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测控技术与仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握测控技术的基本原理，理解仪器的工作机制；2. 帮助学生了解不同类型的传感器及其在测控系统中的应用；3. 使学生掌握数据采集、处理、传输的基本方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行简单测控系统的设计和搭建能力；2. 提高学生运用相关软件进行数据处理和分析的能力；3. 培养学生解决实际测控问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对测控技术与仪器课程的兴趣，激发学生主动学习的积极性；2. 培养学生的团队合作意识，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的创新意识，鼓励学生在实践中不断探索和尝试。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生在本年级已具备一定的物理知识和电子技术基础，对测控技术与仪器有一定了解，但实践能力有待提高。
教学要求：教师需结合课本内容，注重理论与实践相结合，引导学生通过实际操作掌握测控技术与仪器的相关知识。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，使学生在完成课程目标的基础上，实现个性化发展。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中，提高学生的综合素质。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 测控技术基本原理：介绍传感器的工作原理、特性及应用，涵盖课本第二章内容。
2. 数据采集与处理：讲解数据采集的方法、过程和设备，以及数据处理的基本算法，对应课本第三章。
3. 传感器与仪器：分析不同类型的传感器及其在测控系统中的应用，介绍常见测控仪器的结构和原理，包括课本第四章内容。
4. 数据传输与接口技术：阐述数据传输的基本原理，介绍常见的数据传输接口技术，如RS-232、RS-485等，对应课本第五章。
5. 测控系统设计与实践：结合实际案例，指导学生进行测控系统的设计和搭建，涵盖课本第六章内容。
6. 软件应用与数据处理：教授相关软件（如LabVIEW、MATLAB等）在测控数据处理和分析中的应用，对应课本第七章。
一．概述1.计算机测控技术的含义：是传感技术，自动控制技术，计算机技术，通信技术，计算机网络技术，智能技术和数据库管理技术综合发展的产物。
2.计算机测控系统的含义：是以测量与控制为目的，在无人直接参与的情况下，应用计算机测控技术实现目标对象的数据采集，信息处理，决策控制，监督管理的综合自动化系统。
3.测试系统特点：网络化，多功能，智能化，易操作，可靠性高等。
4.测控系统的基本组成：测控对象；测控系统硬件（测试主机，检测与执行机构，过程通道，通信与网络接口，人机接口）；测控系统软件（数据采集，分析及处理，控制决策，控制输出，监控报警，数据通信系统管理）5.典型的测控系统：1）基于处理器的测控系统；2）基于工控机的测控系统；3）集散控制系统（DCS）；4）基于现场总线的测控系统；5）工业以太网测控系统；6）基于无线通信的测控系统；7）基于Internet的网络测控系统。
6.微处理器化测控系统的组成：嵌入式微处理器（最核心），外围硬件设备，接口部件及软件。
特点：1）功能丰富，性价比高；2）结构紧凑，可靠性高；3）具有自测试和自诊断功能；4）系统自动化水平高；5）系统能实现复杂的运算和控制功能；6）系统的人机对话能力强；7）系统构成柔性化。
7.集散控制系统（DCS）：体系机构按垂直分解通常分为三级：第一级即分散过程控制级（基础）；第二级为集中操作监控级；第三级为综合信息管理级。
集散控制系统特点：1）采用分级递阶结构；2）采用微处理器技术；3）采用工业以太网络通信技术；4）采用高可靠性技术；5）具有丰富的软件功能。
8.现场总线控制系统（FTS）是以现场总线为基础，是开放式，数字化，多点，铜线的网络化控制系统。
FCS的特点：1）全数字化；2）系统开放性；3）互操作与互换性；4）现场是被智能化，功能自治；5）高度分散性；6）高度环境适应性；7）低成本；8）信息系统化。
9.测控系统发展趋势：测控系统的智能化，网络换，虚拟化，多样化，标准化。
智慧矿山现代测控系统建设设计方案
一、总体产品设计
智能矿山现代测控系统的建设，要建设的是一个综合性的系统，它可以整合多种技术与设备，并对控制与调节进行自动、高效、可靠的操作。
为此，本系统需要在主机及以太网的基础上，硬件与软件相结合，集成完成现代测控系统的搭建，实现智能化、信息化。
硬件：主要包括PLC控制器、传感器、监控设备、自检设备以及软件系统。
PLC控制器用于控制多种设备的操作。
传感器用于采集现场数据，将现场数据实时传输给PLC控制器；监控设备用于现场环境及设备状态的监控；自检设备用于实施系统自检，以确保系统的可靠运行，以及设备的正常运行。
软件：主要是安装在PLC控制器上的控制软件和视觉软件，控制软件用于控制PLC控制器，实现系统的运行；视觉软件用于实现系统可视化管理，实现系统的可视化管理。
二、系统原理与技术原理
1、系统原理
智能矿山现代测控系统，采用集成自配的系统架构，由多种类型的设备和软件组成，以PLC控制器为核心，其他设备和软件围绕它组成一个完整的系统框架。
基于NI实时控制器的六自由度平台测控系统设计与实现王效亮;张芳;曾宪科;栾婷;陈成峰【摘要】六自由度平台测控系统是六自由度平台的电气控制部分,它通过对六路液压缸的实时闭环控制,实现对平台位姿的控制;该测控系统采用NI的计算机,配置多种类型的PXI板卡,实现了对平台的电压、电流、数字IO、CAN总线等多种接口类型的测量和控制,满足了可靠性需求;采用了典型的上下位机控制,分别进行实时计算与任务管理,解决了实时性的控制需求;采用NI的虚拟仪器Labview开发测控软件,完成实时计算平台的正解与反解模块,作动器闭环控制等功能,增强系统的功能和灵活性;目前六自由度平台测控系统的硬件部分和软件部分都已经通过了调试,对系统进行了正弦运动和暂态特性测试,实验结果表明,运行速度快,满足了平台的控制要求.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2019(027)002【总页数】6页(P24-28,33)【关键词】六自由度平台;软件;SIT仿真模型【作者】王效亮;张芳;曾宪科;栾婷;陈成峰【作者单位】北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081;北京精密机电控制设备研究所,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】TP273+.50 引言六自由度平台是一种模拟航天器空间运动姿态的模拟器，在其行程范围内可以模拟任意空间运动。
六自由度是平台具有六个自由运动的维度，即纵向、升降、横向、俯仰、横滚、偏航[1]。
通过对6个液压作动器的精确控制和解藕算法，实现对平台的6个自由度的位姿控制。
其系统示意图如图1所示。
图1 六自由度平台示意图六自由度运动平台可以实现对既定的轨迹的跟踪，作为运动仿真平台有着广泛的应用：1)可以作为航空飞行模拟器；2)可以作为机器人的模拟运动机构；3)在娱乐界可以作为体感模拟娱乐机；4)用作飞机、船舶、潜艇、航天器等运动载体中相关仪器设备的试验。
1、微机化测控系统分拿几类？微机化检测系统、微机化控制系统、微机化测控系统 2、模拟量输入通道由那几部分组成?以及各部分的作用？ 传感器：将非电量转换为电量 调理电路:放大、滤波采集电路：将模拟信号转换为数字信号 3、模拟量输出通道由哪几部分组成？输出数据寄存器、D/A 转换器、调理电路（模拟显示器、模拟记录器、模拟执行机构） 4、前置放大器：判断信号大小准则?所放位置前后的判断？放大倍数如何确定？ 判断信号大小准则输出噪声： 电路在没有信号输入时，输出端输出一定幅度的波动电压.等效输入噪声: 把电路输出端测得的噪声有效值VON 折算到该电路的输入端KV V ON IN=判断依据：是否被淹没？如果加在某电路输入端的信号幅度小到比该电路的等效输入噪声还要低.IS V <KV V ON IN =前置放大器的作用:总输出噪声:2200')()(K V K K V V IN IN ON+=总的等效增效输入噪声：2020'')(K V V K K V V IN IN ON IN+==为使:IN INV V <'须满足以下条件:20011K V V IN IN -<位置上，在滤波器的前面 OR 后面在测控领域，被测信号的频率通常比较低，滤波器大多采用RC 有源滤波器。
由于电阻元件是电路噪声的主要根源，因此RC 滤波器产生的电路噪声比较大。
如果把放大器放在滤波器后面，滤波器的噪声将会被放大器放大，使电路输出信噪比降低.21202021')()(IN IN IN IN IN V V KK V K V V +=+=滤波器1、隔直电容的作用――使调理电路的零漂电压不会随被测信号一起送到采集电路。
2、高通滤波器――滤除低频干扰3、陷波器――抑制交流电干扰。
4、低通滤波器――滤除高频干扰，“去混淆”5、采集电路的四种方案?PGA S\H的作用？采集电路的设计（实现模拟信号到数字信号的电路、AD芯片的选择是核心)测模拟信号恒定或变化缓慢的场合被测模拟信号随时间变化的场合6、前置与主放大器的区别以及适用情况？主放大器为了避免弱信号采样电压在A/D转换时达不到要求的转换精度，将MUX输出的子样电压放大到接近A/D满量程，使数字转换精度提高K倍。
基于FPGA的测控系统设计与实现一、引言随着科技的发展，现代工程领域对于高精度、高速度、高可靠性的测控设备的需求也越来越大。
其中，基于FPGA的测控系统具有极高的灵活性和可扩展性，能够满足不同领域的测控需求。
本文将介绍基于FPGA的测控系统设计与实现，主要包括系统架构、硬件设计、软件编程等方面。
二、系统架构设计基于FPGA的测控系统一般由FPGA芯片、外设模块、存储设备和通信接口等部分组成。
其中，FPGA芯片作为核心部分，负责控制整个系统的运行。
外设模块提供不同功能的接口，如模拟采集、数字转换、时钟输入、GPIO等。
存储设备用于存储测量数据和程序代码。
在系统架构设计时，需要根据实际需求选择适合的外设模块和通信接口，以及合适的存储设备。
此外，还需要考虑不同模块之间的数据传输和控制信号，确定系统的总体布局和数据流图。
三、硬件设计基于FPGA的测控系统的硬件设计主要包括电路原理图设计、PCB设计和硬件调试等部分。
在电路原理图设计时，需要根据系统架构设计绘制不同模块的电路图，并考虑电路参数的选择和优化。
在PCB设计时，需要将电路原理图转化为布局图和线路图，并按照标准的PCB设计流程进行布线、加强电路抗干扰性、防止电磁辐射等操作。
在硬件调试过程中，需要用示波器、万用表等工具对电路进行调试和测试，确保电路稳定运行。
四、软件编程基于FPGA的测控系统的软件编程主要包括FPGA芯片的Verilog/VHDL编程、上位机程序的编写等内容。
在FPGA芯片的Verilog/VHDL编程中，需要根据不同外设模块的接口来编写对应的硬件描述语言代码，如时钟控制、数据输入输出、状态控制等。
在上位机程序编写中，需要使用不同编程语言（如C/C++、Python等）来编写程序，实现与FPGA芯片的通信、测控算法的实现、数据可视化等功能。
五、系统应用与实现基于FPGA的测控系统应用广泛，如测量、控制、自动化、通信等领域。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景和需求来设计相应的测控系统，并进行相关智能算法的设计和调试。
