測控技術與儀器在實踐中的應用

鄭紫月

（南京航空航天大學，江蘇 南京 211106）

前言

我國經濟快速發展，推動高新技術融入實踐應用中，有效提高社會運行效率的同時，提高社會發展水平。而未來進一步推動社會進步，就需要重點關注測控技術以及相關儀器應用，而相關專業與行業也將會成為我國實現科技大國重要工具。但是我國在測控技術應用方面存在起步晚，仍需要將其充分分析，詳細解讀重點內容，為未來發展奠定基礎。

一、測控技術與儀器

測控技術以及相關儀器在實際應用時重點突出控制技術與儀器技術。控制技術負責測控控制系統整體健康運行，保證數據性準確性，進而實現高度協調化。而儀器技術則專門負責儀器前期設計、中期生產與后期驗收，以及在正式投入使用后養護與維修[1]。在我國工業快速發展的當下，測控技術水平與要求不斷提高。針對負責對象差異，測控技術從以下幾個角度實施，分別為傳感器、數據采集、信號分析等系統。這三類系統都在關聯計算機后實施，可以通過計算機技術實現信息交互。而測控技術應用可以在短時間內為決策者提供高精度信息甄別，將無用數據剔除，進而提升測量準確性，方便準確決策。

二、測控技術與儀器應用

（一）硬件設計

作為測控系統重要構成，硬件設計是否合理，對于后續測控技術應用，測控設備是否高質量運行具有重要意義。為保證設計質量穩步提升，需要在設計階段重點關注以下內容：針對設計限制合理條件。從硬件外形與實際應用效果等多方面充分分析，尤其是硬件是否對于外界環境是否具有較強靈敏性，在惡劣作業環境下是否具備穩定性，以及測控精度都要重點思考，從而保證產品質量穩定，降低成本支出；針對系統電路設計工作，可以借助CPLD、FPGA 等多種具有較強集成性技術應用，可以利用可視化工具與軟件包實現深度開發[2]。

（二）軟件設計

在測控系統中，有例如控制程序、檢測程序等多種軟件，而負責軟件設計時，要從程序是否具有高運行效率，在應用中硬件性能是否穩定等多方面綜合分析。還要針對數據高效處理等多種功能優化現有設計，重點關注數據誤差控制，量程轉換是否流暢，融合差值與數據是否自然等。為提高軟件應用效果，還要提升人機交互相關設計，保障軟件應用富有人性化，操作便捷化。

（三）抗干擾設計

對于測控系統而言，因為其組成部分相對復雜，各個部件都需要較高精密度，這會導致測控系統極易被電磁信號干擾正常工作。所以，實際應用需要有針對性處理測控系統，提升其電磁抗性。一方面，要重點關注數據信息抗干擾能力，可以使用小波變換或者圖像處理，針對數據采用有效補償與及時修正雙重工作，保證測控數據具有高準確性；而另一方面，需要針對電路提升其抗干擾能力。為了有效降低電路干擾影響，需要將磁性屏蔽物、低電阻材料等放在電路內部。還可以利用脈沖變壓器或光電隔離，針對干擾因素實現隔離處理，保障系統健康運行。

三、測控技術與儀器應用對策

（一）航天領域

航空領域不同于其他基礎，具有特殊性，這導致航空領域在應用測控技術獲得相關數據信息具有較高要求。而在過去很長一段時間，因為我國科學技術有限，所以使用人工測量保障數據準確性，無法保障計算精度。為提高數據測量精度，我國開始廣泛應用測控技術，并將大量高性能儀器投入實際應用中，有效提升航空領域測量質量，對于測控精準性也有顯著提升。

（二）農業種植與澆灌

作為我國及經濟發展基石，農業生產對于我國具有重要意義。而在以往農業生產中，農產品種植多由人工完成，這會導致人力大量浪費，但在現在科學技術發展，無論是農業生產的種植還是灌溉環節，都可以借助科學技術來完成。而借助測控技術以及相關儀器，可以有效幫助農民在農業生產后期養護解放勞動力，將原本耗費大量人力物力種植環節有效改善，減少體力勞動支出。而且，測控技術廣泛應用，對于農產品收獲儲存環節，也可以提供良好方案。如圖1 所示。

圖1 測控技術控制大棚內溫度

（三）新型傳感器技術

現在測控技術正處于快速發展中，大量新型傳感器在時間在實踐中被廣泛應用。實際傳感器應用可以劃分為兩類，即數字化傳與集成化，各自傳感器應用環境存在差異[3]。前者負責應用過程監控，后者則負責數據測量。在廣泛應用這兩類傳感器后，獲取數據有效提升準確性。但需要考慮到，這兩類傳感器不僅可以應用于測控作業的使用，在其他作業也同樣具有良好效果。所以，未來測控是否具備良好發展前景，關鍵點就是如何使用新型傳感器替代傳統傳感器，進而提升測量數據質量。

（四）遠程測控

測控技術除在傳統行業廣泛應用，遠程測控也成為其主要應用內容。與傳感器應用相似，遠程測控也普遍應用于各個行業。遠程測控核心即無線通信，再借助網絡通信，實現應用測控技術建設水電與管道等多種工作。借助遠程測控可以及時監控設備，發現設備運行存在故障，直接利用遠程測控實現遠程故障排查，有效降低應用成本，提升問題排查效率。即使是以往人工難以有效檢測位置，也可以借助無線技術有效監控。通過遠程測控，可以有效降低遠程管理難度，提升測控效率，進而提高測控準確性。

（五）控制應用過程

為保證測控系統健康運行，確保工作目標高質量完成，需要在實際應用強化內部管理，對其制度進行完善，從而將以往存在部分不良操作或行為規范化處理，預防因違規操作導致測控作業失誤問題。同時，針對技術應用要及時總結問題與優秀方法，方便了解當前測控技術應用現存問題，并以此為依據，采用科學手段制定合理解決方案。

四、測控技術與儀器應用發展前景

（一）轉變高效培養模式

測控技術和極其儀器應用，與其技術深度開發與普遍性推廣具有直接聯系，這讓人才教育與長期培養成為發展重點內容。在國家政策引導下，我國多所高校都提高測控技術和儀器專業相關人才培養工作。在人才培養工作中，從實踐出發，融合基礎理論，并配備高水平教師隊伍，有效提升整體教學檔次，并對教師定向培養，讓其應用良好教學習慣與意識，提高人才培養水平[4]。而且，產學研一體化深度教學，也是對現有人才培養模式大膽創新，在穩定提升人才發展水平的同時，對于企業產品經濟效益也有顯著提升，這于未來測控技術進一步研究與深度開發具有重要意義。而在高校發展速度不斷加快，越來越多專業投身行業建設，為行業健康發展提供充足后備力量，也對產業未來發展奠定基礎。

（二）提升企業研發水平

在過去很長一段時間，我國企業發展多依靠大量采購測控儀器，或者增加測控技術引入力度，既可以有效降低成本支出，對于更換設備也較為簡單，從而有效提升生產水平。但是在我國經濟快速發展，部分大型企業在儀器引用與技術引進的過程中發現，核心技術才是企業未來健康發展重要內容，所以開始以自身技術深度研發設備、儀器，并積極組織建設研發部門，在穩定提升研發水平的同時，在行業中也有效提升競爭力。使用這種方法讓外部采購資金支出比例有效降低，也可以有效降低技術與儀器不兼容問題，對于提升企業未來健康發展的核心競爭力非常有利，讓企業在未來發展不再被其他企業受限制，可以有效提升企業發展潛力，對于我國測控技術以及儀器健康發展也是具有促進效果。而技術發展重要環節，就是結合企業當前開發能力與高校產學研體系有機結合，實現行業長久發展。

（三）智能化發展

在測控技術以及儀器快速發展下，信息與計算機技術在科學技術高速發展推動下，也在進行良性發展。而測控技術以及儀器目前正朝自動化發展，而測控技術目前主要應用的智能化技術，其目的就是降低勞動力成本支出。借助計算機技術實現內部優化基本算法，對于關鍵信息及時收集，從而顯著提升常規人工收集數據準確性[5-6]。并借助信息反饋，及時下達系統運營相關指令，從而將行業過去過分依賴該技術應用質量問題有效處理。而自動化技術即實現系統在運營時的自動化測試，完成動態反饋。借助該項技術也能有效降低工作強度，提升工作效率。尤其是在計算機技術廣泛應用的當下，可以將大部分任務有效完成，而工作人員主要負責簡單審驗，任務即可高質量完成。而在社會不斷發展的當下，行業發展朝向高度人性化、智能化方向快速發展，對于測控技術應用水平，與相關信息是否具備高效整合能力都有顯著提升。及時抓住時代發展步伐，將會是未來企業與相關行業發展重點關注內容。

結論

現在我國測控技術以及儀器在人們生產生活起到重要應用地位，推動整體生活水平顯著提升，但是也需要當前應用仍存在不少問題，需要從多方面綜合考量，并以科學手段處理問題。同時，相關人才培養工作也要及時跟上，積極融合各種先進技術，例如大數據、智能化，穩定提升測控質量與水平，為我國科技發展奠定基礎，進而實現科技興國。