Технологијата и инструментот за мерење и контрола е теорија и технологија која го проучува стекнувањето и обработката на информации и контролата на поврзаните елементи.„Технологија и инструменти за мерење и контрола“ се однесува на средствата и опремата за собирање информации, мерење, складирање, пренос, обработка и контрола, вклучително мерна технологија, технологија за контрола и инструменти и системи кои ги имплементираат овие технологии.
Технологија за мерење и контрола
Технологијата и инструментите за мерење и контрола се засноваат на прецизни машини, електронска технологија, оптика, автоматска контрола и компјутерска технологија.Главно ги проучува новите принципи, методи и процеси на различни технологии за прецизно тестирање и контрола.Во последниве години, компјутерската технологија игра сè поважна улога во апликативното истражување на технологијата за мерење и контрола.
Технологијата за мерење и контрола е апликативна технологија која директно се применува на производството и животот, а нејзината примена опфаќа различни области од општествениот живот како што се „тежината на земјоделството, морето, копното и воздухот, храната и облеката“.Инструментарната технологија е „мултипликатор“ на националната економија, „прв офицер“ на научните истражувања, „борбена моќ“ во војската и „материјализиран судија“ во правните прописи.Компјутеризираната технологија за тестирање и контрола и интелигентните и прецизни мерни и контролни инструменти и системи се важни симболи и средства на полето на современото индустриско и земјоделско производство, научните и технолошките истражувања, управувањето, инспекцијата и мониторингот и играат сè поважна улога.
Примена на технологија за мерење и контрола и технологија на инструменти
Технологијата за мерење и контрола е применета технологија, која е широко користена во различни области на индустријата, земјоделството, транспортот, навигацијата, авијацијата, војската, електричната енергија и цивилниот живот.Со развојот на технологијата на производство, технологијата за мерење и контрола игра витална улога во технологијата за контрола од почетната контрола на сингл и неговата опрема, до контрола на целиот процес, па дури и на системот, особено во денешната најсовремена технологија. во областа на современата наука и технологија.
Во металуршката индустрија, примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: контрола на жешка висока печка, контрола на полнење и контрола на високи печки во процесот на производство на железо, контрола на притисок, контрола на брзината на валавницата, контрола на серпентина итн. во процесот на валање на челик, и различни инструменти за откривање што се користат во него.
Во електроенергетската индустрија, примената на технологијата за мерење и контрола вклучува систем за контрола на согорувањето на котелот, автоматско следење, автоматска заштита, автоматско прилагодување и систем за автоматска контрола на програмата на парната турбина и систем за контрола на влезната и излезната моќност на моторот.
Во индустријата за јаглен, примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: инструмент за сеча на метан на јаглен во процес на ископување јаглен, инструмент за откривање состав на воздух во рудникот, детектор за мински гас, подземен систем за следење на безбедноста итн., контрола на процесот на гаснење кокс и контрола на обновување на гас во процес на рафинирање јаглен, контрола на процесот на рафинирање, контрола на пренос на машини за производство итн.
Во нафтената индустрија, примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: магнетен локатор, мерач на содржина на вода, манометар и други мерни инструменти кои поддржуваат технологија за сеча во процесот на производство на нафта, систем за напојување, систем за водоснабдување, систем за снабдување со пареа, систем за снабдување со гас , Систем за складирање и транспорт и три систем за третман на отпад и инструменти за откривање на голем број параметри во континуираниот производствен процес.
Во хемиската индустрија примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: мерење на температурата, мерење на проток, мерење на нивото на течност, концентрација, киселост, влажност, густина, заматеност, калориска вредност и разни мешани гасни компоненти.Контролни инструменти кои редовно ги контролираат контролираните параметри итн.
Во машинската индустрија примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: прецизни дигитални контролни машински алати, автоматски производствени линии, индустриски роботи итн.
Во воздушната индустрија, примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: мерење на параметри како висина на летот на авион, брзина на летот, состојба и насока на летот, забрзување, преоптоварување и состојба на моторот, технологија на воздушни возила, технологија на вселенски летала и мерење на воздушната и технологија за контрола.Чекај.
Во воената опрема, примената на технологијата за мерење и контрола вклучува: оружје со прецизно наведување, интелигентна муниција, команден систем за воена автоматизација (систем C4IRS), воена опрема во вселената (како што се разни воени извидување, комуникација, рано предупредување, навигациски сателити итн. .).
Формирање и развој на технологија за мерење и контрола
Историските факти за развојот на науката и технологијата Историјата на човековото разбирање и трансформација на природата е исто така важен дел од историјата на човечката цивилизација.Развојот на науката и технологијата најпрво зависи од развојот на мерната технологија.Современата природна наука започнува со мерење во вистинска смисла.Многу извонредни научници сонуваат да бидат пронаоѓачи на научни инструменти и основачи на методи на мерење.Напредокот на мерната технологија директно го поттикнува напредокот на науката и технологијата.
Првата технолошка револуција
Во 17 и 18 век, технологијата за мерење и контрола почна да се појавува.Некои физичари во Европа почнаа да ја користат силата на струјата и магнетното поле за да направат едноставни галванометри, а користат оптички леќи за да направат телескопи, со што се поставија основата за електрични и оптички инструменти.Во 1760-тите, првата научна и технолошка револуција започна во Обединетото Кралство.До 19 век, првата научна и технолошка револуција се проширила во Европа, Америка и Јапонија.Во овој период се користени некои едноставни мерни инструменти, како што се инструменти за мерење на должина, температура, притисок и сл.Во животот е создадена огромна продуктивност.
Втората технолошка револуција
Серијата случувања на полето на електромагнетизмот во почетокот на 19 век ја поттикна втората технолошка револуција.Поради пронајдокот на инструментот за мерење на струјата, електромагнетизмот брзо беше ставен на вистинскиот пат и едно откритие по друго растеше.Многу пронајдоци од областа на електромагнетизмот, како што се телеграфот, телефонот, генераторот итн., придонесоа за доаѓањето на електричната ера.Во исто време, се појавуваат и разни други инструменти за мерење и набљудување, како што е прецизниот првокласен теодолит што се користел за мерење на височината пред 1891 година.
Третата технолошка револуција
По Втората светска војна, итната потреба за висока технологија во различни земји ја промовираше трансформацијата на технологијата на производство од општа механизација во електрификација и автоматизација и беа направени низа големи откритија во научните теоретски истражувања.
Во овој период, индустриски почна да се развива преработувачката индустрија претставена со електромеханички производи.Карактеристиките на масовното производство на производи се циклични операции и проточни операции.За да се направат овие автоматски, потребно е автоматски да се открие позицијата на работното парче за време на фазата на елиминација на обработка и производство., големина, облик, држење или перформанси, итн. За таа цел, потребен е голем број мерни и контролни уреди.Од друга страна, подемот на хемиската индустрија со нафта како суровина бара голем број мерни и контролни инструменти.Автоматската инструментација почна да се стандардизира, а на барање беше формиран систем за автоматска контрола.Во исто време, во овој период се раѓаат и CNC машинските алати и технологијата на роботи, во кои технологијата и инструментите за мерење и контрола имаат важна примена.
Со развојот на науката и технологијата, инструментацијата стана неопходна техничка алатка за мерење, контрола и автоматизација, почнувајќи од едноставното мерење и набљудување.Со цел да се задоволат потребите од различни аспекти, инструментацијата се прошири од традиционални полиња на примена на нетрадиционални области на примена како што се биомедицината, еколошката средина и биоинженерството.
Од 21 век, голем број на најнови технолошки достигнувања, како што се резултатите од истражувањето за прецизни машини во нано размери, резултати од современи хемиски истражувања на молекуларно ниво, резултати од биолошко истражување на ниво на ген и истражување на специјални функционални материјали со ултра-прецизност. резултати и глобални Резултатите од популаризацијата и примената на мрежната технологија излегуваат еден по друг, што е фундаментална промена во областа на инструментацијата и го промовира доаѓањето на нова ера на високотехнолошки и интелигентни инструменти.
Сензори во мерните и контролните системи
Општиот систем за мерење и контрола се состои од сензори, средни конвертори и рекордери на екранот.Сензорот ја детектира и конвертира измерената физичка количина во измерена физичка големина.Средниот конвертор го анализира, обработува и го претвора излезот на сензорот во сигнал што може да биде прифатен од следниот инструмент и го дава на други системи или се мери со рекордерот на екранот.Резултатите се прикажуваат и се снимаат.
Сензорот е првата алка на системот за мерење.За контролниот систем, ако компјутерот се спореди со мозокот, тогаш сензорот е еквивалентен на петте сетила, што директно влијае на прецизноста на контролата на системот.
Сензорот е генерално составен од чувствителни елементи, датотеки за конверзија и кола за конверзија.Измерената вредност директно ја чувствува осетливиот елемент, а промената на одредена параметарска вредност сама по себе има дефинитивна врска со промената на измерената вредност и овој параметар е лесен за мерење и излез;тогаш излезот на осетливиот елемент се претвора во електричен параметар од страна на елементот за конверзија;Конечно, колото за конверзија ги засилува излезните електрични параметри од елементот за конверзија и ги претвора во корисни електрични сигнали кои се погодни за прикажување, снимање, обработка и контрола.
Тековна состојба и развој на нови сензори
Технологијата за сензор е една од најбрзо развиваните хај-техники во светот денес.Новиот сензор не само што се стреми кон висока прецизност, голем опсег, висока доверливост и мала потрошувачка на енергија, туку се развива и кон интеграција, минијатуризација, дигитализација и интелигенција.
1. Интелигентен
Интелигенцијата на сензорот се однесува на комбинацијата на функциите на конвенционалните сензори и функциите на компјутерите или другите компоненти за да се формира независно склопување, кое не само што има функции за собирање информации и конверзија на сигналот, туку има и способност за обработка на податоци , анализа на компензација и одлучување.
2. Вмрежување
Вмрежувањето на сензорот е да му овозможи на сензорот да има функција на поврзување со компјутерската мрежа, да ја реализира способноста за пренос и обработка на информации на долги растојанија, односно да го реализира мерењето „над хоризонтот“ на мерењето. и контролен систем.
3. Минијатуризација
Вредноста на минијатуризацијата на сензорот значително ја намалува јачината на сензорот под услов функцијата да е непроменета или дури и подобрена.Минијатуризацијата е услов за модерно прецизно мерење и контрола.Во принцип, колку е помала големината на сензорот, толку е помало влијанието врз измерениот објект и околината, толку е помала потрошувачката на енергија и полесно е да се постигне точно мерење.
4. Интеграција
Интеграцијата на сензорите се однесува на интеграција на следните две насоки:
(1) Интеграцијата на повеќе мерни параметри може да измери повеќе параметри.
(2) Интеграција на сензорни и последователни кола, односно интеграција на чувствителни компоненти, компоненти за конверзија, кола за конверзија, па дури и напојувања на истиот чип, така што има високи перформанси.
5. Дигитализација
Дигиталната вредност на сензорот е дека излезната информација од сензорот е дигитална количина, која може да реализира пренос на долги растојанија и со висока прецизност и може да се поврзе со опрема за дигитална обработка, како што е компјутер без средни врски.
Интеграцијата, интелигенцијата, минијатуризацијата, вмрежувањето и дигитализацијата на сензорите не се независни, туку комплементарни и меѓусебно поврзани и не постои јасна граница меѓу нив.
Контролна технологија во системот за мерење и контрола
Основна теорија на контрола
1. Класична контролна теорија
Класичната теорија на контрола вклучува три дела: теорија на линеарна контрола, теорија за контрола на земање примероци и теорија на нелинеарна контрола.Класичната кибернетика ја зема Лапласовата трансформација и трансформацијата Z како математички алатки и го зема линеарниот стабилен систем со еден влез-еден излез како главен истражувачки објект.Диференцијалната равенка што го опишува системот се трансформира во доменот на сложени броеви со Лапласова трансформација или трансформација Z, и се добива преносната функција на системот.И врз основа на функцијата за пренос, истражувачки метод на траекторија и фреквенција, фокусирајќи се на анализа на стабилноста и точноста на стабилна состојба на системот за контрола на повратни информации.
2. Модерна теорија на контрола
Модерната теорија на контрола е контролна теорија заснована на методот на простор на состојба, кој е главна компонента на теоријата за автоматска контрола.Во современата контролна теорија, анализата и дизајнот на контролниот систем главно се вршат со опишување на променливите на состојбата на системот, а основен метод е методот на временски домен.Модерната теорија на контрола може да се справи со многу поширок опсег на контролни проблеми од класичната контролна теорија, вклучувајќи линеарни и нелинеарни системи, стационарни и временски променливи системи, системи со една променлива и системи со повеќе променливи.Методите и алгоритмите што ги прифаќа се исто така посоодветни за дигитални компјутери.Модерната теорија на контрола нуди и можност за дизајнирање и конструирање на оптимални контролни системи со специфицирани индикатори за изведба.
Контролен систем
Контролниот систем е составен од контролни уреди (вклучувајќи контролори, актуатори и сензори) и контролирани објекти.Контролниот уред може да биде лице или машина, што е разликата помеѓу автоматската контрола и рачната контрола.За системот за автоматска контрола, според различните контролни принципи, може да се подели на контролен систем со отворен циклус и контролен систем со затворена јамка;според класификацијата на дадените сигнали, може да се подели на систем за контрола на постојана вредност, систем за контрола на следење и систем за контрола на програмата.
Технологија на виртуелен инструмент
Мерниот инструмент е важен дел од системот за мерење и контрола, кој е поделен на два вида: независен инструмент и виртуелен инструмент.
Независниот инструмент го собира, обработува и излегува сигналот на инструментот во независна шасија, има оперативен панел и различни порти, а сите функции постојат во форма на хардвер или фирмвер, што одредува дека независниот инструмент може да се дефинира само со производителот., лиценца, која корисникот не може да ја промени.
Виртуелниот инструмент ја комплетира анализата и обработката на сигналот, изразувањето и излезот на резултатот на компјутерот, или ја вметнува картичката за аквизиција на податоци на компјутерот и ги отстранува трите делови од инструментот на компјутерот, со што се пробива традиционалниот инструменти.ограничување.
Технички карактеристики на виртуелните инструменти
1. Моќни функции, интегрирање на моќната хардверска поддршка на компјутерите, пробивање на ограничувањата на традиционалните инструменти при обработка, прикажување и складирање.Стандардната конфигурација е: процесор со високи перформанси, дисплеј со висока резолуција, хард диск со голем капацитет.
2. Ресурсите на компјутерскиот софтвер ја реализираат софтверизацијата на одреден машински хардвер, заштедуваат материјални ресурси и ја подобруваат флексибилноста на системот;преку соодветните нумерички алгоритми, директно во реално време може да се вршат различни анализи и обработка на податоците од тестот;преку GUI (графички кориснички интерфејс) интерфејс) технологија за вистински да се постигне пријателски интерфејс и интеракција човек-компјутер.
3. Со оглед на компјутерската магистрала и модуларната магистрала за инструменти, хардверот на инструментот е модуларизиран и сериски, што во голема мера ја намалува големината на системот и ја олеснува изградбата на модуларни инструменти.
Составот на виртуелниот систем на инструменти
Виртуелниот инструмент се состои од хардверски уреди и интерфејси, софтвер за двигател на уредот и виртуелна табла со инструменти.Меѓу нив, хардверските уреди и интерфејси може да бидат различни вградени функционални картички базирани на компјутер, картички за магистрален интерфејс со универзален интерфејс, сериски порти, интерфејси со инструменти со автобуси VXI, итн., или друга разновидна програмабилна надворешна опрема за тестирање, софтверот за двигател на уредот е програма за двигатели која директно контролира различни хардверски интерфејси.Виртуелниот инструмент комуницира со вистинскиот систем на инструменти преку софтверот за двигател на основниот уред и ги прикажува соодветните оперативни елементи на вистинската табла со инструменти на екранот на компјутерот во форма на виртуелна табла со инструменти.Различни контроли.Корисникот управува со панелот на виртуелниот инструмент со глувчето исто толку реално и практично како ракувањето со вистинскиот инструмент.
Технологијата и инструментите за мерење и контрола се традиционална и полна со изгледи за развој.Се вели дека е традиционален затоа што има античко потекло, доживеало стотици години развој и одиграл важна улога во општествениот развој.Како традиционална насока, вклучува многу дисциплини во исто време, што го прави сè уште да има силна виталност.
Со понатамошниот развој на современата технологија за мерење и контрола, електронската информатичка технологија и компјутерската технологија, таа воведе нова можност за иновации и развој, што сигурно ќе произведува се повеќе и повеќе критични апликации во различни области.
Време на објавување: 21-11-2022 година