测控技术及仪器专业指导

1、0Compulsory Course of MC MajorCompulsory Course of MC Major主讲人：张登攀主讲人：张登攀 博士博士 2008.062008.06河南理工大学河南理工大学测控技术与仪器专业指导测控技术与仪器专业指导 学学 科：仪器科学与技术科：仪器科学与技术 一、专业基本情况介绍一、专业基本情况介绍二、专业培养的目标及要求二、专业培养的目标及要求三、专业教学计划三、专业教学计划四、专业学习与选课四、专业学习与选课五、学生成长的建议及要求五、学生成长的建议及要求一、专业基本情况介绍一、专业基本情况介绍学科体系基本组成学科体系基本组成 仪器科学与技术学科仪器

2、科学与技术学科同机械工程、控制同机械工程、控制工程等在学科分类上并列为工程等在学科分类上并列为一级学科一级学科。仪器科学仪器科学与技术与技术08040804精密仪器及机械精密仪器及机械080401080401测试计量技术及仪器测试计量技术及仪器080402080402 测控技术与仪器测控技术与仪器是仪器科学与技术学科开设的本是仪器科学与技术学科开设的本科专业科专业。 技术推动及发展特点技术推动及发展特点 测控技术与仪器目前以集光测控技术与仪器目前以集光机机电电计算机技计算机技术一体化为特色，涉及图像、信号处理、控制和检术一体化为特色，涉及图像、信号处理、控制和检测等多学科的融合。测等多学科的融

3、合。 计算机技术、通信技术的飞速发展，测控技术与仪计算机技术、通信技术的飞速发展，测控技术与仪器技术的数字化、网络化、协作化技术在系统的描述、器技术的数字化、网络化、协作化技术在系统的描述、规划和操作等方面都发生了深刻的变化。规划和操作等方面都发生了深刻的变化。 数字仪器、数字化数据交换、可视化和虚拟化同步数字仪器、数字化数据交换、可视化和虚拟化同步测量现实，基于因特网测量现实，基于因特网 ( Internet Enabled )( Internet Enabled )的分布式的分布式信息传输、共享、交互和存储，海量和多源的数据融合、信息传输、共享、交互和存储，海量和多源的数据融合、集成和信息

4、提取等技术在工业测控领域得到日益广泛地集成和信息提取等技术在工业测控领域得到日益广泛地应用。应用。 基本特点基本特点：当前的仪器科学与技术学科集光当前的仪器科学与技术学科集光学、机械、电子、计算机为一体，是关系国学、机械、电子、计算机为一体，是关系国国计民生的重要学科，在工业生产、科学研国计民生的重要学科，在工业生产、科学研究领域得到广泛的应用。究领域得到广泛的应用。1.1.专业的发展历程专业的发展历程 仪器科学与技术是信息科学与技术的重要仪器科学与技术是信息科学与技术的重要组成部分，是信息的源头，使对客观事物提供组成部分，是信息的源头，使对客观事物提供检测、计量、监测和控制的重要手段，是为人

5、检测、计量、监测和控制的重要手段，是为人类社会法制化提供物质技术保障的知识密集、类社会法制化提供物质技术保障的知识密集、技术密集的综合性学科。技术密集的综合性学科。专业的发展过程可从如下阶段来划分：专业的发展过程可从如下阶段来划分：专业的发展概况专业的发展概况物理学的发展与仪器产业化物理学的发展与仪器产业化理论基础：理论基础：牛顿力学、热力学、电动力学、牛顿力学、热力学、电动力学、量子力学；量子力学；检测仪器进步：检测仪器进步：长度、力学、热工、电磁、长度、力学、热工、电磁、光学、声学、电子、时间频率、微电子和电光学、声学、电子、时间频率、微电子和电离辐射；离辐射；长度长度流量流量压力压力测力

6、仪测力仪各式电表各式电表时间频率计时间频率计角膜散光计角膜散光计声学测量系统声学测量系统量子力学与电子学对仪器科学的推动作用量子力学与电子学对仪器科学的推动作用理论基础：理论基础：原子能、宇航、微电子、计算机、原子能、宇航、微电子、计算机、激光和超导技术；激光和超导技术；仪器科学进步：仪器科学进步：使仪器科学与技术进入量子使仪器科学与技术进入量子计量学的阶段，同时大大提高了仪器的精度计量学的阶段，同时大大提高了仪器的精度和测量范围；和测量范围；新的检测和计量方法与科技技术同步发展新的检测和计量方法与科技技术同步发展物理效应的应用：物理效应的应用：多普勒效应、超导现象、电多普勒效应、超导现象、电

7、子隧道效应和量子化霍尔效应等；子隧道效应和量子化霍尔效应等；新技术的应用：新技术的应用：激光干涉技术、原子频标、光激光干涉技术、原子频标、光功率的绝对测量、电单位的复现、温度的客观功率的绝对测量、电单位的复现、温度的客观测量以及光电转换、力电转换、磁光效应、量测量以及光电转换、力电转换、磁光效应、量子干涉器件等；子干涉器件等；高新推动力量：高新推动力量：微电子、航空航天技术推动了微电子、航空航天技术推动了微位移、精密瞄准；精密定位、精密导航以及微位移、精密瞄准；精密定位、精密导航以及微机械技术的发展使仪器技术发展日新月异。微机械技术的发展使仪器技术发展日新月异。多普勒脉冲雷达多普勒火控雷达多普

8、勒天气雷达多普勒诊断仪器仪器科学发展与学科融合仪器科学发展与学科融合学科融合情况：学科融合情况：以精密机械、电子、光电技术、以精密机械、电子、光电技术、计算机技术为主，与精密仪器及机械、测试计计算机技术为主，与精密仪器及机械、测试计量技术及仪器、光电工程、电子学、计算机科量技术及仪器、光电工程、电子学、计算机科学、检测技术及自动化等学科相互交叉和相互学、检测技术及自动化等学科相互交叉和相互渗透的综合学科；渗透的综合学科；学科分支：学科分支：测控技术及仪器、微型机械与纳米测控技术及仪器、微型机械与纳米技术、智能仪器与虚拟仪器，测试理论与测试技术、智能仪器与虚拟仪器，测试理论与测试技术，误差理论与

9、数据处理技术，现代传感技技术，误差理论与数据处理技术，现代传感技术及系统，故障诊断与信号分析和处理，质量术及系统，故障诊断与信号分析和处理，质量工程，惯性测试技术与控制，电磁测量技术与工程，惯性测试技术与控制，电磁测量技术与仪器等。仪器等。测控专业国内外主要研究领域：测控专业国内外主要研究领域：1 1、智能仪器的研究、智能仪器的研究 2 2、仪器机器人的研究、仪器机器人的研究 原子力显微镜原子力显微镜3 3、纳米计量技术、纳米计量技术扫描隧道显微镜扫描隧道显微镜4 4、精密测试计量理论、精密测试计量理论 纳米计量学纳米计量学 高精度和高效率测量高精度和高效率测量 新型传感器新型传感器 三维测量

10、三维测量 虚拟测量虚拟测量 仿生测量仿生测量CRASCRAS型曲面形貌测量仪型曲面形貌测量仪5 5、现代制造中的测控体系、现代制造中的测控体系故障报警远程诊断知识库案例库方案维修6 6、工业设备运行状态监测、工业设备运行状态监测石化企业输石化企业输油管道、储油管道、储油罐等压力油罐等压力容器的破损容器的破损和泄露检测。和泄露检测。Internet远程监控终端嵌入式监控系统三维场景重构与三维场景重构与增强数据表达增强数据表达二维数据表达二维数据表达结合结合网络沉浸测控技术网络沉浸测控技术7 7、无损检测理论与技术、无损检测理论与技术1 矿业 2 电梯 3 索道 4 吊车 5 电力 6 斜拉桥 7

11、 石油 8 林业 9 渔业 10 航空航天 11 工程机械 12 悬吊屋顶 检测内容: 断丝、磨损、锈蚀、疲劳以及剩余寿命8 8、设备智能诊断理论与技术、设备智能诊断理论与技术主要用于实现现场在线诊断与预测。主要用于实现现场在线诊断与预测。9 9、图像分析及模式识别理论与技术、图像分析及模式识别理论与技术1010、敏捷可重构测控理论与技术、敏捷可重构测控理论与技术模块化、集成化模块化、集成化 利用利用一切可能的技术一切可能的技术来实现测控技术与仪器系统解决来实现测控技术与仪器系统解决方案的快速配置。测控仪器系统不是重新开发，而是配置方案的快速配置。测控仪器系统不是重新开发，而是配置出来的。出来

12、的。全局虚拟总线全局虚拟总线标准化模块标准化模块测控仪器系统测控仪器系统2.2.专业发展的现状及前景专业发展的现状及前景专业开设情况：专业开设情况：目前国内超过目前国内超过100100所高校开设所高校开设测控技术与仪器专业。测控技术与仪器专业。专业建设情况：专业建设情况：专业唯一性和方向多样性并存；专业唯一性和方向多样性并存；专业发展与历史积淀有关，专业发展与历史积淀有关，如东南大学如东南大学起于起于陀陀螺仪及导航仪器专业螺仪及导航仪器专业，专业方向主要有，专业方向主要有:1:1、计、计算机测量与控制技术；算机测量与控制技术；2 2、工业检测与自动化仪、工业检测与自动化仪表；表；3 3、机电一

13、体化技术；、机电一体化技术；4 4、仪器工程与智能、仪器工程与智能系统；系统；5 5、车辆测控技术与工程；、车辆测控技术与工程；6 6、导航定位、导航定位与测控技术；与测控技术；7 7、虚拟现实与人机交互技术。、虚拟现实与人机交互技术。 20072007年度国内专业综合排名情况：年度国内专业综合排名情况：1 110056 1 110056 天津大学天津大学 94 94 2 10003 2 10003 清华大学清华大学 91 91 3 10006 3 10006 北京航空航天大学北京航空航天大学 85 85 4 10213 4 10213 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 5 10611 5 106

14、11 重庆大学重庆大学 82 82 6 10335 6 10335 浙江大学浙江大学 78 78 7 10248 7 10248 上海交通大学上海交通大学 77 77 10286 10286 东南大学东南大学 9 10110 9 10110 中北大学中北大学 75 75 10 10007 10 10007 北京理工大学北京理工大学 74 74 3.3.我校测控技术与仪器专业的发展的现状我校测控技术与仪器专业的发展的现状19981998年教育部颁布新的普通高等学校本科专年教育部颁布新的普通高等学校本科专业目录，将原仪器仪表类专业（包括精密仪器、业目录，将原仪器仪表类专业（包括精密仪器、光学仪器、

15、检测技术与仪器等十一个专业）合光学仪器、检测技术与仪器等十一个专业）合并为一个专业，即测控技术及仪器。并为一个专业，即测控技术及仪器。 测控技术与仪器专业是在上世纪测控技术与仪器专业是在上世纪9090年代初我年代初我校计算机学科、控制学科、机械学科、物理学校计算机学科、控制学科、机械学科、物理学科等学科发展的基础上建立的新专业，科等学科发展的基础上建立的新专业，20052005年年开始招生。开始招生。该专业在我校的发展过程及特色：该专业在我校的发展过程及特色：测控技术与仪器系目前师资力量雄厚，教学测控技术与仪器系目前师资力量雄厚，教学条件良好。目前条件良好。目前拥有教授拥有教授1 1人人、副教

16、授副教授4 4人人、讲讲师师4 4人人。硕士生导师硕士生导师5 5人人。拥有。拥有测试计量技术及测试计量技术及仪器等学科的硕士学位授予权仪器等学科的硕士学位授予权。目前承担有国。目前承担有国家自然科学基金项目、河南省新世纪杰出人才家自然科学基金项目、河南省新世纪杰出人才基金以及多项企事业公关课题。拥有精密工程基金以及多项企事业公关课题。拥有精密工程研究所、测控技术实验室、国家级电子电工实研究所、测控技术实验室、国家级电子电工实验中心等实验室。除了具备培养学生必需的基验中心等实验室。除了具备培养学生必需的基本实验仪器设备外，本实验仪器设备外，该专业还有大型仪器多台该专业还有大型仪器多台/ /套，

17、如三坐标测量机、套，如三坐标测量机、APIAPI激光跟踪仪、等大激光跟踪仪、等大型贵重仪器设备。型贵重仪器设备。 与其它相关或相近专业的关系：与其它相关或相近专业的关系：测控技术与仪器专业属仪器科学与技术学科；测控技术与仪器专业属仪器科学与技术学科；是以机械工程、光学工程、电子科学与技术和计是以机械工程、光学工程、电子科学与技术和计算机科学等学科为基础而形成的多学科交叉的综算机科学等学科为基础而形成的多学科交叉的综合性学科，专业口径宽合性学科，专业口径宽 ；测控技术与仪器专业的学习需要掌握精密机械、测控技术与仪器专业的学习需要掌握精密机械、电子学、光学、计算机技术、自动控制、信息处电子学、光学

18、、计算机技术、自动控制、信息处理技术等专业知识结构和应用技能；理技术等专业知识结构和应用技能；专业培养在知识体系方面是相关专业的交集，同专业培养在知识体系方面是相关专业的交集，同时又具有明确的以测控技术和仪器技术为主的培时又具有明确的以测控技术和仪器技术为主的培养目标；养目标；测控专业目前师资配置情况：测控专业目前师资配置情况：二、专业培养的目标及要求二、专业培养的目标及要求1 1、专业培养目标、专业培养目标培养目标：培养目标：本专业学生通过学习精密仪器的光学、机本专业学生通过学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论、测量与控制理论和有关测控仪械与电子学基础理论、测量与控制理论和有关测控仪器的

19、设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，具有专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力，具有专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力，是高科技企业的首选人才。是高科技企业的首选人才。2 2、专业培养要求、专业培养要求 本专业主要由精密机械、电子学、工程光学、传感器技术、本专业主要由精密机械、电子学、工程光学、传感器技术、计算机技术和控制技术等构成专业基础知识体系。要求学生系计算机技术和控制技术等构成专业基础知识体系。要求学生系统、坚实地掌握测控技术与仪器的基本原理和设计方法，并在统、坚实地掌握测控技术与仪器的基本原理和设计方法，并在仪器设计

20、与制造方面受到良好的工程实践训练。仪器设计与制造方面受到良好的工程实践训练。 应具备以下素质、知识和能力：应具备以下素质、知识和能力： 具有较高的人文科学修养、自然科学基础和工程应具有较高的人文科学修养、自然科学基础和工程应用技术的综合素质；用技术的综合素质； 系统地掌握本学科领域宽厚的理论基础和专业知识，系统地掌握本学科领域宽厚的理论基础和专业知识，了解本学科前沿的发展趋势；了解本学科前沿的发展趋势； 掌握光、机、电、计算机相结合的测控技术，具备掌握光、机、电、计算机相结合的测控技术，具备分析和解决实际问题的能力，获取新知识的能力与创分析和解决实际问题的能力，获取新知识的能力与创新能力。新能

21、力。3 3、就业去向、就业去向 毕业生具有较宽的知识面，就业面广、适应性强。毕业生具有较宽的知识面，就业面广、适应性强。毕业分配主要面向包括：毕业分配主要面向包括：在机械、电子信息、生物、医在机械、电子信息、生物、医学、材料、航天、环保等行业中从事新型仪器的研发、学、材料、航天、环保等行业中从事新型仪器的研发、技术支持、营销及管理工作；在信息产业中从事信息的技术支持、营销及管理工作；在信息产业中从事信息的检测和处理工作；在航天测控、国家检验检疫部门、国检测和处理工作；在航天测控、国家检验检疫部门、国家计量测试管理部门从事测控技术研究、测试设备的检家计量测试管理部门从事测控技术研究、测试设备的检

22、验、检定、国家计量测试标准的制定、执行和管理工作；验、检定、国家计量测试标准的制定、执行和管理工作；在光机电一体化产业中从事光机电一体化系统与设备的在光机电一体化产业中从事光机电一体化系统与设备的研发工作；在工业企业中从事产品质量监督、检验等工研发工作；在工业企业中从事产品质量监督、检验等工作。作。就业分布：就业分布：主要集中在浙江、广东、北京、江苏、上海主要集中在浙江、广东、北京、江苏、上海. . 高等学校高等学校 1.82% 1.82% 科研设计单位科研设计单位 0.55% 0.55% 录取研究生录取研究生 18.85% 18.85% 国有企业国有企业 31.88% 31.88% 机关机关

23、 1.79% 1.79% 民营及私营企业民营及私营企业 7.01%7.01%其他事业单位其他事业单位 2.26% 2.26% 部队部队 3.40% 3.40% 医疗卫生单位医疗卫生单位 0.22% 0.22% 三资企业三资企业 7.69% 7.69% 科研设计单位科研设计单位 11.15% 11.15% 中小学及其它教学单位中小学及其它教学单位 0.39% 0.39% 医疗卫生单位医疗卫生单位 0.22% 0.22% 金融单位金融单位 0.35% 0.35% 出国出国 2.55%2.55%本专业的各方向及就业率分别是：精密仪器本专业的各方向及就业率分别是：精密仪器87.42%87.42%、光学

24、、光学技术与光电仪器技术与光电仪器95.93%95.93%、检测技术及仪器仪表、检测技术及仪器仪表87.62%87.62%、电、电子仪器及测量技术子仪器及测量技术85%85%、热工计量测试、热工计量测试80%80%、检测技术与精、检测技术与精密仪器密仪器100%100%、测控技术与仪器、测控技术与仪器92.98%92.98%。三、专业教学计划三、专业教学计划1 1、主要基础课程、公共课程设置及其对专业、主要基础课程、公共课程设置及其对专业的影响的影响 本教学计划主要由五个模块组成：人文素质与本教学计划主要由五个模块组成：人文素质与社科；公共基础课程模块；学科专业基础课程模块；社科；公共基础课程

25、模块；学科专业基础课程模块；专业课程模块；实践环节模块。专业课程模块；实践环节模块。总学分：总学分：195195理论教学总学分理论教学总学分/ /总总学时：学时：177/2320177/2320理论必修课总学分理论必修课总学分/ /总学时：总学时：158/1980158/1980选修课总学分：选修课总学分：3737实验课总学时：实验课总学时：208208上机操作总学时：上机操作总学时：64642 2、专业基础课程设置情况及衔接关系、专业基础课程设置情况及衔接关系3 3、专业核心（特色）课程介绍、专业核心（特色）课程介绍 专业核心课程是为实现本专业培养目标所需专业核心课程是为实现本专业培养目标所

26、需必修的专业基础或专业课程。本专业的特色课必修的专业基础或专业课程。本专业的特色课程设置如下：程设置如下：4 4、修业年限及授予学位、修业年限及授予学位1 1）修业年限：）修业年限：3 36 6年弹性学制；年弹性学制；2 2）授予学位：工学学士。）授予学位：工学学士。5 5、专业各学年学分、学时分布情况、专业各学年学分、学时分布情况学年学年学期学期理论课程实践课程上课门数上课周数总学分总学时总周学时讲课学时实验学时上机学时上课门数总周数总学分第一学年第一学年一一71522.540426.9371924233二二81924.545924.23953628222第二学年第二学年三三10182950

27、728.2458490122四四91827.547026.1434360255第三学年第三学年五五71716.528016.5248320000六六8181730416.9258424255第四学年第四学年七七5121016013.3140200288八八合合 计计541171472584152.123042245621717四、专业学习与选课四、专业学习与选课 专业学习及选课建议从如下几个方面入手：专业学习及选课建议从如下几个方面入手：结合专业教学计划加强两个方面的训练结合专业教学计划加强两个方面的训练1 1）内功训练（专业基本功）内功训练（专业基本功）2 2）外功训练（依个人发展及兴趣选择

28、）外功训练（依个人发展及兴趣选择）从专业实习活动锻炼实践能力；从专业实习活动锻炼实践能力；精密机械与仪器系统的设计实践；精密机械与仪器系统的设计实践；基于基于DSPDSP系统的测控系统设计与开发；系统的测控系统设计与开发；基于信号处理与检测技术的虚拟仪器设计；基于信号处理与检测技术的虚拟仪器设计；基于电子技术和微机技术的检测仪器的开发；基于电子技术和微机技术的检测仪器的开发；课内和课外同步兼修的学习方法课内和课外同步兼修的学习方法1 1）课内知识体系结构完善）课内知识体系结构完善 先修课程和后续课程之间的关系，如：先修课程和后续课程之间的关系，如：机械设计基础机械设计基础精密机械与仪器设计；数

29、模精密机械与仪器设计；数模电子电子检测技术检测技术- -传感器技术传感器技术测控技术。测控技术。注意教学计划中多课程分支的交叉与融合。注意教学计划中多课程分支的交叉与融合。2 2）积极参加课外实践）积极参加课外实践积极参加大学生创新实践计划；积极参加大学生创新实践计划；积极参加电子仪器类、精密仪器类竞赛活动；积极参加电子仪器类、精密仪器类竞赛活动；积极参加专业相关的考试认证，如计算机等级积极参加专业相关的考试认证，如计算机等级考试。考试。五、学生成长的建议与要求五、学生成长的建议与要求1 1、专业知识技能与综合素质的关系、专业知识技能与综合素质的关系“能力源于知识，见解来自经验能力源于知识，见

30、解来自经验+ +知识知识”，因此综合，因此综合素质的培养与专业知识技能密不可分；素质的培养与专业知识技能密不可分；专业综合素质专业综合素质是专业科技人员解决测控与仪器领域各种是专业科技人员解决测控与仪器领域各种问题的能力，也可以称为问题的能力，也可以称为“专业适应能力专业适应能力”。它大致可。它大致可以分为天赋的能力和学得的能力，其中学得的能力是主以分为天赋的能力和学得的能力，其中学得的能力是主要方面，是经过长期训练获得的。要方面，是经过长期训练获得的。 综合素质是天赋、学习和实践等三方面因素综合作用综合素质是天赋、学习和实践等三方面因素综合作用的结果，而不仅仅是学习的结果；综合素质是一个人能

31、的结果，而不仅仅是学习的结果；综合素质是一个人能否持续地从事专业工作的决定因素，而不仅仅是一个人否持续地从事专业工作的决定因素，而不仅仅是一个人的知识背景或文化素养。的知识背景或文化素养。 专业知识是从事测控技术与仪器专业最专业知识是从事测控技术与仪器专业最起码的要求是职业能力的基础起码的要求是职业能力的基础2 2、长期目标与近期目标的关系、长期目标与近期目标的关系专业综合素质专业综合素质的全面提高需要对专业知识和实践经验的的全面提高需要对专业知识和实践经验的不断积累，因此学习过程中自然形成了对专业知识学习不断积累，因此学习过程中自然形成了对专业知识学习的的“近期目标近期目标/ /要求要求”与

32、不断实践过程中综合素质全面提与不断实践过程中综合素质全面提高的高的“长期目标长期目标”的实现之间的同步制定。的实现之间的同步制定。3 3、学习、生活习惯与意志品质、性格养成的关系、学习、生活习惯与意志品质、性格养成的关系 美国心理学家威廉美国心理学家威廉. .詹姆士也说：詹姆士也说：播下一个行动，收播下一个行动，收获一种习惯；播下一个习惯，收获一种性格；播下一种获一种习惯；播下一个习惯，收获一种性格；播下一种性格，收获一种命运性格，收获一种命运。求学过程求学过程就是持续的培养良好习就是持续的培养良好习惯和持续地矫正不良习惯的过程，习惯就是人的素质的惯和持续地矫正不良习惯的过程，习惯就是人的素质

33、的外在行为，因此要养成良好的学习和生活习惯。外在行为，因此要养成良好的学习和生活习惯。 爱好影响性格，性格决定人生。一个有好性格的人，爱好影响性格，性格决定人生。一个有好性格的人，能够很好地安排自己的生活和工作，能够正视现实、克能够很好地安排自己的生活和工作，能够正视现实、克服困难。在事业上取得成就。相反，如果缺乏良好的性服困难。在事业上取得成就。相反，如果缺乏良好的性格品质，就会影响工作、学习和生活。性格的重要内容格品质，就会影响工作、学习和生活。性格的重要内容是行为方式，良好的性格必然要求有良好的行为方式，是行为方式，良好的性格必然要求有良好的行为方式，而这往往表现为良好的习惯。而这往往表现为良好的习惯。 习惯是一种生活的积累，是每个人在生活中、工作中渐渐养成的一种定律。好习惯可以使一个人事业有成，只有好的习惯才能让你成