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1、.,测控技术与仪器,本专业具备在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、运行管理。如：自动化控制、工程检测、测仪器仪表设计、计算机应用等。,原专业名 检测技术及仪器仪表 电子仪器及测量技术 热工计量测试 工业自动化仪表,.,.,科学史上重大的发现往往是由于新的测量技术的发明而获得。在信息科技时代，测控技术与仪表是实现信息获取、存储、处理的必备工具，也是揭示物质运动的必备工具。随着科技的发展，计算机技术的应用，测试技术与仪表专业的趋势越来越向智能化转变智能仪表。智能仪表一出现就显示了它强大的生命力，现已成为仪器仪表发展的一个重要方向。 仪器仪表设备水平在很大程度上反映出
2、一个国家的生产力发展水平,.,分布院校： 一级学科：0804 仪器科学与技术 排名 学校代码及名称 整体水平得分 1 10056 天津大学 94 2 10003 清华大学 91 3 10006 北京航空航天大学 85 4 10213 哈尔滨工业大学 5 10611 重庆大学 82 6 10335 浙江大学 78 7 10248 上海交通大学 77 8 10286 东南大学 9 10110 中北大学 75 10 10007 北京理工大学 74,.,转速测量,.,测量：时间、长度、重量。 测量对象为自然界存在的物理量 控制：调速器、继电器。 通过对测量到的物理量进行运算分析 来控制物质的某些特性。
3、如：蒸汽机的调速球 仪器:钟表、直尺、弹簧秤。 测量控制的工具,.,自动驾驶仪,.,测量信号 非电量信号。力、速度、加速度。 电量信号。电压、电流。,.,测量方式 直接测量。重量、长度、角度。 间接测量。加速度、光强度、电压。,.,控制方式 人工控制。减速器、加速器。 智能控制。单片机、PLC 、 ARM7/ARM9 、DSP 、FPGACPLD,.,仪器分类 机械仪器。尺子、机械仪表 电子仪器。电子表 智能仪器。自动驾驶仪 虚拟仪器。应用软件,.,船舶减摇技术,.,横风传感器,.,导航控制,.,制导,.,电子测量,1.广义的电子测量是指利用电子技术进行的测量。 非电量的测量属于广义电子测量的
4、内容，可以通过传感器将非电量变换为电量后进行测量。 2.狭义的电子测量是指对电子技术中各种电参量所进行的测量。,.,狭义电子测量的内容主要包括： （1）能量的测量 能量的测量指的是对电流、电压、功率、电场强度等参量的测量。 （2）电路参数的测量 电路参数的测量指的是对电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、损耗率等参量的测量。 （3）信号特性的测量 信号特性的测量指的是对频率、周期、时间、相位、调制系数、失真度等参量的测量。 （4）电子设备性能的测量 电子设备性能的测量指的是对通频带、选择性、放大倍数、衰减量、灵敏度、信噪比等参量的测量。 （5）特性曲线的测量 特性曲线的测量指的是对幅频特性、相频特
5、性、器件特性等特性曲线的测量。 上述各种参量中，频率、时间、电压、相位、阻抗等是基本参量，其他的为派生参量，基本参量的测量是派生参量测量的基础。电压测量是最基本、最重要的测量内容。,.,.,.,传感器,光敏电阻、热敏电阻、加速度传感器、压力传感器（应变管） 思考： 霍尔效应：是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。是1879年被美国物理学家霍尔发现的。UH=RHIB/d RH霍尔系数： I通过的电流； B垂直于I的磁感应强度； d导体的厚度。,.,.,.,由于通电导线周围存在磁场，其大小与导线中的电流成正比，故可以利用霍尔元件测量出磁场，就可确定导线电流的大小
6、。利用这一原理可以设计制成霍尔电流传感器。 若把霍尔元件置于电场强度为E、磁场强度为H的电磁场中，则在该元件中将产生电流I，元件上同时产生的霍尔电位差与电场强度E成正比，如果再测出该电磁场的磁场强度，则电磁场的功率密度瞬时值P可由P=EH确定。利用这种方法可以构成霍尔功率传感器。 如果把霍尔元件集成的开关按预定位置有规律地布置在物体上，当装在运动物体上的永磁体经过它时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号列可以传感出该运动物体的位移。若测出单位时间内发出的脉冲数，则可以确定其运动速度。,.,A/D,采样、保持、量化、编码,.,D/A,是把数字量转化成与其大小成正比的模拟量。有N位二进制数
7、加权放大。,.,随机误差数据处理,限幅滤波 尖脉冲干扰信号，是的测量信号突然变大，造成严重失真。 基本方法：把相邻的两个时刻的采样值进行比较差值过大的设为非法值,.,中位值滤波 就是对某一被测参数连续采样N次（N取奇数）然后把N次采样按大小排列取中间值为本次采样值。 能有效克服仪器的不稳定引起的误码，对温度、压力等缓慢变化的参数一般不采用此方法滤波,.,算术平均滤波 算术平均滤波就是连续采样N个采样值进行平均。 一般用于随机干扰的信号进行滤波 当N取较大时，平滑度高但灵敏度较低 当N取较小时，平滑度底但灵敏度较高,.,递推平均滤波 递推平均滤波是把N个测量值看成一个队列，队列的长度固定为N，每
8、进行一次新的测量，把数据放入队尾，而甩掉队首的数据，队列中始终有N个新数据，没测量一次就对N个数据求数学平方的新的滤波值 对周期性的干扰信号有较好的抑制作用，平滑度高，灵敏度底，对随机的干扰信号作用不大,.,噪声与干扰,把那些来自信号外部，可以用屏蔽或接地的方法加以减弱或消除的影响叫做干扰 空间电磁场（雷电、 无线电波）传输通道 （长传输线） 配电系统（市电工频干扰） 把那些由于材料或器件内部的原因而产生的污染叫做噪声 热噪声 电子随机作用的散粒噪声 噪声只能减弱不能消除,.,串模干扰,串模干扰也成常态干扰。是外部叠加在被测量电压上的干扰信号通过仪器的测量端一起进入仪器所引起的误差。 串模干扰
9、信号可分为直流和交流两种 主要：有高压输电线、大电流磁场、工频感应电势、平行输电线 抑制：滤波、屏蔽、接地、隔离,.,共模干扰,共模干扰往往是指同时加载在各个输入信号接口段的共有的信号干扰。共模干扰是在信号线与地之间传输，属于非对称性干扰。 消除共模干扰的方法包括： （1）采用屏蔽双绞线并有效接地 （2）强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽 （3）布线时远离高压线，更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线 （4）不要和电控锁等易产生干扰的设备共用同一个电源 （5）采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV),.,接地,串联接地和并联接地 串联接地用于低频小信号 并联接地用于高频系统,
10、.,模拟地和数字地 分开接地 数字信号有陡峭的边沿，数字信号的地电流呈现脉冲变化。如果两地相接数字地电流会通过公共地阻抗的耦合将给模拟地引入瞬态干扰,.,.,单片机DS18B20水温控制系统设计,.,在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成AD转换器能接收的模拟量，再经过采样保持电路进行AD转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍单片机结合DS18B20水温控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和
11、AD转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。,.,设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。利用单片机AT89S52实现水温的智能控制，使水温能够在40-90度之间实现控制温度调节。利用仪器读出水温，并在此基础上将水温调节到我们通过键盘输入的温度（其方式是加热或降温），而且能够将温度显示在七段发光二极管板上。,.,温度控制总体方案与原理,系统模块分为：DS18B20模块（集成AD），显示模块，继电器模块，键盘输入模块，DS18B20可以被编程，所以箭头是双向的，CPU（89S52）首先写入命令给DS18B20，然后DS18B20开始转换数据，转换后通过89S52来处理数据。数据处理后的结果就显示到数码管上。,.,.,继电器模块,.,流程图,.,谢谢,
