測控技術(shù)與儀器學(xué)科概論-2003課件

1、“ 自動(dòng)化測試與控制 ”專業(yè)方向概論報(bào)告人 李行善2003.11.15一.本專業(yè)涉及較寬的學(xué)科領(lǐng)域 發(fā)展空間非常大 “自動(dòng)化測試與控制” 本科專業(yè)方向，同時(shí)支撐著分屬于兩個(gè)一級學(xué)科的三個(gè)博士點(diǎn)和碩士點(diǎn)。 屬“控制科學(xué)與工程”一級學(xué)科屬“儀器科學(xué)與技術(shù)”一級學(xué)科檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置博士點(diǎn)（二級學(xué)科）測試計(jì)量技術(shù)與儀器博士點(diǎn)（二級學(xué)科）檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置碩士點(diǎn)測試計(jì)量技術(shù)與儀器碩士點(diǎn)自動(dòng)化測試與控制本科方向精密儀器與機(jī)械碩士點(diǎn)精密儀器與機(jī)械博士點(diǎn)（二級學(xué)科）涉及學(xué)科領(lǐng)域非常寬 與本專業(yè)有關(guān)的學(xué)科、學(xué)會(huì)及學(xué)報(bào)（國內(nèi)） 儀器科學(xué)與技術(shù)中國儀器儀表學(xué)會(huì) 儀器儀表學(xué)報(bào) 電子測量與儀器學(xué)會(huì) 電子測量與儀器

2、學(xué)報(bào) 計(jì)量科學(xué)與技術(shù)中國計(jì)量測試學(xué)會(huì) 計(jì)量學(xué)報(bào) 控制科學(xué)與技術(shù)中國自動(dòng)化學(xué)會(huì) 自動(dòng)化學(xué)報(bào) 航空科學(xué)與技術(shù)中國航空學(xué)會(huì) 航空學(xué)報(bào) 航天科學(xué)與技術(shù)中國宇航學(xué)會(huì) 宇航學(xué)報(bào) 技術(shù)類刊物：測控技術(shù)、自動(dòng)化裝置與儀表 自動(dòng)化儀表、 計(jì)算機(jī)測量與控制重要國外相關(guān)刊物 IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement IEEE Transaction on Industry Electronics IEEE Transaction on Automatic Control IEEE Transaction Aerospace and Electronic

3、Systems Automatica IEEE Transaction on Acoust. Speech, Signal Processing 可分別向儀器類學(xué)科或向控制類學(xué)科發(fā)展、深造。 儀器儀表作為信息產(chǎn)業(yè)的“感官”和源頭，是信息學(xué)科的重要組成部分，對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要影響。 控制科學(xué)與工程為信息學(xué)科的一部分亦是不爭的事實(shí)。二.本專業(yè)的一些主要的研究方向1. 計(jì)算機(jī)測試與控制技術(shù)（1）計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng) 智能儀器 以計(jì)算機(jī)為核心，具有初級智能，能遠(yuǎn)動(dòng)控制的儀器。 過程測試系統(tǒng) （電、非電參數(shù)） 以高精度、快速、可靠的測量某一些物理參數(shù)為目的的計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng)。 智能測試系統(tǒng) （人工智能、神經(jīng)

4、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用） 以形成決策與判斷為目的的計(jì)算機(jī)測試系統(tǒng) 分為：識(shí)別型智能測試系統(tǒng) （如識(shí)別工件） 診斷型智能測試系統(tǒng) （如診斷或者預(yù)測故障） 自動(dòng)測試系統(tǒng) ( ATE/ATS技術(shù)，虛擬儀器技術(shù)， VXI、PXI總線，plug & play ） 自動(dòng)化程度更高，與被測對象結(jié)合得更加緊密的智能測試系統(tǒng)，達(dá)到高速、高效地識(shí)別，高準(zhǔn)確率地診斷目的。 其被測對象可以是大規(guī)模集成電路芯片、印刷電路板、設(shè)備部件，整個(gè)系統(tǒng)（如飛控系統(tǒng)、雷達(dá)等）乃至整架飛機(jī)、導(dǎo)彈等。圖4.1 操縱臺(tái)測試界面綜合運(yùn)載器健康管理（IVHM ）IVHM (Integrated Vehicle Health Management) 由對運(yùn)

5、載器的智能檢測、系統(tǒng)級評估、控制和管理功能所構(gòu)成，目的是為運(yùn)載器操作員及任務(wù)執(zhí)行者提供信息和輔助決策，以降低生命周期成本，避免一些不可預(yù)料的危險(xiǎn)事故。 IVHM是實(shí)現(xiàn)“以信息為依據(jù)的運(yùn)行與維修”（Informed Operations & Maintenance, IOM或IM）為目標(biāo)，也就是收集、處理和綜合關(guān)于整個(gè)系統(tǒng)（包括運(yùn)載器、子系統(tǒng)、部件、傳感器和地面保障系統(tǒng)）的健康信息，進(jìn)而做出以信息為依據(jù)的決策，產(chǎn)生確保任務(wù)成功的相應(yīng)的動(dòng)作或行動(dòng)?，F(xiàn)代飛機(jī)、空間飛行器甚至它們的子系統(tǒng)，都是很復(fù)雜的系統(tǒng)，綜合健康管理技術(shù)是提高飛行器可靠性及可維護(hù)性的重要技術(shù)途徑。圖3 內(nèi)燃機(jī)綜合檢測系統(tǒng)方框圖2.

6、儀器儀表工程（1）傳感技術(shù)及應(yīng)用 最直接、充分體現(xiàn)“信息源頭”的作用 經(jīng)典傳感技術(shù)及應(yīng)用 （含多參數(shù)、多功能組合傳感器） （參數(shù)測量原理、基本物理效應(yīng)、實(shí)現(xiàn)非電電的轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠、長期穩(wěn)定地測量，采用諧振、光電、光纖原理研制新傳感器為北航本專業(yè)研究工作的特色。） 智能傳感器及系統(tǒng) 帶有微處理器兼有檢測和信息處理功能的傳感器（具有自校正、自調(diào)零、噪聲抑制、自檢測、自診斷等初級功能） 圖4 傳感器系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖 微傳感器及微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）: ( Microelectromechanical System ) 微機(jī)電系統(tǒng)就是采用微機(jī)械工藝來制造微傳感器或者微作動(dòng)器，進(jìn)而組建微機(jī)電

7、系統(tǒng)。 以微結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)經(jīng)典或者智能傳感器。 圖6 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)框圖圖7 3051智能壓力變送器結(jié)構(gòu)框圖（3）航空航天儀表與顯示系統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)(Air Data Computer, ADC)/中心儀電子飛行儀表系統(tǒng)(Electronic Flight Instrument System, EFIS)發(fā)動(dòng)機(jī)儀表監(jiān)視系統(tǒng)組合儀表平視顯示器綜合顯示/控制系統(tǒng)航天飛機(jī)/載人飛船儀表系統(tǒng)圖8 進(jìn)場著陸狀態(tài)的平視顯示器(HUD)所顯示的平面圖9 航天飛機(jī)上的 “T ” 型布局儀表板3. 測試信號處理技術(shù)（1）模擬信號處理、調(diào)理、濾波和噪聲抑制技術(shù) （微弱信號處理）（2）傳感器/測試系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)技術(shù) （建模、校準(zhǔn)、性能改進(jìn)研究）（3）數(shù)字信號處理技術(shù) （經(jīng)典/現(xiàn)代）（4）圖像處理技術(shù)（5）模式識(shí)別技術(shù)（6）設(shè)備及系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)（7）人工智能應(yīng)