測控技術(shù)在電子技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用

摘 要 電子技術(shù)及測控技術(shù)的研究、創(chuàng)新、推廣及使用，改變了工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、教育等更行各業(yè)的發(fā)展腳步，提升了發(fā)展速度，對于人類社會的發(fā)展意義重大，電子技術(shù)及測控技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，更是能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、科技、管理的高效性提升，是現(xiàn)代科技發(fā)展以及研究的重點(diǎn)之一。本文簡要概述了測控技術(shù)、電子技術(shù)的組成、原理及發(fā)展歷程，最后從現(xiàn)階段發(fā)展和未來的發(fā)展趨勢，兩方面提出電子技術(shù)中測控技術(shù)的具體應(yīng)用，促進(jìn)現(xiàn)代科技的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】測控技術(shù) 電子技術(shù) 應(yīng)用發(fā)展

步入21實(shí)際，科技、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，出現(xiàn)了眾多新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)，測控技術(shù)、電子技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了幾乎全行業(yè)的發(fā)展，對人類社會進(jìn)步意義重大，如果能夠經(jīng)過研究將二者優(yōu)勢進(jìn)行結(jié)合，其效果必將給人類社會帶來更大影響。

1 測控技術(shù)的概述

測控就是對機(jī)器的測量與控制，其過程是對現(xiàn)實(shí)世界的物理量進(jìn)行測量后獲取一定量的信息，之后經(jīng)過信息處理技術(shù)得到控制量之后執(zhí)行操作的過程。

測量指的是經(jīng)過對物體數(shù)量的概括、描述以及認(rèn)識客觀的事物，從而進(jìn)一步了解事物的本質(zhì)，并研究探索其內(nèi)部規(guī)律的一種措施。從廣義上看，測量的目的是確定物體基本數(shù)值，如長度、面積、體積、密度等數(shù)值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)；從狹義上看，測量的目的是為了確定被側(cè)量的量值。其基本的要素保羅測量對象、測量實(shí)施者、測量儀器、測量科學(xué)理論以及測量環(huán)境，測量對象即被測量的客觀事物，測量的實(shí)施者即測量實(shí)施的主體，一般為人。測量的五個要素之間起到了相互作用。

計(jì)量也是測量中的一個重要因素，它是實(shí)現(xiàn)測量的結(jié)果單位統(tǒng)一、結(jié)果精確可靠，而對數(shù)值的單位進(jìn)行限制。計(jì)量活動具有一致性、準(zhǔn)確性、法制性以及溯源性的特點(diǎn)。

控制指的是通過操作人員自身或機(jī)械自動化的干預(yù)或操作，從而使得事物的發(fā)展向一個趨勢實(shí)現(xiàn)運(yùn)作，或是在一個區(qū)間范圍內(nèi)重復(fù)動作。在測控技術(shù)中，所提及到的控制一般是指自動控制，就是在操作人員不參與測量活動或?qū)y量過程進(jìn)行干預(yù)的情況下，由機(jī)械自動化所測量出的數(shù)據(jù)結(jié)果，配合其他的測量設(shè)施或裝置，對測量結(jié)果進(jìn)行分析，并進(jìn)行下一步操作，做到機(jī)器、測量等環(huán)節(jié)的活動狀態(tài)及參數(shù)依照事先設(shè)定好的規(guī)律進(jìn)行。

測控則是測量以及控制操作一體化的過程，對現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的物理量進(jìn)行測定，獲取其主要信息，之后對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而得到控制量并執(zhí)行控制的操作。

電子測量則是在測量手段或技術(shù)上的一種延伸，通過與高科技電子化信息技術(shù)相結(jié)合，從而促進(jìn)測量精準(zhǔn)性、自動化、測量次數(shù)的提升，是測控技術(shù)的核心，其中包括電量測量以及非電量測量。測量科學(xué)是研究細(xì)心獲取途徑、獲取方法的一門學(xué)科，對事物信息測量及處理最高效的手段則是以電荷為載體的電子科學(xué)，其特點(diǎn)在于具有較寬的測量頻率范圍，較寬的量程范圍，極高的精準(zhǔn)度和測量效率，并且無需人為操作或線下作業(yè)即可進(jìn)行遠(yuǎn)程的操控，依托科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子測量的自動化水平以及測量精準(zhǔn)度、速度會得到提升。

依照測量的物理量的攜帶以及傳送功率，我們可以講電子測量分類為有源量測量以及無源量測量，其中有源量測量包括力的測量、電磁場的測量等，無源量測量則針對對電阻、電容、距離的測量等。根據(jù)電子測量的方式分，可以將電子測量分類為直接測量式、間接測量式以及組合測量式。根據(jù)測量域之間的相互關(guān)系，可以將電子測量分為時(shí)域測量、頻域測量、調(diào)制域測量等，也包括隨機(jī)測量和數(shù)字測量。

2 電子技術(shù)的概述

電子技術(shù)是依靠電子學(xué)絢麗，應(yīng)用電子元件的設(shè)計(jì)以及制造其特定功能的線路，從而解決顯示問題的一門學(xué)科。電子技術(shù)在系統(tǒng)內(nèi)包括電子信息技術(shù)、電力電子技術(shù)兩個部分。電子信息技術(shù)下還包含電子模擬技術(shù)以及數(shù)字電子技術(shù)兩個分支。電子技術(shù)是對電子信號、電子信息的加工處理技術(shù)，其主要的加工方式有對信號或信息的發(fā)出、增大、轉(zhuǎn)換、濾波等。

自十九世紀(jì)開始，電子技術(shù)就已經(jīng)有了初步發(fā)展，并成為二十世紀(jì)的新興技術(shù)，電子技術(shù)在二十世紀(jì)的發(fā)展尤為迅猛，并得到了廣泛的應(yīng)用，是近代科技發(fā)展的重要里程碑。由于生產(chǎn)力的需要電磁現(xiàn)象在十八世紀(jì)末，十九世紀(jì)初期，收獲了不小的研究進(jìn)展，如庫倫定理的發(fā)現(xiàn)、電子假設(shè)的提出、電子的發(fā)現(xiàn)、二極管的發(fā)明創(chuàng)造、三極管的發(fā)明、晶體管的發(fā)明、集成電路的問世等，都是電子學(xué)發(fā)展史上重要的節(jié)點(diǎn)，集成電路的出現(xiàn)及運(yùn)用，也象征著電子技術(shù)發(fā)展的新階段。在廣播電視領(lǐng)域上，不但為廣播電視的呈現(xiàn)創(chuàng)造出一個又一個平臺，衛(wèi)星、通訊設(shè)備的應(yīng)用還促進(jìn)了廣播電視在全球范圍內(nèi)快速傳播，拉近地區(qū)間的交流，但過于發(fā)達(dá)的線上閱讀，也影響了傳統(tǒng)報(bào)業(yè)、廣播電視行業(yè)的發(fā)展。除此之外，電子技術(shù)還對國防、報(bào)刊、教育、工業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

伴隨著科技的進(jìn)步與不斷發(fā)展，電子技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與多個領(lǐng)域。如電源與電力系統(tǒng)中，通過電子技術(shù)，促進(jìn)里計(jì)算機(jī)綠色電源的發(fā)展、推廣與應(yīng)用，提升能源的利用率降低能源損失，成為世界范圍內(nèi)提倡的技術(shù)之一；結(jié)合通訊技術(shù)，結(jié)合成為高頻開關(guān)電源，大大減低了線損，方便維護(hù)；直流變換器、不間斷電源、變頻器電源、大功率開關(guān)型高壓直流電源、分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)等，都是電子技術(shù)對于電力領(lǐng)域做出的貢獻(xiàn)。交通領(lǐng)域中，通過電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電力機(jī)車的操控，在磁懸浮領(lǐng)域也有應(yīng)用；在汽車的發(fā)動機(jī)上，替代原有燃油噴射系統(tǒng)，改換成電子噴油裝置，提升發(fā)動機(jī)啟動狀態(tài)，從而做到節(jié)能、節(jié)油、降低環(huán)境污染。應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上，如電子病例、生物芯片、醫(yī)療電子檢測設(shè)備、可攜帶式檢測設(shè)備的應(yīng)用，使得醫(yī)學(xué)上的診斷更為精準(zhǔn)、高效，便攜醫(yī)療設(shè)備的創(chuàng)新，促進(jìn)了內(nèi)地或山區(qū)醫(yī)療水平的提升。

3 測控技術(shù)在電子技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用

研究測控技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用，首先要明確測控技術(shù)的特點(diǎn)以及電子測控的實(shí)現(xiàn)過程。

測控技術(shù)的特點(diǎn)在于：

3.1 網(wǎng)絡(luò)化

網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)，體現(xiàn)著測控技術(shù)的發(fā)展，依托計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遠(yuǎn)程無線通訊技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通訊技術(shù)已經(jīng)朝向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，以它們?yōu)橐劳?，測控技術(shù)也在逐漸向網(wǎng)絡(luò)化演進(jìn)，呈現(xiàn)出開放的發(fā)展態(tài)勢。在網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢下，測控技術(shù)的應(yīng)用越來越高效、越來越靈活。endprint

3.2 智能化

微電子技術(shù)以及人工智能已經(jīng)發(fā)展到一個極高的高度，任何一種儀器或設(shè)備都逐漸想智能化靠攏，測控設(shè)備也不例外。通過智能化嚴(yán)謹(jǐn)，大大提升了測控設(shè)備的計(jì)算精度、計(jì)算速度。測控設(shè)備所控制的對象，都已演進(jìn)為只能設(shè)備，想要對這些設(shè)備進(jìn)行更有利的監(jiān)控，測控設(shè)備必定需要智能化。

3.3 分布化

分布化的發(fā)展依托微型身背以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)步，這一特點(diǎn)代表著測控一起能夠在不同的場所內(nèi)進(jìn)行檢測，并能夠自主的對測試地點(diǎn)進(jìn)行選擇，充分發(fā)揮系統(tǒng)的安全性、靈活性，從而提升測控效率，降低測控的支出，促進(jìn)測控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

在電子測控的實(shí)現(xiàn)過程中首先要依靠電子轉(zhuǎn)換技術(shù)，測量中經(jīng)常會出現(xiàn)無法對其物理量進(jìn)行直接測量的對象，就要應(yīng)用間接測量，在之后將間接測量到的物理量，通過轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化成為需要的物理量，為了測量結(jié)果的精度更高、寬度更大、速度更快，也要對測量中應(yīng)用的單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。比較技術(shù)的應(yīng)用，是將兩個或以上的物理量，進(jìn)行初步的比較之后再進(jìn)行運(yùn)算，其目的在于對比出多個數(shù)據(jù)之間，優(yōu)選出最有適合應(yīng)用的，再進(jìn)一步進(jìn)行分析。處理技術(shù)的應(yīng)用主要指對信息進(jìn)行加工從而達(dá)到某種分析目的，在測量中指預(yù)處理，在測量階段直接做好轉(zhuǎn)換工作。最后需要對測量的結(jié)果做出顯示，進(jìn)行下一步控制，對與操控人員而言就是將不可見的信息轉(zhuǎn)化為可見信息呈現(xiàn)在熒幕上，對于機(jī)器而言則是將信息轉(zhuǎn)化為動作。

4 現(xiàn)階段測控技術(shù)在電子技術(shù)上的應(yīng)用

4.1 在傳感技術(shù)上的應(yīng)用

傳感技術(shù)是測控技術(shù)應(yīng)用的一個重要組成部分，它依托測控技術(shù)，經(jīng)過開發(fā)，研制出智能傳感技術(shù)、數(shù)字傳感技術(shù)、集成傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)、氣體傳感技術(shù)等多樣化的傳感設(shè)備。值得一提的是，網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)，被廣泛應(yīng)用到軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、城市管理、企業(yè)管理、災(zāi)難救援、設(shè)備搶修等全方位、多領(lǐng)域中，從而促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，保障了社會的和諧穩(wěn)定。數(shù)字化傳感器則是應(yīng)用最為廣泛，也是最常見的傳感設(shè)備，多應(yīng)用于環(huán)境測量、圖像傳輸、醫(yī)院、銀行以及與警察部門的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。智能傳感器多應(yīng)用在醫(yī)療行業(yè)對于血壓、心跳的監(jiān)控以及大型內(nèi)燃機(jī)如火車狀態(tài)的監(jiān)控。集成傳感器應(yīng)用在對溫度、適度、氣壓等數(shù)據(jù)的測量。最后，氣體傳感器在國防、化工、安檢等領(lǐng)域，為群眾安全做出了極大的貢獻(xiàn)。

4.2 在遠(yuǎn)程測控技術(shù)上的應(yīng)用

測控技術(shù)與電子技術(shù)相互結(jié)合，衍生出另外一種測控技術(shù)即遠(yuǎn)程測控技術(shù)。電子技術(shù)下的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸，結(jié)合測控技術(shù)，促進(jìn)公民生活便捷程度的提升，并為社會的告訴發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)，也是世界工業(yè)領(lǐng)域管理發(fā)展的未來趨勢。無線傳輸、遠(yuǎn)程通訊以及監(jiān)控的有機(jī)結(jié)合，誕生了遠(yuǎn)程抄表技術(shù)，作用于水表、電表、煤氣表的監(jiān)管與記錄，從而降低國家煤水電行業(yè)在多種客觀因素影響下產(chǎn)生的損失。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控也可以對多種大型工程的現(xiàn)場施工安全進(jìn)行管控，也可以作用于核電設(shè)備、地下煤礦等危險(xiǎn)系數(shù)、對人體影響較大的工作區(qū)域。對其進(jìn)行監(jiān)管。

4.3 虛擬技術(shù)上的應(yīng)用

將測控技術(shù)與虛擬技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造出功能強(qiáng)大的虛擬測控技術(shù)，是測控領(lǐng)域的又一個偉大的里程碑。體現(xiàn)出靈活、交互性強(qiáng)、可多種結(jié)合的又是，實(shí)現(xiàn)了在測控操作中的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、模擬性等。利用視覺技術(shù)，模擬農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對更低面積、秧苗產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析，推測出每平方種植面積內(nèi)事宜種植量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。也可應(yīng)用于卵生、繭生動物孵化的無損檢測。

5 未來的發(fā)展趨勢

5.1 高頻化

眾所周知，變壓器、電感、電容的體重重量與供電頻率的平方根成反比，也就是說用電頻率越高的情況下，用電體積重量就越小，所占用的空間也就越小。以此原理對直流電源進(jìn)行改造，可有效節(jié)省電源材料用量，節(jié)約電能，從而達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電的降級效益。

5.2 模塊化

將測控設(shè)備中細(xì)小的零件以及器具進(jìn)行模塊化管理或是模塊化的組織起來，分組成為多個單元，可以有效降低設(shè)備組裝過程中的難度，同時(shí)在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，只需對單一的模塊進(jìn)行修理或更換，大大降低了維修成本。模塊在其他領(lǐng)域也有所體現(xiàn)，如移動設(shè)備端，手機(jī)的模塊化大大提升了可玩性，手提電腦的模塊化，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低電腦所占用的空間。

5.3 綠色化

綠色化的發(fā)展趨勢符合可持續(xù)發(fā)展理念，一方面要保障電子技術(shù)及測控技術(shù)的設(shè)備用電上能夠最大程度的節(jié)約電能，另一方面則是要通過電子檢測技術(shù)對各行各業(yè)的生產(chǎn)排放做好監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)的提出整改，從而促進(jìn)人類社會與環(huán)境的共同發(fā)展。

實(shí)際應(yīng)用中，許多電子節(jié)電設(shè)備，會對電網(wǎng)產(chǎn)生一定的污染，電網(wǎng)的污染準(zhǔn)確來說就是在節(jié)電的過程中會向電網(wǎng)注入諧波電流，諧波會使電網(wǎng)功率降低、紊亂，電壓耦合畸形。

5.4 數(shù)字化

在過去一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)用到的電子技術(shù)，其測控都是配合模擬限號進(jìn)行測控和操作的。在上世紀(jì)六、七十年代，電子技術(shù)就已經(jīng)建立在模擬電路的基礎(chǔ)上，即使發(fā)展到今天也是一樣。數(shù)字信號、數(shù)字線路等數(shù)字技術(shù)的發(fā)展日趨重要，數(shù)字信息技術(shù)以及數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展越來越完善、越來越成熟，其優(yōu)勢也越發(fā)明顯，更加方便對計(jì)算機(jī)的測控、避免模擬信號在傳輸過程中收到干擾而失真、變化、發(fā)出錯誤指令，降低其他信號對于數(shù)字信號的干擾，通過數(shù)字技術(shù)也有利于對軟件的及時(shí)調(diào)試，便于設(shè)備的自我診斷、提升容錯等。在現(xiàn)階段，測控技術(shù)、電子技術(shù)的數(shù)字化，應(yīng)用到制圖、傳輸?shù)阮I(lǐng)域可以有效解決EMC＼PFC等問題。

總的來說，電子技術(shù)以及測控技術(shù)的不斷結(jié)合、發(fā)展，會衍生出更多的新技術(shù)，也會有落后的技術(shù)不斷被淘汰，并由此拓寬出更多的應(yīng)用領(lǐng)域。高頻化、綠色化、模塊化、數(shù)字化，標(biāo)志著電子技術(shù)的越發(fā)成熟。電子技術(shù)測控的發(fā)展，每年就為我國提供了超過二十億元人民幣的發(fā)展市場，并吸引了大量的投資者及開發(fā)人員。未來有更多的電子技術(shù)、測控技術(shù)等待著我們?nèi)ヌ剿?、去開發(fā)、去結(jié)合。

6 總結(jié)

測控技術(shù)以及電子技術(shù)作為跨越兩個世紀(jì)飛速發(fā)展的兩種新技術(shù)，其優(yōu)勢越來越突出，對人類社會發(fā)展的貢獻(xiàn)也越來越被人們所認(rèn)可。在各行各業(yè)的發(fā)展中要注意講兩種技術(shù)的優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合，配合本行業(yè)的技術(shù)要求或自身技術(shù)，合理組成新的技術(shù)項(xiàng)目，為行業(yè)發(fā)展提供有力支持。在發(fā)展與結(jié)合中要特別注意測控技術(shù)、電子技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢的體現(xiàn)，最后，在發(fā)展的過程中，要高舉科學(xué)發(fā)展、綠色發(fā)展的旗幟，促進(jìn)測控行業(yè)、電子技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提升。

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作者簡介

楊友根（1966-），男，江蘇省句容市人。大學(xué)本科學(xué)歷。任職于江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院。

作者單位

江蘇航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省鎮(zhèn)江市 212134endprint