现代测控电子技术94447
现代测控电子技术绪论
计算机系统的作用是对数字化了的被测信号 进行计算、定标、误差校正或自校准等处理，一 方面经处理的测量结果由显示输出系统显示、打 印或绘图，另一方面经算法运算过的控制信号经 驱动电路驱动执行机构。
器
离
路
换
机
行
振荡器
图1.4.1 模拟式测量电路
2）数字式测量电路的基本组成
传
放
细
脉变
计
锁
计
显
感
大
分
冲换
数
存
算
示
整
电
当电
执
器
形
路
量路
器
器
机
行
辨向电路
指令传感器
手动采样
图1.4.2 增量码数字式测量电路的基本组成
2. 控制电路的基本组成 1）开环控制系统的基本组成
给定 机构
测量电路
传感器
扰动量
设定 电路
4. 自动化与智能化
现代控制系统不仅要求能自动控制，而且 要求它能在复杂的情况下自行判断、具有自学 习、自动诊断故障、自动排除故障、进行自适 应控制。乃至自动生成新知识的功能，这也是 测控电路发展的一个重要方向。
因此，测控电路是现代测控系统的关键及难 点所在，在现代测控技术中占据极其重要的地位。
1.2 测控系统对测控电路的要求
1. 高精度
指测控电路能够线性地、不失真地、准确地 将传感器输出信号变换成易于处理的信号，实现 高精度测控电路应具备下列条件：
①低噪声与高抗干扰能力； ②低漂移、高稳定性 ； ③高线性度与高保真度； ④合理的输入与输出阻抗。
浅谈现代测控技术及其应用
浅谈现代测控技术及其应用现代测控技术是建立在计算机信息基础上的一门新兴技术,是测量技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和通信技术等多种技术相互渗透、相互结合、综合发展的一门新兴学科。
本文主要论述了现代测控技术的特点及应用实例,并对其未来的发展前景进行了展望。
标签：现代测控技术智能化虚拟化集成化应用0 引言现代测控技术是一门高新技术,以测控、测量、电子等学科为基础,涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。
随着现代科学技术的飞速发展和不断融入,加快了现代测控技术的发展,使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进。
作为一门实践性很强的技术,现代测控技术在工业、农业和国防等领域的应用广度和深度正不断的扩大,并将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。
1 现代测控技术的特点现代测控技术的特点可以概括为:智能化、数字化、网络化、分布式化。
1.1 智能化现代测控系统中应用的仪器仪表都是智能化的仪器,以微处理器为基础,具有方便使用、灵巧、多功能等特点。
随着微电子技术的发展和更多的人工智能的不断引入,智能化仪器的计算能力和计算方法将得到大大增强。
1.2 数字化数字化在测控领域中的应用主要体现在:控制器到远程终端设备的数字化控制,传感器的数字化控制,通信、信号处理等过程的数字化控制等。
1.3 网络化传感器技术、测控技术、计算机技术与网络技术的结合,使分布式、网络化的测控系统的组建变得十分便捷。
随着计算机网络技术的迅猛发展及其他相关技术的不断完善,使得计算机网络的规模更加庞大,其在航空航天、气象、通信和国防等领域的应用也更为广泛。
1.4 分布式化分布式测控技术是以网络技术和微型计算机术为基础,采用分布式的结构将系统内所使用设备连接起来,从而组合成符合要求的分布式测控系统。
在生产过程的控制中,分布式测控系统可以实现测量——控制——管理的全自动化,大大降低了测控成本,提高了测控效率。
现代测控技术的发展及其应用探析
现代测控技术的发展及其应用探析现代测控技术作为一门高新技术，是现代测控技术在国防、工业和农行等领域的各个方面上都应用相当广泛，同时它在实践上也是一门很强的技术，尤其在广度和深度上的应用也得到相当发的扩充，影响力也随之逐渐增大，具有良好的发展前景，必将推动现代技术水平的改进，为加快现代社会进步和生产率上的提高做出了巨大的贡献。
2现代测控技术的特点现代测控技术作为现代信息技术的重要组成部分，涉及测试测量、信息处理、计算机网络、仪器仪表及自动控制等领域的技术。
具有以下特点：网络、分布式、数字以及智能等。
2.1智能化。
在现代测控系统应用中的设备，主要是以微处理器最为基础，同时运用智能化的仪器仪表，凸显出功能多样化、灵巧快捷和使用方便等方面的特点。
随着人工智能技术的引进和电子技术的不断发展，智能化仪器设备呈现出的更加高科技化，智能化仪器的计算方法和计算能力不断得到加强，使得现代测控技术得到很大的提高。
2.2数字化。
在现代测控技术领域中，数字化特点主要体现在以下方面：传感器的数字化控制，控制器到远程终端设备的数字化控制，通信、信号处理等过程的数字化控制等。
2.3网络化。
现代测控技术随着计算机网络技术的迅速发展，正朝着网络化、分布性和开放性的方向迈进。
这种发展趋势推动了测控系统功能的扩展灵活性、性能高效性、使用简便性的不断深化。
现代测控技术网络化的特点体现在测控技术、传感器技术、计算机网络技术的结合，可以方便快捷地组建网络化、分布式的测控系统。
随着计算机信息网络技术的迅猛发展及相关技术的不断完善，网络信息系统的规模更加庞大，在通信、航空航天、国防和气象等领域应用现代测控技术越来越广泛、越来越深入。
2.4分布式化。
现代测控技术设备可以多地点布设，可以有效地检测出既符合要求又需要仪器设备的地方。
这种分布式测控技术是以网络技术和微型计算机术为基础，将系统内所使用设备连接起来，组合成符合要求的分布式测控系统。
分布式测试系统具有安全可靠、拓展便捷、运行快速、使用灵活等优点，从而大大降低了测控成本，提高了测控效率。
现代测控电子技术第一章
4）自动化与智能化 现代控制系统不仅要求能自动控制， 而且要求它能在复杂的情况下自行判断、 具有自学习、自动诊断故障、自动排除 故障、进行自适应控制，乃至自动生成 新知识的功能。这也是测控电路发展的一 个电量测量电路 ③电力电子电路（含功率放大电路） ④驱动与控制电路 ⑤生物医学测量电路 ⑥微弱信号检测电路 ⑦数据采集系统
2. 现代测控电子技术在仪器科学的作 用与地位
显示系统 计 传 感 器 信号 调理 电路 数字 化 电路 算 机 系 统 测控电路 执行机构 驱动电路
②实现被测信号的数字化。 ③实现执行机构的驱动。 现代测控电路不是独立存在于测控系 统中的某个环节，它已融入测控系统的各个 环节，并在其中发挥重要的作用，离开测控 电路，测控系统是无法实现的。
测控电路具有多样性的特点，在设计 上灵活性很强，测控电路位于二次仪表的 最前级，对测量的准确度起决定作用，因 此，测控电路是现代测控系统的关键及难 点所在，在现代测控技术中占据极其重要 的地位。
2）数字化 数字化在信息传输、信息处理、信 息存储和集成化等方面具有明显的优势， 因此数字化是测控电路的必然发展趋势。 但是数字化不可能完全取代模拟电 路，在发展数字化的同时更要强化模拟 电路技术的研究，使两者紧密融合。
3）测控一体化 测量的目的不仅仅为了获取信息，更 重要的是为了控制机器或系统的行为动作。 测量与控制相互交融，融为一体的闭环系 统是测控系统的主要发展方向。
5）可靠性
可靠是指测控电路无故障工作，一般 用平均无故障工作时间来衡量。现代测控 系统是现代装备的有机组成部分，其可靠 性与测控系统密切相关，其中测控电路的 可靠性是重要的因素。
2. 现代测控电子技术的发展状况及趋 势
1）集成化、专用化 以往由分立元件和通用芯片构成的测 控电路，可以集成成为专用芯片实现相应 的测控功能，缩小了体积，简化了测控电 路的设计，并且其性能指标和可靠性大大 提高，这将是今后测控电路发展的主流方 向。
现代测控技术的可持续发展研究
现代测控技术的可持续发展研究在当今科技飞速发展的时代，现代测控技术作为一门多学科交叉的综合性技术，正以前所未有的速度影响和改变着我们的生活和生产方式。
从航空航天到工业制造，从医疗健康到农业生产，测控技术的身影无处不在。
然而，随着社会需求的不断变化和科技的持续进步，如何实现现代测控技术的可持续发展，成为了摆在我们面前的一个重要课题。
现代测控技术是指对各种物理量、化学量、生物量等进行测量和控制的技术。
它融合了电子技术、计算机技术、传感器技术、自动控制技术等众多先进技术，具有高精度、高速度、智能化等特点。
例如，在航空航天领域，测控技术能够对飞行器的姿态、速度、位置等参数进行精确测量和控制，确保飞行安全；在工业生产中，通过测控技术可以实现对生产过程的实时监控和优化，提高生产效率和产品质量。
要实现现代测控技术的可持续发展，技术创新是关键。
一方面，我们需要不断提升测量精度和速度。
随着科技的进步，对测量精度的要求越来越高，例如在纳米技术、量子物理等领域，测量精度已经达到了极高的水平。
为了满足这些需求，我们需要不断研发新的测量原理和方法，以及更加先进的传感器和测量仪器。
另一方面，智能化控制技术也是未来发展的重要方向。
通过引入人工智能、机器学习等技术，实现对复杂系统的自适应控制和优化控制，提高系统的稳定性和可靠性。
同时，现代测控技术的可持续发展还需要加强多学科融合。
测控技术的发展离不开其他相关学科的支持，如材料科学、光学工程、生物医学工程等。
通过跨学科的合作与交流，可以激发创新思维，开拓新的研究领域。
例如，将生物医学工程中的微流控技术与测控技术相结合，可以实现对生物样本的快速检测和分析；将光学工程中的激光技术应用于测控领域，可以提高测量的精度和速度。
此外，标准化和规范化也是推动现代测控技术可持续发展的重要保障。
制定统一的技术标准和规范，可以确保不同厂家生产的测控设备之间的兼容性和互操作性，促进市场的健康发展。
同时，标准化和规范化还有利于提高产品质量，降低生产成本，增强企业的竞争力。
现代测控技术的现状及应用研究
现代测控技术的现状及应用研究现代测控技术的现状及应用研究摘要：现代测控技术是一项结合电子信息、测量、控制等学科为根底的高新技术。
主要包括：网络技术、仪表仪器技术、测量技术、控制自动化技术、信息分析技术以及计算机技术。
广泛应用于社会生活、工业、农业等各个领域。
本文主要对现代测控技术的特点、现状、开展及其应用进行了研究并予以详述。
关键词：现代测控技术；现状；应用现代测控技术是一项高新技术，是新世纪重点开展的技术。
在经济全球化与技术全球化的不断推动下，现代测控技术向着标准化、集成化、智能化、微型化与系统化高速开展。
现代测控技术的优势使其成为一门实践性很强的技术，在各个领域中起着至关重要的作用，促进了社会生产力的开展。
1 现代测控技术的特点1.1数字化数字化是测控技术中不可或缺的一局部，占据了非常重要的地位。
应用于测控领域的各个方面，例如：信号通信处理、控制器到远程终端设备的数字化控制以及远程终端和控制器之间的数字化控制等。
1.2智能化以嵌入式微处理器为测控的技术根底，并采取智能化的仪表仪器去展示其功能多样性，是现代测控技术良好运用的表现。
同时也表现出其本身灵活快捷、使用方便、多功能等优点。
微电子技术的不断开展和人工智能技术的不断创新引进，使智能仪器设备变得更加科学化，计算方法也日益加强。
智能化的测控设备仪器使测控技术水平不断提高。
1.3网络化网络化是指随着科技的开展，网络技术与测控技术完美的结合，建立了便捷高效的现代测控系统。
互联网的不断开展和其他相关技术的不断完善，更大程度地突破了地域的限制，促使现代测控技术不断开展创新，使测控系统变得灵活化，系统化。
测控技术、传感器技术与计算机网络技术的结合那么更好的表达出网络化的特点。
1.4分布化现代测控系统能够实现测量的标准化归功于合理安排现代测控技术，使测控仪器分布在最需要、最合理的地方，分布式的测控系统实现了从测量、控制到管理的全自动化过程，完成了更经济、更环保、更高效的生产目标。
现代测控电子技术第三章
测控系统是一种集成了传感器、信号处理、控制和执行器等多个环节的技术，其目的是对各种物理量进行检测、 转换和处理，以实现对被控对象的精确控制。根据应用领域的不同，测控系统可以分为工业测控系统、环境测控 系统、医疗测控系统等。
测控系统的基本组成
要点一
总结词
测控系统通常由传感器、信号处理电路、微处理器和执行 器等部分组成，各部分相互协作，实现对被控对象的精确 控制。
02
测控信号与测量误差
Байду номын сангаас
测控信号的分类与特性
非周期信号
不具有固定周期的 信号，如方波、脉 冲波等。
确定性信号
可以用数学函数描 述的信号，如正弦 波、余弦波等。
周期信号
具有固定周期的信 号，如正弦波、余 弦波等。
随机信号
无法预测其规律的 信号，如噪声信号。
随机信号
无法用数学函数描 述的信号，如噪声 信号。
根据测量对象和精度要求，选择合适 的传感器进行信号采集。
设计硬件电路
搭建数据采集硬件电路，包括信号调 理、模数转换等部分。
编写与调试软件
编写数据采集软件，实现数据的实时 采集、处理和存储等功能。
数据采集的误差与校正
误差来源
分析数据采集过程中可能出现的 误差来源，如传感器误差、电路 噪声等。
误差校正方法
压力传感器
用于测量气体、液体或固体的 压力，广泛应用于工业控制、
气瓶压力监测等领域。
温度传感器
用于测量物体的温度，常见于 温度控制系统、空调、冰箱等 领域。
流量传感器
用于测量流体的流量，常见于 水表、燃气表等领域。
湿度传感器
用于测量空气的湿度，常见于 空调、加湿器等领域。
现代测控技术的定义
现代测控技术的定义现代测控技术是指利用现代科技手段对物理量、化学量、生物量等进行实时监测、采集、处理和控制的技术。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，现代测控技术在各个领域都得到了广泛应用。
现代测控技术在工业自动化领域起着重要作用。
工业生产过程中，需要对各种物理量进行测量与控制，以确保生产的稳定性和质量。
现代测控技术通过传感器、仪表和控制系统等设备，可以实时监测温度、压力、流量、速度等各种物理量，并根据设定的参数进行控制，从而实现自动化生产。
在环境监测领域，现代测控技术也发挥着重要的作用。
随着工业化进程的加快和环境问题的日益突出，对环境质量的监测和控制成为了重要任务。
现代测控技术可以通过各种传感器和监测设备，对大气、水体、土壤等环境要素进行实时监测和数据采集，并通过数据分析和处理，为环境保护和治理提供科学依据。
医疗领域也是现代测控技术的重要应用领域之一。
现代医疗设备中使用了大量的传感器和监测技术，可以对病人的体温、心率、血压等生理参数进行实时监测，为医生提供准确的诊断和治疗依据。
同时，现代测控技术还可以应用于手术机器人、无创检测等领域，提高医疗的精确性和安全性。
军事领域也是现代测控技术的重要应用领域之一。
现代战争中，对战场环境和敌方情报的实时监测和控制对于战争的胜利至关重要。
现代测控技术可以通过各种传感器和监测设备，对战场环境、敌方目标、无人机等进行实时监测和数据采集，并通过数据分析和处理，为军事指挥决策提供准确的情报支持。
现代测控技术还广泛应用于交通运输、能源、航天航空、科研实验等领域。
例如，在交通运输领域，现代测控技术可以通过智能交通系统，实现对交通流量、道路状态等的实时监测和调控，提高交通的效率和安全性。
在能源领域，现代测控技术可以用于电力系统的监测和控制，实现对能源的高效利用和管理。
现代测控技术的定义是利用现代科技手段对物理量、化学量、生物量等进行实时监测、采集、处理和控制的技术。
它在工业自动化、环境监测、医疗、军事等领域都有着广泛的应用。
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2. 光电心率检测器测量电路
光电心率检测器由光电脉搏传感器、 测量放大电路及频率测量电路构成。光电 脉搏传感器见图6.1.4 。使用时拇指完全盖 住透光窗口， 光源XD的光经血液反射， 由光敏电阻RG接收，被转换成电脉冲， 心脏每搏动一次传感器发出一个脉冲。
图 6.1.4 光电脉搏传感器示意图
图 6.1.5光电心率检测器测量电路
至此，实现了吸光度的测量。
浓度因与吸光度成正比，本电路规定
浓度的测量范围是0～1999,因此其输出放大 器的参数与吸光度测量的输出放大器相同， 调整方法也相同，输出电压为
VOC
(1V)
log
VOT / R5 VRP3 / R6
RP5 R9
R11
电路中通过转换开关分别输出透光度、
吸光度和浓度，其输出接入后续A/D转换电 路即可实现三项参数的数字测量。A/D转换 电路见图6.1.3。
图6.1.5是测量电路，上半部分电路将 脉搏信号转换成电脉冲信号，下半部分是 计数电路，把脉冲信号变换成心率。
当脉搏波到来时，拇指充血，由此产 生的反射光照射到光敏电阻RG上时，其电 阻变小，使T2的基极电位上升， 射极输出 高电位。
在脉搏波的间歇，无反射光照射到光 敏电阻RG上，其电阻变大，使T2的基极电 位下降，射极输出低电位。
图 6.1.3 分光光度计A/D转换电路
根据ICL7106的转换关系有：
N 1000 Vin VREF
测量透光度时Vin=0～1000mV，读数N为0～ 1000，将小数点设置在十位即可实现透光度 的直读。测量吸光度时Vin=0～1.999V，读数 N为0～1999，将小数点设置在千位即可实现 吸光度的直读。测量浓度时Vin=0～1.999V， 读数N为0～1999，将小数点设置在个位即可 实现浓度的直读。
光照射后产生的光电流，光电流经电阻R1 转换成电压。该电压经同相放大后输出VOT， VOT是与透光度成正比的电压，其值为
VOT
(1
R4
RP2 R3 )Io R1
图 6.1.2 分光光度计测量放大电路
式中Io是光电管产生的光电流，微电流放大 器的增益变化范围为3～10，用以调节透光 度的满度值100%T。
分光光度计的组成框图如图6.1.1所示。 光源灯发出的光经单色器色散后，变为单 色光。此单色光透过比色皿内的待比色溶 液，照射到光电管上。光电管将这一随溶 液浓度不同而变化的光信号转换成电信号， 再经放大器放大后，由A/D转换器转换成 数字量并显示。
图6.1.1 分光光度计的组成框图
测量放大电路如图6.1.2所示。图中A1 构成微电流放大器，输入是光电管经透射
T It I0
It为透过样品的光强， I0为透过空白参考溶 液的光强。 T越大，说明溶液的透光程度越 大。
由于透光度T与溶液的浓度C之间没有 线性关系，定义吸光度A为透光度T的负对 数。
A logT KCL
式中，K为吸光度系数，C为溶液浓度，L 是液层厚度。
这就是郎伯—比尔定律。此式表明： 当液层厚度固定时，溶液的吸光度与溶液 的浓度成正比，这一关系称作比尔定律。 当浓度固定时，溶液的吸光度正比于液层 厚度，这一关系称作郎伯定律。
第六章
测控电子技术综合应用
6.1 传感器应用电路
6.1.1 光电传感器应用电路
1. 分光光度计测量电路
分光光度计的理论基础是郎伯-比尔 定律，也称为光的吸收定律。当一束平行 单色光照射到均匀的非散射的溶液上时， 光的一部分被吸收，一部分透过溶液，还 有一部分被反射。
定义透过光的强度与入射光的强度之比 为透光度T
T2的射极输出端获得的是与脉搏波相应 的正向脉动信号输出。该信号经隔直电容C1 隔离直流后由运算放大器A1和电压比较器 A2整形成与脉搏波同频率的方波信号。
由于心率是每分钟心脏搏动的次数，为
了提高测量速度缩短测量时间，将脉搏脉冲
倍频60倍，然后在1秒钟内对脉搏脉冲计数，
所计脉搏数即为要求测量的心率。
VOA
(1V)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
log
VOT / R5 VRP3 / R6
RP4 R8
R10
由于对数放大器LOG101的电流输入范围是 100pA～3.5mA，因此对应的吸光度测量也 有相应的范围。
本电路吸光度的测量范围是0～ 1.999(A)，对应的透光度是100%～1%(T)。 当透光度是100%时，调节电位器RP3，使 VOA=0V；当透光度是1%时，VOT=10mV， 此时LOG101输出为－3V，调节电位器RP4， 使VOA=1.999V。
6.1.2 气敏传感器应用电路
图6.1.6为甲烷气体 CH4浓度检测电路， 传感器为半导体气敏传感器，电阻Rs随 CH4浓度的增加而减小，典型值是CH4浓 度为1000×10-6时，Rs为14.0kΩ；CH4浓度 为10000×10-6时，Rs为4.2kΩ。
图6.1.6 甲烷气体 CH4浓度检测电路
图中7805用于给传感器加热，当温度 稳定后开始工作，基准电压模块为REF-03， 其在电位器Rp1的两端产生2.5V的基准电压， 从而产生传感器的恒定供电电流I，I约为 0.5 mA，电流的大小可通过调节Rp1的大小 调节。
运放A2用于隔离传感器与后续线性化 电路，其输出为IRs，表示CH4的浓度，与 浓度的变化趋势相反。
为了使电路的输出与浓度成正比，采 用AD538线性化，根据图的接法及AD538 的运算关系有
Vo
Vy
Vz Vx
m
1V
1V IRs
2
1 I 2Rs2
电路的输出为
Vout
1
R3
Rp3 R2
1 I 2Rs2
调节方法如下：将传感器置于已知体
积的房间里，房间里注入确定浓度
(1000×10-6) 的CH4气体，调整电位器Rp1， 使输出Vout=1.0V。然后将CH4的浓度增加 到10000×10-6，调整电位器Rp3，使输出 Vout=10.0V。反复调整多次，使结果满意为 止。
当光电管受白光照射时，调节电位器
RP2，使VOT=1000mV，即代表此时透光度 为满度值100%T。稳压管D1、D2，电阻R2、 R12、R13及电位器RP1组成调零电路，用以 补偿光电管的暗电流，在无光照射光电管
时调节RP1，使VOT=0，即0%T。
由于吸光度与透光度成负对数关系，因
此将VOT进行对数放大后即可得到与吸光度 成比例的电压VOA，其值为