成績2011-2012學年 2 學期
「控制大類專業概論」課程讀書報告
控制大類專業概論
讀書報告
姓名專業
班級學號
2012 年 5月
摘要本文首先介紹了測控技術與儀器專業（measuring and control technology and instrumentations）的概況、應用與其發展歷程，描述了測控技術的基本概念、重要理論及應用，介紹了儀器技術的相關知識，還敘述了新型感測器技術與虛擬儀器技術等，並聯絡現階段的最新技術獲得了一些心得體會。
然後介紹了該專業的就業形勢及市場需求，以及自己在熟讀大量該方面文獻後的就業意向，與對我校在今後發展中的一些意見與建議，總體分析了我校測控專業的優勢與不足。
關鍵詞：測控技術；測量技術；控制技術；虛擬儀器技術；控制大類概論
1、測控技術與儀器專業概況
1、測控技術與儀器專業的專業定位
測控技術與儀器專業，是一門研究資訊的獲取和處理，以及對相關要素進行控制的理論與技術。「測控技術與儀器」是指對資訊進行採集、測量、儲存、傳輸、處理和控制的手段與裝置，包含測量技術、控制技術和實現這些技術的儀器儀表及系統。
2、測控技術與儀器專業的學科定位
測控技術與儀器專業涉及儀器學、電子學、光學、精密機械、計算機、資訊與控制技術等多項技術，這些技術涉及多個學科領域。
3、測控技術與儀器專業的應用
測控技術是一門應用性技術，廣泛用於工業、農業、交通、航海、航空、軍事、電力和民用生活各個領域。隨著生產技術的發展需要，測控技術從最初的控制單個及其、裝置，到控制整個過程，乃至系統，特別是在當今現代科技領域的尖端技術中，測控技術起著至關重要的作用。
4、測控技術與儀器的發展歷史
（1） 測控技術的早期實踐
早期的測量儀器有：計時儀器——水鐘、漏壺；定向儀器——指南針、司南；天文儀器——渾天儀；**測量儀器——地動儀等等。
（2）測控技術的形成與發展
·第一次科技革命時期
17~18世紀，測控技術初見端倪，歐洲的一些物理學家開始利用電流與磁場作用力製成簡單的檢流計，利用光學透鏡製成望遠鏡，從而奠定了電學和光學儀器的基礎。18世紀60年代，第一次科技革命開始於英國，直到19世紀，第一次科技革命擴充套件到歐美、日本，其間，一些簡單的測量器具，如測量長度、溫度、壓力等的器具已經用於生活當中，創造了巨大的生產力。
·第二次科技革命時期
19世紀初電磁領域的一系列發展，引發了第二次科技革命。由於發明了測量電流的儀表，才使電磁學迅速走上正軌，獲得了乙個又乙個長大的發現。電磁學領域的許多發明，如電報、**、發電機等，促進了電氣時代的到來。
同時，其他各種用於測量和觀察的儀器也不斷湧現，如使用於2023年以前的用於高程測量的精密一等經緯儀等。
·第三次科技革命時期
二戰後，各國對高科技的迫切需要，推動了生產技術有一般的機械化帶電氣化、自動化轉變，科學理論研究取得一系列重大突破。
二、測量技術
1、測量的基本概念
（1）測量的定義
測量時人們對客觀事物取得數量概念的一種認識過程，是借助專門的技術和一起裝置，採用一定的方法獲取某一客觀事物定量資料資料的認識過程。
（2）測量技術的分類
1 直接測量
將被測量與標準量直接對比就能得到測量結果，或經檢測轉換後就能得到檢測結果的測量方式稱為直接測量。優點是測量過程簡單且迅速，是生產生活中最常用的測量方法。
2 間接測量
對被測引數有確定的函式關係的其他引數進行測量，然後將測量值代入函式關係式，經過計算的到所需結果，這種測量方式稱為間接測量。間接測量環節較多，但有時可以通過多種測量途徑的到較高的測量精度
3 聯立測量
在間接測量師，若被測引數必須經過求解聯絡方程才能得到最後結果，則稱這樣的測量為聯立測量。聯立測量的測試過程較複雜，是一種特殊的精密測量方法，多用於科學實驗或工藝試驗。
（3）測量系統的構成
一般測量系統有感測器、中間變換器和顯示記錄儀組成。
2、感測器的基本概念
（1）感測器的定義
感測器一般由敏感元件、轉換檔案、轉換電路組成。
（2）感測器的分類
按測量的基本原理分類,可分為：電阻式感測器、電容式感測器、電感式感測器、磁電式感測器、壓電式感測器、熱電式感測器、光電式感測器、霍爾式感測器、光纖感測器、磁柵式感測器、諧振式感測器等
3、新型感測器技術
（1）新型感測器的現狀與發展
1 智慧型化
2 網路化
3 微型化
4 整合化
5 數位化
（2）典型新型感測器
1 智慧型化感測器
2 光纖感測器
3 生物感測器
三、控制技術
1、控制的基本概念
控制是指採取各種方法支配或約束某一客觀事物或物件的運動過程以達到某種目的。
2、基本控制理論
（1）經典的控制理論
經典控制論包括線性控制理論、取樣控制理論、非線性控制理論三個部分。經典控制論以拉普拉斯變換和z變換為數學工具，以單輸入-單輸出的線性定常系統為主要的研究物件。通過拉普拉斯變換或者z變換將描述系統的微分方程變換到複數域中，得到系統的傳遞函式。
並以傳遞函式為基礎，一根軌跡發和頻率發威研究手段，重點分析反饋控制系統的穩定性和穩態精度。
（2）現代控制理論
現代控制理論使建立在狀態空間法基礎上的一種控制理論，是自動控制理論的乙個主要組成部分。在現代控制理論中，對控制系統的分析和設計主要是通過對系統的狀態變數的描述來進行的，基本的方法是時間域方法。現代控制理論比經典控制理論所能處理的控制問題要廣泛得多，包括線性系統和非線性系統，定常系統和時變系統，單變數系統和多變數系統。
它所採用的方法和演算法也更適合於在數字計算機上進行。現代控制理論還為設計和構造具有指定的效能指標的最優控制系統提供了可能性。
3、控制系統
控制系統是由控制裝置（包括控制器、執行器和感測器）與被控制物件組成。控制裝置可以是人，也可以是一台機器，這就是自動控制與人工控制的不同。對於自動控制系統，按照控制原理的不同，可分為開環控制系統和閉環控制系統；按給定訊號分類，可分為恆值控制系統、隨動控制系統和程式控制系統。
4、虛擬儀器技術
1、虛擬儀器的概念
測量儀器是測控系統的重要組成部分，它分為獨立儀器與虛擬儀器兩種。
2、虛擬儀器技術特點
（1）功能強大
（2）計算機軟體資源實現了部分機器硬體的軟體化，節省了物質資源，由增強了系統的靈活性
（3）給予計算機匯流排和模組化儀器匯流排，儀器硬體實現了模組化、系列化，大大縮小了系統尺寸，可方便的構建模組化儀器。
3、虛擬儀器系統的構成
虛擬儀器由硬體裝置與介面、裝置驅動軟體和虛擬儀器面板組成。
5、未來趨勢
1．發展方向與學科前沿 。
(1)配合數控裝置的技術創新 。數控裝置的主要誤差**可分為幾何誤差和熱誤差。對於重複出現的系統誤差，可採用軟體修正；對於隨機誤差較大的情況，要採用實時修正方法。
對於熱誤差，一般要通過溫度測量進行修正。中國工具機行業市場萎縮同時又大量進口國外裝置的原因之一就是因為這方面的技術沒有得到推廣應用。為此，我國需要自主開發高速多通道雷射干涉儀。
(2)執行和製造過程的監控和**檢測技術。綜合運用影象、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質相互作用原理的感測器具有非接觸、高靈敏度、高柔性、應用範圍廣的優點。在這個領域綜合創新的天地十分廣闊，如振動、粗糙度、汙染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。
(3)配合資訊產業和生產科學的技術創新為了在開放環境下求得生存空間，沒有自主創新技術是沒有出路的。因此應該根據有專利權、有技術含量、有市場等原則選擇一些專案予以支援。根據當前發展現狀，資訊、生命醫學、環保、農業等領域需要的產品應給予優先支援。
2．優先領域
(1)奈米溯源技術和系統。
(2)介入安裝和製造的座標跟蹤測量系統。 應用範圍：航空航天行業對此已經提出迫切要求，這是今後座標測量機發展的關鍵技術。
新型並行機構工具機的鑑定，飛機裝配型架的鑑定，大型裝置安裝，用於生物晶元精密機器人校準等。
(3)非接觸測頭以及各種掃瞄探針顯微鏡 。目前接觸式測頭已完全被國外所壟斷，非接觸測頭還沒有發展成熟，我們有參與競爭的機遇。
(4)計算機輔助測量理論。訊號處理系統的標準化、模組化、相容和整合。我國需要根據已有基礎，發展特長，有利於克服重複研究。
(5)新器件，新材料。新的突破點可能出現在新光源、新型高頻探測器。目前干涉儀實際上是起著混頻器的作用，適應探測器的不足(如果探測器的響應果真能超過光頻，干涉儀也就沒有用了)。
如果探測器的效能得到顯著提高，對於通訊也是很大的突破。
(6)半導體雷射器計量特性的研究和創新。半導體雷射器用於計量需要解決很多問題，但如果解決了諸多問題以後，半導體雷射系統比氣體雷射系統更複雜，就不會有競爭力。有些問題在物理層面上也沒有完全解決。
例如半導體雷射器如果能形成雙頻，無疑是一種十分重要的特性，如果既能掃頻又有兩個相近的頻率掃瞄，就會成為一種新的無導軌測量工具。
六、我校測控專業的所處的現狀和發展機遇
測控技術與儀器專業在重慶只有我校和重慶大學兩所大學開設，兩校該專業的就業歷史均甚為輝煌。周圍各省開設本專業的高校也不多，就業環境良好，但是開設本專業的學校有增多的趨勢，就業壓力增大。
從我校來看，我校測控專業的師資力量雄厚，實驗器材裝置齊全，研究成果頗豐，這是個好的環境。但是我校的學生在專業素質上相比起其他高校就有壓力了，這是個嚴峻的問題。
從整個重慶來看，社會對這個專業的需求甚大，但是要求高，要求學習能力極強。根據國家今年已經開始執行的「十二五」規劃，要求促進產業結構優化公升級研究和提高我國產業競爭力研究、提高自主創新能力的措施研究與建設人力資源強國的對策研究。這是個好機遇，重慶及全國大範圍調整產業結構，產業結構的調整必然對技術的要求提出新的要求，同時，**在政策方面一定會對技術創新提供支援與幫助。
7、個人就業意向
根據我的家庭情況和學習現狀，想考研深造。
8、給學校的建議
學校要切實落實測控專業的培養目標，加強師資隊伍的建設，優化培養方案和課程體系，目前我校測控專業的課程安排有著明顯的缺陷與不合理性，加強測控專業的專業實踐環節和工程訓練，這方面我校還需要改善。
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