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        測控技術與儀器在實踐中的應用

        2021-08-30 05:19:56鄭紫月
        魅力中國 2021年25期
        關鍵詞:測控儀器傳感器

        鄭紫月

        (南京航空航天大學,江蘇 南京 211106)

        前言

        我國經濟快速發(fā)展,推動高新技術融入實踐應用中,有效提高社會運行效率的同時,提高社會發(fā)展水平。而未來進一步推動社會進步,就需要重點關注測控技術以及相關儀器應用,而相關專業(yè)與行業(yè)也將會成為我國實現(xiàn)科技大國重要工具。但是我國在測控技術應用方面存在起步晚,仍需要將其充分分析,詳細解讀重點內容,為未來發(fā)展奠定基礎。

        一、測控技術與儀器

        測控技術以及相關儀器在實際應用時重點突出控制技術與儀器技術??刂萍夹g負責測控控制系統(tǒng)整體健康運行,保證數(shù)據性準確性,進而實現(xiàn)高度協(xié)調化。而儀器技術則專門負責儀器前期設計、中期生產與后期驗收,以及在正式投入使用后養(yǎng)護與維修[1]。在我國工業(yè)快速發(fā)展的當下,測控技術水平與要求不斷提高。針對負責對象差異,測控技術從以下幾個角度實施,分別為傳感器、數(shù)據采集、信號分析等系統(tǒng)。這三類系統(tǒng)都在關聯(lián)計算機后實施,可以通過計算機技術實現(xiàn)信息交互。而測控技術應用可以在短時間內為決策者提供高精度信息甄別,將無用數(shù)據剔除,進而提升測量準確性,方便準確決策。

        二、測控技術與儀器應用

        (一)硬件設計

        作為測控系統(tǒng)重要構成,硬件設計是否合理,對于后續(xù)測控技術應用,測控設備是否高質量運行具有重要意義。為保證設計質量穩(wěn)步提升,需要在設計階段重點關注以下內容:針對設計限制合理條件。從硬件外形與實際應用效果等多方面充分分析,尤其是硬件是否對于外界環(huán)境是否具有較強靈敏性,在惡劣作業(yè)環(huán)境下是否具備穩(wěn)定性,以及測控精度都要重點思考,從而保證產品質量穩(wěn)定,降低成本支出;針對系統(tǒng)電路設計工作,可以借助CPLD、FPGA 等多種具有較強集成性技術應用,可以利用可視化工具與軟件包實現(xiàn)深度開發(fā)[2]。

        (二)軟件設計

        在測控系統(tǒng)中,有例如控制程序、檢測程序等多種軟件,而負責軟件設計時,要從程序是否具有高運行效率,在應用中硬件性能是否穩(wěn)定等多方面綜合分析。還要針對數(shù)據高效處理等多種功能優(yōu)化現(xiàn)有設計,重點關注數(shù)據誤差控制,量程轉換是否流暢,融合差值與數(shù)據是否自然等。為提高軟件應用效果,還要提升人機交互相關設計,保障軟件應用富有人性化,操作便捷化。

        (三)抗干擾設計

        對于測控系統(tǒng)而言,因為其組成部分相對復雜,各個部件都需要較高精密度,這會導致測控系統(tǒng)極易被電磁信號干擾正常工作。所以,實際應用需要有針對性處理測控系統(tǒng),提升其電磁抗性。一方面,要重點關注數(shù)據信息抗干擾能力,可以使用小波變換或者圖像處理,針對數(shù)據采用有效補償與及時修正雙重工作,保證測控數(shù)據具有高準確性;而另一方面,需要針對電路提升其抗干擾能力。為了有效降低電路干擾影響,需要將磁性屏蔽物、低電阻材料等放在電路內部。還可以利用脈沖變壓器或光電隔離,針對干擾因素實現(xiàn)隔離處理,保障系統(tǒng)健康運行。

        三、測控技術與儀器應用對策

        (一)航天領域

        航空領域不同于其他基礎,具有特殊性,這導致航空領域在應用測控技術獲得相關數(shù)據信息具有較高要求。而在過去很長一段時間,因為我國科學技術有限,所以使用人工測量保障數(shù)據準確性,無法保障計算精度。為提高數(shù)據測量精度,我國開始廣泛應用測控技術,并將大量高性能儀器投入實際應用中,有效提升航空領域測量質量,對于測控精準性也有顯著提升。

        (二)農業(yè)種植與澆灌

        作為我國及經濟發(fā)展基石,農業(yè)生產對于我國具有重要意義。而在以往農業(yè)生產中,農產品種植多由人工完成,這會導致人力大量浪費,但在現(xiàn)在科學技術發(fā)展,無論是農業(yè)生產的種植還是灌溉環(huán)節(jié),都可以借助科學技術來完成。而借助測控技術以及相關儀器,可以有效幫助農民在農業(yè)生產后期養(yǎng)護解放勞動力,將原本耗費大量人力物力種植環(huán)節(jié)有效改善,減少體力勞動支出。而且,測控技術廣泛應用,對于農產品收獲儲存環(huán)節(jié),也可以提供良好方案。如圖1 所示。

        圖1 測控技術控制大棚內溫度

        (三)新型傳感器技術

        現(xiàn)在測控技術正處于快速發(fā)展中,大量新型傳感器在時間在實踐中被廣泛應用。實際傳感器應用可以劃分為兩類,即數(shù)字化傳與集成化,各自傳感器應用環(huán)境存在差異[3]。前者負責應用過程監(jiān)控,后者則負責數(shù)據測量。在廣泛應用這兩類傳感器后,獲取數(shù)據有效提升準確性。但需要考慮到,這兩類傳感器不僅可以應用于測控作業(yè)的使用,在其他作業(yè)也同樣具有良好效果。所以,未來測控是否具備良好發(fā)展前景,關鍵點就是如何使用新型傳感器替代傳統(tǒng)傳感器,進而提升測量數(shù)據質量。

        (四)遠程測控

        測控技術除在傳統(tǒng)行業(yè)廣泛應用,遠程測控也成為其主要應用內容。與傳感器應用相似,遠程測控也普遍應用于各個行業(yè)。遠程測控核心即無線通信,再借助網絡通信,實現(xiàn)應用測控技術建設水電與管道等多種工作。借助遠程測控可以及時監(jiān)控設備,發(fā)現(xiàn)設備運行存在故障,直接利用遠程測控實現(xiàn)遠程故障排查,有效降低應用成本,提升問題排查效率。即使是以往人工難以有效檢測位置,也可以借助無線技術有效監(jiān)控。通過遠程測控,可以有效降低遠程管理難度,提升測控效率,進而提高測控準確性。

        (五)控制應用過程

        為保證測控系統(tǒng)健康運行,確保工作目標高質量完成,需要在實際應用強化內部管理,對其制度進行完善,從而將以往存在部分不良操作或行為規(guī)范化處理,預防因違規(guī)操作導致測控作業(yè)失誤問題。同時,針對技術應用要及時總結問題與優(yōu)秀方法,方便了解當前測控技術應用現(xiàn)存問題,并以此為依據,采用科學手段制定合理解決方案。

        四、測控技術與儀器應用發(fā)展前景

        (一)轉變高效培養(yǎng)模式

        測控技術和極其儀器應用,與其技術深度開發(fā)與普遍性推廣具有直接聯(lián)系,這讓人才教育與長期培養(yǎng)成為發(fā)展重點內容。在國家政策引導下,我國多所高校都提高測控技術和儀器專業(yè)相關人才培養(yǎng)工作。在人才培養(yǎng)工作中,從實踐出發(fā),融合基礎理論,并配備高水平教師隊伍,有效提升整體教學檔次,并對教師定向培養(yǎng),讓其應用良好教學習慣與意識,提高人才培養(yǎng)水平[4]。而且,產學研一體化深度教學,也是對現(xiàn)有人才培養(yǎng)模式大膽創(chuàng)新,在穩(wěn)定提升人才發(fā)展水平的同時,對于企業(yè)產品經濟效益也有顯著提升,這于未來測控技術進一步研究與深度開發(fā)具有重要意義。而在高校發(fā)展速度不斷加快,越來越多專業(yè)投身行業(yè)建設,為行業(yè)健康發(fā)展提供充足后備力量,也對產業(yè)未來發(fā)展奠定基礎。

        (二)提升企業(yè)研發(fā)水平

        在過去很長一段時間,我國企業(yè)發(fā)展多依靠大量采購測控儀器,或者增加測控技術引入力度,既可以有效降低成本支出,對于更換設備也較為簡單,從而有效提升生產水平。但是在我國經濟快速發(fā)展,部分大型企業(yè)在儀器引用與技術引進的過程中發(fā)現(xiàn),核心技術才是企業(yè)未來健康發(fā)展重要內容,所以開始以自身技術深度研發(fā)設備、儀器,并積極組織建設研發(fā)部門,在穩(wěn)定提升研發(fā)水平的同時,在行業(yè)中也有效提升競爭力。使用這種方法讓外部采購資金支出比例有效降低,也可以有效降低技術與儀器不兼容問題,對于提升企業(yè)未來健康發(fā)展的核心競爭力非常有利,讓企業(yè)在未來發(fā)展不再被其他企業(yè)受限制,可以有效提升企業(yè)發(fā)展?jié)摿Γ瑢τ谖覈鴾y控技術以及儀器健康發(fā)展也是具有促進效果。而技術發(fā)展重要環(huán)節(jié),就是結合企業(yè)當前開發(fā)能力與高校產學研體系有機結合,實現(xiàn)行業(yè)長久發(fā)展。

        (三)智能化發(fā)展

        在測控技術以及儀器快速發(fā)展下,信息與計算機技術在科學技術高速發(fā)展推動下,也在進行良性發(fā)展。而測控技術以及儀器目前正朝自動化發(fā)展,而測控技術目前主要應用的智能化技術,其目的就是降低勞動力成本支出。借助計算機技術實現(xiàn)內部優(yōu)化基本算法,對于關鍵信息及時收集,從而顯著提升常規(guī)人工收集數(shù)據準確性[5-6]。并借助信息反饋,及時下達系統(tǒng)運營相關指令,從而將行業(yè)過去過分依賴該技術應用質量問題有效處理。而自動化技術即實現(xiàn)系統(tǒng)在運營時的自動化測試,完成動態(tài)反饋。借助該項技術也能有效降低工作強度,提升工作效率。尤其是在計算機技術廣泛應用的當下,可以將大部分任務有效完成,而工作人員主要負責簡單審驗,任務即可高質量完成。而在社會不斷發(fā)展的當下,行業(yè)發(fā)展朝向高度人性化、智能化方向快速發(fā)展,對于測控技術應用水平,與相關信息是否具備高效整合能力都有顯著提升。及時抓住時代發(fā)展步伐,將會是未來企業(yè)與相關行業(yè)發(fā)展重點關注內容。

        結論

        現(xiàn)在我國測控技術以及儀器在人們生產生活起到重要應用地位,推動整體生活水平顯著提升,但是也需要當前應用仍存在不少問題,需要從多方面綜合考量,并以科學手段處理問題。同時,相關人才培養(yǎng)工作也要及時跟上,積極融合各種先進技術,例如大數(shù)據、智能化,穩(wěn)定提升測控質量與水平,為我國科技發(fā)展奠定基礎,進而實現(xiàn)科技興國。

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