测控技术与仪器导论

测控技术与仪器专业导论电气信息工程学院2015年09月课程概述测控技术与仪器基本概述测控系统的检测技术测控系统的感知技术现代测控技术概述第一讲测控技术与仪器基本概述1、什么是测控技术与仪器测控技术与仪器是研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。一、测控技术与仪器学科简介测控技术与仪器专业是仪器科学与技术和控制科学与技术交叉融合而形成的综合性学科。培养能适应社会主义现代化经济建设需要，德、智、体全面发展，基础扎实，具有良好的素质，较强的创新精神和能力，知识面宽，掌握电子学基础理论，测量与控制理论和有关测控仪器的设计方法，并具备测量和控制方面以及精密仪器设计制造的基础知识与应用能力，能够从事本专业工作的高级工程技术人才。2、专业主要课程主干学科：信息与通信工程、仪器科学与技术、电子科学与技术、控制科学与工程。主要课程：电路理论系列课程（电路原理…）、计算机技术系列课程（计算机基础、C语言…）、信号处理系列课程（信号与线性系统…）、测控系统系列课程（自动控制原理、测控电路…）。主要实践性教学环节：包括课程实验、计算机上机训练、课程设计、生产实习、毕业设计等。3、毕业生应具备的能力毕业生应具备的能力：（1）较系统地掌握专业领域宽广的技术基础理论知识，适应电子与测控技术方面广泛的工作范围；（2）掌握电子电路的基本理论和实验技术，具备分析和设计电子设备的能力；（3）掌握信息获取、处理的基本理论和应用的一般方法，具有设计一般测控系统的基本能力；（4）了解信息产业的基本方针、政策和法规，了解企业管理的基本知识；了解测控仪器与系统的行业发展现状；（5）有研究、开发新系统、新技术的初步能力；掌握文献检索、资料查询的基本方法，具有一定的科学研究和实际工作能力。4、就业范围（1）从事电子设备和信息系统的设计、应用开发以及技术管理等，比如,做电子工程师；设计开发一些电子、通信设备；做软件工程师，设计开发与硬件相关的各种软件。（2）可以进入生产工程自动化企业从事自动控制、自动化检测等方面的工作，也可以在科研单位进行仪器仪表的开发和设计，同时还可以在工程检测领域、计算机应用领域找到适合本专业个人发展的空间。（3）操作技能比较强，就可以做一些电子信息设备的应用与维修的工作。（4）从事相关的商业职位、自己创业。5、相近专业自动化；通信工程；计算机科学与技术；电子科学与技术；生物医学工程；电气工程与自动化；电子信息工程；网络工程；集成电路设计与集成系统；光电信息工程；广播电视工程；计算机软件；智能科学与技术；探测制导与控制技术；建筑电气与智能化；电磁场与微波技术。二、我院测控技术与仪器专业1、历史沿革本专业最初作为电子信息工程专业的一个专业方向，从电子信息工程专业分离而来，而电子信息工程专业名称历经无线电技术—应用电子技术—电子信息工程的演变过程。1988年首批本科生入校，1992年获工学士学位授予权，同年毕业首批本科生。1996年开始，在原有基础上，继续进行教学改革，设置相应教学环节，加强学生在教师职业基本技能方面的培养和训练，实施了“三证书制”。05测控班是第一届测控技术与仪器方向的毕业生，2010年测控技术与仪器获得学士学位授予权，东方学院06测控班是第一届测控技术与仪器专业的毕业生。1999年根据教育部专业目录调整的要求，在拓宽专业口径的基础上进行了专业方向的分流，设置四个专业方向：电子技术、电气技术方向、电化教育方向、通信技术方向。先后将该专业的3个专业方向建设成为3个本科专业。2001年将电化教育方向发展为教育技术专业（该专业于2002年划归计算机系），2002年将通信技术方向发展为通信工程专业2002年起，根据师范教育发展的趋势，该专业在师范教育的基础上同时设置了电子信息工程非师范本科专业。2003年将电气技术方向发展为电气工程及其自动化专业。2005年新增设测控技术与仪器专业方向。电子信息工程专业在2006年被确定为江苏省品牌专业建设点。测控技术与仪器专业2013年被学校列为校重点建设专业。2、培养思路软件与硬件技术结合；注重基础，强化实践。3、培养目标本专业培养适应经济建设需要的德、智、体、美等方面全面发展，具备现代测控仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，掌握各种有关信息量的检测、转换和分析处理的原理、方法及技术，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、产品开发、运行维护和工程管理等工作的应用型高级专门人才。4、毕业生应获得的知识和能力(1)掌握数学计算及应用、对象建模、程序设计、时域频域分析、计算机技术等工程基础知识与能力；(2)掌握电子电路分析与应用、单片机技术与应用、EDA技术与应用等电子工程基本理论与分析、应用能力以及常用电子仪器使用能力；(3)系统地掌握光学、控制科学和传感器与检测等方面的技术基础理论和基本知识(4)掌握光、电、计算机相结合的当代测试理论、技术和实验研究能力，具有本专业测控仪器与系统的基本理论与设计、开发能力，如智能仪表设计与应用能力和虚拟仪器技术应用能力；(5)获得较好的测控领域中的工程实践知识和能力，如测量信号分析能力和测控系统的设计与应用能力；(6)获得测控系统综合应用能力，如计算机测控网络的构建与应用能力；(7)掌握一门外语，能熟练地阅读本专业的外文文献；掌握文献检索、资料查询的基本方法；(8)具有较好的团队合作能力和较强工作适应能力，具备初步科技开发和组织管理工作能力。５、课程设置课程设置体现为三种结合，即元件与系统的结合、强电与弱电的结合、软件与硬件的结合，致力于宽口径、应用型人才的培养。本专业教学计划为五个模块,充分体现了文理结合、理论与实践相结合的现代教育理念。五大模块都围绕着培养掌握现代电子信息技术和测控技术的工程应用型人才为中心，把学生全面素质的培养、专业技能的训练、专业综合能力的培养贯穿在四年的教学全过程之中。A模块公共基础必修课65.5学分1144学时学分比例36.4%C模块学科专业基础必修课28.5学分480学时学分比例15.8%D模块实践技能必修课41学分41周学分比例22.8%E模块专业(专业方向)选修课29.5学分472学时学分比例16.4%F模块公共选修课15.5学分学分比例8.6%合计180学分2096学时（不含D、F模块）测控技术与仪器“六大模块”包含六类课程体系：公共课程（A、F模块如：品德、哲学、英语等）：是培养全面发展的人才所必须的，而高等数学、大学物理、计算机应用基础、工程制图等是根据专业的特点和性质设置的，是学生学习专业知识、进行科学思维和基本技能训练、培养人文素质和能力的前提。学科专业基础课（C模块课程）：包括专业理论基础和专业技术基础课程。这类课程有一定的应用背景，但一般不涉及具体的工程或产品，覆盖面较宽，有一定的理论深度和知识广度，还具有与工程科学密切相关的方法论。它们与基础课程共同构成了学生学习专业知识，培养专业能力的重要基础。(终生受用)主要课程：电路原理、模拟电子技术基础、数字电路、信号与线性系统、专业英语专业方向课程（E模块）：是根据社会对测控技术与仪器专业人才的业务和知识结构要求，即为专业培养目标而设置的，可以使学生获得该专业的技术开发能力和专业特长。主要课程：单片机技术、EDA技术及应用（双语）、电子测量、虚拟仪器技术、传感器与检测技术、光电检测技术、智能仪表原理与设计、测控电路、计算机网络与通信等。教学实践必修课程（D模块）：为加强学生动手能力开设的系列课程设计、综合课程设计、生产实习、毕业设计，通过这些环节的锻炼，理论联系实际，培养学生的创新精神和实践动手能力。从知识分解的角度看课程设置:1、技术基础理论知识⑴电子电路基本理论：电路原理（72学时）模拟电子技术（64学时）数字电路（64学时）⑵信息处理：信号与线性系统（64学时）等⑶计算机软硬件知识：单片机原理与应用（48学时）等⑷测控仪器与测控系统：电子测量（40学时）智能仪表原理与设计（40学时）测控电路（40学时）虚拟仪器技术（32学时）光电检测技术（32学时）数据采集系统（32学时）等2、实践技能⑴常用元器件的识别及常用电子仪器使用（电源、万用表、信号发生器、示波器等）支撑的课程和相应的实验室有：电子工艺实习（1周）/电子工艺实验室电路原理实验（16学时）/电路原理实验室模拟电子技术实验（24学时）/模拟电子技术实验室数字电路实验（24学时）/数字电路实验室⑵常用电子设计软件的使用（PROTEL,Multisim,QuartusII等）支撑的课程和相应的实验室有：电子工艺实习（1周）/PROTEL/EDA实验室电路原理实验（16学时）/Multisim/EDA实验室模拟电子技术实验（24学时）/Multisim/EDA实验室数字电路课程设计（1周）/QuartusII/EDA实验室EDA技术与应用（32学时/16学时课内实验）/QuartusII/EDA实验室⑶常见电量及常用电路的技术指标的测试支撑的课程和相应的实验室有：电子测量（40学时）电路原理实验（16学时）/电路原理实验模拟电子技术实验（24学时）/模拟电子技术实验室模拟电子技术课程设计（2周）/模拟电子技术实验室数字电路实验（24学时）/数字电路实验室⑷测控系统设计及设备维修能力支撑的课程和相应的实验室有：测控系统综合训练（4周）/传感器技术实验室传感器与检测技术综合训练（1周）/传感器技术实验室⑸单片机应用能力：单片机应用实验（16学时）3、基本学制四年（合格获本科毕业证书）4、授予学位工学学士三、学习提示1、规划：大学四年的规划（短期），人生规划（长远）2、良好的学习习惯：非常重要！！！3、自学能力：自主学习的意识和学习方法例如：自己设计一个电子或测控系统，该怎么办？4、测控技术与仪器是宽口径专业，需要学习的内容多，知识面广，每个学生都应该根据自己的情况，在学习上有所选择，主次分明。5、强化实际的动手能力。6、全面发展！四、测控系统的结构与分类以单片机（或专用芯片）为核心组成的单机系统。以个人计算机为核心的应用扩展型测量仪器。以单片机（或专用芯片）为核心组成的单机系统以个人计算机为核心的应用扩展型测量仪器2.1概述2.1检测技术的含义、作用和地位检测是采用现代科技方法与装置对工业现场的有关信息进行检查与测量，并将结果加以全面利用的一项应用技术，它是工业自动化的核心技术之一。一个完整的检测过程一般包括信息的提取、信号的转换存储与传输、信号的显示记录和信号的分析处理。检测技术是涉及检测方法、检测系统结构以及检测信号处理的一门综合性技术。因此，检测技术研究的范围比较广泛，主要有以下几个方面：第二讲测控系统的检测技术（1）研究信号检测中的方法、工具、设备，以便能方便、迅速、准确、可靠地完成检测任务。（2）研究检测中的信息处理与变换的方法。从被检测对象中获取的信号，经检测元件、测量电路等装置后，常包含各种干扰信号，这不仅会引入测量误差，还会对测量的可靠性、准确性带来不利影响。为了克服干扰的影响，需要使用较复杂的数据处理和变换方法。（3）研究检测问题中的信息传输、存储、显示的方法与技术，研究检测仪器仪表、检测系统的抗干扰技术和故障检测、诊断的技术。（4）研究使用计算机辅助设计技术对检测方法、检测用仪器仪表及检测系统进行详细的理论分析，对参数及结构进行最优化设计。（5）研究检测系统和计算机及其他系统的通信。一方面，现代化的检测技术在很大程度上依赖于经济生产和科学技术的发展水平；另一方面，经济与科学技术的发展也反过来进一步促进检测技术的提高与进步。自动检测技术已成为一些发达国家最重要的热门技术之一，它可以给人们带来巨大的经济效益并促进科学技术的飞跃发展，因此在国民经济中占有极其重要的地位和作用。2.2自动检测系统的组成及结构形式