Teknologjia dhe instrumenti i matjes dhe kontrollit është një teori dhe teknologji që studion marrjen dhe përpunimin e informacionit dhe kontrollin e elementeve të lidhura me to.“Teknologjia dhe instrumentet e matjes dhe kontrollit” i referohet mjeteve dhe pajisjeve për mbledhjen, matjen, ruajtjen, transmetimin, përpunimin dhe kontrollin e informacionit, duke përfshirë teknologjinë e matjes, teknologjinë e kontrollit dhe instrumentet dhe sistemet që zbatojnë këto teknologji.
Teknologjia e matjes dhe kontrollit
Teknologjia dhe instrumentet e matjes dhe kontrollit bazohen në makineri precize, teknologji elektronike, optikë, kontroll automatik dhe teknologji kompjuterike.Ai studion kryesisht parime, metoda dhe procese të reja të teknologjive të ndryshme të testimit dhe kontrollit të saktësisë.Në vitet e fundit, teknologjia kompjuterike ka luajtur një rol gjithnjë e më të rëndësishëm në kërkimin e aplikimit të teknologjisë së matjes dhe kontrollit.
Teknologjia e matjes dhe kontrollit është një teknologji aplikimi që zbatohet drejtpërdrejt në prodhim dhe jetë, dhe aplikimi i saj mbulon fusha të ndryshme të jetës shoqërore si "pesha e bujqësisë, detit, tokës dhe ajrit, ushqimit dhe veshjeve".Teknologjia e instrumenteve është “shumëzuesi” i ekonomisë kombëtare, “oficeri i parë” i kërkimit shkencor, “fuqia luftarake” në ushtri dhe “gjyqtari i materializuar” në rregulloret ligjore.Teknologjia e testimit dhe kontrollit të kompjuterizuar dhe instrumentet dhe sistemet inteligjente dhe të sakta të matjes dhe kontrollit janë simbole dhe mjete të rëndësishme në fushat e prodhimit modern industrial dhe bujqësor, kërkimit shkencor dhe teknologjik, menaxhimit, inspektimit dhe monitorimit dhe po luajnë një rol gjithnjë e më të rëndësishëm.
Aplikimi i Teknologjisë së Matjes dhe Kontrollit dhe Teknologjisë së Instrumentimit
Teknologjia e matjes dhe kontrollit është një teknologji e aplikuar, e cila përdoret gjerësisht në fusha të ndryshme të industrisë, bujqësisë, transportit, navigimit, aviacionit, ushtrisë, energjisë elektrike dhe jetës civile.Me zhvillimin e teknologjisë së prodhimit, teknologjia e matjes dhe kontrollit luan një rol jetik në teknologjinë e kontrollit që nga kontrolli fillestar i një të vetme dhe pajisjeve të tij, deri në kontrollin e të gjithë procesit, madje edhe të sistemit, veçanërisht në teknologjinë e sotme moderne. në fushën e shkencës dhe teknologjisë moderne.
Në industrinë metalurgjike aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: kontrollin e furrës së nxehtë, kontrollin e karikimit dhe kontrollin e furrës së shpërthimit në procesin e prodhimit të hekurit, kontrollin e presionit, kontrollin e shpejtësisë së petëzimit, kontrollin e bobinave, etj. në procesin e rrotullimit të çelikut, dhe instrumente të ndryshme zbulimi të përdorura në të.
Në industrinë e energjisë elektrike, aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin sistemin e kontrollit të djegies së bojlerit, monitorimin automatik, mbrojtjen automatike, rregullimin automatik dhe sistemin automatik të kontrollit të programit të turbinës me avull dhe sistemin e kontrollit të fuqisë hyrëse dhe dalëse të motorin.
Në industrinë e qymyrit, aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: instrumentin e prerjes së metanit në shtrat të qymyrit në procesin e nxjerrjes së qymyrit, instrumentin e zbulimit të përbërjes së ajrit në minierë, detektorin e gazit të minierës, sistemin e monitorimit të sigurisë nëntokësore, etj., kontrollin e procesit të shuarjes së koksit dhe kontrollin e rikuperimit të gazit në procesi i rafinimit të qymyrit, kontrolli i procesit të rafinimit, kontrolli i transmetimit të makinerive të prodhimit, etj.
Në industrinë e naftës, aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: lokalizimin magnetik, matësin e përmbajtjes së ujit, matësin e presionit dhe instrumente të tjera matëse që mbështesin teknologjinë e prerjes në procesin e prodhimit të naftës, sistemin e furnizimit me energji elektrike, sistemin e furnizimit me ujë, sistemin e furnizimit me avull, sistemin e furnizimit me gaz. , Sistemi i magazinimit dhe transportit dhe tre sistem për trajtimin e mbetjeve dhe instrumentet e zbulimit për një numër të madh parametrash në procesin e prodhimit të vazhdueshëm.
Në industrinë kimike aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: matjen e temperaturës, matjen e rrjedhës, matjen e nivelit të lëngut, përqendrimin, aciditetin, lagështinë, dendësinë, turbullirën, vlerën kalorifike dhe përbërës të ndryshëm të përzier të gazit.Instrumentet e kontrollit që kontrollojnë rregullisht parametrat e kontrolluar, etj.
Në industrinë e makinerive aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: veglat e makinerisë kontrolluese dixhitale precize, linjat automatike të prodhimit, robotët industrialë etj.
Në industrinë e hapësirës ajrore, aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: matjen e parametrave të tillë si lartësia e fluturimit të avionit, shpejtësia e fluturimit, gjendja dhe drejtimi i fluturimit, nxitimi, mbingarkesa dhe gjendja e motorit, teknologjia e automjeteve të hapësirës ajrore, teknologjia e anijeve kozmike dhe matja e hapësirës ajrore. dhe teknologjinë e kontrollit.Prisni.
Në pajisjet ushtarake aplikimi i teknologjisë së matjes dhe kontrollit përfshin: armë të drejtuara me precizion, municion inteligjent, sistem komandimi të automatizimit ushtarak (sistemi C4IRS), pajisje ushtarake të hapësirës së jashtme (si zbulime të ndryshme ushtarake, komunikim, paralajmërim të hershëm, satelitë navigimi etj. .).
Formimi dhe Zhvillimi i Teknologjisë së Matjes dhe Kontrollit
Faktet historike të zhvillimit të shkencës dhe teknologjisë Historia e të kuptuarit dhe transformimit njerëzor të natyrës është gjithashtu një pjesë e rëndësishme e historisë së qytetërimit njerëzor.Zhvillimi i shkencës dhe teknologjisë së pari varet nga zhvillimi i teknologjisë së matjes.Shkenca moderne natyrore fillon me matjen në kuptimin e vërtetë.Shumë shkencëtarë të shquar ëndërrojnë të jenë shpikës të instrumenteve shkencorë dhe themelues të metodave të matjes.Progresi i teknologjisë së matjes drejton drejtpërdrejt përparimin e shkencës dhe teknologjisë.
Revolucioni i parë teknologjik
Në shekujt 17 dhe 18, teknologjia e matjes dhe kontrollit kishte filluar të shfaqej.Disa fizikanë në Evropë filluan të përdorin forcën e rrymës dhe fushës magnetike për të bërë galvanometra të thjeshtë dhe përdorin lente optike për të bërë teleskopë, duke hedhur kështu themelin për instrumentet elektrike dhe optike.Në vitet 1760, revolucioni i parë shkencor dhe teknologjik filloi në Mbretërinë e Bashkuar.Deri në shekullin e 19-të, revolucioni i parë shkencor dhe teknologjik u zgjerua në Evropë, Amerikë dhe Japoni.Gjatë kësaj periudhe janë përdorur disa instrumente matëse të thjeshta, si instrumente për matjen e gjatësisë, temperaturës, presionit etj.Në jetë, është krijuar produktivitet i madh.
Revolucioni i dytë teknologjik
Një sërë zhvillimesh në fushën e elektromagnetizmit në fillim të shekullit të 19-të shkaktuan revolucionin e dytë teknologjik.Për shkak të shpikjes së instrumentit për matjen e rrymës, elektromagnetizmi u vu shpejt në rrugën e duhur dhe zbulimet u rritën njëri pas tjetrit.Në ardhjen e epokës elektrike ndikuan shumë shpikje në fushën e elektromagnetizmit, si telegrafi, telefoni, gjeneratori etj.Në të njëjtën kohë, instrumente të tjera të ndryshme për matje dhe vëzhgim po shfaqen gjithashtu, siç është teodoliti preciz i klasit të parë i përdorur për matjen e lartësisë para vitit 1891.
Revolucioni i tretë teknologjik
Pas Luftës së Dytë Botërore, nevoja urgjente për teknologji të lartë në vende të ndryshme promovoi transformimin e teknologjisë së prodhimit nga mekanizimi i përgjithshëm në elektrifikimin dhe automatizimin dhe u bënë një sërë përparimesh të mëdha në kërkimin teorik shkencor.
Gjatë kësaj periudhe, industria prodhuese e përfaqësuar nga produktet elektromekanike filloi të zhvillohej industrialisht.Karakteristikat e prodhimit masiv të produkteve janë operacionet ciklike dhe operacionet e rrjedhës.Për t'i bërë këto automatike, kërkohet që të zbulohet automatikisht pozicioni i pjesës së punës gjatë fazës së eliminimit të përpunimit dhe prodhimit., madhësia, forma, qëndrimi ose performanca, etj. Për këtë, kërkohet një numër i madh i pajisjeve matëse dhe kontrolluese.Nga ana tjetër, ngritja e industrisë kimike me lëndë të parë naftën kërkon një numër të madh instrumentesh matëse dhe kontrolli.Instrumentet e automatizuara filluan të standardizohen dhe sipas kërkesës u formua një sistem kontrolli automatik.Në të njëjtën kohë, gjatë kësaj periudhe lindën edhe mjetet e makinerive CNC dhe teknologjia robotike, në të cilat teknologjia dhe instrumentet e matjes dhe kontrollit kanë aplikime të rëndësishme.
Me zhvillimin e shkencës dhe teknologjisë, instrumentimi është bërë një mjet teknik i domosdoshëm për matje, kontroll dhe automatizim, duke filluar nga matja dhe vëzhgimi i thjeshtë.Për të përmbushur nevojat e aspekteve të ndryshme, instrumentet janë zgjeruar nga fushat e aplikimit tradicional në fushat e aplikimit jo tradicional si biomjekësia, mjedisi ekologjik dhe bioinxhinieria.
Që nga shekulli i 21-të, një numër i madh i arritjeve më të fundit teknologjike, të tilla si rezultatet e kërkimit të makinerive precize në shkallë nano, rezultatet moderne të kërkimit kimik të nivelit molekular, rezultatet e kërkimit biologjik të nivelit të gjeneve dhe kërkimi i materialeve funksionale speciale me precizion të lartë me performancë të lartë. Rezultatet dhe globale Rezultatet e popullarizimit dhe aplikimit të teknologjisë së rrjetit kanë dalë njëra pas tjetrës, e cila është një ndryshim thelbësor në fushën e instrumentimit dhe promovon ardhjen e një epoke të re të instrumenteve të teknologjisë së lartë dhe inteligjente.
Sensorët në sistemet e matjes dhe kontrollit
Sistemi i përgjithshëm i matjes dhe kontrollit përbëhet nga sensorë, konvertues të ndërmjetëm dhe regjistrues ekrani.Sensori zbulon dhe konverton sasinë fizike të matur në sasinë fizike të matur.Konvertuesi i ndërmjetëm analizon, përpunon dhe konverton daljen e sensorit në një sinjal që mund të pranohet nga instrumenti pasues, dhe e nxjerr atë në sisteme të tjera, ose matet nga regjistruesi i ekranit.Rezultatet shfaqen dhe regjistrohen.
Sensori është lidhja e parë e sistemit të matjes.Për sistemin e kontrollit, nëse kompjuteri krahasohet me trurin, atëherë sensori është i barabartë me pesë shqisat, gjë që ndikon drejtpërdrejt në saktësinë e kontrollit të sistemit.
Sensori në përgjithësi përbëhet nga elementë të ndjeshëm, skedarë konvertimi dhe qarqe konvertimi.Vlera e matur ndihet drejtpërdrejt nga elementi i ndjeshëm, dhe ndryshimi i një vlere të caktuar parametri në vetvete ka një lidhje të caktuar me ndryshimin e vlerës së matur, dhe ky parametër është i lehtë për t'u matur dhe dalë;atëherë dalja e elementit të ndjeshëm shndërrohet në një parametër elektrik nga elementi i konvertimit;Së fundi, qarku i konvertimit amplifikon parametrat elektrikë që dalin nga elementi i konvertimit dhe i konverton ato në sinjale elektrike të dobishme që janë të përshtatshme për shfaqje, regjistrim, përpunim dhe kontroll.
Situata aktuale dhe zhvillimi i sensorëve të rinj
Teknologjia e sensorit është një nga teknologjitë e larta me zhvillim më të shpejtë në botë sot.Sensori i ri jo vetëm që ndjek saktësi të lartë, gamë të madhe, besueshmëri të lartë dhe konsum të ulët të energjisë, por gjithashtu zhvillohet drejt integrimit, miniaturizimit, dixhitalizimit dhe inteligjencës.
1. Inteligjente
Inteligjenca e sensorit i referohet kombinimit të funksioneve të sensorëve konvencionalë dhe funksioneve të kompjuterëve ose komponentëve të tjerë për të formuar një asamble të pavarur, e cila jo vetëm ka funksionet e marrjes së informacionit dhe konvertimit të sinjalit, por ka edhe aftësinë e përpunimit të të dhënave. , analiza e kompensimit dhe vendimmarrja.
2. Rrjetëzimi
Rrjetëzimi i sensorit është që të mundësojë që sensori të ketë funksionin e lidhjes me rrjetin kompjuterik, të realizojë aftësinë e transmetimit dhe përpunimit të informacionit në distanca të gjata, domethënë të realizojë matjen “mbi horizont” të matjes. dhe sistemi i kontrollit.
3. Miniaturizimi
Vlera e miniaturizimit të sensorit zvogëlon në masë të madhe volumin e sensorit me kusht që funksioni të jetë i pandryshuar apo edhe të përmirësohet.Miniaturizimi është kërkesa e matjes dhe kontrollit modern të saktësisë.Në parim, sa më e vogël të jetë madhësia e sensorit, aq më i vogël është ndikimi në objektin e matur dhe mjedisin, aq më pak konsumi i energjisë dhe aq më e lehtë është arritja e matjes së saktë.
4. Integrimi
Integrimi i sensorëve i referohet integrimit të dy drejtimeve të mëposhtme:
(1) Integrimi i parametrave të matjes së shumëfishtë mund të masë parametra të shumëfishtë.
(2) Integrimi i qarqeve ndijuese dhe pasuese, domethënë integrimi i komponentëve të ndjeshëm, komponentëve të konvertimit, qarqeve të konvertimit dhe madje edhe furnizimeve me energji elektrike në të njëjtin çip, në mënyrë që të ketë performancë të lartë.
5. Dixhitalizimi
Vlera dixhitale e sensorit është se informacioni që del nga sensori është një sasi dixhitale, e cila mund të realizojë transmetim në distanca të gjata dhe me precizion të lartë, dhe mund të lidhet me pajisje përpunimi dixhital si një kompjuter pa lidhje të ndërmjetme.
Integrimi, inteligjenca, miniaturizimi, rrjetëzimi dhe dixhitalizimi i sensorëve nuk janë të pavarur, por plotësues dhe të ndërlidhur dhe nuk ka kufi të qartë mes tyre.
Teknologjia e kontrollit në sistemin e matjes dhe kontrollit
Teoria bazë e kontrollit
1. Teoria klasike e kontrollit
Teoria klasike e kontrollit përfshin tre pjesë: teorinë e kontrollit linear, teorinë e kontrollit të kampionimit dhe teorinë e kontrollit jolinear.Kibernetika klasike merr transformimin Laplace dhe transformimin Z si mjete matematikore, dhe merr sistemin e qëndrueshëm linear me një hyrje-një dalje si objektin kryesor të kërkimit.Ekuacioni diferencial që përshkruan sistemin shndërrohet në domenin e numrave kompleks me transformimin e Laplasit ose transformimin Z, dhe fitohet funksioni i transferimit të sistemit.Dhe bazuar në funksionin e transferimit, një metodë kërkimore e trajektores dhe frekuencës, duke u fokusuar në analizimin e stabilitetit dhe saktësisë së gjendjes së qëndrueshme të sistemit të kontrollit të reagimit.
2. Teoria moderne e kontrollit
Teoria moderne e kontrollit është një teori kontrolli e bazuar në metodën e hapësirës së gjendjes, e cila është një komponent kryesor i teorisë së kontrollit automatik.Në teorinë moderne të kontrollit, analiza dhe dizajnimi i sistemit të kontrollit kryhen kryesisht duke përshkruar variablat e gjendjes së sistemit, dhe metoda bazë është metoda e fushës së kohës.Teoria moderne e kontrollit mund të merret me një gamë shumë më të gjerë problemesh kontrolli sesa teoria klasike e kontrollit, duke përfshirë sisteme lineare dhe jolineare, sisteme stacionare dhe me ndryshim në kohë, sisteme me një variabël dhe sisteme me shumë variabla.Metodat dhe algoritmet që ai adopton janë gjithashtu më të përshtatshme për kompjuterët dixhitalë.Teoria moderne e kontrollit ofron gjithashtu mundësinë për të projektuar dhe ndërtuar sisteme kontrolli optimale me tregues të specifikuar të performancës.
Sistemi I kontrollit
Sistemi i kontrollit përbëhet nga pajisje kontrolli (përfshirë kontrollorët, aktivizuesit dhe sensorët) dhe objekte të kontrolluara.Pajisja e kontrollit mund të jetë një person ose një makinë, që është ndryshimi midis kontrollit automatik dhe kontrollit manual.Për sistemin e kontrollit automatik, sipas parimeve të ndryshme të kontrollit, ai mund të ndahet në sistemin e kontrollit me lak të hapur dhe sistemin e kontrollit me lak të mbyllur;Sipas klasifikimit të sinjaleve të dhëna, ai mund të ndahet në sistemin e kontrollit të vlerës konstante, sistemin e kontrollit përcjellës dhe sistemin e kontrollit të programit.
Teknologjia e instrumenteve virtuale
Instrumenti matës është një pjesë e rëndësishme e sistemit të matjes dhe kontrollit, i cili ndahet në dy lloje: instrument i pavarur dhe instrument virtual.
Instrumenti i pavarur mbledh, përpunon dhe nxjerr sinjalin e instrumentit në një shasi të pavarur, ka një panel funksionimi dhe porte të ndryshme dhe të gjitha funksionet ekzistojnë në formën e harduerit ose firmuerit, i cili përcakton se instrumenti i pavarur mund të përcaktohet vetëm nga prodhuesi., licencë, të cilën përdoruesi nuk mund ta ndryshojë.
Instrumenti virtual përfundon analizën dhe përpunimin e sinjalit, shprehjen dhe daljen e rezultatit në kompjuter, ose fut kartën e marrjes së të dhënave në kompjuter dhe heq tre pjesët e instrumentit në kompjuter, i cili thyen tradicionalen. instrumentet.kufizim.
Karakteristikat teknike të instrumenteve virtuale
1. Funksione të fuqishme, duke integruar mbështetjen e fuqishme harduerike të kompjuterëve, duke thyer kufizimet e instrumenteve tradicionale në përpunim, shfaqje dhe ruajtje.Konfigurimi standard është: procesor me performancë të lartë, ekran me rezolucion të lartë, hard disk me kapacitet të madh.
2. Burimet e softuerit kompjuterik realizojnë softverizimin e disa pajisjeve të makinerive, kursejnë burimet materiale dhe rrisin fleksibilitetin e sistemit;nëpërmjet algoritmeve numerike përkatëse, mund të kryhen drejtpërdrejt në kohë reale analiza dhe përpunimi i ndryshëm i të dhënave të testit;përmes teknologjisë GUI (ndërfaqja grafike e përdoruesit) për të arritur vërtet një ndërfaqe miqësore dhe ndërveprim njeri-kompjuter.
3. Duke pasur parasysh autobusin e kompjuterit dhe autobusin e instrumenteve modulare, hardueri i instrumentit modularizohet dhe serializohet, gjë që zvogëlon shumë madhësinë e sistemit dhe lehtëson ndërtimin e instrumenteve modulare.
Përbërja e sistemit të instrumenteve virtuale
Instrumenti virtual përbëhet nga pajisjet dhe ndërfaqet harduerike, softueri i drejtuesit të pajisjes dhe paneli i instrumenteve virtuale.Midis tyre, pajisjet dhe ndërfaqet harduerike mund të jenë karta të ndryshme funksioni të integruara me bazë PC, karta të ndërfaqes universale të ndërfaqes së autobusit, porta serike, ndërfaqe të instrumenteve të autobusit VXI, etj., ose pajisje të tjera të ndryshme të programueshme të testimit të jashtëm, Softueri i drejtuesit të pajisjes është një program drejtues që kontrollon drejtpërdrejt ndërfaqe të ndryshme harduerike.Instrumenti virtual komunikon me sistemin real të instrumenteve nëpërmjet softuerit drejtues të pajisjes dhe shfaq elementet përkatëse të funksionimit të panelit real të instrumenteve në ekranin e kompjuterit në formën e një paneli instrumentesh virtuale.Kontrolle të ndryshme.Përdoruesi përdor panelin e instrumentit virtual me miun po aq real dhe të përshtatshëm sa operimi i instrumentit real.
Teknologjia dhe instrumenti kryesor i matjes dhe kontrollit është një tradicionale dhe plot perspektiva zhvillimi.Thuhet se është tradicionale sepse ka një origjinë të lashtë, ka përjetuar qindra vite zhvillim dhe ka luajtur një rol të rëndësishëm në zhvillimin shoqëror.Si një specialitet tradicional, ai përfshin shumë disiplina në të njëjtën kohë, gjë që e bën atë të ketë ende një vitalitet të fortë.
Me zhvillimin e mëtejshëm të teknologjisë moderne të matjes dhe kontrollit, teknologjisë elektronike të informacionit dhe teknologjisë kompjuterike, ajo ka krijuar një mundësi të re për inovacion dhe zhvillim, që me siguri do të prodhojë gjithnjë e më shumë aplikacione kritike në fusha të ndryshme.
Koha e postimit: Nëntor-21-2022