測控技術(shù)與儀器在實(shí)踐中的應(yīng)用

楊金玲

[中糧生化能源（龍江）有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000]

測控技術(shù)與儀器是研究信息獲取與處理以及對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行控制的理論與技術(shù)。隨著新技術(shù)的不斷誕生與應(yīng)用，我國測控技術(shù)水平不斷提高，相關(guān)測控儀器功能越來越強(qiáng)大，測控結(jié)果越來越精準(zhǔn)，因此，有必要對(duì)測控技術(shù)與儀器進(jìn)行探討，為其更好地應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 測控技術(shù)與儀器相關(guān)理論

測控技術(shù)與儀器專業(yè)性強(qiáng)，知識(shí)覆蓋面廣，為使其更好地應(yīng)用到實(shí)踐中，應(yīng)注重相關(guān)理論的探討。

1.1 測控技術(shù)分類

當(dāng)前測控技術(shù)主要分為：基于網(wǎng)絡(luò)的測控技術(shù)、基于機(jī)器視覺的測控技術(shù)、基于無線通信的測控技術(shù)等，這些測控技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域中，效果顯著。

基于網(wǎng)絡(luò)的測控技術(shù)主要應(yīng)用Internet專業(yè)知識(shí)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)，降低組建系統(tǒng)開支的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)測試信息與測試設(shè)備的共享。該測控技術(shù)借助現(xiàn)場傳感器，對(duì)被測對(duì)象相關(guān)信息進(jìn)行檢測，而后將測得的信息傳輸給精密的儀器進(jìn)行分析處理，提高測控儀器利用率的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)被測對(duì)象的遠(yuǎn)程測控，降低人力、物力成本。

基于機(jī)器視覺的測控技術(shù)應(yīng)用紅外攝像儀、CMOS攝像機(jī)、CCD攝像機(jī)等設(shè)備，基于圖像測量、處理、識(shí)別等處理技術(shù)，用于檢測精密零件的外觀、尺寸等，和圖像相關(guān)的測控任務(wù)中。

針對(duì)環(huán)境惡劣、通信距離遠(yuǎn)、工作點(diǎn)多的遠(yuǎn)程測控作業(yè)，可借助無線電波，實(shí)現(xiàn)主站和各子站間的數(shù)據(jù)通信。該測控技術(shù)避免了復(fù)雜連線，不需鋪設(shè)光纜或電纜，測控效果好，成本低。

1.2 測控技術(shù)中的儀器

測控儀器包括計(jì)量測試儀器、控制儀器裝置，是基于測量和控制理論，運(yùn)用光、電、機(jī)各種計(jì)量測試原理及控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，應(yīng)用廣泛的測量儀器的統(tǒng)稱。當(dāng)前測控儀器種類較多，但其基本由基準(zhǔn)部件、感受轉(zhuǎn)換部件、轉(zhuǎn)換放大部件、瞄準(zhǔn)部件、處理和計(jì)算裝置、顯示部件、驅(qū)動(dòng)控制器、機(jī)械結(jié)構(gòu)部件等構(gòu)成。

2 測控技術(shù)與儀器的應(yīng)用

測控技術(shù)儀器應(yīng)用于實(shí)踐中，需做好各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，以更好地滿足測控工作要求，具體應(yīng)注重以下內(nèi)容的落實(shí)。

2.1 硬件設(shè)計(jì)

硬件是測控系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，設(shè)計(jì)是否科學(xué)、合理直接影響測控技術(shù)及儀器功能的正常發(fā)揮。為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意：首先，明確約束條件。認(rèn)真分析硬件的形狀、大小、各種物理量、用途等，考慮測控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能、反應(yīng)靈敏度、工作穩(wěn)定性、測控精度、開發(fā)周期等，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上注重產(chǎn)品成本的控制。其次，設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路時(shí)可考慮使用DSP、FPGA、CPLD等集成度較高的器件技術(shù)，如應(yīng)用PC104工控機(jī)、PC商用機(jī)等。最后，應(yīng)用通用軟件包、可視化開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā)，如組態(tài)王、Lab Windows/CVI、LabView，并應(yīng)用開放性技術(shù)進(jìn)行可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

測控系統(tǒng)應(yīng)用的軟件有：系統(tǒng)界面程序、數(shù)據(jù)庫管理程序、數(shù)據(jù)處理程序、控制程序、檢測程序等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析程序運(yùn)行效率以及硬件性能。同時(shí)，做好數(shù)據(jù)處理各功能設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)濾波、差值、誤差分析、量程轉(zhuǎn)換。另外，還應(yīng)做好人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，做到設(shè)計(jì)美觀、操作方便。

2.3 抗干擾設(shè)計(jì)

測控系統(tǒng)元件復(fù)雜、精密度高，容易受到電磁干擾，因此，在實(shí)踐中應(yīng)用時(shí)，應(yīng)做好抗干擾設(shè)計(jì)，一方面，對(duì)數(shù)據(jù)的抗干擾處理。使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換、圖像處理等技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償、修正，確保測控?cái)?shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。另一方面，電路抗干擾預(yù)防。為避免電路干擾，可將設(shè)備、元件器、電路設(shè)置在磁性或低電阻材料構(gòu)成的屏蔽物內(nèi)，或采用脈沖變壓器隔離、光電隔離、物理性隔離等手段，將干擾因素隔開，保證測控系統(tǒng)工作穩(wěn)定性。

3 測控技術(shù)與儀器應(yīng)用策略

實(shí)踐中，應(yīng)用測控及數(shù)與儀器時(shí)，僅僅完成設(shè)計(jì)工作是不夠的，還需應(yīng)用單位做好應(yīng)用工作管理，結(jié)合測控工作要求以及技術(shù)人員實(shí)際情況，在借鑒其他單位成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究與應(yīng)用有效的應(yīng)用策略。為保證測控技術(shù)與儀器更好地應(yīng)用到實(shí)踐中，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，應(yīng)用單位應(yīng)注重采取以下措施。

3.1 做好理論學(xué)習(xí)

測控技術(shù)與儀器的應(yīng)用涉及較多專業(yè)知識(shí)，對(duì)技術(shù)人員的綜合素質(zhì)要求較高，因此，應(yīng)用單位一方面，組織技術(shù)人員做好測控技術(shù)與儀器理論知識(shí)學(xué)習(xí)，充分了解測控系統(tǒng)運(yùn)行原理，明確測控系統(tǒng)各構(gòu)成部分。同時(shí)，熟練掌握各儀器正常運(yùn)行參數(shù)，以及相關(guān)的操作規(guī)范，嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作與應(yīng)用測控設(shè)備。另一方面，測控技術(shù)與儀器處在不斷發(fā)展中，新技術(shù)、新儀器層出不窮，技術(shù)人員應(yīng)通過查閱資料，把握測控技術(shù)與儀器發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)引進(jìn)新的測控技術(shù)與儀器，不斷提高測控質(zhì)量與水平。

3.2 控制應(yīng)用過程

為保證測控系統(tǒng)正常運(yùn)行，保證生產(chǎn)、管理工作目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用單位應(yīng)做好測控系統(tǒng)應(yīng)用管理，一方面，制定完善的應(yīng)用制度。為約束技術(shù)人員不良行為，使其盡職盡責(zé)地做好測控工作，應(yīng)用單位應(yīng)結(jié)合測控系統(tǒng)實(shí)際，制定詳細(xì)的操作制度、測控儀器使用規(guī)范等。另一方面，做好應(yīng)用工作總結(jié)。應(yīng)用單位定期召開測控系統(tǒng)應(yīng)用總結(jié)會(huì)議，認(rèn)真聽取技術(shù)人員匯報(bào)，了解測控系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題。如技術(shù)人員問題應(yīng)通過培訓(xùn)，提高操作水平，如邀請經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，講解軟硬件操作方法與技巧等。如系統(tǒng)元件問題，要求技術(shù)人員分析原因，及時(shí)進(jìn)行維修、更換異常部件等，為測控系統(tǒng)的正常運(yùn)行做好鋪墊。

3.3 注重日常維護(hù)

為降低測控系統(tǒng)故障發(fā)生率，延長測控系統(tǒng)各設(shè)備使用壽命，應(yīng)用單位應(yīng)做好日常維護(hù)工作，一方面，定期檢查系統(tǒng)線路。測控系統(tǒng)線路復(fù)雜，要求維護(hù)人員嚴(yán)格按照工作制度，開展日常巡視、定期檢查工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理線路絕緣皮損壞情況。另一方面，及時(shí)更換老舊設(shè)備。應(yīng)用單位應(yīng)組織技術(shù)人員開展測控系統(tǒng)硬件檢查工作，及時(shí)清理設(shè)備上的污穢，更換性能老化、時(shí)間長久的設(shè)備。另外，為保證測控系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮，應(yīng)用單位要求技術(shù)人員定期升級(jí)測控軟件，不斷完善與擴(kuò)充軟件功能，使其更好地應(yīng)用到測控工作中。

4 結(jié)語

測控技術(shù)與儀器因其自動(dòng)化水平高，測量與控制精度高，被廣泛應(yīng)用在各控制領(lǐng)域，因此，為提高應(yīng)用水平，有必要做好測控技術(shù)與儀器的應(yīng)用研究。本研究得出以下結(jié)論。

（1）測控技術(shù)與儀器涉及計(jì)算機(jī)、傳感器、網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科知識(shí)，專業(yè)性強(qiáng)，分類多，應(yīng)用中應(yīng)做好論證與規(guī)劃，保證構(gòu)建的測控系統(tǒng)科學(xué)、合理，實(shí)用性強(qiáng)。

（2）應(yīng)用測控技術(shù)與儀器時(shí)，做好各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)工作尤為關(guān)鍵，一方面，做好硬件設(shè)備選型、運(yùn)行參數(shù)以及通信協(xié)議的設(shè)置。另一方面，做好各軟件設(shè)計(jì)，應(yīng)用專業(yè)算法，提高測控?cái)?shù)據(jù)精度。另外，做好采用屏蔽、隔離等手段，提高系統(tǒng)抗干擾性能。

（3）積極研究測控技術(shù)與儀器應(yīng)用策略，應(yīng)用單位要求技術(shù)人員做好理論知識(shí)學(xué)習(xí)，并嚴(yán)格控制應(yīng)用過程，認(rèn)真落實(shí)日常維護(hù)工作，保證測控系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行。