Тэхналогія і прыборы вымярэння і кантролю - гэта тэорыя і тэхналогія, якія вывучаюць збор і апрацоўку інфармацыі і кантроль адпаведных элементаў.«Тэхналогія і інструменты для вымярэння і кантролю» адносіцца да сродкаў і абсталявання для збору, вымярэння, захоўвання, перадачы, апрацоўкі і кантролю інфармацыі, уключаючы тэхналогію вымярэння, тэхналогію кантролю, а таксама прыборы і сістэмы, якія рэалізуюць гэтыя тэхналогіі.
Тэхналогія вымярэння і кантролю
Вымяральна-кантрольная тэхніка і прыборы заснаваны на дакладным машынабудаванні, электроннай тэхніцы, оптыцы, аўтаматычным кіраванні і вылічальнай тэхніцы.Ён у асноўным вывучае новыя прынцыпы, метады і працэсы розных тэхналогій тэсціравання і кантролю дакладнасці.У апошнія гады камп'ютэрныя тэхналогіі адыгрываюць усё большую ролю ў даследаванні прымянення тэхналогій вымярэння і кіравання.
Тэхналогія вымярэння і кіравання - гэта прыкладная тэхналогія, якая непасрэдна прымяняецца да вытворчасці і жыцця, і яе прымяненне ахоплівае розныя сферы грамадскага жыцця, такія як "вага сельскай гаспадаркі, мора, зямлі і паветра, ежы і адзення".Тэхніка прыбораў - гэта «мультыплікатар» нацыянальнай эканомікі, «першы афіцэр» навуковых даследаванняў, «баявая моц» у войску і «матэрыялізаваны суддзя» ў прававых нормах.Тэхналогія камп'ютэрызаванага тэсціравання і кантролю, а таксама інтэлектуальныя і дакладныя прыборы і сістэмы вымярэння і кантролю з'яўляюцца важнымі сімваламі і сродкамі ў галіне сучаснай прамысловай і сельскагаспадарчай вытворчасці, навуковых і тэхнічных даследаванняў, кіравання, інспекцыі і маніторынгу і адыгрываюць усё больш важную ролю.
Прымяненне тэхналогій вымярэнняў і кіравання і інструментальных тэхналогій
Тэхналогія вымярэння і кіравання - гэта прыкладная тэхналогія, якая шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці, сельскай гаспадаркі, транспарту, навігацыі, авіяцыі, ваеннай, электраэнергетычнай і грамадзянскай прамысловасці.З развіццём вытворчых тэхналогій тэхналогія вымярэння і кіравання адыгрывае важную ролю ў тэхналогіі кіравання ад першапачатковага кантролю асобнага элемента і яго абсталявання да кантролю ўсяго працэсу і нават сістэмы, асабліва ў сучасных перадавых тэхналогіях у галіне сучаснай навукі і тэхнікі.
У металургічнай прамысловасці прымяненне тэхналогій вымярэння і кіравання ўключае ў сябе: кантроль гарачай даменнай печы, кантроль загрузкі і кантроль даменнай печы ў працэсе вытворчасці жалеза, кантроль ціску, кантроль хуткасці пракатнага стана, кантроль рулонаў і г.д. у працэсе пракаткі сталі і розныя прыборы выяўлення, якія выкарыстоўваюцца ў ім.
У электраэнергетыцы прымяненне тэхналогій вымярэння і кіравання ўключае ў сябе сістэму кантролю гарэння катла, аўтаматычны маніторынг, аўтаматычную абарону, аўтаматычную наладу і сістэму аўтаматычнага праграмнага кіравання паравой турбіны, а таксама сістэму кіравання ўваходнай і выходнай магутнасцю рухавік.
У вугальнай прамысловасці прымяненне тэхналогій вымярэння і кантролю ўключае ў сябе: прыбор для каротажа метану ў вугальных пластах у працэсе здабычы вугалю, прыбор для вызначэння складу паветра ў шахтах, дэтэктар шахтнага газу, падземную сістэму кантролю бяспекі і г.д., кантроль працэсу тушэння коксу і кантроль аднаўлення газу ў працэс перапрацоўкі вугалю, кантроль працэсу перапрацоўкі, кантроль трансмісіі вытворчага абсталявання і г.д.
У нафтавай прамысловасці прымяненне тэхналогій вымярэння і кіравання ўключае ў сябе: магнітны лакатар, вымяральнік утрымання вады, манометр і іншыя вымяральныя прыборы, якія падтрымліваюць тэхналогію каротажа ў працэсе здабычы нафты, сістэмы электразабеспячэння, сістэмы водазабеспячэння, сістэмы падачы пара, сістэмы падачы газу , Сістэма захоўвання і транспарціроўкі і тры сістэмы апрацоўкі адходаў і прыборы для выяўлення вялікай колькасці параметраў у бесперапынным працэсе вытворчасці.
У хімічнай прамысловасці прымяненне тэхналогій вымярэння і кантролю ўключае: вымярэнне тэмпературы, вымярэнне расходу, вымярэнне ўзроўню вадкасці, канцэнтрацыі, кіслотнасці, вільготнасці, шчыльнасці, мутнасці, цеплатворнай здольнасці і розных змешаных газавых кампанентаў.Кантрольныя прыборы, якія рэгулярна кантралююць кантраляваныя параметры і інш.
У машынабудаўнічай прамысловасці прымяненне тэхналогій вымярэння і кіравання ўключае ў сябе: станкі з дакладным лічбавым кіраваннем, аўтаматычныя вытворчыя лініі, прамысловыя робаты і г.д.
У аэракасмічнай прамысловасці прымяненне тэхналогій вымярэння і кіравання ўключае ў сябе: вымярэнне такіх параметраў, як вышыня палёту самалёта, хуткасць палёту, стан і кірунак палёту, паскарэнне, перагрузка і стан рухавіка, тэхналогія аэракасмічнага апарата, тэхналогія касмічнага карабля і аэракасмічнае вымярэнне і тэхналогія кіравання.Пачакай.
У ваеннай тэхніцы прымяненне тэхналогій вымярэння і кіравання ўключае: высокадакладную зброю, інтэлектуальныя боепрыпасы, сістэму камандавання ваеннай аўтаматыкі (сістэма C4IRS), касмічную ваенную тэхніку (напрыклад, розныя ваенныя спадарожнікі разведкі, сувязі, ранняга папярэджання, навігацыйныя спадарожнікі і г.д. .).
Станаўленне і развіццё вымяральнай і кантрольна-вымяральнай тэхнікі
Гістарычныя факты развіцця навукі і тэхнікі Гісторыя спасціжэння чалавекам і пераўтварэння прыроды таксама з'яўляецца важнай часткай гісторыі чалавечай цывілізацыі.Развіццё навукі і тэхнікі ў першую чаргу залежыць ад развіцця вымяральных тэхналогій.Сучаснае прыродазнаўства пачынаецца з вымярэння ў сапраўдным сэнсе.Многія выдатныя навукоўцы мараць стаць вынаходнікамі навуковых прыбораў і заснавальнікамі метадаў вымярэнняў.Прагрэс вымяральных тэхналогій непасрэдна рухае прагрэс навукі і тэхнікі.
Першая тэхналагічная рэвалюцыя
У 17 і 18 стагоддзях пачалі з'яўляцца тэхналогіі вымярэння і кантролю.Некаторыя фізікі ў Еўропе пачалі выкарыстоўваць сілу току і магнітнае поле для стварэння простых гальванометраў і выкарыстоўваць аптычныя лінзы для вырабу тэлескопаў, заклаўшы такім чынам аснову для электрычных і аптычных прыбораў.У 1760-я гады ў Вялікабрытаніі пачалася першая навукова-тэхнічная рэвалюцыя.Да XIX стагоддзя першая навукова-тэхнічная рэвалюцыя ахапіла Еўропу, Амерыку і Японію.У гэты перыяд выкарыстоўваліся некаторыя простыя сродкі вымярэння, такія як прыборы для вымярэння даўжыні, тэмпературы, ціску і інш.У жыцці была створана велізарная прадукцыйнасць.
Другая тэхналагічная рэвалюцыя
Серыя распрацовак у галіне электрамагнетызму ў пачатку 19-га стагоддзя выклікала другую тэхнічную рэвалюцыю.Дзякуючы вынаходству прыбора для вымярэння току, электрамагнетызм быў хутка пастаўлены на правільны шлях, і адно адкрыццё расло за другім.Многія вынаходніцтвы ў галіне электрамагнетызму, такія як тэлеграф, тэлефон, генератар і інш., спрыялі надыходу электрычнай эры.У той жа час з'яўляюцца розныя іншыя інструменты для вымярэнняў і назіранняў, такія як дакладны першакласны тэадаліт, які выкарыстоўваўся для вымярэння вышыні да 1891 года.
Трэцяя тэхналагічная рэвалюцыя
Пасля Другой сусветнай вайны надзённая патрэба ў высокіх тэхналогіях у розных краінах спрыяла пераходу тэхналогіі вытворчасці ад агульнай механізацыі да электрыфікацыі і аўтаматызацыі, і быў зроблены шэраг буйных прарываў у навукова-тэарэтычных даследаваннях.
У гэты перыяд пачалася прамысловае развіццё апрацоўчай прамысловасці, прадстаўленай электрамеханічнымі вырабамі.Характарыстыкамі масавай вытворчасці прадукцыі з'яўляюцца цыклічныя аперацыі і патокавыя аперацыі.Каб яны былі аўтаматычнымі, неабходна аўтаматычна вызначаць становішча нарыхтоўкі на стадыі ліквідацыі апрацоўкі і вытворчасці., памер, форма, пастава або прадукцыйнасць і г. д. Для гэтага патрабуецца вялікая колькасць вымяральных і кантрольных прылад.З іншага боку, рост хімічнай прамысловасці з нафтай у якасці сыравіны патрабуе вялікай колькасці вымяральных і кантрольных прыбораў.Пачалася стандартызацыя аўтаматызаваных кантрольна-вымяральных прыбораў, фарміраванне сістэмы аўтаматычнага кіравання па патрабаванні.У той жа час станкі з ЧПУ і тэхналогія робатаў таксама нарадзіліся ў гэты перыяд, у якіх тэхналогіі і інструменты вымярэння і кіравання маюць важнае прымяненне.
З развіццём навукі і тэхнікі прыборы сталі незаменным тэхнічным інструментам для вымярэння, кантролю і аўтаматызацыі, пачынаючы з простых вымярэнняў і назіранняў.Каб задаволіць патрэбы ў розных аспектах, прыборы пашырыліся з традыцыйных абласцей прымянення ў нетрадыцыйныя вобласці прымянення, такія як біямедыцына, экалагічнае асяроддзе і біяінжынерыя.
Пачынаючы з 21-га стагоддзя, вялікая колькасць найноўшых тэхналагічных дасягненняў, такіх як вынікі даследаванняў нанамаштабных дакладных машын, вынікі сучасных хімічных даследаванняў на малекулярным узроўні, вынікі біялагічных даследаванняў на генным узроўні і даследаванні высокадакладных звышпрадукцыйных спецыяльных функцыянальных матэрыялаў вынікі і глабальныя Вынікі папулярызацыі і прымянення сеткавых тэхналогій з'яўляюцца адзін за адным, што з'яўляецца фундаментальным змяненнем у галіне прыборабудавання і спрыяе надыходу новай эры высокатэхналагічных і інтэлектуальных прыбораў.
Датчыкі ў сістэмах вымярэння і кіравання
Агульная сістэма вымярэння і кантролю складаецца з датчыкаў, прамежкавых пераўтваральнікаў і самапісцаў.Датчык выяўляе і пераўтворыць вымераную фізічную велічыню ў вымераную фізічную велічыню.Прамежкавы пераўтваральнік аналізуе, апрацоўвае і пераўтварае выхад датчыка ў сігнал, які можа быць прыняты наступным прыборам, і выводзіць яго ў іншыя сістэмы або вымяраецца самапісцам.Вынікі адлюстроўваюцца і запісваюцца.
Датчык з'яўляецца першым звяном вымяральнай сістэмы.Для сістэмы кіравання, калі кампутар параўнаць з мозгам, то датчык эквівалентны пяці пачуццям, што непасрэдна ўплывае на дакладнасць кіравання сістэмай.
Датчык звычайна складаецца з адчувальных элементаў, файлаў пераўтварэння і схем пераўтварэння.Вымеранае значэнне непасрэдна адчуваецца адчувальным элементам, і змяненне пэўнага значэння параметра само па сабе мае пэўную сувязь са змяненнем вымеранага значэння, і гэты параметр лёгка вымераць і вывесці;затым выхад адчувальнага элемента пераўтворыцца ў электрычны параметр пераўтваральным элементам;Нарэшце, схема пераўтварэння ўзмацняе электрычныя параметры, якія выходзяць з элемента пераўтварэння, і пераўтворыць іх у карысныя электрычныя сігналы, зручныя для адлюстравання, запісу, апрацоўкі і кіравання.
Бягучая сітуацыя і распрацоўка новых датчыкаў
Тэхналогія зандзіравання - адна з самых хутка развіваюцца сучасных высокіх тэхналогій у свеце.Новы датчык не толькі забяспечвае высокую дакладнасць, вялікі дыяпазон, высокую надзейнасць і нізкае энергаспажыванне, але таксама развіваецца ў напрамку інтэграцыі, мініяцюрызацыі, аблічбоўкі і інтэлекту.
1. Інтэлігентны
Інтэлект датчыка адносіцца да спалучэння функцый звычайных датчыкаў і функцый кампутараў або іншых кампанентаў для фарміравання незалежнай зборкі, якая не толькі мае функцыі збору інфармацыі і пераўтварэння сігналу, але і мае магчымасць апрацоўкі даных , аналіз кампенсацыі і прыняцце рашэнняў.
2. Сеткавыя сувязі
Аб'яднанне датчыка ў сетку дазваляе датчыку мець функцыю злучэння з кампутарнай сеткай, рэалізаваць магчымасць перадачы і апрацоўкі інфармацыі на вялікія адлегласці, гэта значыць рэалізаваць вымярэнне "за гарызонтам" вымярэння і сістэма кіравання.
3. Мініяцюрызацыя
Значэнне мініяцюрызацыі датчыка значна памяншае аб'ём датчыка пры ўмове, што функцыя нязменная ці нават пашырана.Мініяцюрізацыя з'яўляецца патрабаваннем сучаснага дакладнага вымярэння і кантролю.У прынцыпе, чым меншы памер датчыка, тым меншае ўздзеянне на вымяраны аб'ект і навакольнае асяроддзе, тым меншае спажыванне энергіі і тым лягчэй дасягнуць дакладных вымярэнняў.
4. Інтэграцыя
Інтэграцыя датчыкаў адносіцца да інтэграцыі наступных двух кірункаў:
(1) Інтэграцыя некалькіх параметраў вымярэння можа вымяраць некалькі параметраў.
(2) Інтэграцыя адчувальных і наступных схем, гэта значыць інтэграцыя адчувальных кампанентаў, кампанентаў пераўтварэння, схем пераўтварэння і нават блокаў харчавання на адным чыпе, каб ён меў высокую прадукцыйнасць.
5. Аблічбоўка
Лічбавае значэнне датчыка заключаецца ў тым, што інфармацыя, якая выводзіцца датчыкам, з'яўляецца лічбавай велічынёй, якая можа рэалізаваць далёкую і высокадакладную перадачу і можа быць падключана да абсталявання лічбавай апрацоўкі, напрыклад, камп'ютара, без прамежкавых звёнаў.
Інтэграцыя, інтэлект, мініяцюрызацыя, стварэнне сетак і аблічбоўка датчыкаў не з'яўляюцца незалежнымі, а ўзаемадапаўняльнымі і ўзаемазвязанымі, і паміж імі няма выразнай мяжы.
Тэхналогія кіравання ў сістэмах вымярэння і кіравання
Асновы тэорыі кіравання
1. Класічная тэорыя кіравання
Класічная тэорыя кіравання ўключае тры часткі: тэорыю лінейнага кіравання, тэорыю выбарачнага кіравання і тэорыю нелінейнага кіравання.Класічная кібернетыка бярэ ў якасці матэматычных інструментаў пераўтварэнне Лапласа і Z-пераўтварэнне, а ў якасці асноўнага аб'екта даследавання бярэ лінейную ўстойлівую сістэму з адным уваходам і адным выхадам.Дыферэнцыяльнае ўраўненне, якое апісвае сістэму, ператвараецца ў вобласць камплексных лікаў з дапамогай пераўтварэння Лапласа або Z-пераўтварэння, і атрымліваецца перадаткавая функцыя сістэмы.І на аснове перадаткавай функцыі, метад даследавання траекторыі і частоты, засяродзіўшы ўвагу на аналізе стабільнасці і ўстойлівай дакладнасці сістэмы кіравання зваротнай сувяззю.
2. Сучасная тэорыя кіравання
Сучасная тэорыя кіравання - гэта тэорыя кіравання, заснаваная на метадзе прасторы станаў, які з'яўляецца асноўным кампанентам тэорыі аўтаматычнага кіравання.У сучаснай тэорыі кіравання аналіз і праектаванне сістэмы кіравання ў асноўным праводзяцца шляхам апісання зменных стану сістэмы, а асноўным метадам з'яўляецца метад часовай вобласці.Сучасная тэорыя кіравання можа мець справу з значна больш шырокім спектрам праблем кіравання, чым класічная тэорыя кіравання, у тым ліку лінейныя і нелінейныя сістэмы, стацыянарныя сістэмы і сістэмы, якія змяняюцца ў часе, сістэмы з адной зменнай і сістэмы з некалькімі зменнымі.Метады і алгарытмы, якія ён прымае, таксама больш падыходзяць для лічбавых кампутараў.Сучасная тэорыя кіравання таксама дае магчымасць распрацоўваць і будаваць аптымальныя сістэмы кіравання з зададзенымі паказчыкамі эфектыўнасці.
Сістэма кіравання
Сістэма кіравання складаецца з прылад кіравання (уключаючы кантролеры, выканаўчыя механізмы і датчыкі) і аб'ектаў кіравання.Прыладай кіравання можа быць чалавек або машына, у чым адрозненне паміж аўтаматычным і ручным кіраваннем.Што тычыцца сістэмы аўтаматычнага кіравання, у адпаведнасці з рознымі прынцыпамі кіравання, яе можна падзяліць на сістэму кіравання з адкрытым контурам і сістэму кіравання з замкнёным контурам;у адпаведнасці з класіфікацыяй дадзеных сігналаў, яго можна падзяліць на сістэму кіравання з пастаянным значэннем, сістэму наступнага кіравання і сістэму кіравання праграмай.
Тэхналогія віртуальных інструментаў
Вымяральны прыбор з'яўляецца важнай часткай сістэмы вымярэння і кіравання, якая падзяляецца на два тыпу: незалежны прыбор і віртуальны прыбор.
Незалежны прыбор збірае, апрацоўвае і выдае сігнал прыбора ў незалежным шасі, мае панэль кіравання і розныя парты, і ўсе функцыі існуюць у выглядзе апаратнага або ўбудаванага праграмнага забеспячэння, што вызначае, што незалежны прыбор можа быць вызначаны толькі вытворца., ліцэнзія, якую карыстальнік не можа змяніць.
Віртуальны прыбор завяршае аналіз і апрацоўку сігналу, выраз і вывад выніку на камп'ютар, або ўстаўляе карту збору даных у камп'ютар і выдаляе тры часткі прыбора на камп'ютары, што парушае традыцыйныя інструменты.абмежаванне.
Тэхнічныя характарыстыкі віртуальных інструментаў
1. Магутныя функцыі, якія аб'ядноўваюць магутную апаратную падтрымку камп'ютараў, пераадольваючы абмежаванні традыцыйных інструментаў у апрацоўцы, адлюстраванні і захоўванні.Стандартная канфігурацыя: высокапрадукцыйны працэсар, дысплей з высокім дазволам, жорсткі дыск вялікай ёмістасці.
2. Рэсурсы камп'ютэрнага праграмнага забеспячэння рэалізуюць праграмнае забеспячэнне некаторых машынных апаратных сродкаў, эканомяць матэрыяльныя рэсурсы і павышаюць гнуткасць сістэмы;праз адпаведныя лікавыя алгарытмы, розныя аналізы і апрацоўкі тэставых дадзеных могуць быць выкананы непасрэдна ў рэжыме рэальнага часу;праз тэхналогію GUI (графічны інтэрфейс карыстальніка) для сапраўды дасягнення дружалюбнага інтэрфейсу і ўзаемадзеяння чалавека і кампутара.
3. Улічваючы камп'ютэрную шыну і модульную шыну прыбораў, апаратнае забеспячэнне прыбораў модульна і серыялізавана, што значна памяншае памер сістэмы і палягчае стварэнне модульных прыбораў.
Склад віртуальнай прыборнай сістэмы
Віртуальны інструмент складаецца з апаратных прылад і інтэрфейсаў, праграмнага забеспячэння драйвера прылады і віртуальнай прыборнай панэлі.Сярод іх апаратныя прылады і інтэрфейсы могуць быць рознымі ўбудаванымі функцыянальнымі картамі на базе ПК, інтэрфейснымі картамі шыны універсальнага інтэрфейсу, паслядоўнымі партамі, інтэрфейсамі шыны VXI і г.д., або іншым розным праграмуемым вонкавым тэставым абсталяваннем. Праграмнае забеспячэнне драйвера прылады - гэта праграма-драйвер, якая непасрэдна кіруе рознымі апаратнымі інтэрфейсамі.Віртуальны прыбор звязваецца з рэальнай прыборнай сістэмай праз праграмнае забеспячэнне драйвера прылады і адлюстроўвае адпаведныя элементы працы рэальнай прыборнай панэлі на экране кампутара ў выглядзе віртуальнай прыборнай панэлі.Розныя элементы кіравання.Кіраванне панэллю віртуальнага прыбора з дапамогай мышы карыстача гэтак жа рэальна і зручна, як і кіраванне рэальным прыборам.
Тэхналогія вымярэння і кіравання і прыборабудаванне з'яўляецца традыцыйным і поўным перспектыў развіцця.Яе называюць традыцыйнай, таму што яна мае старажытнае паходжанне, перажыла сотні гадоў развіцця і адыграла важную ролю ў грамадскім развіцці.Як традыцыйная спецыяльнасць, яна ўключае ў сябе шмат дысцыплін адначасова, што робіць яе па-ранейшаму моцнай жыццяздольнасцю.
З далейшым развіццём сучасных тэхналогій вымярэння і кіравання, электронных інфармацыйных тэхналогій і камп'ютэрных тэхналогій, гэта адкрыла новыя магчымасці для інавацый і распрацовак, якія, несумненна, будуць ствараць усё больш важных прыкладанняў у розных галінах.
Час публікацыі: 21 лістапада 2022 г