Өлшеу және бақылау технологиясын және аспап жасау технологиясын түсіну

Өлшеу және бақылау технологиясы және аспап – ақпаратты алу мен өңдеуді және оған байланысты элементтерді басқаруды зерттейтін теория мен технология.«Өлшеу және бақылау технологиясы және құралдары» ақпаратты жинауға, өлшеуге, сақтауға, беруге, өңдеуге және бақылауға арналған құралдар мен жабдықтарды, соның ішінде өлшеу технологиясын, басқару технологиясын және осы технологияларды жүзеге асыратын аспаптар мен жүйелерді білдіреді.

Өлшеу және бақылау технологиясы
Өлшеу және бақылау технологиясы мен аспаптары дәл машиналарға, электронды технологияға, оптикаға, автоматты басқаруға және есептеу техникасына негізделген.Ол негізінен әртүрлі дәлдік сынау және бақылау технологияларының жаңа принциптерін, әдістерін және процестерін зерттейді.Соңғы жылдары компьютерлік технология өлшеу және бақылау технологиясын қолданбалы зерттеулерде маңызды рөл атқарды.
Өлшеу және бақылау технологиясы өндіріс пен өмірге тікелей қолданылатын қолданбалы технология және оны қолдану «ауыл шаруашылығының, теңіздің, жер мен ауаның, азық-түлік пен киім-кешек салмағы» сияқты әлеуметтік өмірдің әртүрлі салаларын қамтиды.Аспап жасау технологиясы – халық шаруашылығының «көбейткіші», ғылыми зерттеулердің «алғашқы офицері», әскери қызметтегі «жауынгерлік күш», ал құқықтық реттеудегі «материалданған судья».Компьютерлік тестілеу және бақылау технологиясы және интеллектуалды және дәл өлшеу және бақылау құралдары мен жүйелері қазіргі заманғы өнеркәсіптік және ауылшаруашылық өндірісі, ғылыми және технологиялық зерттеулер, басқару, тексеру және бақылау салаларындағы маңызды белгілер мен құралдар болып табылады және барған сайын маңызды рөл атқаруда.

Өлшеу және бақылау технологиясын және аспап жасау технологиясын қолдану
Өлшеу және бақылау технологиясы – өнеркәсіптің, ауыл шаруашылығының, көліктің, навигацияның, авиацияның, әскери, электр энергетикасының және азаматтық өмірдің әртүрлі салаларында кеңінен қолданылатын қолданбалы технология.Өндіріс технологиясының дамуымен өлшеу және бақылау технологиясы басқару технологиясында жалғыз және оның жабдықтарын бастапқы басқарудан бастап бүкіл процесті, тіпті жүйені басқаруға дейін маңызды рөл атқарады, әсіресе қазіргі заманғы озық технологияда қазіргі ғылым мен техника саласында.
Металлургия өнеркәсібінде өлшеу және бақылау технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: ыстық домна пешін басқару, шойын өңдеу процесінде зарядтауды бақылау және домна пешін басқару, қысымды реттеу, болат илемдеу процесінде прокаттың жылдамдығын реттеу, катушкаларды реттеу және т.б. онда қолданылатын әртүрлі анықтау құралдары.
Электр энергетикасында өлшеу және бақылау технологиясын қолдану қазандықтың жануын басқару жүйесін, автоматты бақылауды, автоматты қорғауды, бу турбинасын автоматты реттеуді және автоматты бағдарламаны басқару жүйесін, сондай-ақ электр қуатын енгізу мен шығаруды басқару жүйесін қамтиды. қозғалтқыш.
Көмір өнеркәсібінде өлшеу және бақылау технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: көмір өндіру процесінде көмір қабатындағы метан каротажы, шахтадағы ауа құрамын анықтау құралы, шахтадағы газ детекторы, жер асты қауіпсіздігін бақылау жүйесі және т.б., коксты сөндіру процесін бақылау және газды шығаруды бақылау көмірді өңдеу процесі, өңдеу процесін басқару, өндіріс машиналарын беруді басқару және т.б.
Мұнай өнеркәсібінде өлшеу және бақылау технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: магниттік локатор, су құрамын өлшегіш, манометр және мұнай өндіру процесінде каротаж технологиясын қолдайтын басқа да өлшеу құралдары, электрмен жабдықтау жүйесі, сумен жабдықтау жүйесі, бу беру жүйесі, газбен жабдықтау жүйесі. , Сақтау және тасымалдау жүйесі және үш қалдықтарды өңдеу жүйесі және үздіксіз өндіріс процесінде көптеген параметрлерді анықтау құралдары.
Химия өнеркәсібінде өлшеу және бақылау технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: температураны өлшеу, ағынды өлшеу, сұйықтық деңгейін өлшеу, концентрация, қышқылдық, ылғалдылық, тығыздық, бұлыңғырлық, калориялық құндылық және әртүрлі аралас газ компоненттері.Басқарылатын параметрлерді жүйелі түрде бақылайтын бақылау аспаптары және т.б.
Машина жасау өнеркәсібінде өлшеу және бақылау технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: дәлдіктегі цифрлық басқару станоктары, автоматты өндірістік желілер, өнеркәсіптік роботтар және т.б.
Аэроғарыш өнеркәсібінде өлшеу және басқару технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: ұшақтың ұшу биіктігі, ұшу жылдамдығы, ұшу күйі мен бағыты, үдеу, шамадан тыс жүктеме және қозғалтқыш күйі, аэроғарыштық көлік технологиясы, ғарыш аппаратының технологиясы және аэроғарыштық өлшеу сияқты параметрлерді өлшеу. және басқару технологиясы.Күте тұрыңыз.
Әскери техникада өлшеу және басқару технологиясын қолдану мыналарды қамтиды: дәлдікпен басқарылатын қарулар, интеллектуалды оқ-дәрілер, әскери автоматтандырудың басқару жүйесі (C4IRS жүйесі), ғарыштық әскери техника (мысалы, әртүрлі әскери барлау, байланыс, ерте хабарлау, навигациялық спутниктер және т.б.) .).

Өлшеу және бақылау технологиясының қалыптасуы және дамуы
Ғылым мен техниканың дамуының тарихи фактілері Адамзаттың табиғатты түсіну және өзгерту тарихы да адамзат өркениетінің тарихының маңызды бөлігі болып табылады.Ғылым мен техниканың дамуы ең алдымен өлшеу технологиясының дамуына байланысты.Қазіргі жаратылыстану шынайы мағынада өлшеуден басталады.Көптеген көрнекті ғалымдар ғылыми аспаптардың өнертапқышы және өлшеу әдістерінің негізін салушы болуды армандайды.Өлшеу технологиясының дамуы ғылым мен техниканың прогресіне тікелей әсер етеді.
Бірінші технологиялық революция
17-18 ғасырларда өлшеу және бақылау технологиясы пайда бола бастады.Еуропаның кейбір физиктері қарапайым гальванометрлер жасау үшін ток пен магнит өрісінің күшін қолдана бастады, ал оптикалық линзаларды телескоптар жасау үшін қолдана бастады, осылайша электрлік және оптикалық аспаптардың негізін қалады.1760 жылдары Ұлыбританияда бірінші ғылыми-техникалық революция басталды.19 ғасырға дейін бірінші ғылыми-техникалық революция Еуропаға, Америкаға және Жапонияға тарады.Осы кезеңде кейбір қарапайым өлшеу құралдары, мысалы, ұзындықты, температураны, қысымды өлшеуге арналған аспаптар және т.б.Өмірде үлкен өнімділік жасалды.

Екінші технологиялық революция
19 ғасырдың басындағы электромагнетизм саласындағы бірқатар өзгерістер екінші технологиялық революцияны тудырды.Ток күшін өлшейтін аспап ойлап табылғандықтан, электромагнетизм тез дұрыс жолға түсіп, бірінен соң бірі жаңалық ашылды.Электромагнетизм саласындағы көптеген өнертабыстар, мысалы, телеграф, телефон, генератор және т.б., электр ғасырының келуіне ықпал етті.Сонымен қатар 1891 жылға дейін биіктікті өлшеу үшін пайдаланылған дәлдіктегі бірінші класты теодолит сияқты өлшеу және бақылау үшін әртүрлі басқа құралдар да пайда болады.

Үшінші технологиялық революция
Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін әртүрлі елдерде жоғары технологияның шұғыл қажеттілігі өндіріс технологиясының жалпы механикаландырудан электрлендіру мен автоматтандыруға ауысуына ықпал етті және ғылыми теориялық зерттеулерде бірқатар ірі жетістіктерге қол жеткізілді.
Осы кезеңде электромеханикалық бұйымдармен ұсынылған өңдеу өнеркәсібі индустриялық түрде дами бастады.Өнімді жаппай өндірудің сипаттамасы циклдік операциялар мен ағынды операциялар болып табылады.Бұларды автоматты ету үшін өңдеу мен өндірудің жою сатысында дайындаманың орнын автоматты түрде анықтау қажет., өлшемі, пішіні, қалпы немесе өнімділігі және т.б. Осы мақсатта өлшеу және бақылау құрылғыларының көп саны қажет.Екінші жағынан, шикізат ретінде мұнаймен химия өнеркәсібінің өркендеуі көптеген өлшеу және бақылау аспаптарын қажет етеді.Автоматтандырылған бақылау-өлшеу құралдары стандарттала бастады, сұраныс бойынша автоматты басқару жүйесі қалыптасты.Сонымен қатар CNC станоктары мен робот технологиясы да осы кезеңде дүниеге келді, онда өлшеу және басқару технологиясы мен аспаптары маңызды қолданбаларға ие.
Ғылым мен техниканың дамуымен аспап жасау қарапайым өлшеу мен бақылаудан бастап өлшеу, бақылау және автоматтандырудың таптырмас техникалық құралына айналды.Әртүрлі аспектілердің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін аспаптар дәстүрлі қолдану салаларынан биомедицина, экологиялық орта және биоинженерия сияқты дәстүрлі емес қолдану салаларына дейін кеңейді.
21 ғасырдан бері нано-масштабты дәлдіктегі машиналарды зерттеу нәтижелері, молекулалық деңгейдегі заманауи химиялық зерттеулер нәтижелері, гендік деңгейдегі биологиялық зерттеулер нәтижелері және жоғары дәлдіктегі ультра өнімді арнайы функционалды материалдарды зерттеу сияқты көптеген соңғы технологиялық жетістіктер. нәтижелер мен жаһандық Желілік технологияны танымал ету және қолдану нәтижелері бірінен соң бірі шықты, бұл аспап жасау саласындағы түбегейлі өзгеріс болып табылады және жоғары технологиялық және интеллектуалды құралдардың жаңа дәуірінің пайда болуына ықпал етеді.

Өлшеу және басқару жүйелеріндегі датчиктер
Жалпы өлшеу және басқару жүйесі датчиктерден, аралық түрлендіргіштерден және дисплей жазу құрылғыларынан тұрады.Датчик өлшенген физикалық шаманы анықтайды және өлшенетін физикалық шамаға түрлендіреді.Аралық түрлендіргіш датчиктің шығысын талдайды, өңдейді және келесі құрал қабылдай алатын сигналға түрлендіреді және оны басқа жүйелерге шығарады немесе дисплей жазу құрылғысымен өлшенеді.Нәтижелер көрсетіледі және жазылады.
Датчик өлшеу жүйесінің бірінші буыны болып табылады.Басқару жүйесі үшін, егер компьютерді мимен салыстыратын болса, онда сенсор бес сезімге тең, бұл жүйенің басқару дәлдігіне тікелей әсер етеді.
Сенсор әдетте сезімтал элементтерден, түрлендіру файлдарынан және түрлендіру схемаларынан тұрады.Өлшенетін шаманы сезімтал элемент тікелей сезінеді, ал белгілі бір параметр мәнінің өзгеруінің өзі өлшенетін шаманың өзгеруімен белгілі бір байланыста болады және бұл параметрді өлшеу және шығару оңай;содан кейін сезімтал элементтің шығысы түрлендіру элементі арқылы электрлік параметрге айналады;Ақырында, түрлендіру тізбегі түрлендіру элементі шығаратын электрлік параметрлерді күшейтеді және оларды көрсетуге, жазуға, өңдеуге және басқаруға ыңғайлы пайдалы электрлік сигналдарға түрлендіреді.
Жаңа сенсорлардың қазіргі жағдайы және дамуы
Сенсорлық технология бүгінгі таңда әлемдегі ең жылдам дамып келе жатқан жоғары технологиялардың бірі болып табылады.Жаңа сенсор жоғары дәлдікті, үлкен диапазонды, жоғары сенімділікті және аз қуат тұтынуды көздеп қана қоймайды, сонымен қатар интеграцияға, миниатюризацияға, цифрландыруға және интеллектке қарай дамиды.

1. Ақылды
Датчиктің интеллектісі кәдімгі сенсорлардың функциялары мен компьютерлердің немесе басқа компоненттердің тәуелсіз жинақты құру функцияларының жиынтығын білдіреді, ол ақпаратты қабылдау және сигналды түрлендіру функцияларына ғана емес, сонымен қатар деректерді өңдеу мүмкіндігіне ие. , өтемақы талдау және шешім қабылдау.

2. Желі құру
Сенсордың желілік байланысы сенсордың компьютерлік желіге қосылу функциясына ие болуы, ақпаратты алыс қашықтыққа жіберу және өңдеу қабілетін жүзеге асыру, яғни өлшеудің «көкжиектен тыс» өлшеуін жүзеге асыру болып табылады. және басқару жүйесі.

3. Миниатюризация
Функция өзгермеген немесе тіпті жақсартылған жағдайда сенсордың миниатюризация мәні сенсордың дыбыс деңгейін айтарлықтай төмендетеді.Миниатюризация қазіргі заманғы дәлдік өлшеу мен бақылаудың талабы болып табылады.Негізінде, сенсордың өлшемі неғұрлым аз болса, өлшенетін объектіге және қоршаған ортаға соғұрлым аз әсер етеді, соғұрлым энергия шығыны аз болады және дәл өлшеуге жету оңайырақ болады.

4. Интеграция
Датчиктерді біріктіру келесі екі бағытты біріктіруді білдіреді:
(1) Бірнеше өлшем параметрлерін біріктіру бірнеше параметрді өлшей алады.
(2) Жоғары өнімділікке ие болу үшін сезімтал компоненттерді, түрлендіру компоненттерін, түрлендіру схемаларын және тіпті қуат көздерін бір чипте біріктіру.

5. Цифрландыру
Датчиктің цифрлық мәні мынада: сенсор арқылы шығатын ақпарат сандық шама болып табылады, ол алыс қашықтыққа және жоғары дәлдікте жіберуді жүзеге асыра алады және аралық байланыстарсыз компьютер сияқты цифрлық өңдеу жабдықтарына қосылуы мүмкін.
Датчиктердің интеграциясы, интеллектісі, миниатюризациясы, желіге қосылуы және цифрлануы тәуелсіз емес, бір-бірін толықтырушы және өзара байланысты және олардың арасында нақты шекара жоқ.
Өлшеу және басқару жүйесіндегі басқару технологиясы

Негізгі басқару теориясы
1. Басқарудың классикалық теориясы
Классикалық басқару теориясы үш бөлімнен тұрады: сызықтық басқару теориясы, таңдауды басқару теориясы және сызықтық емес басқару теориясы.Классикалық кибернетика математикалық құрал ретінде Лапластың түрлендіруін және Z түрлендіруін алады және негізгі зерттеу нысаны ретінде бір кіріс-бір шығыс сызықты тұрақты жүйені алады.Жүйені сипаттайтын дифференциалдық теңдеу Лаплас түрлендіруі немесе Z түрлендіру арқылы кешенді сандар облысына түрлендіріліп, жүйенің берілу функциясы алынады.Ал тасымалдау функциясына негізделген, кері байланысты басқару жүйесінің тұрақтылығы мен тұрақты күйінің дәлдігін талдауға бағытталған траектория мен жиілікті зерттеу әдісі.

2. Қазіргі басқару теориясы
Заманауи басқару теориясы - автоматты басқару теориясының негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын күй кеңістігі әдісіне негізделген басқару теориясы.Қазіргі басқару теориясында басқару жүйесін талдау және жобалау негізінен жүйенің күй айнымалыларын сипаттау арқылы жүзеге асырылады, ал негізгі әдіс уақыттық домен әдісі болып табылады.Заманауи басқару теориясы басқарудың классикалық теориясына қарағанда әлдеқайда кең ауқымды басқару мәселелерімен айналыса алады, оның ішінде сызықтық және сызықтық емес жүйелер, стационарлық және уақыт бойынша өзгеретін жүйелер, бір айнымалы жүйелер және көп айнымалы жүйелер.Ол қабылдайтын әдістер мен алгоритмдер сандық компьютерлер үшін де қолайлы.Заманауи басқару теориясы сонымен қатар өнімділік көрсеткіштері көрсетілген оңтайлы басқару жүйелерін жобалау және құру мүмкіндігін ұсынады.

Басқару жүйесі
Басқару жүйесі басқару құрылғыларынан (соның ішінде контроллерлерден, жетектер мен сенсорлардан) және басқарылатын объектілерден тұрады.Басқару құрылғысы адам немесе машина болуы мүмкін, бұл автоматты басқару мен қолмен басқарудың айырмашылығы.Автоматты басқару жүйесі үшін әртүрлі басқару принциптеріне сәйкес оны ашық циклді басқару жүйесіне және жабық циклды басқару жүйесіне бөлуге болады;берілген сигналдардың жіктелуі бойынша оны тұрақты мәнді басқару жүйесі, кейінгі бақылау жүйесі және бағдарламалық басқару жүйесі деп бөлуге болады.

Виртуалды аспап технологиясы
Өлшеу құралы өлшеу және бақылау жүйесінің маңызды бөлігі болып табылады, ол екі түрге бөлінеді: тәуелсіз аспап және виртуалды құрал.
Тәуелсіз құрал құралдың сигналын тәуелсіз шассиде жинайды, өңдейді және шығарады, операциялық панелі және әртүрлі порттары бар және барлық функциялар аппараттық құрал немесе микробағдарлама түрінде болады, бұл тәуелсіз аспапты тек келесідей анықтауға болатындығын анықтайды. өндіруші., пайдаланушы өзгерте алмайтын лицензия.
Виртуалды құрал сигналды талдауды және өңдеуді, нәтижені компьютерде өрнектеуді және шығаруды аяқтайды немесе компьютерге деректерді жинау картасын енгізеді және дәстүрлі сигналды бұзатын компьютердегі құралдың үш бөлігін алып тастайды. аспаптар.шектеу.

Виртуалды құралдардың техникалық мүмкіндіктері
1. Компьютерлердің қуатты аппараттық қолдауын біріктіретін, өңдеу, көрсету және сақтаудағы дәстүрлі құралдардың шектеулерін бұзатын қуатты функциялар.Стандартты конфигурация: өнімділігі жоғары процессор, жоғары ажыратымдылықтағы дисплей, үлкен сыйымдылықты қатты диск.
2. Компьютердің бағдарламалық ресурстары кейбір машиналық аппараттық құралдарды бағдарламалық қамтамасыз етуді жүзеге асырады, материалдық ресурстарды үнемдейді және жүйенің икемділігін арттырады;сәйкес сандық алгоритмдер арқылы сынақ деректерін әртүрлі талдау және өңдеу тікелей нақты уақытта жүзеге асырылуы мүмкін;GUI (графикалық пайдаланушы интерфейсі) интерфейсі арқылы) достық интерфейске және адам мен компьютердің өзара әрекеттесуіне шынымен қол жеткізу үшін.
3. Компьютер шинасы мен модульдік аспаптар шинасын ескере отырып, аспаптың аппараттық құралдары модульденеді және серияланады, бұл жүйенің өлшемін айтарлықтай азайтады және модульдік аспаптардың құрылысын жеңілдетеді.
Виртуалды аспаптар жүйесінің құрамы
Виртуалды құрал аппараттық құрылғылар мен интерфейстерден, құрылғы драйверінің бағдарламалық жасақтамасынан және виртуалды аспаптар тақтасынан тұрады.Олардың ішінде аппараттық құрылғылар мен интерфейстер әр түрлі ДК негізіндегі кірістірілген функционалдық карталар, әмбебап интерфейстік шиналық интерфейс карталары, сериялық порттар, VXI шиналық аспап интерфейстері және т.б. немесе басқа да әртүрлі бағдарламаланатын сыртқы сынақ жабдықтары болуы мүмкін. Құрылғы драйверінің бағдарламалық құралы әртүрлі аппараттық интерфейстерді тікелей басқаратын драйвер бағдарламасы.Виртуалды құрал негізгі құрылғы драйверінің бағдарламалық құралы арқылы нақты аспаптар жүйесімен байланысады және виртуалды аспаптар тақтасы түрінде компьютер экранында нақты аспаптар тақтасының сәйкес жұмыс элементтерін көрсетеді.Әртүрлі басқару элементтері.Пайдаланушы виртуалды аспаптың панелін тінтуірдің көмегімен нақты құралды басқаратындай шынайы және ыңғайлы басқарады.
Өлшеу және бақылау технологиясы және аспап мамандығы дәстүрлі және даму перспективаларына толы.Оны дәстүрлі деп атайды, себебі оның бастауы көне, жүздеген жылдар даму жолын басынан өткерген, қоғамдық дамуда маңызды рөл атқарған.Дәстүрлі мамандық ретінде ол бір уақытта көптеген пәндерді қамтиды, бұл оның әлі де күшті өміршеңдігін қамтамасыз етеді.
Қазіргі заманғы өлшеу және бақылау технологиясының, электронды ақпараттық технологиялардың және компьютерлік технологиялардың одан әрі дамуымен ол әртүрлі салаларда көбірек және маңызды қосымшаларды шығаратын инновациялар мен дамудың жаңа мүмкіндігін ашты.