Ölçüm ve kontrol teknolojisi ve enstrümanı, bilginin edinilmesi ve işlenmesi ile ilgili unsurların kontrolünü inceleyen bir teori ve teknolojidir.“Ölçüm ve kontrol teknolojisi ve araçları”, ölçüm teknolojisi, kontrol teknolojisi ve bu teknolojileri uygulayan araç ve sistemler dahil olmak üzere bilgi toplama, ölçme, depolama, iletme, işleme ve kontrol araçlarını ve ekipmanlarını ifade eder.
Ölçüm ve Kontrol Teknolojisi
Ölçüm ve kontrol teknolojisi ve aletleri, hassas makinelere, elektronik teknolojisine, optiklere, otomatik kontrole ve bilgisayar teknolojisine dayanmaktadır.Esas olarak çeşitli hassas test ve kontrol teknolojilerinin yeni ilkelerini, yöntemlerini ve süreçlerini inceler.Son yıllarda bilgisayar teknolojisi, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulama araştırmalarında giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.
Ölçme ve kontrol teknolojisi, üretime ve hayata doğrudan uygulanan bir uygulama teknolojisi olup, uygulaması “tarım, deniz, kara ve havanın ağırlığı, gıda ve giyim” gibi sosyal hayatın çeşitli alanlarını kapsamaktadır.Enstrümantasyon teknolojisi, ülke ekonomisinin “çarpanı”, bilimsel araştırmaların “birinci subayı”, orduda “savaş gücü”, yasal düzenlemelerde ise “maddileşen hakim”dir.Bilgisayarlı test ve kontrol teknolojisi ile akıllı ve hassas ölçüm ve kontrol aletleri ve sistemleri, modern endüstriyel ve tarımsal üretim, bilimsel ve teknolojik araştırma, yönetim, teftiş ve izleme alanlarında önemli semboller ve araçlardır ve giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.
Ölçüm ve Kontrol Teknolojisi ve Enstrümantasyon Teknolojisinin Uygulanması
Ölçme ve kontrol teknolojisi, sanayi, tarım, ulaşım, denizcilik, havacılık, askeri, elektrik ve sivil hayatın çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılan uygulamalı bir teknolojidir.Üretim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, ölçüm ve kontrol teknolojisi, özellikle günümüzün en ileri teknolojisinde, tek bir ekipmanın ilk kontrolünden tüm sürecin ve hatta sistemin kontrolüne kadar kontrol teknolojisinde hayati bir rol oynamaktadır. modern bilim ve teknoloji alanında.
Metalurji endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: demir üretim sürecinde sıcak yüksek fırın kontrolü, şarj kontrolü ve yüksek fırın kontrolü, çelik haddeleme sürecinde basınç kontrolü, haddehane hız kontrolü, bobin kontrolü vb. burada kullanılan çeşitli algılama araçları.
Elektrik enerjisi endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması, kazanın yanma kontrol sistemini, buhar türbininin otomatik izleme, otomatik koruma, otomatik ayarlama ve otomatik program kontrol sistemini ve güç giriş ve çıkış kontrol sistemini içerir. motor.
Kömür endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: kömür madenciliği sürecinde kömür yatağı metan kayıt cihazı, maden hava bileşimi algılama cihazı, maden gazı dedektörü, yeraltı güvenlik izleme sistemi vb., kok söndürme proses kontrolü ve gaz geri kazanım kontrolü kömür arıtma işlemi, arıtma işlemi kontrolü, üretim makineleri iletim kontrolü vb.
Petrol endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: manyetik yer belirleyici, su içeriği ölçer, basınç göstergesi ve petrol üretim sürecinde kayıt teknolojisini destekleyen diğer ölçüm cihazları, güç kaynağı sistemi, su tedarik sistemi, buhar tedarik sistemi, gaz tedarik sistemi , Depolama ve nakliye sistemi ve üç atık arıtma sistemi ve sürekli üretim sürecinde çok sayıda parametre için algılama araçları.
Kimya endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: sıcaklık ölçümü, akış ölçümü, sıvı seviyesi ölçümü, konsantrasyon, asitlik, nem, yoğunluk, bulanıklık, kalorifik değer ve çeşitli karışık gaz bileşenleri.Kontrol edilen parametreleri vb. düzenli olarak kontrol eden kontrol cihazları.
Makine endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: hassas dijital kontrollü takım tezgahları, otomatik üretim hatları, endüstriyel robotlar, vb.
Havacılık endüstrisinde, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: uçak uçuş irtifası, uçuş hızı, uçuş durumu ve yönü, hızlanma, aşırı yük ve motor durumu, havacılık aracı teknolojisi, uzay aracı teknolojisi ve havacılık ölçümü gibi parametrelerin ölçümü ve kontrol teknolojisi.Beklemek.
Askeri teçhizatta, ölçüm ve kontrol teknolojisinin uygulanması şunları içerir: hassas güdümlü silahlar, akıllı mühimmat, askeri otomasyon komuta sistemi (C4IRS sistemi), uzay askeri teçhizatı (çeşitli askeri keşif, iletişim, erken uyarı, navigasyon uyduları vb.) .).
Ölçme ve Kontrol Teknolojisinin Oluşumu ve Gelişimi
Bilim ve teknolojinin gelişiminin tarihsel gerçekleri İnsanoğlunun doğayı anlama ve dönüştürme tarihi, aynı zamanda insan uygarlık tarihinin de önemli bir parçasıdır.Bilim ve teknolojinin gelişmesi öncelikle ölçüm teknolojisinin gelişmesine bağlıdır.Modern doğa bilimi, gerçek anlamda ölçümle başlar.Birçok seçkin bilim adamı, bilimsel aletlerin mucidi ve ölçüm yöntemlerinin kurucusu olmayı hayal ediyor.Ölçüm teknolojisindeki ilerleme, bilim ve teknolojinin ilerlemesini doğrudan yönlendirir.
İlk teknolojik devrim
17. ve 18. yüzyıllarda ölçüm ve kontrol teknolojisi ortaya çıkmaya başladı.Avrupa'daki bazı fizikçiler basit galvanometreler yapmak için akım ve manyetik alan kuvvetini kullanmaya başladılar ve teleskoplar yapmak için optik lensler kullandılar, böylece elektrikli ve optik aletlerin temeli atıldı.1760'larda Birleşik Krallık'ta ilk bilimsel ve teknolojik devrim başladı.19. yüzyıla kadar ilk bilimsel ve teknolojik devrim Avrupa, Amerika ve Japonya'ya yayıldı.Bu dönemde uzunluk, sıcaklık, basınç vb. ölçüm aletleri gibi bazı basit ölçü aletleri kullanılmıştır.Hayatta, muazzam bir üretkenlik yaratılmıştır.
İkinci teknolojik devrim
19. yüzyılın başlarında elektromanyetizma alanındaki bir dizi gelişme, ikinci teknolojik devrimi tetikledi.Akımı ölçmek için aletin icadı nedeniyle, elektromanyetizma hızla doğru yola girdi ve keşifler birbiri ardına büyüdü.Elektromanyetizma alanında telgraf, telefon, jeneratör vb. birçok buluş elektrik çağının gelmesine katkıda bulunmuştur.Aynı zamanda, 1891'den önce yükseklik ölçümü için kullanılan hassas birinci sınıf teodolit gibi çeşitli diğer ölçüm ve gözlem araçları da ortaya çıkıyor.
Üçüncü teknolojik devrim
II. Dünya Savaşı'ndan sonra, çeşitli ülkelerde yüksek teknolojiye olan acil ihtiyaç, üretim teknolojisinin genel mekanizasyondan elektrifikasyon ve otomasyona dönüşümünü destekledi ve bilimsel teorik araştırmalarda bir dizi büyük atılım yapıldı.
Bu dönemde elektromekanik ürünlerin temsil ettiği imalat sanayi, endüstriyel olarak gelişmeye başlamıştır.Ürünlerin seri üretiminin özellikleri döngüsel işlemler ve akış işlemleridir.Bunları otomatik hale getirmek için, işleme ve üretimin eleme aşamasında iş parçasının konumunu otomatik olarak algılamak gerekir., boyut, şekil, duruş veya performans vb. Bunun için çok sayıda ölçüm ve kontrol cihazına ihtiyaç duyulur.Öte yandan, hammaddesi petrol olan kimya endüstrisinin yükselişi, çok sayıda ölçüm ve kontrol aletini gerektirmektedir.Otomatik enstrümantasyon standardize edilmeye başlandı ve talep üzerine otomatik kontrol sistemi oluşturuldu.Aynı zamanda CNC takım tezgahları ve robot teknolojisi de ölçüm ve kontrol teknolojisi ve aletlerin önemli uygulamalarının olduğu bu dönemde doğmuştur.
Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle enstrümantasyon, basit ölçüm ve gözlemden başlayarak ölçüm, kontrol ve otomasyon için vazgeçilmez bir teknik araç haline geldi.Çeşitli yönlerin ihtiyaçlarını karşılamak için enstrümantasyon, geleneksel uygulama alanlarından biyotıp, ekolojik çevre ve biyomühendislik gibi geleneksel olmayan uygulama alanlarına doğru genişlemiştir.
21. yüzyıldan bu yana, nano ölçekli hassas makine araştırma sonuçları, moleküler düzeyde modern kimyasal araştırma sonuçları, gen düzeyinde biyolojik araştırma sonuçları ve yüksek hassasiyetli ultra performanslı özel fonksiyonel malzeme araştırmaları gibi çok sayıda en son teknolojik başarı Sonuçlar ve küresel Ağ teknolojisinin yaygınlaştırılması ve uygulanmasının sonuçları birbiri ardına ortaya çıktı; bu, enstrümantasyon alanında temel bir değişikliktir ve yüksek teknolojili ve akıllı enstrümanların yeni bir çağının ortaya çıkışını teşvik eder.
Ölçüm ve kontrol sistemlerindeki sensörler
Genel ölçüm ve kontrol sistemi sensörler, ara dönüştürücüler ve ekran kaydedicilerden oluşur.Sensör, ölçülen fiziksel miktarı algılar ve ölçülen fiziksel miktara dönüştürür.Ara dönüştürücü, sensörün çıkışını analiz eder, işler ve sonraki cihaz tarafından kabul edilebilecek bir sinyale dönüştürür ve bunu diğer sistemlere verir veya ekran kaydedici tarafından ölçülür.Sonuçlar görüntülenir ve kaydedilir.
Sensör, ölçüm sisteminin ilk halkasıdır.Kontrol sistemi için, bilgisayar beyinle karşılaştırıldığında sensör, sistemin kontrol doğruluğunu doğrudan etkileyen beş duyuya eşdeğerdir.
Sensör genellikle hassas elemanlardan, dönüştürme dosyalarından ve dönüştürme devrelerinden oluşur.Ölçülen değer, hassas eleman tarafından doğrudan hissedilir ve belirli bir parametre değerindeki değişiklik, ölçülen değerdeki değişiklikle kesin bir ilişkiye sahiptir ve bu parametrenin ölçülmesi ve çıktısı kolaydır;daha sonra hassas elemanın çıktısı, dönüştürme elemanı tarafından bir elektriksel parametreye dönüştürülür;Son olarak, dönüştürme devresi, dönüştürme elemanı tarafından çıkan elektriksel parametreleri yükseltir ve bunları görüntüleme, kaydetme, işleme ve kontrol için uygun olan kullanışlı elektrik sinyallerine dönüştürür.
Mevcut Durum ve Yeni Sensörlerin Geliştirilmesi
Algılama teknolojisi, bugün dünyada en hızlı gelişen yüksek teknolojilerden biridir.Yeni sensör yalnızca yüksek hassasiyet, geniş menzil, yüksek güvenilirlik ve düşük güç tüketimi peşinde koşmakla kalmıyor, aynı zamanda entegrasyon, minyatürleştirme, dijitalleştirme ve zekaya doğru gelişiyor.
1. Akıllı
Sensörün zekası, yalnızca bilgi alma ve sinyal dönüştürme işlevlerine değil, aynı zamanda veri işleme yeteneğine de sahip olan bağımsız bir montaj oluşturmak için geleneksel sensörlerin işlevlerinin ve bilgisayarların veya diğer bileşenlerin işlevlerinin kombinasyonunu ifade eder. , tazminat analizi ve karar verme.
2. Ağ
Sensörün ağı, sensörün bilgisayar ağı ile bağlantı işlevine sahip olmasını, uzun mesafeli bilgi iletimini ve işleme yeteneğini gerçekleştirmesini, yani ölçümün "ufuk ötesi" ölçümünü gerçekleştirmesini sağlamaktır. ve kontrol sistemi.
3. Minyatürleştirme
Sensörün minyatürleştirme değeri, işlevin değişmemesi veya hatta geliştirilmesi koşuluyla sensörün hacmini büyük ölçüde azaltır.Minyatürleştirme, modern hassas ölçüm ve kontrolün gerekliliğidir.Prensip olarak, sensörün boyutu ne kadar küçük olursa, ölçülen nesne ve çevre üzerindeki etki o kadar küçük olur, enerji tüketimi o kadar az olur ve doğru ölçüm elde etmek o kadar kolay olur.
4. Entegrasyon
Sensörlerin entegrasyonu, aşağıdaki iki yönün entegrasyonunu ifade eder:
(1) Birden çok ölçüm parametresinin entegrasyonu, birden çok parametreyi ölçebilir.
(2) Algılama ve sonraki devrelerin entegrasyonu, yani hassas bileşenlerin, dönüştürme bileşenlerinin, dönüştürme devrelerinin ve hatta güç kaynaklarının aynı çip üzerinde entegrasyonu, böylece yüksek performansa sahip olur.
5. Dijitalleştirme
Sensörün dijital değeri, sensör tarafından verilen bilginin, uzun mesafeli ve yüksek hassasiyetli iletimi gerçekleştirebilen ve ara bağlantılar olmadan bilgisayar gibi dijital işleme ekipmanlarına bağlanabilen dijital bir miktar olmasıdır.
Sensörlerin entegrasyonu, zekası, minyatürleştirilmesi, ağ oluşturması ve dijitalleştirilmesi bağımsız değil, tamamlayıcı ve birbiriyle ilişkilidir ve aralarında net bir sınır yoktur.
Ölçüm ve Kontrol Sistemlerinde Kontrol Teknolojisi
Temel Kontrol Teorisi
1. Klasik kontrol teorisi
Klasik kontrol teorisi üç bölümden oluşur: doğrusal kontrol teorisi, örnekleme kontrol teorisi ve doğrusal olmayan kontrol teorisi.Klasik sibernetik, matematiksel araçlar olarak Laplace dönüşümünü ve Z dönüşümünü alır ve ana araştırma nesnesi olarak tek girişli tek çıkışlı doğrusal sabit sistemi alır.Sistemi tanımlayan diferansiyel denklem, Laplace dönüşümü veya Z dönüşümü ile karmaşık sayılar alanına dönüştürülür ve sistemin transfer fonksiyonu elde edilir.Ve geri besleme kontrol sisteminin kararlılığını ve sabit durum doğruluğunu analiz etmeye odaklanan bir yörünge ve frekans araştırma yöntemi olan transfer işlevine dayalıdır.
2. Modern Kontrol Teorisi
Modern kontrol teorisi, otomatik kontrol teorisinin ana bileşeni olan durum uzayı yöntemine dayalı bir kontrol teorisidir.Modern kontrol teorisinde, kontrol sisteminin analizi ve tasarımı, esas olarak sistemin durum değişkenlerinin tanımlanmasıyla gerçekleştirilir ve temel yöntem, zaman tanım alanı yöntemidir.Modern kontrol teorisi, doğrusal ve doğrusal olmayan sistemler, durağan ve zamanla değişen sistemler, tek değişkenli sistemler ve çok değişkenli sistemler dahil olmak üzere klasik kontrol teorisinden çok daha geniş bir kontrol problemleri yelpazesiyle ilgilenebilir.Benimsediği yöntemler ve algoritmalar da dijital bilgisayarlar için daha uygundur.Modern kontrol teorisi ayrıca, belirtilen performans göstergelerine sahip optimum kontrol sistemlerini tasarlama ve inşa etme imkanı sunar.
Kontrol sistemi
Kontrol sistemi, kontrol cihazlarından (kontrolörler, aktüatörler ve sensörler dahil) ve kontrol edilen nesnelerden oluşur.Kontrol cihazı, otomatik kontrol ile manuel kontrol arasındaki fark olan bir kişi veya makine olabilir.Otomatik kontrol sistemi için, farklı kontrol ilkelerine göre, açık çevrim kontrol sistemi ve kapalı çevrim kontrol sistemi olarak ayrılabilir;verilen sinyallerin sınıflandırılmasına göre sabit değer kontrol sistemi, takip kontrol sistemi ve program kontrol sistemi olarak ayrılabilir.
Sanal enstrüman teknolojisi
Ölçme aleti, iki türe ayrılan ölçüm ve kontrol sisteminin önemli bir parçasıdır: bağımsız alet ve sanal alet.
Bağımsız enstrüman, enstrümanın sinyalini bağımsız bir kasada toplar, işler ve çıkışını yapar, bir işletim paneline ve çeşitli bağlantı noktalarına sahiptir ve tüm işlevler, bağımsız enstrümanın yalnızca tarafından tanımlanabileceğini belirleyen donanım veya aygıt yazılımı biçiminde mevcuttur. üretici., kullanıcının değiştiremeyeceği lisans.
Sanal enstrüman, sinyalin analizini ve işlenmesini, bilgisayardaki sonucun ifadesini ve çıktısını tamamlar veya veri toplama kartını bilgisayara yerleştirir ve enstrümanın üç parçasını bilgisayardan çıkarır, bu da geleneksel olanı kırar. aletler.sınırlama.
Sanal Enstrümanların Teknik Özellikleri
1. İşleme, görüntüleme ve depolamada geleneksel enstrümanların sınırlarını aşan, bilgisayarların güçlü donanım desteğini entegre eden güçlü işlevler.Standart konfigürasyon: yüksek performanslı işlemci, yüksek çözünürlüklü ekran, yüksek kapasiteli sabit disk.
2. Bilgisayar yazılım kaynakları, bazı makine donanımının yazılımlaştırılmasını gerçekleştirir, malzeme kaynaklarından tasarruf sağlar ve sistemin esnekliğini artırır;karşılık gelen sayısal algoritmalar aracılığıyla, test verilerinin çeşitli analizleri ve işlenmesi doğrudan gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilebilir;GUI (grafiksel kullanıcı arabirimi) arabirimi) teknolojisi aracılığıyla gerçek anlamda kullanıcı dostu bir arabirim ve insan-bilgisayar etkileşimi elde edilir.
3. Bilgisayar veri yolu ve modüler enstrüman veri yolu göz önüne alındığında, enstrüman donanımı modüler hale getirilir ve serileştirilir, bu da sistemin boyutunu büyük ölçüde azaltır ve modüler enstrümanların yapımını kolaylaştırır.
Sanal enstrüman sisteminin bileşimi
Sanal enstrüman, donanım cihazları ve arayüzleri, cihaz sürücü yazılımı ve sanal gösterge panelinden oluşur.Bunlar arasında, donanım cihazları ve arayüzler, çeşitli PC tabanlı yerleşik fonksiyon kartları, evrensel arayüz veri yolu arayüz kartları, seri portlar, VXI veri yolu enstrüman arayüzleri vb. veya diğer çeşitli programlanabilir harici test ekipmanı olabilir. çeşitli donanım arayüzlerini doğrudan kontrol eden bir sürücü programı.Sanal alet, altta yatan aygıt sürücüsü yazılımı aracılığıyla gerçek alet sistemi ile iletişim kurar ve gerçek alet panelinin karşılık gelen çalışma öğelerini bilgisayar ekranında sanal bir alet paneli biçiminde görüntüler.Çeşitli kontroller.Kullanıcı, sanal enstrümanın panelini fare ile gerçek enstrümanı çalıştırıyormuş gibi gerçek ve kullanışlı bir şekilde çalıştırır.
Ölçüm ve kontrol teknolojisi ve enstrüman bölümü gelenekseldir ve gelişim beklentileriyle doludur.Eski bir kökene sahip olması, yüzlerce yıllık bir gelişim göstermesi ve toplumsal gelişmede önemli bir rol oynaması nedeniyle geleneksel olduğu söylenmektedir.Geleneksel bir ana dal olarak pek çok disiplini aynı anda bünyesinde barındırması, canlılığını hala güçlü kılmaktadır.
Modern ölçüm ve kontrol teknolojisinin, elektronik bilgi teknolojisinin ve bilgisayar teknolojisinin daha da gelişmesiyle, çeşitli alanlarda kesinlikle daha kritik uygulamalar üretecek olan yenilik ve gelişme için yeni bir fırsat başlattı.
Gönderim zamanı: Kasım-21-2022