測控系統(tǒng)總體設(shè)計技術(shù)

測控系統(tǒng)總體設(shè)計是一個戰(zhàn)略性的工作，它的優(yōu)劣直接影響到測控系統(tǒng)和儀器的性能和使用，總體設(shè)計不合理可能制造出后不久就被淘汰，缺乏競爭力，所以總體設(shè)計是創(chuàng)造性的工作，特別是現(xiàn)代測控系統(tǒng)，是光、電、機(jī)、液、氣、計算機(jī)技術(shù)的綜合。測控系統(tǒng)總體設(shè)計概述設(shè)計方法概述傳統(tǒng)工程設(shè)計中，將設(shè)計過程劃分為：方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和工藝設(shè)計。

現(xiàn)代工程設(shè)計中，將設(shè)計過程劃分為：產(chǎn)品規(guī)劃、制造、檢測、試驗、營銷、運行、維護(hù)、報廢、回收等全過程的全方位設(shè)計。

從設(shè)計的過程和方法看，特點如下：（1）設(shè)計是一種工程活動（2）設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動（3）設(shè)計是一個綜合、決策、迭代、尋優(yōu)的過程

從設(shè)計任務(wù)的要求來劃分，通常有三種不同類型的設(shè)計：（1）開發(fā)性設(shè)計（2）適應(yīng)性設(shè)計（3）變型設(shè)計測控系統(tǒng)設(shè)計過程的劃分

1、根據(jù)工作對象的性質(zhì)來劃分（1）行為描述和設(shè)計（功能描述）（2）結(jié)構(gòu)描述和設(shè)計（行為映射為結(jié)構(gòu)模塊）（3）物理描述和設(shè)計（結(jié)構(gòu)映射為物理實現(xiàn)）2、根據(jù)工作特點來劃分（1）分析設(shè)計任務(wù)（2）總體設(shè)計（3）在專家評審的基礎(chǔ)上優(yōu)化總體設(shè)計（4）詳細(xì)技術(shù)設(shè)計（5）組裝調(diào)試樣機(jī)（6）修改優(yōu)化設(shè)計（7）整理歸檔總體設(shè)計及其內(nèi)容包括設(shè)計任務(wù)分析、功能的規(guī)劃、技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、可靠性指標(biāo)的確定，工作原理、測量方案的選擇，結(jié)構(gòu)布局造型設(shè)計，模塊劃分與相互接口設(shè)計、人機(jī)界面設(shè)計，供電與功耗設(shè)計，電磁兼容設(shè)計以及通信與對外接口設(shè)計等內(nèi)容。測控系統(tǒng)設(shè)計需求分析“需求”是用戶想要的非形式化的描述，用戶的需求分功能性需求和非功能性需求兩種。功能性需求說明了要設(shè)計的系統(tǒng)必須能做什么，例如測量某物理量的量值；非功能性需求是指設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，包括測量量程、準(zhǔn)確度、物理尺寸、重量、價格、功耗、設(shè)計進(jìn)度、可靠性等。設(shè)計任務(wù)分析1、對設(shè)計任務(wù)的要求（1）正確性（2）無二義性（3）完整性（4）可檢驗性（5）一致性（6）可修改性（7）可溯源性設(shè)計任務(wù)分析2、設(shè)計任務(wù)分析的內(nèi)容（1）了解儀器的功能用途（2）了解被測控參數(shù)的特點（3）了解被測控參數(shù)載體的特點（4）了解儀器的使用條件和環(huán)境（5）了解國內(nèi)外同類產(chǎn)品（6）應(yīng)考慮設(shè)計的其他影響因素（7）了解國內(nèi)外的加工工藝水平以及關(guān)鍵元器件的生產(chǎn)銷售情況功能規(guī)劃和指標(biāo)確定調(diào)試儀器儀表的組成及使用電子測量儀器總體分為專用儀器和通用儀器兩大類。專用儀器為一個或幾個產(chǎn)品而設(shè)計，可檢測該產(chǎn)品的一項或多項參數(shù)，例如電視信號發(fā)生器、電冰箱性能測試儀等。通用儀器為一項或多項電參數(shù)的測試而設(shè)計，可檢測多種產(chǎn)品的電參數(shù)，例如示波器、函數(shù)發(fā)生器等。

對通用儀器，一般按功能又可細(xì)分為以下幾類：信號產(chǎn)生器電壓表及萬用表信號分析儀器頻率時間相位測量儀器元器件測試儀電路特性測試儀其他儀器，用于和上述儀器配合使用的輔助儀器各種測試儀器按顯示特性可分為以下三類：

模擬式數(shù)字式屏幕顯示在調(diào)試（調(diào)整、測試）流水作業(yè)線上，每個調(diào)試工序（位）所需的儀器儀表，調(diào)試工藝文件中都要明確的規(guī)定。操作者必須按連接示意圖正確接線，然后按調(diào)試工藝卡要求完成調(diào)試。為了保證儀器儀表的正常工作和測試結(jié)果的精度，應(yīng)注意以下幾個問題：

調(diào)試線上所用儀器儀表，都應(yīng)經(jīng)過計量并在有效期內(nèi)（生產(chǎn)線上的測試儀器一般每年進(jìn)行一次計量校準(zhǔn)）。為了保證測量精度，應(yīng)滿足測量儀器儀表的使用條件。對于需要預(yù)熱的儀器儀表，開始使用時應(yīng)達(dá)到規(guī)定的預(yù)熱時間。儀器儀表在通電前要檢查機(jī)械校零，通電后要進(jìn)行電校零。在調(diào)試過程中，要選擇合適的量程。調(diào)試與檢測安全調(diào)試周圍環(huán)境安全調(diào)試場所除整潔外，要保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸?，不?yīng)有劇烈的振動和很強(qiáng)的電磁干擾，測試臺及工作場地必須鋪設(shè)絕緣膠墊。配備的滅火器應(yīng)適應(yīng)滅電氣起火。供電安全調(diào)試場所應(yīng)有漏電保護(hù)開關(guān)和過載保護(hù)開關(guān)，電源開關(guān)、電源線及插頭插座必須符合安全用電要求，任何帶點導(dǎo)體不得裸露?？傠娫撮_關(guān)，應(yīng)放在明顯且易于操作的位置，并設(shè)置相應(yīng)的指示燈。

注意交流調(diào)壓器的接法。調(diào)試中往往使用交流調(diào)壓器進(jìn)行加載和調(diào)整試驗。由于普通調(diào)壓器輸入與輸出端不隔離，必須正確區(qū)分相線與零線的接法。

在調(diào)試場所最好裝備隔離變壓器，一方面可以保證調(diào)試人員操作安全，另一方面防止檢測設(shè)備故障與電網(wǎng)之間相互影響。接入隔離變壓器之后，再接調(diào)壓器，則無論如何接線均可保證安全。這是因為次級抽頭對地是懸浮的，對地不能形成回路。所以單獨接觸次級的任一端對地都不會形成放電的回路。但是如果將任意一端接地,另一端就是“火線”(相對地是高電位)，這時也是危險的。另外,如果同時接觸到兩端也是會發(fā)生觸電事故的。還有:如果隔離變壓器的初次級絕緣不良也是很危險,有可能使次級兩端都變成“火”線。所以使用隔離變壓器,最好是初次級不在同一個線包上。幾個必須記住的安全操作觀念：1.不通電不等于不帶電斷開電源開關(guān)不等于斷開電源，如圖所示雖然開關(guān)處于OFF位置，但相關(guān)部分仍然帶電，只有拔下電源插頭才是真正斷開電源。2.對大容量高壓電容只有進(jìn)行放電操作后才是不帶電調(diào)試技術(shù)

調(diào)試技術(shù)包括調(diào)整和測試兩部分：

調(diào)整：主要是對電路的參數(shù)調(diào)整。一般是對電路中可調(diào)元件，如電位器、電容器、電感等以及有關(guān)機(jī)械部分進(jìn)行調(diào)整，使電路達(dá)到預(yù)定的功能和性能要求。

測試：主要是對電路的各項技術(shù)指標(biāo)和功能進(jìn)行測量和試驗，并同設(shè)計性能指標(biāo)進(jìn)行比較，以確定電路是否合格。

調(diào)整和測試是相互依賴、相互補(bǔ)充的，通常統(tǒng)稱為調(diào)試。在實際工作中，二者是一項工作的兩個方面，測試、調(diào)整；再測試、再調(diào)整；直到實現(xiàn)電路設(shè)計指標(biāo)。調(diào)試時對前期的裝配技術(shù)和設(shè)計工作的總檢查，各種缺陷和錯誤都會在調(diào)試中暴露和發(fā)現(xiàn)。調(diào)試有兩種不同類型：1、產(chǎn)品調(diào)試：是電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一個工序，調(diào)試的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的性能指標(biāo)。產(chǎn)品調(diào)試有如下要點：正常情況下無原理性錯誤；元器件都已檢測過，基本沒有失效；由于是流水線作業(yè)，故障往往有一定的規(guī)律。產(chǎn)品調(diào)試流程2、樣機(jī)調(diào)試：是產(chǎn)品研制和電子制造中的重要環(huán)節(jié)，對調(diào)試工作者理論和實際能力以及經(jīng)驗要求較高，一般是由技術(shù)人員自己完成。調(diào)試要點：充分估計裝配差錯（錯裝、橋接、虛焊等）；不可忽視的工藝欠缺（零件選用、印制板設(shè)計和制造、干擾等）；也要考慮原理設(shè)計問題。調(diào)試要領(lǐng)：電源第一、先靜后動、先分后合。整機(jī)檢測：產(chǎn)品檢驗一般分三階段：零件入庫檢驗、生產(chǎn)逐級檢驗、整機(jī)檢驗。整機(jī)檢驗包括指標(biāo)檢測、考機(jī)、環(huán)境試驗。直接檢測：外觀完好、附件齊全、旋鈕和按鍵靈活等。指標(biāo)測試：產(chǎn)品的主要指標(biāo)以及耐壓、絕緣等?？紮C(jī)（老化）：帶負(fù)荷長時間工作。環(huán)境試驗：模擬極限工作環(huán)境。溫度—上下限溫度試驗4～24小時；濕度—一定濕度下放置4～12小時后測試：振動和沖擊—在專用振動臺上振動一定時間后，再在沖擊臺上進(jìn)行幾十次沖擊試驗；運輸試驗—如在三級公路上行駛200km；跌落試驗—由30～80cm高度跌落在硬地面上，然后進(jìn)行檢測。

故障檢測方法采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ檎?、判斷和確定故障具體部位及其原因，是故障檢測的關(guān)鍵。具體應(yīng)用中要針對具體檢測對象，交叉、靈活加以運用，并不斷總結(jié)適合自己工作領(lǐng)域的經(jīng)驗方法，才能達(dá)到快速準(zhǔn)確有效排除故障的目的。

觀察法通過人體感覺發(fā)現(xiàn)電子線路故障的方法。觀察法靜態(tài)觀察法(不通電觀察法)動態(tài)觀察法(通電觀察法)

1、靜態(tài)觀察法：不通電的情況下，按照先外后內(nèi)、循序漸進(jìn)的順序，靜心凝神、仔細(xì)觀察。打開機(jī)殼前，先檢查外表，看有無碰傷、按鍵和插口電纜有無損壞、保險是否完好等；打開機(jī)殼后，看元件有無相碰、斷線、燒壞等現(xiàn)象，然后用手和工具進(jìn)一步檢查。

2、動態(tài)觀察法：線路通電后，運用人體視覺、嗅覺、聽覺、觸覺檢查線路故障。通電時最好采用隔離變壓器并逐步加電，同時應(yīng)使用儀器（電流、電壓表）監(jiān)視電路狀態(tài)。通電后，注意看電路有無打火、冒煙等現(xiàn)象；聽有無異常響聲；聞有無燒焦、燒糊等異味；觸摸一些管子、集成塊是否發(fā)燙，發(fā)現(xiàn)異常立即斷電。測量法電阻法、電壓法、電流法、邏輯狀態(tài)法、波形法。測量法電阻法“在線”和“離線”兩種方式電壓法交流和直流兩種電壓測量電流法直接測量和間接測量邏輯狀態(tài)法波形法

1、電阻法：電阻法是利用萬用表歐姆檔測量電器的集成電路、晶體管各腳和各單元電路的對地電阻值，以及各元器件自身的電阻值來判斷故障的一種檢修方法。“在線”測量時，需要考慮被測元件受其它并聯(lián)支路的影響，應(yīng)對照原理圖分析判斷；正常所測的阻值會比元器件的實標(biāo)標(biāo)注阻值相等或小，不可能存在大于實標(biāo)標(biāo)注阻值，若是，則所測的元器件存在故障?！半x線”測量又叫

"脫焊"電阻測量，由于被測元器件一端或?qū)⒄麄€元器件從印刷電路板上脫焊下來，再用萬用表電阻的一種方法，這種方法操作起來較煩，但測量的結(jié)果卻準(zhǔn)確、可靠。（1）開關(guān)件檢測各種電器中的開關(guān)組件很多，測量它們的接觸電阻和斷開電阻是判斷開關(guān)組件質(zhì)量好壞是最常用的手段。在線電阻測量開關(guān)的接觸電阻應(yīng)小于0.5Ω，否則為接觸不良。斷開電阻一般應(yīng)大于幾千歐為正常。（2）元器件質(zhì)量檢測電阻法可以判斷電阻、電容、電感線圈、晶體管的質(zhì)量好壞。電阻法操作時，一般是先測試在線電阻的阻值。測得各元器件阻值后，萬用表的紅、黑表棒要互換一次后，再測試一次阻值。兩次測試阻值的結(jié)果與正常值進(jìn)行比較，相差較大者往往是故障所在。對重點懷疑的元器件可脫焊進(jìn)一步檢測。（3）接插件的通斷檢測電器內(nèi)部的接插件很多，如：電源轉(zhuǎn)換插座、線路板上的各式各樣的接插組件等，均可用電阻法測試其好壞。如：對圓孔型插座可通過插頭插入與撥出來檢測接觸電阻。對其他接插組件檢測時，可通過擺動接插件來測其接觸電阻，若阻值大小不定，說明有接觸不良故障。

幾點說明（1）電阻法對檢修開路或短路性故障十分有效。檢測中，往往先采用在線測方式，在發(fā)現(xiàn)問題后，可將元器件拆下后再檢測。