Matavimo ir valdymo technologija ir prietaisas – tai teorija ir technologija, tirianti informacijos gavimą ir apdorojimą bei susijusių elementų valdymą.„Matavimo ir valdymo technologija ir prietaisai“ reiškia informacijos rinkimo, matavimo, saugojimo, perdavimo, apdorojimo ir valdymo priemones ir įrangą, įskaitant matavimo technologiją, valdymo technologiją ir prietaisus bei sistemas, kurios įgyvendina šias technologijas.
Matavimo ir valdymo technologija
Matavimo ir valdymo technologija bei prietaisai yra pagrįsti tiksliomis mašinomis, elektroninėmis technologijomis, optika, automatiniu valdymu ir kompiuterine technika.Joje daugiausia tiriami nauji įvairių precizinio testavimo ir valdymo technologijų principai, metodai ir procesai.Pastaraisiais metais kompiuterinės technologijos vaidina vis svarbesnį vaidmenį matavimo ir valdymo technologijų taikymo tyrimuose.
Matavimo ir valdymo technologija yra pritaikymo technologija, tiesiogiai taikoma gamybai ir gyvenimui, o jos taikymas apima įvairias socialinio gyvenimo sritis, tokias kaip „žemės ūkio, jūros, žemės ir oro, maisto ir drabužių svoris“.Instrumentų technologija yra šalies ūkio „daugiklis“, mokslinių tyrimų „pirmasis karininkas“, „kovinė galia“ kariuomenėje ir „materializuotas teisėjas“ teisiniame reglamente.Kompiuterizuota bandymų ir valdymo technologija bei pažangūs ir tikslūs matavimo ir valdymo prietaisai bei sistemos yra svarbūs simboliai ir priemonės šiuolaikinės pramonės ir žemės ūkio gamybos, mokslinių ir technologinių tyrimų, valdymo, tikrinimo ir stebėsenos srityse ir atlieka vis svarbesnį vaidmenį.
Matavimo ir valdymo technologijos ir prietaisų technologijos taikymas
Matavimo ir valdymo technologija yra taikomoji technologija, plačiai naudojama įvairiose pramonės, žemės ūkio, transporto, navigacijos, aviacijos, kariuomenės, elektros energijos ir civilinio gyvenimo srityse.Tobulėjant gamybos technologijoms, matavimo ir valdymo technologijos vaidina labai svarbų vaidmenį valdymo technologijoje nuo pradinio vieneto ir jo įrangos valdymo iki viso proceso ir net sistemos valdymo, ypač šiuolaikinėse pažangiausiose technologijose. šiuolaikinio mokslo ir technologijų srityje.
Metalurgijos pramonėje matavimo ir valdymo technologijų taikymas apima: karštosios aukštakrosnės valdymą, įkrovimo valdymą ir aukštakrosnių valdymą geležies gamybos procese, slėgio valdymą, valcavimo staklyno greičio reguliavimą, ritės valdymą ir kt. plieno valcavimo procese, ir įvairios joje naudojamos aptikimo priemonės.
Elektros energetikos pramonėje matavimo ir valdymo technologijų taikymas apima katilo degimo valdymo sistemą, automatinį stebėjimą, automatinę apsaugą, automatinį reguliavimą ir automatinio programų valdymo sistemą, garo turbinos galios įvesties ir išėjimo valdymo sistemą. variklis.
Anglies pramonėje matavimo ir valdymo technologijų taikymas apima: anglies sluoksnio metano apskaitos prietaisą anglies gavybos procese, kasyklų oro sudėties nustatymo prietaisą, kasyklų dujų detektorių, požeminę saugos stebėjimo sistemą ir kt., kokso gesinimo proceso valdymą ir dujų regeneravimo kontrolę anglies rafinavimo procesas, rafinavimo proceso valdymas, gamybos mašinų perdavimo valdymas ir kt.
Naftos pramonėje matavimo ir valdymo technologijų taikymas apima: magnetinį lokatorių, vandens kiekio matuoklį, manometrą ir kitus matavimo prietaisus, palaikančius medienos ruošos technologiją naftos gavybos procese, maitinimo sistemą, vandens tiekimo sistemą, garo tiekimo sistemą, dujų tiekimo sistemą. , Sandėliavimo ir transportavimo sistema bei trys atliekų apdorojimo sistemos ir aptikimo prietaisai, skirti daugeliui parametrų nenutrūkstamame gamybos procese.
Chemijos pramonėje matavimo ir valdymo technologijos taikymas apima: temperatūros matavimą, srauto matavimą, skysčio lygio matavimą, koncentracijos, rūgštingumo, drėgmės, tankio, drumstumo, kaloringumo ir įvairių mišrių dujų komponentų matavimą.Valdymo prietaisai, kurie reguliariai kontroliuoja valdomus parametrus ir kt.
Mašinų pramonėje matavimo ir valdymo technologijos taikymas apima: tiksliojo skaitmeninio valdymo stakles, automatines gamybos linijas, pramoninius robotus ir kt.
Aviacijos ir kosmoso pramonėje matavimo ir valdymo technologijų taikymas apima: parametrų, tokių kaip orlaivio skrydžio aukštis, skrydžio greitis, skrydžio būsena ir kryptis, pagreitis, perkrova ir variklio būsena, aviacijos ir erdvėlaivių technologija, erdvėlaivių technologija ir kosmoso matavimas. ir valdymo technologija.Laukti.
Karinėje įrangoje matavimo ir valdymo technologijų taikymas apima: tiksliai valdomus ginklus, išmaniąją amuniciją, karinės automatikos valdymo sistemą (C4IRS sistemą), karinę kosmoso įrangą (pvz., įvairios karinės žvalgybos, ryšių, išankstinio įspėjimo, navigacijos palydovus ir kt. .).
Matavimo ir valdymo technologijos formavimas ir plėtra
Istoriniai mokslo ir technikos raidos faktai Žmogaus supratimo ir gamtos transformacijos istorija taip pat yra svarbi žmonijos civilizacijos istorijos dalis.Mokslo ir technologijų raida pirmiausia priklauso nuo matavimo technologijos raidos.Šiuolaikinis gamtos mokslas prasideda nuo matavimo tikrąja prasme.Daugelis iškilių mokslininkų svajoja būti mokslinių instrumentų išradėjais ir matavimo metodų kūrėjais.Matavimo technologijų pažanga tiesiogiai skatina mokslo ir technologijų pažangą.
Pirmoji technologinė revoliucija
XVII ir XVIII amžiuje pradėjo atsirasti matavimo ir valdymo technologija.Kai kurie Europos fizikai pradėjo naudoti srovės ir magnetinio lauko jėgą kurdami paprastus galvanometrus, o optinius lęšius – teleskopams, taip padėdami pamatus elektriniams ir optiniams instrumentams.1760-aisiais Jungtinėje Karalystėje prasidėjo pirmoji mokslo ir technologijų revoliucija.Iki XIX amžiaus pirmoji mokslo ir technologijų revoliucija išsiplėtė į Europą, Ameriką ir Japoniją.Šiuo laikotarpiu buvo naudojami kai kurie paprasti matavimo prietaisai, tokie kaip ilgio, temperatūros, slėgio ir kt. matavimo prietaisai.Gyvenime buvo sukurtas didžiulis produktyvumas.
Antroji technologinė revoliucija
Daugybė pokyčių elektromagnetizmo srityje XIX amžiaus pradžioje sukėlė antrąją technologinę revoliuciją.Dėl srovės matavimo prietaiso išradimo elektromagnetizmas greitai buvo nukreiptas į teisingą kelią ir vienas po kito išaugo atradimai.Daugelis išradimų elektromagnetizmo srityje, pavyzdžiui, telegrafas, telefonas, generatorius ir kt., prisidėjo prie elektros amžiaus atėjimo.Tuo pačiu metu taip pat atsiranda įvairių kitų matavimo ir stebėjimo prietaisų, tokių kaip tikslus pirmos klasės teodolitas, naudojamas aukščio matavimui iki 1891 m.
Trečioji technologinė revoliucija
Po Antrojo pasaulinio karo neatidėliotinas aukštųjų technologijų poreikis įvairiose šalyse paskatino gamybos technologijos transformaciją nuo bendros mechanizacijos prie elektrifikavimo ir automatizavimo, buvo padaryta eilė didelių mokslo teorinių tyrimų lūžių.
Šiuo laikotarpiu pramoniniu būdu pradėjo vystytis elektromechaninių gaminių atstovaujama apdirbamoji pramonė.Masinės produktų gamybos charakteristikos yra ciklinės operacijos ir srauto operacijos.Kad tai būtų automatizuota, apdirbimo ir gamybos pašalinimo etape būtina automatiškai nustatyti ruošinio padėtį., dydis, forma, laikysena ar veikimas ir tt Tam reikia daug matavimo ir valdymo prietaisų.Kita vertus, augant chemijos pramonei, kurios žaliava yra nafta, reikia daugybės matavimo ir valdymo prietaisų.Pradėta standartizuoti automatizuotus prietaisus, pagal poreikį suformuota automatinė valdymo sistema.Tuo pačiu metu šiuo laikotarpiu gimė ir CNC staklės bei robotų technologijos, kuriose matavimo ir valdymo technologijos bei prietaisai turi svarbių pritaikymų.
Tobulėjant mokslui ir technologijoms, prietaisai tapo nepakeičiama technine matavimo, valdymo ir automatizavimo priemone, pradedant nuo paprasto matavimo ir stebėjimo.Siekiant patenkinti įvairių aspektų poreikius, prietaisai išsiplėtė nuo tradicinių taikymo sričių iki netradicinių taikymo sričių, tokių kaip biomedicina, ekologinė aplinka ir bioinžinerija.
Nuo XXI amžiaus daugybė naujausių technologinių laimėjimų, tokių kaip nanomastelio tiksliųjų mašinų tyrimų rezultatai, molekulinio lygio šiuolaikinių cheminių tyrimų rezultatai, genų lygio biologinių tyrimų rezultatai ir didelio tikslumo itin našūs specialių funkcinių medžiagų tyrimai. rezultatai ir pasauliniai Tinklo technologijų populiarinimo ir taikymo rezultatai pasirodė vienas po kito, o tai esminis pokytis instrumentavimo srityje ir skatina naujos aukštųjų technologijų ir išmaniųjų instrumentų eros atėjimą.
Jutikliai matavimo ir valdymo sistemose
Bendrąją matavimo ir valdymo sistemą sudaro jutikliai, tarpiniai keitikliai ir ekrano registratoriai.Jutiklis aptinka ir paverčia išmatuotą fizinį dydį į išmatuotą fizinį dydį.Tarpinis keitiklis analizuoja, apdoroja ir konvertuoja jutiklio išvestį į signalą, kurį gali priimti paskesnis prietaisas, ir išveda jį į kitas sistemas arba yra matuojamas ekrano registratoriumi.Rezultatai rodomi ir įrašomi.
Jutiklis yra pirmoji matavimo sistemos grandis.Valdymo sistemai, jei kompiuteris lyginamas su smegenimis, tai jutiklis prilygsta penkiems pojūčiams, kurie tiesiogiai veikia sistemos valdymo tikslumą.
Jutiklį paprastai sudaro jautrūs elementai, konvertavimo failai ir konversijos grandinės.Išmatuotą vertę tiesiogiai jaučia jautrus elementas, o tam tikros parametro vertės pokytis pats savaime turi tam tikrą ryšį su išmatuotos vertės pokyčiu, o šį parametrą lengva išmatuoti ir išvesti;tada jautraus elemento išvestis konvertavimo elementu paverčiama elektriniu parametru;Galiausiai konversijos grandinė sustiprina konvertavimo elemento išvestus elektrinius parametrus ir paverčia juos naudingais elektriniais signalais, kuriuos patogu rodyti, įrašyti, apdoroti ir valdyti.
Dabartinė padėtis ir naujų jutiklių kūrimas
Jutimo technologija šiandien yra viena greičiausiai besivystančių aukštųjų technologijų pasaulyje.Naujasis jutiklis ne tik siekia didelio tikslumo, didelio diapazono, didelio patikimumo ir mažo energijos suvartojimo, bet ir tobulinamas integravimo, miniatiūrizavimo, skaitmeninimo ir intelektualumo link.
1. Protingas
Jutiklio intelektas reiškia įprastų jutiklių funkcijų ir kompiuterių ar kitų komponentų funkcijų derinį, kad būtų sudarytas nepriklausomas mazgas, turintis ne tik informacijos paėmimo ir signalo konvertavimo funkcijas, bet ir duomenų apdorojimo galimybes. , kompensacijų analizė ir sprendimų priėmimas.
2. Tinklo kūrimas
Jutiklio sujungimas į tinklą yra tam, kad jutiklis galėtų prisijungti prie kompiuterių tinklo, realizuoti tolimojo informacijos perdavimo ir apdorojimo galimybes, ty realizuoti matavimo matavimą „už horizonto“. ir valdymo sistema.
3. Miniatiūrizavimas
Jutiklio miniatiūrizavimo vertė labai sumažina jutiklio garsumą, jei funkcija nesikeičia ar net patobulinta.Miniatiūrizavimas yra šiuolaikinio tikslumo matavimo ir valdymo reikalavimas.Iš esmės, kuo mažesnis jutiklio dydis, tuo mažesnis poveikis matuojamam objektui ir aplinkai, tuo mažesnės energijos sąnaudos, lengviau pasiekti tikslų matavimą.
4. Integracija
Jutiklių integravimas reiškia šių dviejų krypčių integravimą:
(1) Integruojant kelis matavimo parametrus galima išmatuoti kelis parametrus.
(2) Jutimo ir vėlesnių grandinių integravimas, ty jautrių komponentų, konversijos komponentų, konversijos grandinių ir net maitinimo šaltinių integravimas į tą patį lustą, kad būtų užtikrintas didelis našumas.
5. Skaitmeninimas
Skaitmeninė jutiklio vertė yra ta, kad jutiklio išvesta informacija yra skaitmeninis dydis, galintis perduoti didelius atstumus ir labai tiksliai, ir gali būti prijungtas prie skaitmeninės apdorojimo įrangos, tokios kaip kompiuteris be tarpinių jungčių.
Jutiklių integravimas, intelektas, miniatiūrizavimas, tinklų kūrimas ir skaitmeninimas nėra nepriklausomi, o vienas kitą papildantys ir tarpusavyje susiję, todėl tarp jų nėra aiškios ribos.
Valdymo technologija matavimo ir valdymo sistemoje
Pagrindinė valdymo teorija
1. Klasikinė valdymo teorija
Klasikinę valdymo teoriją sudaro trys dalys: tiesinio valdymo teorija, atrankos valdymo teorija ir netiesinio valdymo teorija.Klasikinė kibernetika naudoja Laplaso transformaciją ir Z transformaciją kaip matematinius įrankius, o pagrindiniu tyrimo objektu laiko vieno įvesties ir vieno išvesties linijinę pastovią sistemą.Sistemą apibūdinanti diferencialinė lygtis Laplaso transformacija arba Z transformacija paverčiama kompleksinių skaičių domenu ir gaunama sistemos perdavimo funkcija.Ir remiantis perdavimo funkcija, trajektorijos ir dažnio tyrimo metodas, orientuotas į grįžtamojo ryšio valdymo sistemos stabilumo ir pastovios būsenos tikslumo analizę.
2. Šiuolaikinės kontrolės teorija
Šiuolaikinė valdymo teorija yra valdymo teorija, pagrįsta būsenos erdvės metodu, kuris yra pagrindinis automatinio valdymo teorijos komponentas.Šiuolaikinėje valdymo teorijoje valdymo sistemos analizė ir projektavimas daugiausia atliekamas aprašant sistemos būsenos kintamuosius, o pagrindinis metodas yra laiko srities metodas.Šiuolaikinė valdymo teorija gali spręsti daug platesnį valdymo problemų spektrą nei klasikinė valdymo teorija, įskaitant tiesines ir netiesines sistemas, stacionarias ir laiko atžvilgiu kintančias sistemas, vieno kintamojo sistemas ir kelių kintamųjų sistemas.Jo taikomi metodai ir algoritmai taip pat labiau tinka skaitmeniniams kompiuteriams.Šiuolaikinė valdymo teorija taip pat suteikia galimybę suprojektuoti ir sukonstruoti optimalias valdymo sistemas su nurodytais veikimo rodikliais.
Valdymo sistema
Valdymo sistemą sudaro valdymo įrenginiai (įskaitant valdiklius, pavaras ir jutiklius) ir valdomų objektų.Valdymo įtaisas gali būti asmuo arba mašina, o tai yra skirtumas tarp automatinio valdymo ir rankinio valdymo.Automatinei valdymo sistemai, atsižvelgiant į skirtingus valdymo principus, ji gali būti suskirstyta į atviro ciklo valdymo sistemą ir uždarą valdymo sistemą;pagal pateiktų signalų klasifikaciją gali būti suskirstyta į pastovios vertės valdymo sistemą, tolesnio valdymo sistemą ir programos valdymo sistemą.
Virtualiųjų instrumentų technologija
Matavimo priemonė yra svarbi matavimo ir valdymo sistemos dalis, kuri skirstoma į du tipus: nepriklausomą prietaisą ir virtualų instrumentą.
Nepriklausomas prietaisas renka, apdoroja ir išveda prietaiso signalą nepriklausomoje važiuoklėje, turi valdymo skydelį ir įvairius prievadus, o visos funkcijos yra aparatinės arba programinės įrangos pavidalu, o tai lemia, kad nepriklausomą prietaisą gali apibrėžti tik gamintojas., licenciją, kurios vartotojas negali pakeisti.
Virtualus instrumentas užbaigia signalo analizę ir apdorojimą, rezultato išreiškimą ir išvedimą kompiuteryje arba į kompiuterį įdeda duomenų surinkimo kortelę ir iš kompiuterio pašalina tris instrumento dalis, kurios pralaužia tradicinį. instrumentai.apribojimas.
Techninės virtualių instrumentų savybės
1. Galingos funkcijos, integruojantis galingą kompiuterių techninės įrangos palaikymą, peržengiantis tradicinių apdorojimo, rodymo ir saugojimo priemonių apribojimus.Standartinė konfigūracija yra: didelio našumo procesorius, didelės raiškos ekranas, didelės talpos standusis diskas.
2. Kompiuterių programinės įrangos ištekliai realizuoja kai kurių mašinų techninės įrangos programavimą, taupo materialinius išteklius ir padidina sistemos lankstumą;naudojant atitinkamus skaitmeninius algoritmus, galima tiesiogiai realiuoju laiku atlikti įvairią testo duomenų analizę ir apdorojimą;naudojant GUI (grafinės vartotojo sąsajos) technologiją, kad iš tikrųjų būtų sukurta draugiška sąsaja ir žmogaus ir kompiuterio sąveika.
3. Atsižvelgiant į kompiuterio magistralę ir modulinę prietaisų magistralę, prietaiso aparatinė įranga yra modulinė ir nuoseklioji, o tai labai sumažina sistemos dydį ir palengvina modulinių instrumentų konstravimą.
Virtualios instrumentų sistemos sudėtis
Virtualus instrumentas susideda iš techninės įrangos ir sąsajų, įrenginio tvarkyklės programinės įrangos ir virtualaus prietaisų skydelio.Tarp jų aparatūros įrenginiai ir sąsajos gali būti įvairios kompiuteryje įmontuotos funkcinės plokštės, universalios sąsajos magistralės sąsajos plokštės, nuoseklieji prievadai, VXI magistralės prietaisų sąsajos ir kt. arba kita įvairi programuojama išorinė bandymo įranga. Įrenginio tvarkyklės programinė įranga yra tvarkyklės programa, tiesiogiai valdanti įvairias aparatinės įrangos sąsajas.Virtualus prietaisas bendrauja su realia prietaisų sistema per pagrindinę įrenginio tvarkyklės programinę įrangą ir rodo atitinkamus tikrojo prietaisų skydelio veikimo elementus kompiuterio ekrane virtualaus prietaisų skydelio pavidalu.Įvairūs valdikliai.Naudotojas virtualaus instrumento skydelį valdo pele taip pat realiai ir patogiai, kaip ir tikrąjį instrumentą.
Matavimo ir valdymo technologija bei prietaisai yra tradicinė ir kupina plėtros perspektyvų.Teigiama, kad jis yra tradicinis, nes turi senovės kilmę, išgyveno šimtus metų vystymosi ir vaidino svarbų vaidmenį socialinėje raidoje.Kaip tradicinė specialybė, ji apima daug disciplinų vienu metu, todėl ji vis dar turi stiprų gyvybingumą.
Toliau tobulėjant šiuolaikinėms matavimo ir valdymo technologijoms, elektroninėms informacinėms technologijoms ir kompiuterinėms technologijoms, atsirado naujos naujovių ir plėtros galimybės, kurios neabejotinai sukurs vis daugiau svarbių pritaikymų įvairiose srityse.
Paskelbimo laikas: 2022-11-21