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专业认知实习报告

认知实习报告

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认知实习有感

三天认知实习转眼间过去了，回顾这三天所见所闻我感觉受益匪浅，为什么这么说呢？

因为在以往的两年半学习中，我们主要集中于理论的学习很少去接触实物。

而对理论知识的运用往往比其本身更重要。

在这三天里我们了解了测控技术及仪器专业的四个方向，它们分别是：

自动化仪表，电磁测量，传感器，光学测量。

现在我想对它们做一些简要的介绍：

1.自动化仪表，它是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。

它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。

自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。

自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。

信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。

其发展趋势是：

①、控制目标由实现过程工艺参数的稳定运行发展为以最优质量为指标的最优控制。

　　②、控制方法由模拟的反馈控制发展为数字式的开环预测控制；由传统的手动定值调节器、PID调节器以及各种顺序控制装置，发展为以微型机构成的数字调节器和自适应调节器。

　总的来说自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。

自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力，它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新，不断创造和形成新的行业经济增长点，同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。

按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。

根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表

显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。

调节仪表可是以分为基地式仪表和单元组合式调节仪表。

由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。

执行器由执行机构和调节阀两部分组成。

执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。

调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。

这类分类方法相对比较合理，仪表覆盖面也比较广，但任何一种分类方法均不能将所有仪表分门别类地划分得井井有序，它们中间互有渗透，彼此沟通。

例如变送器具有多种功能，温度变送器可以划归温度检测仪表，差压变送器可以划归流量检测仪表，压力变送器可以划归压检测仪表，若用兀压法测液位可以划归物位检测仪表，很难确切划归哪一类，中外单元组合仪表中的计算和辅助单元也很难归并。

2.电磁测量：

它是研究电学量、磁学量以及可转化为电学量的各种非电量的测量原理、方法和所用仪器、仪表的技术科学。

测量是指用实验方法将被测量（未知量）与已知的标准量相比较,以达到定量认识的过程。

自然现象的规律,只在有可能定量描述时才能被人们深刻认识，而且只有在不断为实验和实践所证实后才能被广泛承认。

同时，人们又利用已掌握其规律的各种现象去发展新的测量方法和工具，为科学的进一步发展，揭示新的规律创造条件。

（1）其存在广泛的联系：

在自然界众多的现象和规律中，电磁规律与其他物理现象具有广泛的联系，例如电或磁的力学效应、热效应、光效应、化学效应等。

这不仅为电学量和磁学量本身的测量，而且为几乎所有非电量的测量提供了多种多样的方法和手段。

实际上，只要具备合适的检测装置，就可以方便地用电学方法处理以不同方式获取的各种测量信息。

同时，由于电信号比其他种类信号更便于转换、放大、传送，以致20世纪80年代数据处理的最有效工具──电子计算机也要求输入电信号，因此电磁测量在技术科学领域中具有十分重要的地位。

在电磁测量中，标准器件所提供的标准量，不一定与未知量属于同一性质，即使有同一性质，它们的量值可能相差较大。

为此，在比较前

需将未知量与标准量变换为同一性质和数量上可比较的量。

例如机械式指示电表，多是先将标准量转换为力矩储存在电表的张丝或游丝中，而未知量则是利用电磁或静电的机械力效应也转换为同数量级的力矩以便比较，其结果以指针或光点的偏移显示。

又如较量仪器，多是将未知量和标准量在测量线路中转换为电压（或电流）以进行比较。

两电压相等时，检测仪表指零。

对于机械式指示电表，可根据指针或光点在刻度盘上的位置,直接读出测量结果。

而较量仪器，如电桥,还要经数据处理计算出测量结果。

若采用自动化测量，则可自动完成此步骤。

（2）过程：

组成测量过程的每一环节，不论硬设备（各种电表、仪器、电学基准等），还是软措施（如不同的电磁测量方法、数据处理等），都不是绝对理想和完善的，都将存在着电磁测量误差。

此外，测量系统外部及内部之间的各种干扰和不希望的相互影响，也将引入各种测量误差。

为了减小及消除这些误差源，需在电表和仪器内设置电磁屏蔽，或在测量线路内采取防止干扰的措施。

（3）作用：

电磁测量促进了电工技术的发展，电磁测量在电工的发展中起着重要作用。

在电学与磁学的早期分别发展阶段,科学家为深入观察和定量认识客观规律,已通过测量做了很多探索工作。

如1785年,C.-A.库仑用静电扭秤测静磁相互作用及静电相互作用的力，得到了平方反比定律即库仑定律。

在发现了电和磁之间的关系以后，有更多的科学家投身于电磁关系的研究，并在当时比较原始的条件下，精心设计和制作了很多专用仪器，并提出很多创造性的测量方法，如安培为观察电流间相互作用规律所做的实验，G.S.欧姆在建立欧姆定律过程中所做的实验等。

历史上很多对电磁学理论有贡献的科学家，其本人就是测量方案的制订者、测量方法的提出者和测量仪器的创制者。

当将电磁学的科研成果转向生产实际形成电工技术时，除要求更深入、更广泛地进行研究外，新兴的电力事业还需要大量各种类型的监测仪器和测量方法；而电工设备制造行业，从检查入厂的原材料质量开始，直到成品的性能试验止，同样需要大量的实验仪表，这就促使了电磁测量仪表向商品化的方向发展。

20世纪初，世界上一些国家已初步建成电工仪表工业。

以后又不断吸取各种学科的新成就，提高了电磁测量仪表的性能，如采用电子技术扩展仪表的量限、提高灵敏度、准确度等。

此外还改进测量线路，提出新的测量方法。

（4）体系：

电磁测量一方面以电工技术等为主要服务对象，另一方面它的发展一直与电工技术的发展交织在一起，成为后者的重要组成部分。

同时，电磁测量又具有自己的基本理论，专门的设计原理，系统的测量方法和一整套电学和磁学基准以及传递量值的系统；到20世纪的中期已形成了自己的学科体系。

数字仪表出现和电磁测量系统在20世纪中期以前，电磁测量主要采用模拟技术，所生产的仪器仪表称为模拟式或经典仪器仪表，以区别于50年代以后采用数字技术所制成的仪器仪表。

实际上，即使是模拟式仪器仪表，由于新材料、新结构和新工艺的采用，它们的性能也不断提高，并且发展出不少新的种类，如成套的变换器式电表、感应耦合比例臂电桥、感应式电流比较仪等。

但在引入数字技术后，电磁测量技术发生了重大的变化。

（5）数字技术：

数字技术是将被测的连续物理量,利用模-数转换原理转变为离散量，经处理后，最终以数字形式显示或打印出测量结果。

数字仪表具有准确度高、速度快、读数没有视差等优点，且便于与计算机联接。

　　第一台数字电压表出现于1952年，系电子管式，并很快由分立元件组成的晶体管线路所取代。

70年代以来，随着半导体集成电路的发展，数字仪表的性能也不断改善。

到80年代，将微型计算机、单片机与数字仪表结合，赋予数字仪表智能化功能，使数字测量技术进入了一个新阶段。

科学研究的发展，工业品产量的增长，巨大电力等系统的集中控制，要求测试的物理参数常多达成百上千个。

这样大量的测量，若不采用自动化措施是难于实现的。

这一任务可由测量信息系统来完成。

（6）测量信息系统：

包括测量变换器、电磁测量仪表及一些辅助设备。

此系统通过一系列的变换器自动从外界获取信息。

测量变换器有两大类：

①将电学量仍变换为电学量的变换器，如分流器、分压器，电力系统中使用的电压、电流、功率变送器等；②将非电量变换为电学量的变换器，例如压力、温度、速度、位移等变换器。

　　从信息的角度，电磁测量仪表与测量变换器都是能产生含有测量信息信号的电测量工具，但前者具有能被观测者接受的形式，而后者的信号，虽便于传送、便于做进一步变换、处理和保存等，可是不一定适于观测者直接接受。

为克服这一困难，常需两者联用。

（7）发展：

随着新材料、新工艺的出现和数字技术、电子技术、计算机的应用，进一步扩大了测量信息系统的功能。

电磁测量将向以下几方面发展。

①利用现代物理的最新成就，建立电磁测量的自然基准，如约瑟夫森电压基准、量子霍耳效应电阻基准。

②利用磁场对光的偏转效应，制成测大电流的电流互感器和利用泡克耳斯效应或克尔效应测高电压。

③利用微型计算机、单片机制成各种智能化仪表，构成自动测试系统。

现代电力系统的测量已与控制融为一体，形成有机的调控系统，其测量功能远超过简单的测量装置。

3.传感器：

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。

（1）传感器的作用：

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。

而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。

为适应这种情况，就需要传感器。

因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

　　新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。

在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。

　　在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。

因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。

　　在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。

现代科学技术的发展，进入了许多新领域：

例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。

显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。

一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

　　传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

　　由此可见，传感器技术发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。

世界各国都十分重视这一领域的发展。

相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

（2）传感器的原理：

传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。

被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。

当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。

由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。

有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。

大多数传感器是以物理原理为基础运作的。

化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。

（3）传感器的应用：

常见的：

　　1.自动门，利用人体的红外微波来开关门

　　2.烟雾报警器，利用烟敏电阻来测量烟雾浓度，从而达到报警目的

　　3.手机，数码相机的照相机，利用光学传感器来捕获图象

　　4.电子称，利用力学传感器（导体应变片技术）来测量物体对应变片的压力，从而达到测量重量目的

　　5.水位报警，温度报警，湿度报警，光学报警等都是……

智能传感器已广泛应用于航天、航空、国防、科技和工农业生产等各个领域中。

例如,它在机器人领域中有着广阔应用前景,智能传感器使机器人具有类人的五官和大脑功能,可感知各种现象,完成各种动作。

在工业生产中,利用传统的传感器无法对某些产品质量指标（例如,黏度、硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等）进行快速直接测量并在线控制。

而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某些量（如温度、压力、流量等）。

Cygnus公司生产了一种"葡萄糖手表",其外观像普通手表一样,戴上它就能实现无疼、无血、连续的血糖测试。

"葡萄糖手表"上有一块涂着试剂的垫子,当垫子与皮肤接触时,葡萄糖分子就被吸附到垫子上,并与试剂发生电化学反应,产生电流。

传感器测量该电流,经处理器计算出与该电流对应的血糖浓度,并以数字量显示。

（4）传感器的功能:

常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：

　　光敏传感器——视觉;声敏传感器——听觉

　　气敏传感器——嗅觉;化学传感器——味觉

　　压敏、温敏、流体传感器——触觉　

　　敏感元件的分类：

　　①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。

　　②化学类，基于化学反应的原理。

　　③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子识别功能。

通常据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（还有人曾将敏感元件分46类）。

（5）传感器的分类:

可以用不同的观点对传感器进行分类：

它们的转换原理（传感器工作的基本物理或化学效应）；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。

　　根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：

　　传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。

被测信号量的微小变化都将转换成电信号。

　　化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。

4.光学测量:

光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。

借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。

方便记录，存储，打印，查询等等功能。

据中国仪器超市介绍，光学测量主要应用在现代工业检测，主要检测产品的形位公差以及数值孔径等是否合格。

其应用的行业领域：

主要应用的行业领域有：

金属制品加工业、模具、塑胶、五金、齿轮、手机等行业的检测，以及工业界的产品开发、模具设计、手扳制作、原版雕刻、RP快速成型、电路检测等领域。

主要仪器表现为：

二次元、工具显微镜、光学影像测量仪、光学影像投影仪、三次元、三坐标测量机、三维激光抄数机等。

至此，我总算清楚我们的专业是做什么的了。

通过各位老师的细心讲解心中也有了大致的努力方向，不像以前那样迷茫了。

在此对老师表示由衷的感谢，我将更加努力的学习专业知识，积极实践，相信在不久的将来可以在专业的某个放向结出硕果。