测控技术与仪器学科概论-2003课件

1、“ 自动化测试与控制 ”专业方向概论报告人 李行善2003.11.15一.本专业涉及较宽的学科领域 发展空间非常大 “自动化测试与控制” 本科专业方向，同时支撑着分属于两个一级学科的三个博士点和硕士点。 属“控制科学与工程”一级学科属“仪器科学与技术”一级学科检测技术与自动化装置博士点（二级学科）测试计量技术与仪器博士点（二级学科）检测技术与自动化装置硕士点测试计量技术与仪器硕士点自动化测试与控制本科方向精密仪器与机械硕士点精密仪器与机械博士点（二级学科）涉及学科领域非常宽 与本专业有关的学科、学会及学报（国内） 仪器科学与技术中国仪器仪表学会 仪器仪表学报 电子测量与仪器学会 电子测量与仪器

2、学报 计量科学与技术中国计量测试学会 计量学报 控制科学与技术中国自动化学会 自动化学报 航空科学与技术中国航空学会 航空学报 航天科学与技术中国宇航学会 宇航学报 技术类刊物：测控技术、自动化装置与仪表 自动化仪表、 计算机测量与控制重要国外相关刊物 IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement IEEE Transaction on Industry Electronics IEEE Transaction on Automatic Control IEEE Transaction Aerospace and Electronic

3、Systems Automatica IEEE Transaction on Acoust. Speech, Signal Processing 可分别向仪器类学科或向控制类学科发展、深造。 仪器仪表作为信息产业的“感官”和源头，是信息学科的重要组成部分，对信息产业的发展有重要影响。 控制科学与工程为信息学科的一部分亦是不争的事实。二.本专业的一些主要的研究方向1. 计算机测试与控制技术（1）计算机测试系统 智能仪器 以计算机为核心，具有初级智能，能远动控制的仪器。 过程测试系统 （电、非电参数） 以高精度、快速、可靠的测量某一些物理参数为目的的计算机测试系统。 智能测试系统 （人工智能、神经

4、网络应用） 以形成决策与判断为目的的计算机测试系统 分为：识别型智能测试系统 （如识别工件） 诊断型智能测试系统 （如诊断或者预测故障） 自动测试系统 ( ATE/ATS技术，虚拟仪器技术， VXI、PXI总线，plug & play ） 自动化程度更高，与被测对象结合得更加紧密的智能测试系统，达到高速、高效地识别，高准确率地诊断目的。 其被测对象可以是大规模集成电路芯片、印刷电路板、设备部件，整个系统（如飞控系统、雷达等）乃至整架飞机、导弹等。图4.1 操纵台测试界面综合运载器健康管理（IVHM ）IVHM (Integrated Vehicle Health Management) 由对运

5、载器的智能检测、系统级评估、控制和管理功能所构成，目的是为运载器操作员及任务执行者提供信息和辅助决策，以降低生命周期成本，避免一些不可预料的危险事故。 IVHM是实现“以信息为依据的运行与维修”（Informed Operations & Maintenance, IOM或IM）为目标，也就是收集、处理和综合关于整个系统（包括运载器、子系统、部件、传感器和地面保障系统）的健康信息，进而做出以信息为依据的决策，产生确保任务成功的相应的动作或行动。现代飞机、空间飞行器甚至它们的子系统，都是很复杂的系统，综合健康管理技术是提高飞行器可靠性及可维护性的重要技术途径。图3 内燃机综合检测系统方框图2.

6、仪器仪表工程（1）传感技术及应用 最直接、充分体现“信息源头”的作用 经典传感技术及应用 （含多参数、多功能组合传感器） （参数测量原理、基本物理效应、实现非电电的转换、实现高精度、高可靠、长期稳定地测量，采用谐振、光电、光纤原理研制新传感器为北航本专业研究工作的特色。） 智能传感器及系统 带有微处理器兼有检测和信息处理功能的传感器（具有自校正、自调零、噪声抑制、自检测、自诊断等初级功能） 图4 传感器系统的电路结构框图 微传感器及微机电系统（MEMS）: ( Microelectromechanical System ) 微机电系统就是采用微机械工艺来制造微传感器或者微作动器，进而组建微机电

7、系统。 以微结构形式实现经典或者智能传感器。 图6 现场总线控制系统框图图7 3051智能压力变送器结构框图（3）航空航天仪表与显示系统大气数据计算机(Air Data Computer, ADC)/中心仪电子飞行仪表系统(Electronic Flight Instrument System, EFIS)发动机仪表监视系统组合仪表平视显示器综合显示/控制系统航天飞机/载人飞船仪表系统图8 进场着陆状态的平视显示器(HUD)所显示的平面图9 航天飞机上的 “T ” 型布局仪表板3. 测试信号处理技术（1）模拟信号处理、调理、滤波和噪声抑制技术 （微弱信号处理）（2）传感器/测试系统的静、动态校准技术 （建模、校准、性能改进研究）（3）数字信号处理技术 （经典/现代）（4）图像处理技术（5）模式识别技术（6）设备及系统的故障诊断技术（7）人工智能应