的工藝欠缺（零件選用、印制板設(shè)計和制造、干擾等）；也要考慮原理設(shè)計問題

17、。調(diào)試要領(lǐng)：電源第一、先靜后動、先分后合。整機(jī)檢測：整機(jī)檢測：產(chǎn)品檢驗一般分三階段：零件入庫檢驗、生產(chǎn)逐級檢驗、整機(jī)檢驗。整機(jī)檢驗包括指標(biāo)檢測、考機(jī)、環(huán)境試驗。直接檢測：外觀完好、附件齊全、旋鈕和按鍵靈活等。指標(biāo)測試：產(chǎn)品的主要指標(biāo)以及耐壓、絕緣等。考機(jī)（老化）：帶負(fù)荷長時間工作。環(huán)境試驗： 模擬極限工作環(huán)境。 溫度上下限溫度試驗424小時； 濕度一定濕度下放置412小時后測試： 振動和沖擊 在專用振動臺上振動一定時間后，再在沖擊臺上進(jìn)行幾十次沖擊試驗； 運輸試驗如在三級公路上行駛200km； 跌落試驗由3080cm高度跌落在硬地面上，然后進(jìn)行檢測。故障檢測方法故障檢測方法采用適當(dāng)?shù)姆椒?，查?/p>

18、、判斷和確定故障具體部位及其原因，是故障檢測的關(guān)鍵。具體應(yīng)用中要針對具體檢測對象，交叉、靈活加以運用，并不斷總結(jié)適合自己工作領(lǐng)域的經(jīng)驗方法，才能達(dá)到快速準(zhǔn)確有效排除故障的目的。 n觀察法觀察法 通過人體感覺發(fā)現(xiàn)電子線路故障的方法。通過人體感覺發(fā)現(xiàn)電子線路故障的方法。觀察法觀察法靜態(tài)觀察法 (不通電觀察法 )動態(tài)觀察法 (通電觀察法 )1、靜態(tài)觀察法：不通電的情況下，按照先外后內(nèi)、循序漸進(jìn)的順序，靜心凝神、仔細(xì)觀察。打開機(jī)殼前，先檢查外表，看有無碰傷、按鍵和插口電纜有無損壞、保險是否完好等；打開機(jī)殼后，看元件有無相碰、斷線、燒壞等現(xiàn)象，然后用手和工具進(jìn)一步檢查。2、動態(tài)觀察法：線路通電后，運用人

19、體視覺、嗅覺、聽覺、觸覺檢查線路故障。 通電時最好采用隔離變壓器并逐步加電，同時應(yīng)使用儀器（電流、電壓表）監(jiān)視電路狀態(tài)。通電后，注意看電路有無打火、冒煙等現(xiàn)象；聽有無異常響聲；聞有無燒焦、燒糊等異味；觸摸一些管子、集成塊是否發(fā)燙，發(fā)現(xiàn)異常立即斷電。n測量法測量法電阻法、電壓法、電流法、邏輯狀態(tài)法、電阻法、電壓法、電流法、邏輯狀態(tài)法、波形法。波形法。測量法測量法電阻法 “在線”和“離線”兩種方式電壓法 交流和直流兩種電壓測量電流法 直接測量和間接測量邏輯狀態(tài)法波形法1、電阻法：電阻法是利用萬用表歐姆檔測量電器的集成電路、晶體管各腳和各單元電路的對地電阻值，以及各元器件自身的電阻值來判斷故障的一種檢修方法。“在線”測量時，需要考慮被測元件受其它并聯(lián)支路的影響，應(yīng)對照原理圖分析判斷；正常所測的阻值會比元器件的實標(biāo)標(biāo)注阻值相等或小，不可能存在大于實標(biāo)標(biāo)注阻值，若是，則所測的元器件存在故障。“離線”測量又叫脫焊電阻