聊聊测控技术，核心技术有哪些？

　　测控技术与仪器是精密机械、电子、光学、计算机、电路及自动控制技术等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。
　　1采集
　　在信号采集环节，主要是采集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成电信号，以便于后续的处理。对象发出的信号大多数是通过传感器来采集的，包括物理信号（如温度、流量、压力等）和化学信号（如湿度、气味等）两大类，当然还包括不能归为这两类的一些信号，如可靠性、价格等。而开关量信号（带有数字信号的特征）则主要是靠带有单片机电路的仪器，如无纸记录仪，进行采集。此外，图像信号自然是由摄像装置来进行采集。
　　2整理
　　在信号的整理阶段，主要是对采集到的电信号进行平整、滤波、模数转换等，转换成便于处理的数字信号。上述三种信号类型在整理阶段的内容有所不同，比如对传感器传来的信号主要是进行信号放大、平整、滤波和模数转换的过程；而对于开关量信号通过无纸记录仪的采集之后一般都能够转换成所需要的数字信号以待输出到下一个处理环节；对于图像信号，经采集之后主要是用于显示，若还需对图像进行处理，再显示，或者发出控制信号，那么也必须将图像信号转换成数字信号，进行处理，这就是一个复杂的问题。
　　3处理
　　在信号的处理阶段，主要是对数字信号进行处理以便显示，或者发出控制信号。我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号发送给对象，使对象调整运转的状态以复归正常。
　　4显示控制
　　在显示与控制环节，显示主要是指将数字信号通过便于我们观察的形式显示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过程。上面的四个环节就构成了整个测控的过程，如果包括控制的过程，则刚好形成了一个闭环，即信号从对象开始，经过采集、整理、处理，最后又将控制信号作用于对象的闭环。
　　
　　目录
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　　详情
　　
　　测控技术与仪器
　　测控技术与仪器是精密机械、电子、光学、计算机、电路及自动控制技术等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。是我国仪器仪表行业唯一的本科专业，本专业培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各部门从事精密机械设计制造、仪器与系统的设计制造、测量与自动控制领域等工作的高级工程技术人才。
　　中文名
　　测控技术与仪器
　　外文名
　　The measurement and control technology and instrument
　　专业方向
　　机械类、电子类、自动化控制类
　　就业领域
　　仪器与系统的设计制造、精密机械设计、测量与控制领域
　　主要课程
　　精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、电子技术基础
　　专业介绍
　　测控技术及仪器专业是我国仪器仪表行业唯一的本科专业。一级学科为仪器科学与技术；二级学科为精密仪器及机械、测试计量技术及仪器。属于高新技术密集型综合学科。测控技术及仪器是1998年教育部将10个本科专业合并而来（精密仪器、光学技术与光电仪器、检测技术及仪器仪表、电子仪器及测量技术、几何量计量测试、热工计量测试、力学计量测试、无线电计量测试、检测技术与精密仪器、测控技术与仪器）。
　　主要课程：精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、微型计算机原理与应用、控制工程基础、信号分析与处理、精密测控与系统、传感器技术、检测技术、工程光学等。
　　专业方向一以机械—电子—光学—仪器—计算机技术一体化为特色，以传感器技术、信息获取与处理技术、自动化精密机械以及智能仪器仪表为主要研究对象。本方向旨在培养基础理论扎实、实践能力强、知识面广，外语综合能力和计算机应用能力较强，人文社会科学综合素质较高，具有开拓创新意识，能够从事测控仪器、信息技术以及测试计量技术等方面的研究开发、设计制造和运行管理方面的复合型高级工程技术人才。
　　专业方向二以集电子技术、先进控制理论、计算机控制技术、自动检测技术、光电技术以及网络技术于一体为特色，以生产过程的机电装备运行状态及其信息为研究对象。本方向旨在培养基础理论扎实、实践能力强、知识面广，外语综合能力和计算机应用能力较强，人文社会科学综合素质较高，具有开拓创新意识，能够从事工业过程控制理论与装备、计算机辅助测试系统、信息处理与状态识别等领域的研究开发、设计制造和运行管理的复合型高级工程技术人才。
　　就业方向
　　适合从事仪器与系统的设计制造、精密机械设计、测量与控制领域、测控仪器、计算机辅助测试、信息处理以及工业过程控制等领域研究、开发、设计和制造的高级工程技术领域。
　　本专业招收理工类学生，学制4年。[1]
　　专业就业方向介绍：
　　就业方向一
　　精密机械设计制造、仪器与系统的设计制造。
　　就业方向二
　　测试计量技术及仪器。
　　就业方向三
　　工业自动化控制及过程控制。
　　就业方向四
　　检测技术与自动化装置。
　　主要环节
　　采集
　　在信号采集环节，主要是采集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成电信号，以便于后续的处理。对象发出的信号大多数是通过传感器来采集的，包括物理信号（如温度、流量、压力等）和化学信号（如湿度、气味等）两大类，当然还包括不能归为这两类的一些信号，如可靠性、价格等。而开关量信号（带有数字信号的特征）则主要是靠带有单片机电路的仪器，如无纸记录仪，进行采集。此外，图像信号自然是由摄像装置来进行采集。
　　整理
　　在信号的整理阶段，主要是对采集到的电信号进行平整、滤波、模数转换等，转换成便于处理的数字信号。上述三种信号类型在整理阶段的内容有所不同，比如对传感器传来的信号主要是进行信号放大、平整、滤波和模数转换的过程；而对于开关量信号通过无纸记录仪的采集之后一般都能够转换成所需要的数字信号以待输出到下一个处理环节；对于图像信号，经采集之后主要是用于显示，若还需对图像进行处理，再显示，或者发出控制信号，那么也必须将图像信号转换成数字信号，进行处理，这就是一个复杂的问题。
　　处理
　　在信号的处理阶段，主要是对数字信号进行处理以便显示，或者发出控制信号。我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号发送给对象，使对象调整运转的状态以复归正常。
　　显示控制
　　在显示与控制环节，显示主要是指将数字信号通过便于我们观察的形式显示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过程。上面的四个环节就构成了整个测控的过程，如果包括控制的过程，则刚好形成了一个闭环，即信号从对象开始，经过采集、整理、处理，最后又将控制信号作用于对象的闭环。
　　技术发展
　　自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。这样的现代仪器设备的功能已不再由按钮和开关的数量来限定，而是取决于其中存储器内装有软件的多少。从这个意义上可认为，计算机与现代仪器设备日渐趋同，两者间已表现出全局意义上的相通性。据此，有人提出了＂计算机就是仪器＂/软件就是仪器＂的概念。
　　计算机就是测控系统的中坚
　　总线式仪器、虚拟仪器等微机化仪器技术的应用，使组建集中和分布式测控系统变得更为容易。但集中测控越来越满足不了复杂、远程（异地）和范围较大的测控任务的需求，对此，组建网络化的测控系统就显得非常必要，而计算机软、硬件技术的不断升级与进步、给组建测控网络提供了越来越优异的技术条件。 Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等网络化计算机操作系统，为组建网络化测试系统带来了方便。标准的计算机网络协议，如OSI的开放系统互连参考模型RM、Internet上使用的TCP/IP协议，在开放性、稳定性、可靠性方面均有很大优势，采用它们很容易实现测控网络的体系结构。在开发软件方面，比如NI公司的Labview和LabWindows/CVI，HP公司的VEE，微软公司的的VB、VC等，都有开发网络应用项目的工具包。软件是虚拟仪器开发的关键，如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分强大，不仅使虚拟仪器的开发变得简单方便，而且为把虚拟仪器做到网络上，提供了可靠，便利的技术支持。LabWindows/CVI中封装了TCP类库，可以开发基于TCP/Ip的网络应用。Labview的TCP/IP和UDP网络VI能够与远程应用程序建立通信，其具有的Internet工具箱还为应用系统增加了E-mail、FTP和Web能力；利用远程自动化VI，还可对控制其他设备的分散的VI进行控制。Labview5．1中还特别增加有网络功能，提高了开发网络应用程序的能力。
　　将计算机、高档外设和通信线路等硬件资源以及大型数据库、程序、数据、文件等软件资源纳入网络，可实现资源的共享。其次，通过组建网络化测控系统增加系统冗余度的方法能提高系统的可靠性，便于系统的扩展和变动。由计算机和工作站作为结点的网络也就相当于现代仪器的网络。计算机已成为现代测控系统的中坚。
　　网络技术已越来越成为测控技术满足实际需求的关键支撑
　　当今时代，以Internet为代表的计算机网络的迅速发展及相关技术的日益完善，突破了传统通信方式的时空限制和地域障碍，使更大范围内的通信变得十分容易，Internet拥有的硬件和软件资源正在越来越多的领域中得到应用，比如电子商务、网上教学、远程医疗、远程数据采集与控制、高档测量仪器设备资源的远程实时调用，远程设备故障诊断，等等。与此同时，高性能、高可靠性、低成本的网关、路由器、中继器及网络接口芯片等网络互联设备的不断进步，又方便了Internet、不同类型测控网络、企业网络间的互联。利用现有Internet资源而不需建立专门的拓扑网络，使组建测控网络、企业内部网络以及它们与Internet的互联都十分方便，这就为测控网络的普遍建立和广泛应用铺平了道路。 把TCP/IP协议作为一种嵌入式的应用，嵌入现场智能仪器（主要是传感器）的ROM中，使信号的收、发都以TCP/IP方式进行，如此，测控系统在数据采集、信息发布、系统集成等方面都以企业内部网络（Intranet）为依托，将测控网和企业内部网及Internet互联，便于实现测控网和信息网的统一。在这样构成的测控网络中，传统仪器设备充当着网络中独立节点的角色，信息可跨越网络传输至所及的任何领域，实时、动态（包括远程）的在线测控成为现实，将这样的测量技术与过去的测控、测试技术相比不难发现，今天，测控能节约大量现场布线、扩大测控系统所及地域范围。使系统扩充和维护都极大便利的原因，就是因为在这种现代测量任务的执行和完成过程中，网络发挥了不可替代的关键作用，即网络实实在在地介入了现代测量与测控的全过程。基于Web的信息网络Intranet，是目前企业内部信息网的主流。应用Internet的具有开放性的互联通信标准，使Intranet成为基丁TCP/IP协议的开放系统，能方便地与外界连接，尤其是与Internet连接。借助Internet的相关技术，Intranet给企业的经营和管理能带来极大便利，已被广泛应用于各个行业。Internet也已开始对传统的测控系统产生越来越大的影响。目前，测控系统的设计思想明显受到计算机网络技术的影响，基于网络化、模块化、开放性等原则，测控网络由传统的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化。智能化的测控系统。网络的节点上不仅有计算机、工作站，还有智能测控仪器仪表，测控网络将有与信息网络相似的体系结构和通信模型。比如目前测控系统中迅猛发展的现场总线，它的通信模型和OSI模型对应，将现场的智能仪表和装置作为节点，通过网络将节点连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的测控系统。测控网络的功能将远远大于系统中各独立个体功能的总和。结果是测控系统的功能显著增强，应用领域及范围明显扩大。Jini软件技术问世。Jini软件技术旨在使各种电器设备、测量仪器及采用JAVA芯片的各种装置能连接上网，Jini软件连同以Java语言编写的简单程序，可使联网的任何仪器设备实现其自身功能的同时，还能为其他仪器设备加以利用。
　　
　　测控技术与仪器
　　网络技术的出现，正在并将极大地改变人们生活的各个方面。具体到计量测试、测控技术及仪器仪表领域，微机化仪器的联网，高档测量仪器设备以及测量信息的地区性、全国性乃至全球性资源共享，各等级计量标准跨地域实施直接的数字化溯源比对，远程数据采集与测控，远程设备故障诊断，电、水、燃气、热能等的自动抄表，等等，都是网络技术进步并全面介入其中发挥关键作用的必然结果。
　　目前发展
　　(1)以自然基准溯源和传递，同时在不同量程实现国际比对。如果自己没有能力比对就要依靠其它国家。
　　(2)高精度。目前半导体工艺的典型线宽为0.25μm，并正向0.18μm过渡，2009年的预测线宽是0.07μm。如果定位要求占线宽的1/3，那么就要求10nm量级的精度，而且晶片尺寸还在增大，达到300mm。这就意味着测量定位系统的精度要优于3×10的-8次方，相应的激光稳频精度应该是10的-9次方数量级。
　　(3)高速度。目前加工机械的速度已经提高到1m/sec以上，上世纪80年代以前开发研制的仪器已不适应市场的需求。例如惠普公司的干涉仪市场大部分被英国Renishaw所占领，其原因是后者的速度达到了1m/sec。
　　(4)高灵敏，高分辨，小型化。如将光谱仪集成到一块电路板上。
　　(5)标准化。通讯接口过去常用GPIB，RS232，目前有可能成为替代物的高性能标准是USB、IEEE1394和VXI。现在，技术领先者设法控制技术标准，参与标准制订是仪器开发的基础研究工作之一。
　　未来趋势
　　1．发展方向与学科前沿
　　(1)配合数控设备的技术创新(如主轴速度，精度创成)
　　数控设备的主要误差来源可分为几何误差（共有21项）和热误差。对于重复出现的系统误差，可采用软件修正；对于随机误差较大的情况，要采用实时修正方法。对于热误差，一般要通过温度测量进行修正。中国机床行业市场萎缩同时又大量进口国外设备的原因之一就是因为这方面的技术没有得到推广应用。为此，需要高速多通道激光干涉仪：其测量速度达60m/min以上，采样速度达5000次/sec以上，以适应热误差和几何误差测量的需要。空气折射率实时测量应达到2×10的-7次方水平，其测量结果和长度测量结果可同步输入计算机。
　　(2)运行和制造过程的监控和在线检测技术
　　综合运用图像、频谱、光谱、光纤以及其它光与物质相互作用原理的传感器具有非接触、高灵敏度、高柔性、应用范围广的优点。在这个领域综合创新的天地十分广阔，如振动、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。
　　(3)配合信息产业和生产科学的技术创新
　　为了在开放环境下求得生存空间，没有自主创新技术是没有出路的。因此应该根据有专利权、有技术含量、有市场等原则选择一些项目予以支持。根据当前发展现状，信息、生命医学、环保、农业等领域需要的产品应给予优先支持。如医学中介入治疗的精密仪器设备、电子工业中的超分辨光刻和清洁方法和机理研究等。
　　测控技术的核心技术：
　　一是测控仪器的设计和制造，商用中高端测控仪器基本上被国外垄断，NI、安捷伦、是德科技、泰克、横河、福禄克等，国内厂商近年也奋起直追，代表有致远电子等厂商；
　　另一项技术是测控软件的设计和开发，当前，以软件为中心的测控系统构建，是现代测控的发展方向，国外厂商早早就起步了，例如NI的NI-DAQmx、LabView、TestStand从驱动、测控开发到测控管理一条龙，还有是德科技的PathWave套件、横河的IS8000等，国内的格西测控大师也是这个方向的代表。
　　对航天器飞行轨道、姿态和其上各分系统工作状态进行跟踪测量、监视与控制的技术系统用于保障航天器按照预先设计好的状态飞行与工作，以完成规定的航天任务，各种航天系统都包括有航天测控系统。
　　不同的航天系统可以有其专用的测控系统，某几个航天系统也可以按其测控需求的共同性合用一个相互兼容的测控系统，航天测控系统按其测控的航天器类型之不同，大体分为三类，即卫星测控系统、载人航天测控系统和深空测控系统。
　　测控系统发挥着至关重要的作用
　　航天测控系统是任何航天系统的组成中不可缺少的一个重要系统。不论是无人航天系统，还是载人航天系统，它们在执行航天任务时都必须借助航天测控系统的支持，才能方便地面人员随时掌握任务情况，做出判断、决策。发挥干预作用，达到运营使用的目的。
　　(1)天地联系窗
　　(2)综合技术分析和信息交换中枢
　　(3)为备相关系统提供分析和应用处理所需基准信息
　　测控系统的组成
　　航天测控系统按其系统功能组成,可包括跟踪测轨、遥测、遥控天-地通信与数据传输、数据处理、监控显示、地-地通信和时间统—等八个主要分系统以及有关辅助支持系统。包括两类基本单元测控站及测控中心：
　　跟踪测轨系统
　　跟踪测轨系统也称跟踪测量系统，其功能是使测控天线指向航天器，建立天地无线电链路，获取航天器相对测控天线的方向角、距离及径向速度等位置运动参数，以确定航天器的运行轨道。
　　主要采用连续发射射频信号工作方式，易于实现测速和载波信道综合利用，主要有多普勒测速系统、距离与距离变化率测量系统和微波统一系统等。微波统一系统共用一个微波载波信道和一套天线,将对航天器的跟踪测轨功能与遥测、遥控、通信等功能合理有机地结合在一起,故在航天测控与通信中得到广泛应用。
　　遥测系统
　　遥测系统是接收在航天器上进行测量与组织收集、经下行无线电链路传送来的各种参数数据并进行记录、处理，以及按要求发送至相应用户(如飞行控制中心)的系统。遥测参数大致可分为工程参数、航天员生理参数、天地大回路控制验证数据和部分或全部有效载荷应用数据等四类。
　　通信与数据传输系统
　　天—地通信与数据传输系统的功能是完成航天器和地面之间的话音、电报、电视、图像和特种或较高速率数据的传送。
　　监控显示系统
　　监控显示系统是将数据处理系统处理后发送、指挥控制人员关注的信息进行汇集、加工和显示，为分析决策和指挥控制提供依据的系统。
　　地—地通信系统及时间统一系统
　　地地通信系统是连接测控系统中心和测控站以及测控系统中心和航天系统中其它系统各中心，用以传递数据、话音和图像等信息的系统。
　　时间统一系统是为测控系统提供统一的标准时间信号和标准频率信号的系统。完整的时间统一系统由两部分组成。一部分是授对系统，即国家时间频率基准及其授时，其作用是建立和发播时间和频率基准信号；另一部分是测控系统中的时统设备(或时统站)，即时间统一系统，简称时统。
　　辅助支持系统
　　辅助支持系统主要包括气象保障、大地测量保障、供配电、空调以及海上测量船的船位(经度、纬度、航向、航速)、船姿(纵摇角、横摇角、船体形变)测量和船上跟踪天线波束指向稳定等系统。
　　航天测控中心
　　航天控制中心是航天测控网中的中央测控单元，一般分两类：航天测控网操作控制中心和航天任务指挥控制中心，航天测控网操作控制中心的职能是负责测控网本身的组织调度和操作管理；航天任务指挥控制中心的职能是飞行任务的计划与组织(即任务控制)和航天器飞行的监视与操作控制(即航天器操作控制)。
　　航天测控站
　　航天测控站是航天测控网同航天器进行无线电联系的结点，是直接对航天器实施跟踪测量、控制和进行通信、数据传输的测控单元。其任务是在航天控制中心的组织下，跟踪测量航天器的轨道运动参数、接收解调航天器的遥测信息、向航天器发送遥控指令(含注入数据）及与航天器通信和交换数据信息。
　　开运联合卫星测控技术服务商
　　开运联合在商业航天的卫星地面支撑系统服务能力与数据处理应用领域不断深耕，在挖掘市场需求的同时，攻克与积累了大量关键性技术，拥有多年卫星相关行业的丰富经验，熟悉卫星任务周期流程，并开发出一系列解决市场痛点的平台化、解决方案产品和服务。