测控电路01_绪论技术方案.ppt

测控电路 张国雄 天津大学精密仪器与光电子工程学院 精密测试技术及仪器国家重点实验室 电子邮件：gxzhang@tju.edu.cn 为什么要学？ 学些什么？ 怎么学？ 生产力是社会发展的决定因素。 生产力决定国力。 生产的两大指标：质量和效率 提高产品质量和生产效率都要依靠测控。 没有测量就无从了解产品的质量。 没有测量就无从控制产品的质量。 机器高速运转靠精度，精度依赖于测控。 自动化是提高生产效率的主要手段。 现代的自动化是柔性自动化，越是柔性的系统越需要测量。 宝钢建设仪器测控装备占总投资1/3。 自动化的进一步发展就是智能化。 智能化：对环境、原材料、机器工具状态的自适应，进行信息交换，优化决策。 智能化更离不开测控。 智能机器、智能衣服、智能房屋、智能能源。 科技是第一生产力 门德列耶夫：科学是从测量开始的， 没有测量就没有科学。 测试是“新技术革命”的先导和基础 实践是检验真理的唯一标准。 没有仪器仪表难以进行科学研究。 许多重大发现和发明从测试和仪器仪表进步开始。 祖冲之圆周率 是测出来的。 测试变“假说”、“学说”为科学 例：牛顿万有引力学说 只有在能测得地球与月亮的精确距离情况下万有引力学说才成为科学。 20世纪初到现在，诺贝尔奖金颁发给仪器与测控手段的项目达27项之多。 哈勃望远镜对天体科学的作用。 扫描隧道显微镜对纳米科技的作用。 当今时代是信息时代。 信息技术包括：信息获取、处理、传输、存储、执行（控制）。 测量是信息的源头，最后落实到控制。 信息时代的标志——高性能计算机的发展，速度和容量为其主要指标。 关键是重复定位和曝光技术精度，在于测控。 国防事业离不开测试 现代战争是信息战 仪器仪表的测量控制精度决定了武器系统的打击精度（激光制导） 定点杀伤，反导弹计划-火箭拦截 仪器仪表的测试速度、诊断能力与控制快速性决定了武器系统的反应能力 振兴中国要发展测控 航空、航天离不开测量。 神洲号发射成功依靠测控。 宇宙飞船的轨迹需要按测量数据不断修正。 科学实验数据要靠测控船等收集。 载人航天、登月等前期工作主要收集数据。 运载火箭的试制费一半用于仪器与测控手段。 生命科学 环境、生态 核科技 纳米科技 MEMS 安全、社会争端 都离不开测控 （一）精度高 离开精度，测控就失去意义 生产、科研、国防、高科技都离不开精度 产品的质量在很大程度上取决于测控精度 仪器仪表的测控精度决定了武器系统的打击精度 精度----测控永恒主题 长度：纳米（单一尺寸到坐标测量，分子测量机-亚原子测量机） 时间：飞秒 引力波对光速影响10-17 光钟10-19（3000亿年差1秒） 单个电子电量（1.59×10-19C） 课程内容首先围绕精度来讲 放大器：低漂、自动稳零、高共模抑制比、高输入阻抗、非线性补偿 信号的调制解调 滤波 运算处理，选取有效成分 抗干扰技术 （二）响应快 生产节奏加快 科学研究要了解快速变化过程 高技术与国防的要求 仪器仪表的测试速度、诊断能力与控制快速性决定了武器系统的反应能力 落后就要挨打，慢了就要挨打 硬件电路总的来说比软件有更高的反应速度。 快速响应是衡量电路性能的重要指标（低输出阻抗、转换速度、同步采样等）。 PID控制、前馈与反馈。 对于灵活性的需求 参数类型更多 参数定义更加复杂 应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内 测量范围更宽 尺寸----原子核到宇宙空间 电压----纳伏到百万伏 电阻----超导至1014欧 加速度----10-4~104g 温度----接近绝对零度到1018度 （四）可靠性与经济性 测控电路越来越多地实时地用在各种系统中； 测控电路越来越多地国防和高科技中； 测控电路越来越多地用在医疗和其它与生命有关的系统中； 电路的集成度越来越大。 应用领域更广泛，天上、地下、水中、人体内 条件更加恶劣 高温、高速、高湿、高尘、振动、密闭、遥测、高压、高电压、 深水、强场、易爆 调幅信号 闭环控制系统的基本组成 在现代生产中，物质流和能量流在信息流指挥和控制下运动。测控技术已经成为现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。为适应这一发展需要，培养宽基础、具有创造性的人才，将整个仪器仪表类专业集中为“测控技术及仪器”一个专业，《测控电路》是它的一门重要课程。 宽基础 重点放在基本功能块 创造性 怎样运用电路解决工程技术问题 主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路的各种功能块和总体连接，使学生熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务。它不是一般意义上电子技术课的深化与提高，而