測控技術(shù)工程應(yīng)用及其發(fā)展

測控技術(shù),即測試與控制,是一門新型的技術(shù)科學,也是一門邊緣科學。早在一千多年以前,我國就先后發(fā)明了銅壺滴漏計時器、指南針以及天文儀器等多種自動測控裝置,這些發(fā)明促進了當時社會經(jīng)濟的發(fā)展。

二次大戰(zhàn)期間,由于建造飛機自動駕駛儀等的需要,推動了控制理論的飛躍發(fā)展。二次世界大戰(zhàn)后,控制理論擴展到民用,在化工、煉油、冶金等工業(yè)部門得到了進一步的應(yīng)用,控制理論也日漸成熟。20世紀50年代末和60年代,控制工程又出現(xiàn)了一個迅猛發(fā)展時期,這時由于導彈制導、數(shù)控技術(shù)、空間技術(shù)發(fā)展需要和電子計算機技術(shù)的成熟,控制理論發(fā)展到了一個新的階段,產(chǎn)生了現(xiàn)代控制理論。

測試技術(shù)傳感器的發(fā)展及應(yīng)用:

a、光纖傳感器。

隨著光導纖維、納米材料超導材料等相繼問世,人工智能材料給我們帶來了福音,它具有能夠感知環(huán)境條件的變化（傳統(tǒng)傳感器）的功能,識別、判斷（處理器）功能,發(fā)出指令和自采取行動（執(zhí)引器）功能。利用這樣具有新效應(yīng)的敏感功能材料使研制具有新原理的新型傳感器成為可能。

光纖傳感器具有傳統(tǒng)傳感器所不可比的優(yōu)點:靈敏度高、動態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、不受電磁干擾、防爆防燃、易于遠距離遙測、保密性好、重量輕、機械強度高等。從光纖傳感器問世至今,已有了上百個品種,在許多領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。例如,光纖流速傳感器以其高的靈敏度、耐高壓耐腐蝕、頻帶寬等特點,逐步取代傳統(tǒng)的傳感原理及測試方法。

b、生物傳感器。

生物傳感器是用生物活性材料（酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜等）與物理化學換能器有機結(jié)合的一門交叉學科,是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種先進的檢測方法與監(jiān)控方法,也是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法。各種生物傳感器有以下共同的結(jié)構(gòu):包括一種或數(shù)種相關(guān)生物活性材料（生物膜）及能把生物活性表達的信號轉(zhuǎn)換為電信號的物理或化學換能器（傳感器）,二者組合在一起,用現(xiàn)代微電子和自動化儀表技術(shù)進行生物信號的再加工,構(gòu)成各種可以使用的生物傳感器分析裝置、儀器和系統(tǒng)。

生物傳感器的原理是待測物質(zhì)經(jīng)擴散作用進入生物活性材料,經(jīng)分子識別,發(fā)生生物學反應(yīng),產(chǎn)生的信息繼而被相應(yīng)的物理或化學換能器轉(zhuǎn)變成可定量和可處理的電信號,再經(jīng)二次儀表放大并輸出,便可知道待測物濃度。

按照其感受器中所采用的生命物質(zhì)分類,可分為:微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器、DNA傳感器等等

按照傳感器器件檢測的原理分類,可分為:熱敏生物傳感器、場效應(yīng)管生物傳感器、壓電生物傳感器、光學生物傳感器、聲波道生物傳感器、酶電極生物傳感器、介體生物傳感器等。

按照生物敏感物質(zhì)相互作用的類型分類,可分為親和型和代謝型兩種。

c、實現(xiàn)傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)與元器件的微小型化。

利用集成電路微小型化的經(jīng)驗,從傳感技術(shù)硬件系統(tǒng)的微小型化中提高其可靠性、質(zhì)量、處理速度和生產(chǎn)率,降低成本,節(jié)約資源與能源,減少對環(huán)境的污染。這種充分利用已有微細加工技術(shù)與裝置的做法已經(jīng)取得巨大的效益、極大地增強了市場競爭力。

d、傳感器與多學科交叉融合,推動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。 

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。利用微傳感器與微機械、通信、自動控制、人工智能等多學科的綜合技術(shù),實現(xiàn)傳感器的無線網(wǎng)絡(luò)化,使其能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù). 

由此可見,現(xiàn)代傳感器技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力,擁有廣泛的開發(fā)空間。面對當前各項技術(shù)尚未完善的局面,我們有理由相信,傳感器技術(shù)的發(fā)展道路上充滿機遇。在不久的將來,傳感器技術(shù)會得到更快速的發(fā)展,并應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域,成為人類生產(chǎn)生活中不可或缺的科技產(chǎn)品。 

因此,測控技術(shù)的新發(fā)展將會給我國的經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)注入新的活力。