Unawain ang teknolohiya ng pagsukat at kontrol at teknolohiya ng instrumentasyon

Ang teknolohiya at instrumento sa pagsukat at kontrol ay isang teorya at teknolohiya na nag-aaral sa pagkuha at pagproseso ng impormasyon at ang kontrol ng mga kaugnay na elemento.Ang "teknolohiya at mga instrumento sa pagsukat at kontrol" ay tumutukoy sa mga paraan at kagamitan para sa pagkolekta ng impormasyon, pagsukat, pag-iimbak, paghahatid, pagproseso at kontrol, kabilang ang teknolohiya sa pagsukat, teknolohiya ng kontrol, at mga instrumento at sistema na nagpapatupad ng mga teknolohiyang ito.

Teknolohiya sa Pagsukat at Pagkontrol
Ang teknolohiya at mga instrumento sa pagsukat at kontrol ay batay sa katumpakan na makinarya, elektronikong teknolohiya, optika, awtomatikong kontrol at teknolohiya ng computer.Pangunahing pinag-aaralan nito ang mga bagong prinsipyo, pamamaraan at proseso ng iba't ibang mga teknolohiya sa pagsubok at kontrol sa katumpakan.Sa mga nagdaang taon, ang teknolohiya ng computer ay gumaganap ng lalong mahalagang papel sa pagsasaliksik ng aplikasyon ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol.
Ang teknolohiya ng pagsukat at pagkontrol ay isang teknolohiya ng aplikasyon na direktang inilalapat sa produksyon at buhay, at ang aplikasyon nito ay sumasaklaw sa iba't ibang larangan ng buhay panlipunan tulad ng "bigat ng agrikultura, dagat, lupa at hangin, pagkain at damit".Ang teknolohiya ng instrumentasyon ay ang "multiplier" ng pambansang ekonomiya, ang "unang opisyal" ng siyentipikong pananaliksik, ang "kapangyarihang labanan" sa militar, at ang "materialized na hukom" sa mga legal na regulasyon.Ang computerized testing at control technology at matalino at tumpak na pagsukat at kontrol na mga instrumento at sistema ay mahalagang simbolo at paraan sa larangan ng modernong industriyal at agrikultural na produksyon, siyentipiko at teknolohikal na pananaliksik, pamamahala, inspeksyon at pagsubaybay, at gumaganap ng lalong mahalagang papel.

Paglalapat ng Teknolohiya ng Pagsukat at Pagkontrol at Teknolohiya ng Instrumentasyon
Ang teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay isang inilapat na teknolohiya, na malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan ng industriya, agrikultura, transportasyon, nabigasyon, abyasyon, militar, kapangyarihang elektrikal at buhay sibil.Sa pag-unlad ng teknolohiya ng produksyon, ang teknolohiya ng pagsukat at kontrol ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa teknolohiya ng kontrol mula sa unang kontrol ng isang solong at kagamitan nito, hanggang sa kontrol ng buong proseso, at maging ang sistema, lalo na sa modernong teknolohiya. sa larangan ng makabagong agham at teknolohiya.
Sa industriya ng metalurhiko, ang paggamit ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: kontrol ng hot blast furnace, kontrol sa pagsingil at kontrol ng blast furnace sa proseso ng paggawa ng bakal, kontrol sa presyon, kontrol sa bilis ng rolling mill, kontrol ng coil, atbp. sa proseso ng pag-roll ng bakal, at iba't ibang instrumento sa pagtuklas na ginamit dito.
Sa industriya ng kuryente, ang aplikasyon ng teknolohiya ng pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng combustion control system ng boiler, ang awtomatikong pagsubaybay, awtomatikong proteksyon, awtomatikong pagsasaayos at awtomatikong programa ng control system ng steam turbine, at ang power input at output control system ng ang makina.
Sa industriya ng karbon, ang paggamit ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: instrumento sa pag-log ng coalbed methane sa proseso ng pagmimina ng karbon, instrumento sa pagtuklas ng komposisyon ng hangin ng minahan, detektor ng gas ng minahan, sistema ng pagsubaybay sa kaligtasan sa ilalim ng lupa, atbp., kontrol sa proseso ng pagsusubo ng coke at kontrol sa pagbawi ng gas sa proseso ng pagpino ng karbon, kontrol sa proseso ng pagpino, kontrol sa paghahatid ng makinarya ng produksyon, atbp.
Sa industriya ng petrolyo, ang aplikasyon ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: magnetic locator, water content meter, pressure gauge at iba pang mga instrumento sa pagsukat na sumusuporta sa teknolohiya ng pag-log sa proseso ng produksyon ng langis, power supply system, water supply system, steam supply system, gas supply system , Imbakan at sistema ng transportasyon at tatlong waste treatment system at ang mga instrumento sa pagtuklas para sa isang malaking bilang ng mga parameter sa patuloy na proseso ng produksyon.
Sa industriya ng kemikal, ang aplikasyon ng teknolohiya ng pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: pagsukat ng temperatura, pagsukat ng daloy, pagsukat ng antas ng likido, konsentrasyon, kaasiman, halumigmig, density, labo, calorific value at iba't ibang halo-halong bahagi ng gas.Kontrolin ang mga instrumento na regular na kinokontrol ang mga kinokontrol na parameter, atbp.
Sa industriya ng makinarya, ang aplikasyon ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: precision digital control machine tool, mga awtomatikong linya ng produksyon, mga robot na pang-industriya, atbp.
Sa industriya ng aerospace, ang aplikasyon ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: ang pagsukat ng mga parameter tulad ng taas ng paglipad ng sasakyang panghimpapawid, bilis ng paglipad, estado at direksyon ng paglipad, pagbilis, labis na karga, at estado ng makina, teknolohiya ng sasakyang panghimpapawid, teknolohiya ng spacecraft, at pagsukat ng aerospace at teknolohiya ng kontrol.Teka.
Sa kagamitang militar, ang paggamit ng teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay kinabibilangan ng: mga sandata na ginagabayan ng katumpakan, matalinong bala, sistema ng command ng automation ng militar (C4IRS system), kagamitang militar sa kalawakan (tulad ng iba't ibang reconnaissance ng militar, komunikasyon, maagang babala, navigation satellite, atbp. .).

Pagbuo at Pagbuo ng Teknolohiya ng Pagsukat at Pagkontrol
Ang mga makasaysayang katotohanan ng pag-unlad ng agham at teknolohiya Ang kasaysayan ng pag-unawa at pagbabago ng tao sa kalikasan ay isa ring mahalagang bahagi ng kasaysayan ng sibilisasyon ng tao.Ang pag-unlad ng agham at teknolohiya ay nakasalalay muna sa pag-unlad ng teknolohiya sa pagsukat.Ang modernong natural na agham ay nagsisimula sa pagsukat sa totoong kahulugan.Maraming mga natitirang siyentipiko ang nangangarap na maging mga imbentor ng mga instrumentong pang-agham at tagapagtatag ng mga pamamaraan ng pagsukat.Ang pag-unlad ng teknolohiya sa pagsukat ay direktang nagtutulak sa pag-unlad ng agham at teknolohiya.
Ang unang teknolohikal na rebolusyon
Noong ika-17 at ika-18 siglo, ang teknolohiya sa pagsukat at kontrol ay nagsimulang lumitaw.Ang ilang mga physicist sa Europa ay nagsimulang gumamit ng puwersa ng kasalukuyang at magnetic field upang gumawa ng mga simpleng galvanometer, at gumamit ng mga optical lens upang gumawa ng mga teleskopyo, kaya inilatag ang pundasyon para sa mga electrical at optical na instrumento.Noong 1760s, nagsimula ang unang rebolusyong siyentipiko at teknolohiya sa United Kingdom.Hanggang sa ika-19 na siglo, ang unang rebolusyong siyentipiko at teknolohikal ay lumawak sa Europa, Amerika, at Japan.Sa panahong ito, ginamit ang ilang simpleng instrumento sa pagsukat, tulad ng mga instrumento para sa pagsukat ng haba, temperatura, presyon, atbp..Sa buhay, malaking produktibidad ang nalikha.

Ang pangalawang teknolohikal na rebolusyon
Ang isang serye ng mga pag-unlad sa larangan ng electromagnetism sa unang bahagi ng ika-19 na siglo ay nag-trigger ng pangalawang teknolohikal na rebolusyon.Dahil sa pag-imbento ng instrumento para sa pagsukat ng kasalukuyang, ang electromagnetism ay mabilis na inilagay sa tamang landas, at sunod-sunod na pagtuklas ang lumaki.Maraming mga imbensyon sa larangan ng electromagnetism, tulad ng telegraph, telepono, generator, atbp., ang nag-ambag sa pagdating ng elektrikal na edad.Kasabay nito, lumilitaw din ang iba't ibang instrumento para sa pagsukat at pagmamasid, tulad ng precision na first-class theodolite na ginamit para sa pagsukat ng elevation bago ang 1891.

Ang ikatlong teknolohikal na rebolusyon
Pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang kagyat na pangangailangan para sa mataas na teknolohiya sa iba't ibang bansa ay nagsulong ng pagbabago ng teknolohiya ng produksyon mula sa pangkalahatang mekanisasyon tungo sa elektripikasyon at automation, at isang serye ng mga pangunahing tagumpay sa siyentipikong teoretikal na pananaliksik ang ginawa.
Sa panahong ito, ang industriya ng pagmamanupaktura na kinakatawan ng mga produktong electromekanikal ay nagsimulang umunlad sa industriya.Ang mga katangian ng mass production ng mga produkto ay cyclic operations at flow operations.Upang gawing awtomatiko ang mga ito, kinakailangan na awtomatikong makita ang posisyon ng workpiece sa panahon ng yugto ng pag-aalis ng pagproseso at paggawa., laki, hugis, pustura o pagganap, atbp. Sa layuning ito, kinakailangan ang isang malaking bilang ng mga aparato sa pagsukat at kontrol.Sa kabilang banda, ang pagtaas ng industriya ng kemikal na may petrolyo bilang hilaw na materyal ay nangangailangan ng malaking bilang ng mga instrumento sa pagsukat at kontrol.Nagsimulang i-standardize ang automated instrumentation, at nabuo ang isang awtomatikong control system kapag hinihiling.Kasabay nito, ipinanganak din ang mga tool sa makina ng CNC at teknolohiya ng robot sa panahong ito, kung saan ang teknolohiya ng pagsukat at kontrol at mga instrumento ay may mahahalagang aplikasyon.
Sa pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang instrumentasyon ay naging isang kailangang-kailangan na teknikal na kasangkapan para sa pagsukat, kontrol at automation, simula sa simpleng pagsukat at pagmamasid.Upang matugunan ang mga pangangailangan ng iba't ibang aspeto, ang instrumentasyon ay lumawak mula sa tradisyonal na mga larangan ng aplikasyon hanggang sa hindi tradisyonal na mga larangan ng aplikasyon tulad ng biomedicine, kapaligirang ekolohikal, at bioengineering.
Mula noong ika-21 siglo, isang malaking bilang ng mga pinakabagong teknolohikal na tagumpay, tulad ng nano-scale precision na mga resulta ng pananaliksik sa makinarya, molekular-level na mga resulta ng modernong kemikal na pananaliksik, mga resulta ng biolohikal na pananaliksik sa antas ng gene, at high-precision na ultra-performance na mga espesyal na functional na materyales na pananaliksik resulta at pandaigdigan Ang mga resulta ng pagpapasikat at aplikasyon ng teknolohiya ng network ay lumabas nang sunud-sunod, na isang pangunahing pagbabago sa larangan ng instrumentasyon at nagtataguyod ng pagdating ng isang bagong panahon ng mga high-tech at matatalinong instrumento.

Mga sensor sa mga sistema ng pagsukat at kontrol
Ang pangkalahatang sistema ng pagsukat at kontrol ay binubuo ng mga sensor, intermediate converter at display recorder.Nakikita at kino-convert ng sensor ang sinusukat na pisikal na dami sa sinusukat na pisikal na dami.Ang intermediate converter ay nagsusuri, nagpoproseso at nagko-convert ng output ng sensor sa isang signal na maaaring tanggapin ng kasunod na instrumento, at i-output ito sa ibang mga system, o sinusukat ng display recorder.Ang mga resulta ay ipinapakita at naitala.
Ang sensor ay ang unang link ng sistema ng pagsukat.Para sa sistema ng kontrol, kung ang computer ay inihambing sa utak, kung gayon ang sensor ay katumbas ng limang pandama, na direktang nakakaapekto sa katumpakan ng kontrol ng system.
Ang sensor ay karaniwang binubuo ng mga sensitibong elemento, mga file ng conversion, at mga circuit ng conversion.Ang sinusukat na halaga ay direktang nadarama ng sensitibong elemento, at ang pagbabago ng isang tiyak na halaga ng parameter mismo ay may tiyak na kaugnayan sa pagbabago ng sinusukat na halaga, at ang parameter na ito ay madaling sukatin at output;pagkatapos ay ang output ng sensitibong elemento ay na-convert sa isang de-koryenteng parameter ng elemento ng conversion;Sa wakas, pinalalakas ng circuit ng conversion ang output ng mga de-koryenteng parameter ng elemento ng conversion at ginagawang mga kapaki-pakinabang na signal ng kuryente na maginhawa para sa pagpapakita, pag-record, pagproseso at kontrol.
Kasalukuyang Sitwasyon at Pag-unlad ng Mga Bagong Sensor
Ang sensing technology ay isa sa pinakamabilis na pagbuo ng mga high-tech sa mundo ngayon.Ang bagong sensor ay hindi lamang hinahabol ang mataas na katumpakan, malaking saklaw, mataas na pagiging maaasahan at mababang paggamit ng kuryente, ngunit bubuo din patungo sa pagsasama, miniaturization, digitization at katalinuhan.

1. Matalino
Ang katalinuhan ng sensor ay tumutukoy sa kumbinasyon ng mga pag-andar ng mga maginoo na sensor at ang mga pag-andar ng mga computer o iba pang mga bahagi upang bumuo ng isang independiyenteng pagpupulong, na hindi lamang may mga function ng pagkuha ng impormasyon at conversion ng signal, ngunit mayroon ding kakayahan sa pagproseso ng data. , pagsusuri sa kompensasyon at paggawa ng desisyon.

2. Networking
Ang networking ng sensor ay upang paganahin ang sensor na magkaroon ng function ng pagkonekta sa network ng computer, upang mapagtanto ang malayuang paghahatid ng impormasyon at kakayahan sa pagproseso, iyon ay, upang mapagtanto ang "over-the-horizon" na pagsukat ng pagsukat at sistema ng kontrol.

3. Miniaturization
Ang halaga ng miniaturization ng sensor ay lubos na binabawasan ang volume ng sensor sa ilalim ng kondisyon na ang function ay hindi nagbabago o kahit na pinahusay.Ang miniaturization ay ang pangangailangan ng modernong pagsukat at kontrol ng katumpakan.Sa prinsipyo, mas maliit ang sukat ng sensor, mas maliit ang epekto sa sinusukat na bagay at sa kapaligiran, mas mababa ang pagkonsumo ng enerhiya, at mas madaling makamit ang tumpak na pagsukat.

4. Integrasyon
Ang pagsasama ng mga sensor ay tumutukoy sa pagsasama ng sumusunod na dalawang direksyon:
(1) Ang pagsasama-sama ng maraming parameter ng pagsukat ay maaaring sumukat ng maraming parameter.
(2) Ang pagsasama ng sensing at kasunod na mga circuit, iyon ay, ang pagsasama ng mga sensitibong bahagi, mga bahagi ng conversion, mga circuit ng conversion at kahit na mga power supply sa parehong chip, upang ito ay may mataas na pagganap.

5. Digitization
Ang digital na halaga ng sensor ay ang output ng impormasyon ng sensor ay isang digital na dami, na maaaring mapagtanto ang malayuan at mataas na katumpakan na paghahatid, at maaaring konektado sa mga digital na kagamitan sa pagpoproseso tulad ng isang computer na walang mga intermediate na link.
Ang pagsasama, katalinuhan, miniaturization, networking at digitization ng mga sensor ay hindi independyente, ngunit komplementaryo at magkakaugnay, at walang malinaw na hangganan sa pagitan ng mga ito.
Control Technology sa Pagsukat at Control System

Pangunahing Teorya ng Kontrol
1. Classical control theory
Ang klasikal na teorya ng kontrol ay may kasamang tatlong bahagi: linear control theory, sampling control theory, at nonlinear control theory.Kinukuha ng klasikal na cybernetics ang pagbabagong-anyo ng Laplace at pagbabago ng Z bilang mga tool sa matematika, at ginagawa ang single-input-single-output linear steady system bilang pangunahing object ng pananaliksik.Ang differential equation na naglalarawan sa system ay binago sa complex number domain sa pamamagitan ng Laplace transform o Z transform, at ang transfer function ng system ay nakuha.At batay sa function ng paglipat, isang paraan ng pananaliksik ng tilapon at dalas, na nakatuon sa pagsusuri sa katatagan at katumpakan ng steady-state ng feedback control system.

2. Modernong Teorya sa Pagkontrol
Ang modernong control theory ay isang control theory batay sa state space method, na isang pangunahing bahagi ng automatic control theory.Sa modernong teorya ng kontrol, ang pagsusuri at disenyo ng sistema ng kontrol ay pangunahing isinasagawa sa pamamagitan ng paglalarawan ng mga variable ng estado ng system, at ang pangunahing pamamaraan ay ang paraan ng domain ng oras.Ang modernong teorya ng kontrol ay maaaring harapin ang isang mas malawak na hanay ng mga problema sa kontrol kaysa sa klasikal na teorya ng kontrol, kabilang ang mga linear at nonlinear na sistema, nakatigil at nag-iiba-iba ng oras na mga system, single-variable system at multi-variable system.Ang mga pamamaraan at algorithm na pinagtibay nito ay mas angkop din para sa mga digital na computer.Ang modernong teorya ng kontrol ay nag-aalok din ng posibilidad na magdisenyo at bumuo ng pinakamainam na mga sistema ng kontrol na may tinukoy na mga tagapagpahiwatig ng pagganap.

Sistema ng Kontrol
Ang control system ay binubuo ng mga control device (kabilang ang mga controllers, actuator at sensor) at mga kinokontrol na bagay.Ang control device ay maaaring isang tao o isang makina, na siyang pagkakaiba sa pagitan ng awtomatikong kontrol at manu-manong kontrol.Para sa awtomatikong sistema ng kontrol, ayon sa iba't ibang mga prinsipyo ng kontrol, maaari itong nahahati sa open-loop control system at closed-loop control system;ayon sa pag-uuri ng mga ibinigay na signal, maaari itong nahahati sa pare-parehong sistema ng kontrol ng halaga, follow-up na sistema ng kontrol at sistema ng kontrol ng programa.

Virtual na teknolohiya ng instrumento
Ang instrumento sa pagsukat ay isang mahalagang bahagi ng sistema ng pagsukat at kontrol, na nahahati sa dalawang uri: independiyenteng instrumento at virtual na instrumento.
Kinokolekta, pinoproseso, at inilalabas ng independiyenteng instrumento ang signal ng instrumento sa isang independiyenteng chassis, mayroong operation panel at iba't ibang port, at lahat ng function ay umiiral sa anyo ng hardware o firmware, na tumutukoy na ang independiyenteng instrumento ay maaari lamang tukuyin ng ang tagagawa., lisensya, na hindi mababago ng user.
Kinukumpleto ng virtual na instrumento ang pagsusuri at pagproseso ng signal, ang pagpapahayag at output ng resulta sa computer, o inilalagay ang data acquisition card sa computer, at inaalis ang tatlong bahagi ng instrumento sa computer, na bumabagsak sa tradisyonal mga instrumento.limitasyon.

Mga Teknikal na Katangian ng Mga Virtual na Instrumento
1. Makapangyarihang mga pag-andar, pagsasama-sama ng malakas na suporta sa hardware ng mga computer, paglagpas sa mga limitasyon ng tradisyonal na mga instrumento sa pagproseso, pagpapakita at pag-iimbak.Ang karaniwang pagsasaayos ay: processor na may mataas na pagganap, display na may mataas na resolution, hard disk na may malaking kapasidad.
2. Napagtatanto ng mga mapagkukunan ng software ng computer ang softwareization ng ilang hardware ng makina, nakakatipid ng mga materyal na mapagkukunan, at nagpapahusay sa flexibility ng system;sa pamamagitan ng kaukulang mga numerical algorithm, ang iba't ibang pagsusuri at pagproseso ng data ng pagsubok ay maaaring maisagawa nang direkta sa real time;sa pamamagitan ng GUI (graphical user interface) interface) na teknolohiya upang tunay na makamit ang isang friendly na interface at pakikipag-ugnayan ng tao-computer.
3. Dahil sa computer bus at modular instrument bus, ang instrument hardware ay modularized at serialized, na lubos na nagpapababa sa laki ng system at nagpapadali sa pagbuo ng modular na mga instrumento.
Ang komposisyon ng virtual instrument system
Binubuo ang virtual na instrumento ng mga hardware device at interface, device driver software at virtual instrument panel.Kabilang sa mga ito, ang mga hardware device at interface ay maaaring iba't ibang PC-based na built-in na function card, universal interface bus interface card, serial port, VXI bus instrument interface, atbp., o iba pang iba't ibang programmable external test equipment, Ang device driver software ay isang driver program na direktang kumokontrol sa iba't ibang interface ng hardware.Nakikipag-ugnayan ang virtual na instrumento sa tunay na sistema ng instrumento sa pamamagitan ng pinagbabatayan na software ng driver ng device, at ipinapakita ang kaukulang mga elemento ng pagpapatakbo ng tunay na panel ng instrumento sa screen ng computer sa anyo ng isang virtual na panel ng instrumento.Iba't ibang mga kontrol.Pinapatakbo ng user ang panel ng virtual na instrumento gamit ang mouse bilang totoo at maginhawa gaya ng pagpapatakbo ng tunay na instrumento.
Ang teknolohiya ng pagsukat at kontrol at pangunahing instrumento ay isang tradisyonal at puno ng mga prospect ng pag-unlad.Ito ay sinasabing tradisyonal dahil ito ay may sinaunang pinagmulan, nakaranas ng daan-daang taon ng pag-unlad, at may mahalagang papel sa pag-unlad ng lipunan.Bilang isang tradisyunal na major, ito ay nagsasangkot ng maraming mga disiplina sa parehong oras, na ginagawang mayroon pa rin itong malakas na sigla.
Sa karagdagang pag-unlad ng modernong teknolohiya ng pagsukat at kontrol, teknolohiya ng elektronikong impormasyon at teknolohiya ng kompyuter, naghatid ito ng bagong pagkakataon para sa pagbabago at pag-unlad, na tiyak na magbubunga ng higit at higit pang kritikal na mga aplikasyon sa iba't ibang larangan.