1、哈爾濱理工大學測通學院認識實習報告1、 實習的意義和目的認識實習是學生大學學習很重要的實踐環(huán)節(jié)。實習是每一個大學生的必修課，它不僅能讓我們學到很多在課堂上根本就學不到的知識，還能使我們開闊視野，增長見識，為我們以后更好把所學的知識運用到實際工作中打下堅實的基礎。認識實習也是我們工科學生的一門必修課，通過認知實習，我們要對測控技術與儀器專業(yè)建立感性認識，并進一步了解本專業(yè)的學習實踐環(huán)節(jié)。通過接觸實際實踐過程，一方面，達到對所學專業(yè)的性質、內容及其在工程技術領域中的地位有一定的認識，為了解和鞏固專業(yè)思想創(chuàng)造條件，在實踐中了解專業(yè)、熟悉專業(yè)、熱愛專業(yè)。另一方面，鞏固和加深理解在課堂所學的理論知識，讓

2、自己的理論知識更加扎實,專業(yè)技能更加過硬,更加善于理論聯(lián)系實際。再有，通過到實驗室去參觀各種實踐環(huán)節(jié)，為進一步學習技術基礎和專業(yè)課程奠定基礎。具體，我們應該通過參觀了解學院主要實驗室和主要是設備的一般情況，了解測控專業(yè)在工業(yè)生產和科研領域中的作用，了解測控專業(yè)常用設備使用狀況，了解測控技術的新工藝，新設備及測控技術的新方向，了解科研人員、試驗設備管理人員在科研和試驗過程中的作用和職責。2、 實習內容（1） 光電測量第一天的行程我們來到了光電信息工程的實驗室，為我們講解的是劉泊老師，劉泊老師在光學工程上的造詣深深吸引了我們，我們也發(fā)現(xiàn)光電信息工程是一門很有意思的學科，劉老師先為我們講解了一些光電

3、元器件，包括光敏電阻，光敏二極管，光敏三極管，光敏傳感器，光纖，PSD傳感器等等。并且介紹了常用實驗器材的工作原理和其工作的條件和性能。讓我們充分理解它們的用途。然后劉老師向我們介紹了目前光電檢測的發(fā)展趨勢和科研方向，讓我們充分認識了我們學習的方向和就業(yè)方向。隨后劉老師和他的一位研究生向我們展示了光電檢測試驗臺的用法。該實驗設備同光敏元件作為傳感器感知周圍光強的變化，從而產生不同的電量信號和脈沖信號，通過計算機處理我們可以得到我們想要的信號，最后通過信號分析我們可以得到周圍光線強的具體變化狀況。從而可以將我們研究的信號加載到某些生產設備，來控制生產。是我們的生產更加精密準確。下面對老師的介紹和

4、事后我所查的資料做個整理：光電信息概要：光電信息技術是由光學、光電子、微電子等技術結合而成的多學科綜合技術，涉及光信息的輻射、傳輸、探測以及光電信息的轉換、存儲、處理與顯示等眾多的內容。光電信息技術廣泛應用于國民經濟和國防建設的各行各業(yè)。近年來，隨著光電信息技術產業(yè)的迅速發(fā)展，對從業(yè)人員和人才的需求逐年增多，因而對光電信息技術 基本知識的需求量也在增加。 光電信息技術以其極快的響應速度、極寬的頻寬、極大的信息容量以及極高的信息效率和分辨率推動著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，從而使光電信息產業(yè)在市場的份額逐年增加。在技術發(fā)達國家，與光電信息技術相關產業(yè)的產值已占國民經濟總產值的一半以上，從業(yè)人員逐年增多，

5、競爭力也越來越強。光電專業(yè)發(fā)展狀況：近年來，隨著光電信息技術產業(yè)的迅速發(fā)展，社會對從業(yè)人員和人才需求也在逐年增加。光電信息技術以其極快的響應速度、極寬的頻率、極大的信息容量以及極高的信息效率和分辨率推動著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，也使其占據的市場份額逐年增加。在美國、日本等技術發(fā)達國家光電信息技術相關產業(yè)的產值已占國民經濟總產值的一半以上，從業(yè)人員逐年增多，競爭力也越來越強，所以他們積極投入資金與技術，一致看好光電產業(yè)的潛力。同樣在我國光電技術的應用也有著廣闊的社會發(fā)展前景、通訊、信息、生化、醫(yī)療、工業(yè)、能源等前沿領域都對光電技術求賢若渴。（2） 可靠性工程參觀完光電實驗室，第二天周真老師帶我們來到

6、了可靠性測試實驗室，據說，這個實驗室中裝有我校最貴的幾臺實驗設備，每臺的引進經費都超百萬以上。教室中陳列著的三臺愛斯佩克公司的溫度可靠性測試設備，還有一臺東陵公司的振動可靠性測試設備。其中TSA71L型的冷熱沖擊試驗箱可以瞬間將艙內溫度由零上150攝氏度下降至零下60攝氏度，以測試溫感型原件的溫感系數(shù)，這臺設備是一臺性能非常優(yōu)越的設備。對于可靠性是指產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力。產品的可靠性與外界環(huán)境的應力狀態(tài)和對產品功能的需求密切相關。產品的可靠性是設計出來的，生產出來的，管理出來的。可靠性工程是為了達到系統(tǒng)可靠性要求而進行的有關設計、管理、試驗和生產一系列工作的總和

7、，它與系統(tǒng)整個壽命周期內的全部可靠性活動有關。可靠性工程是產品工程化的重要組成部分，同時也是實現(xiàn)產品工程化的有力工具。利用可靠性的工程技術手段能夠快速、準確地確定產品的薄弱環(huán)節(jié)，并給出改進措施和改進后對系統(tǒng)可靠性的影響。產品可靠與否需要通過可靠性測試，可靠性測試需要通過實驗室如果產品的可靠性不高，那就需要可靠性增長?？煽啃栽鲩L是通過不斷地消除產品的設計或制造中的薄弱環(huán)節(jié)，使產品可靠性隨時間而逐步提高的過程。任何產品在研制初期，其可靠性和性能參數(shù)都不可能立即達到規(guī)定的要求，這是由于存在著初期設計缺陷、工程缺陷及制造上的各種缺陷。因此需要通過采取各種糾正措施，使其可靠性與性能逐步提高，知道滿足要求

8、為止。在這個過程中，由于設計、工藝、操作維護不斷暴露問題，經分析與改進后，產品的可靠性和性能參數(shù)往往會隨著時間不斷提高，這就是可靠性增長過程?？煽啃栽鲩L是可靠性工程中的一個很重要的概念，貫穿于產品的全壽命周期。在產品的研制、生產等決定性的壽命階段中，只有用可靠性增長技術進行分析管理和實現(xiàn)工程修正，才能將各種可靠性活動連成一個整體，貫穿于產品的整個壽命過程之中。實踐證明，利用可靠性增長技術進行試驗、分析與管理來提高產品的可靠性，是節(jié)約研制經費，縮短研制周期的有效方法。另外，對于需要進行可靠性鑒定或評定的產品，如果在研制或生產中成功地應用了可靠性增長技術，由此得到完整的失效數(shù)據，即可用于評定或驗證

9、產品的可靠性。周真老師引人入勝給我們介紹了可靠性工程學的歷史。工程領域內的進展一般最開始都來自于軍事?？煽啃怨こ虒W最早要從第二次世界大戰(zhàn)開始講起。在第二次世界大戰(zhàn)歐洲戰(zhàn)區(qū)德國V1飛彈失靈事件，1944年，德國納粹陷入絕境，把扭轉敗局的希望寄托在剛研制的V1飛彈，結果未曾想大部分飛彈失效，有的直接落在英吉利海峽，有的飛彈竟然在希特勒的防空指揮部爆炸，圍繞V1飛彈失靈事件展開的一系列研究，孕育了一門新的學科-可靠性工程學?？煽?，不可靠原來認為是一個主觀模糊的概念，但當時統(tǒng)計學和概率論已有相當?shù)陌l(fā)展，當時研究飛彈的科研人員決定引入數(shù)學工具來探討該問題。他們認為飛彈不失靈的概率是各部分不失靈的概率的乘

10、積。如果想轟炸某一目標，同時發(fā)射的導彈的數(shù)目應該大于這一概率乘積的倒數(shù)。研究人員吧失靈的原因分成幾個部分，動力部分、導航部分、引爆部分等。由于戰(zhàn)爭的原因，戰(zhàn)后德國研究人員基于這些研究創(chuàng)立了可靠性的基礎理論。第二次世界大戰(zhàn)太平洋戰(zhàn)區(qū)美軍軍用電子器失效事件,當年美日激戰(zhàn)正酣，美軍急需大量的軍用電子器。美國軍用設備的軍用電子器運到南太平洋島嶼的基地竟然有60%失效，送到艦船和前線時，又有50%失效。為了解決該問題，美國1943年開始研究，進行了大量實驗，發(fā)現(xiàn)了電子元件失效的普遍規(guī)律。這個規(guī)律可以用一條曲線表示，其形狀和西式浴盆很像，就是當時赫赫有名的浴盆曲線。這一曲線和人類死亡率曲線極為相似。該曲線

11、得到一系列有意義的結論?；谠撗芯砍晒?，美軍制造高溫高濕、振動、沖擊、過荷等一系列惡劣條件，加速缺陷元件失效，盡量使優(yōu)質元件裝入機器。朝鮮戰(zhàn)爭以后，可靠性進入了量化研究階段。1957年，美國正式公布了軍用電子器件的可靠性試驗規(guī)范，奠定了可靠性試驗的技術基礎。（美國國防部電子設備可靠性咨詢小組AGREE）接著基于可靠性研究成果，宇宙飛船、人造衛(wèi)星、核潛艇獲得高可靠性，在進行了苛刻的環(huán)境試驗，制造成功?？梢姡豪碚摵蛯嵺`是不可分割的，而且是互相推動的。不能光講理論而不基于試驗，也不能亂做試驗而沒有理論支撐。實踐試驗和理論就像太極中的陰陽，在一起不斷交流融合旋轉，學科才會呈現(xiàn)出生命力。同時，周真老師在

12、介紹可靠性測試的時候提到了外國對于軍用發(fā)動機的測試，他說，外國的測試產業(yè)是相當商業(yè)化的，軍用發(fā)動機，可以事先安裝于F1賽車或者民航客機上，進行商業(yè)化運作，這樣做，既達到了可靠性測試的目的，又增加了商業(yè)收入，還能起到大眾娛樂的目的。所以，國內的可靠性測試，不管是從手段，還是技術上，都有著向國外學習的方面。（3） 傳感器2號，今天參觀了主樓的傳感器實驗室。傳感器實驗室是我們測控專業(yè)傳感器技術方向的重點實驗室，主要用于本科生教學和研究生科研教學。實驗室除了常用的試驗設備外，還有幾臺可以進行傳感器制作的專業(yè)精密設備。這個實驗室里面陳列了許多老師們研究的成果。老師們依次介紹了傳感器的一些研究方向和近幾年

13、的發(fā)展趨勢。在介紹這些設備的同時老師們還串插了很多在現(xiàn)實生產和檢測中對于特定的產品還有其他特定的檢測條件需要的檢測。介紹了很多他在做項目時遇到的很多現(xiàn)實的問題和常見的設備管理經驗。通過今天的實習，我知道了許多正在研制和已經研制的傳感器方面的技術成果。這些產品是我對傳感器有了更多的認識。下面對老師的介紹和事后我所查的資料做個整理。1傳感器定義: “能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄

14、和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。2傳感器作用：人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。 在現(xiàn)代工業(yè)生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產過程中的各個參數(shù)，使設備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優(yōu)良的傳

15、感器，現(xiàn)代化生產也就失去了基礎。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域?？梢院敛豢鋸埖卣f，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。 由此可見，傳感器技術在發(fā)展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發(fā)展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。3傳感器分類：可以用不同的觀點對傳感器進行分類：它們的轉換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應)；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材

16、料和工藝等。 根據傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類 ： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。 化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。 4傳感器特性：傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的

17、輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，

18、所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。5傳感器發(fā)展前景：目前，全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。有關專家指出，傳感器領域的主要技術將在現(xiàn)有基礎上予以延伸和提高，各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產業(yè)化，競爭也將日益激烈。新技術的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場，比如無線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場份額的擴大。（4） 自動化儀表與過程控制周五的第一節(jié)課，測控系主任羅中明老師帶我們參觀的是過程控制實驗室，羅老師在短短的一個半小時內不僅為我們講解了測控專業(yè)B方向都有哪些特色的課程，還為我們提出了很多今后工作和生活的建議，老

19、師教導我們要好好學習英語，并且盡可能的考研，因為就當前的形式而言，我們大學本科所學習的這些課程對我們今后的生活是遠遠不夠的，所以我們就需要認定自己的方向，并為這個方向努力學習和鉆研。言歸正傳，在過程控制系統(tǒng)實驗室我們參觀的主要是那里陳列的一臺過程控制系統(tǒng)實驗裝置，該裝置是集自動化儀表技術、計算機技術、通訊技術、自動控制技術為一體的多功能實驗裝置。該裝置由控制對象、控制屏、計算機三部份組成，模擬了工業(yè)生產過程的四大熱工參數(shù)對象，即流量對象、溫度對象、壓力對象以及液位對象。并且采用了標準的工業(yè)自動化儀表，可實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辯識、單回路控制、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、解耦控制、變比值控制

20、等多種控制形式，控制對象全部來源于工業(yè)現(xiàn)場，拉近了實驗室與工業(yè)現(xiàn)場的距離，可以說，這臺儀器可以作為一個大型的煉油廠的微縮模型。關于自動化儀表定義：自動化儀表，是由若干自動化元件構成的，具有較完善功能的自動化技術工具。它一般同時具有數(shù)種功能，如測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。自動化儀表本身是一個系統(tǒng)，又是整個自動化系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。自動化儀表是一種“信息機器”，其主要功能是信息形式的轉換，將輸入信號轉換成輸出信號。信號可以按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。分類：自動化儀表分類方法很多，根據不同原則可以進行相應的分類。 按儀表所使用的能源分類，可以分

21、為氣動儀表、電動儀表和液動儀表（很少見）； 按儀表組合形式，可以分為基地式儀表、單元組合儀表和綜合控制裝置；儀表安裝形式，可以分為現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表； 根據儀表有否引入微處理機（器）又可分為智能儀表與非智能儀表。根據儀表信號的形式可分為模似儀表和數(shù)字儀表。組成：顯示儀表根據記錄和指示、模擬與數(shù)字等功能，又可分為記錄儀表和指示儀表、模擬儀表和數(shù)顯儀表，其中記錄儀表又可分為單點記錄和多點記錄（指示亦可以有單點和多點），其中又有在紙記錄或無紙記錄，若是有紙記錄又分筆錄和打印記錄。 調節(jié)儀表可是以分為基地式調節(jié)儀表和單元組合式調節(jié)儀表。由于微處理機引入，又有可編程調節(jié)器與固定程序調節(jié)器之分。

22、 執(zhí)行器由執(zhí)行機構和調節(jié)閥兩部分組成。執(zhí)行機構按能源劃分有氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器，按結構形式可以分為薄膜式、活塞式（氣缸式）和長行程執(zhí)行機構。調節(jié)閥根據其結構特噗和流量特性不同進行分類，按結構特點分通常有直通單座、直通雙座、三通、角形、隔膜、蝶形、球閥、偏心旋轉、套筒（籠式）、閥體分離等，按流量特性分為直線、對數(shù)（等面分比）、拋物線、快開等。 這類分類方法相對比較合理，儀表覆蓋面也比較廣，但任何一種分類方法均不能將所有儀表分門別類地劃分得井井有序，它們中間互有滲透，彼此溝通。例如變送器具有多種功能，溫度變送器可以劃歸溫度檢測儀表，差壓變送器可以劃歸流量檢測儀表，壓力變送器可以劃歸壓

23、檢測儀表，若用兀壓法測液位可以劃歸物位檢測儀表，很難確切劃歸哪一類，中外單元組合儀表中的計算和輔助單元也很難歸并。發(fā)展趨勢：自動化儀表發(fā)展趨勢是：、控制目標由實現(xiàn)過程工藝參數(shù)的穩(wěn)定運行發(fā)展為以最優(yōu)質量為指標的最優(yōu)控制。 、控制方法由模擬的反饋控制發(fā)展為數(shù)字式的開環(huán)預測控制；由傳統(tǒng)的手動定值調節(jié)器、PID調節(jié)器以及各種順序控制裝置，發(fā)展為以微型機構成的數(shù)字調節(jié)器和自適應調節(jié)器。 自動化技術的發(fā)展趨勢是系統(tǒng)化、柔性化、集成化和智能化。自動化技術不斷提高光電子、自動化控制系統(tǒng)、傳統(tǒng)制造等行業(yè)的技術水平和市場競爭力，它與光電子、計算機、信息技術的融合和創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造和形成新的行業(yè)經濟增長點，同時不斷提

24、供新的行業(yè)發(fā)展的管理戰(zhàn)略哲理。 并行工程（CE）、敏捷制造（AM）等。數(shù)控技術趨于模塊化、網絡化、多媒體和智能化；CAD/CAM系統(tǒng)面向產品的整個生命周期；自動控制內容發(fā)展到對產品質量的在線監(jiān)測與控制，設備運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測、診斷和事故處理、生產狀態(tài)的監(jiān)控和設備之間的協(xié)調控制與連鎖保護，以及廠級管理決策與控制等；系統(tǒng)網絡普遍以通用計算機網絡為基礎；自動化控制產品正向著成套化、系列化、多品種方向發(fā)展；以自動控制技術、數(shù)據通信技術、圖象顯示技術為一體的綜合性系統(tǒng)裝置成為國外工業(yè)過程控制的主導產品，現(xiàn)場總線成為自動化控制技術發(fā)展的第一熱點；可編程控制器（PLC）與工業(yè)控制系統(tǒng)（DCS）的實現(xiàn)功能越來

25、越接近。關于過程控制。以表征生產過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內的自動控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對過程參量的控制，可使生產過程中產品的產量增加、質量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式，這是過程控制的主要方式。在石油、化工、冶金、電力、輕工和建材等工業(yè)生產中連續(xù)的或按一定程序周期進行的生產過程的自動控制稱為生產過程自動化。生產過程自動化是保持生產穩(wěn)定、降低消耗、降低成本、改善勞動條件、促進文明生產、保證生產安全和提高勞動生產率的重要手段,

26、是20世紀科學與技術進步的特征,是工業(yè)現(xiàn)代化的標志。凡是采用模擬或數(shù)字控制方式對生產過程的某一或某些物理參數(shù)進行的自動控制就稱為過程控制。過程控制系統(tǒng)（process control systems）可以分為常規(guī)儀表過程控制系統(tǒng)與計算機過程控制系統(tǒng)兩大類。隨著工業(yè)生產規(guī)模走向大型化、復雜化、精細化、批量化，靠儀表控制系統(tǒng)已很難達到生產和管理要求，計算機過程控制系統(tǒng)是近幾十年發(fā)展起來的以計算機為核心的控制系統(tǒng)。過程控制在石油、化工、電力、冶金等部門有廣泛的應用。20世紀50年代，過程控制主要用于使生產過程中的一些參量保持不變，從而保證產量和質量穩(wěn)定。60年代，隨著各種組合儀表和巡回檢測裝置的出現(xiàn)

27、，過程控制已開始過渡到集中監(jiān)視、操作和控制。70年代，出現(xiàn)了過程控制最優(yōu)化與管理調度自動化相結合的多級計算機控制系統(tǒng)。以表征生產過程的參數(shù)為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內的自動控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。例如，鍋爐中蒸汽的產生、分餾塔中原油的分離等。表征過程的主要參數(shù)有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對過程參數(shù)的控制，可使生產過程中產品的產量增加、質量提高和能耗減少。蒸汽鍋爐的液位控制系統(tǒng)是過程控制系統(tǒng)的一個例子（圖1）。當產生蒸汽的耗水量與鍋爐進水量相等時，液位保持在給定的正常標準值。蒸汽量的增加或減少即引起液位的下降

28、或上升。差壓傳感器將液、汽間的壓差（代表實際液位）與給定壓差（代表給定液位）比較，得到兩者的差值，稱為偏差（代表實際液位與給定液位之差）?？刂破鞲鶕钪蛋凑罩付ㄒ?guī)律發(fā)出相應信號，控制調節(jié)閥的閥門，使液位恢復到給定的標準位置，從而實現(xiàn)對液位的自動控制。一般的過程控制系統(tǒng)（圖2）通常采用反饋控制的形式，這是過程控制的主要方式。而在批量型的過程操作中則需要采用順序控制系統(tǒng)。例如，化學反應器中催化劑的注入需要等到反應物升溫至一定數(shù)值后才能開始，操作必須遵守嚴格的順序。順序控制常采用可編程序邏輯控制器來實現(xiàn)。在實際生產過程中，往往有多個參數(shù)（被控量）需要控制,又有多個變量可用作控制量。在很多情況下,被

29、控量與控制量之間呈現(xiàn)出交互影響的關系，每個控制量的變化會同時引起幾個被控量變化。這種變量間的交互影響稱為耦合。耦合的存在會使過程控制系統(tǒng)變得復雜化。簡化控制系統(tǒng)結構的一種方法是采用解耦控制（見解耦控制問題），通過引入某種補償網絡或補償通道把一個有耦合的多變量過程化成一些無耦合的單變量過程來處理，或者經過適當?shù)淖儞Q和處理以減小耦合影響。多變量頻域方法是研究和設計多變量耦合過程控制系統(tǒng)的一種有效工具。過程控制在石油、化工、電力、冶金等部門有廣泛的應用。50年代，過程控制主要用于使生產過程中的一些參數(shù)保持不變,從而保證產量和質量穩(wěn)定。60年代,隨著各種組合儀表和巡回檢測裝置的出現(xiàn)，過程控制已開始過渡

30、到集中監(jiān)視、操作和控制。它具有5個層次的功能：調度;操作模式確定；質量控制；反饋控制(自動調節(jié))和順序控制；故障的防止和彌補。80年代，過程控制系統(tǒng)開始與過程信息系統(tǒng)相結合，具有更多的功能。過程信息系統(tǒng)在操作員與自動化系統(tǒng)之間提供了人機交互功能，各種顯示屏幕能顯示過程設備的狀態(tài)、報警和過程變量數(shù)值的流程圖，并能在屏幕的一定區(qū)域顯示過去的信息。過程信息系統(tǒng)還能統(tǒng)一處理銷售、設計、內部運輸、存儲、包裝、行情調查、會計、維修、管理等環(huán)節(jié)的信息，溝通企業(yè)內部和企業(yè)內外的信息，并能根據使用人員的需要有選擇地提供信息報告。例如，顧客的訂貨單可在門市部送到信息系統(tǒng)中而立即傳送到信息系統(tǒng)的生產調度部門。發(fā)展趨

31、勢:計算機控制系統(tǒng)以其特有的優(yōu)勢和強大的功能,已在過程控制領域得到廣泛的應用。同時,隨著計算機軟硬件技術和通訊技術的飛速發(fā)展,新的控制理論和新的控制方法也層出不窮。展望未來,它的發(fā)展趨勢有以下幾個方面。(1)大力推廣應用成熟的先進技術。普及應用具有智能I/O模塊的、功能強、可靠性高的可編程控制器(PLC),廣泛使用智能化調節(jié)器,采用以位總線(Bitbus)、現(xiàn)場總線(Fieldbus)技術等先進網絡通訊技術為基礎的新型DCS和FCS控制系統(tǒng)。(2)大力研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)。智能控制是一種無需人的干預就能夠自主地驅動智能機器實現(xiàn)其目標的過程,也是用機器模擬人類智能的又一重要領域。智能控制系統(tǒng)的

32、類型主要包括:分級梯階智能控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、學習控制系統(tǒng)、人工神經網絡控制系統(tǒng)和基于規(guī)則的仿人工智能控制系統(tǒng)等。(3)控制與管理結合,向低成本自動化(LowCostAutomation,LCA)方向發(fā)展。LCA是一種以現(xiàn)代技術實現(xiàn)常規(guī)自動化系統(tǒng)中的主要的、關鍵的功能,而投資較低的自動化系統(tǒng)。在DCS和FCS的基礎上,采用先進的控制策略,將生產過程控制任務和企業(yè)管理任務共同兼顧,構成計算機集成控制系統(tǒng)(CIPS),可實現(xiàn)低成本綜合自動化系統(tǒng)的方向發(fā)展?？傊?由于計算機過程控制在控制、管理功能、經濟效益等方面的顯著優(yōu)點,使之在石油、化工、冶金、航天、電力、紡織、印刷、醫(yī)藥、食品

33、等眾多工業(yè)領域中得到廣泛的應用。計算機控制系統(tǒng)將會隨著計算機軟硬件技術、控制技術和通訊技術的進一步發(fā)展而得到更大的發(fā)展,并深入到生產的各部門。（5） 電測量技術電測法為應力測試方法中的一種，金屬電阻絲承受拉伸或壓縮變形時，電阻也將發(fā)生變化。將電阻絲往復繞成特殊形狀（如柵狀），就可做成電阻應變片。測量前，將電阻應變片用特殊的膠合劑黏貼在欲測應變的部位，當殼體受到載荷作用發(fā)生變形時，電阻應變片中的電阻絲隨之一起變形，導致電阻絲長度及截面積德改變，從而引起其電阻值的變化?？梢?，電阻的變化與應變有一定的對應關系。通過電阻應變儀，就可測得相應的變化。利用胡克定律或其他理論公式，就可求得應力值。 電測時，

34、應盡量消除產生各種測量誤差的因素。例如，應變片位置的偏差，應變片與殼壁接觸的緊密程度，應變片與導線的焊接質量，環(huán)境、溫度的變化等。主要研究內容：電磁參數(shù)的測量方法，測量儀器、儀表、測試系統(tǒng)以及非電量測量的電測技術。數(shù)字化的測量方法、模塊化的儀表結構、高速的數(shù)據采集與傳輸及測量的自動化、智能化、虛擬化、網絡化，使測量方式有了革命性的突破，儀器、儀表的功能、性能、測量速度、可靠性、使用性都有了提高與改進。發(fā)展前景：儀器、儀表、計算機，元器件，材料，工藝設備，技術測試裝置以及電力電子設備等有關研制、生產、經營部門對該方面人才的需求越來越大。（6） 講座智能電網技術智能電網就是電網的智能化（智電電力）

35、，也被稱為“電網2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現(xiàn)電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標，其主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。美國能源部Grid 2030：一個完全自動化的電力傳輸網絡，能夠監(jiān)視和控制每個用戶和電網節(jié)點，保證從電廠到終端用戶整個輸配電過程中所有節(jié)點之間的信息和電能的雙向流動。中國物聯(lián)網校企聯(lián)盟：智能電網由很多部分組成，可分為：智能變電站，智能

36、配電網，智能電能表，智能交互終端，智能調度，智能家電，智能用電樓宇，智能城市用電網，智能發(fā)電系統(tǒng)，新型儲能系統(tǒng)?，F(xiàn)在對其中的一部分做簡單介紹。歐洲技術論壇：一個可整合所有連接到電網用戶所有行為的電力傳輸網絡，以有效提供持續(xù)、經濟和安全的電力。中國科學院電工研究所：智能電網是以包括各種發(fā)電設備、輸配電網絡、用電設備和儲能設備的物理電網為基礎，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術、網絡技術、通訊技術、計算技術、自動化與智能控制技術等與物理電網高度集成而形成的新型電網，它能夠實現(xiàn)可觀測（能夠監(jiān)測電網所有設備的狀態(tài)）、可控制（能夠控制電網所有設備的狀態(tài)）、完全自動化（可自適應并實現(xiàn)自愈）和系統(tǒng)綜合優(yōu)化平衡（發(fā)電、

37、輸配電和用電之間的優(yōu)化平衡），從而使電力系統(tǒng)更加清潔、高效、安全、可靠。美國電力科學研究院：IntelliGrid是一個由眾多自動化的輸電和配電系統(tǒng)構成的電力系統(tǒng)，以協(xié)調、有效和可靠的方式實現(xiàn)所有的電網運作：具有自愈功能；快速響應電力市場和企業(yè)業(yè)務需求；具有智能化的通信架構，實現(xiàn)實時、安全和靈活的信息流，為用戶提供可靠、經濟的電力服務。國家電網中國電力科學研究院：以物理電網為基礎(中國的智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各電壓等級電網協(xié)調發(fā)展的堅強電網為基礎)，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。它以充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)

38、化資源配置、確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質量、適應電力市場化發(fā)展等為目的，實現(xiàn)對用戶可靠、經濟、清潔、互動的電力供應和增值服務。費控智能電能表生產工藝費控智能電能表功能介紹計量功能具有正向有功電能、反向有功電能計量功能，能存儲其數(shù)據，并可以據此設置組合有功電能。具有分時計量功能，有功電能量按相應的時段分別累計、存儲總、尖、峰、平、谷電能量。存儲上12個月的總電能和各費率電能量； 2、 費控功能電能表能接收遠程售電系統(tǒng)下發(fā)的拉閘、允許合閘、直接合閘、ESAM數(shù)據抄讀指令時，需通過嚴格的安全認證。3、安全認證加密功能電能表采用ESAM模塊進行安全認證，ESAM模塊的

39、加密算法采用SM1國密算法。ESAM嵌入在設備內，實現(xiàn)安全存儲、數(shù)據加密解密、雙向身份認證、存取權限控制、線路加密傳輸?shù)劝踩刂乒δ堋?、事件記錄永久記錄電能表清零事件的發(fā)生時刻及清零時的電能量數(shù)據。記錄編程總次數(shù)，最近10次編程的時刻、操作者代碼、編程項的數(shù)據標識。記錄校時總次數(shù)（不包含廣播校時），最近10次校時的時刻、操作者代碼。記錄掉電的總次數(shù)，最近10次掉電發(fā)生及結束的時刻。記錄最近10次遠程控制拉閘和最近10次遠程控制合閘事件，記錄拉、合閘事件發(fā)生時刻和電能量等數(shù)據。記錄開表蓋總次數(shù)，最近10次開表蓋事件的發(fā)生、結束時刻及對應的電能量數(shù)據，停電期間，只記錄最早的一次開表蓋事件。記錄電源異常事件總次數(shù)，最近10次發(fā)生、結束時刻及對應的電能量數(shù)據。記錄內置負荷開關誤動作事件總次數(shù)，最近10次發(fā)生、結束時刻及對應的電能量數(shù)據。5、費率、時段方案具有兩套費率時段