航空航天测控技术范文

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用于叶片现场测量的B l a d eMaster–L车间型双激光测量技术可完成叶片高效率高精密全尺寸检测。

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“旅行者”号的主要载荷包括10个仪器，除了“旅行者1”号搭载的等离子勘测仪外，所有载荷设备均运行正常。

行星射电天文仪和“旅行者1”号紫外线光谱仪负责数据收集，飞行数据子系统和一个8轨磁带机提供数据处理功能。飞行数据子系统配置每个仪器和控制操作仪器，同时收集工程和科学数据，形成用于传输的数据格式。8轨数字磁带机用于记录高等级PWS数据，每隔6个月对这些数据进行回放。指令计算机子系统提供序列和控制功能，包括固定程序操作，例如指令解码、故障检测、常规性校正、天线位置信息以及航天器序列信息。位置和衔接控制子系统控制航天器方位，维持高增益天线朝向地球，控制位置调遣和定位扫描平台。

上行通信系统是通过S-波段进行传输，而X-波段发射器提供下行遥感勘测，并提供高等级等离子体波数据回放。探测器所有数据的传播和接收是通过3.7米高增益天线实现的。

“旅行者”号的电源是由三个放射性同位素热电发电机提供的，每个探测器当前的功率等级约为315瓦。

目前，两艘“旅行者”号飞船都依赖美国航空航天局深空网与地球保持联系。美国航空航天局深空网是一个覆盖全球的巨型测控站网络，用以支持开展行星际探测，并可以执行雷达或射电天文观测项目。有时深空网也会被用于支持地球轨道卫星的测控任务。

目前深空网共包括三座经度间隔120°的大型测控站，分别是设在美国加利福尼亚州莫哈维沙漠的戈德斯通测控站、西班牙境内的马德里测控站以及设在澳大利亚堪培拉附近的澳洲测控站。这种覆盖全球的分布位置让深空网在开展探测器测控时，随着地球的转动仍然能够对目标保持不间断的监控。优越的地理位置和先进的技术使美国航空航天局深空网成为目前世界上科学领域规模最大、灵敏度最高的深空通信测控系统。

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“嫦娥三号”相关技术，将对我国空间科技和航天产业具有直接而广泛的推动作用，包括运载技术、卫星技术、地面遥测系统和深空测控网等一系列基础建设。另外，据专家说，“嫦娥三号”技术的二次开发带来的作用，包括对航天器本身、航天技术本身的促进，以及对于人工技能、机器人、遥控作业、办公自动化、超音速飞行、光通讯、数据处理，超高强度、超高温材料，电能微波传送，无污染飞行器，空间生命研究等高科技产业都将发挥溢出效应。如：用于“嫦娥三号”月球车的一些关键技术将可望实现“民”，被应用于商业领域，推动国内机器人产业的发展。中国航天科技集团公司第八研究院承担了“嫦娥三号”月球车四个半分系统的研制，该院正计划将用于月球车的移动系统和机械臂等机器人技术向民用领域拓展，用于服务和工业机器人，实现“民”。

事实上，航天技术推广是需要一个过程的。如美国“阿波罗”计划实施后，过了约30年时间，大量航天军用技术才被普及。从目前国内政策看，政府正鼓励相关技术的“民”，在不远的将来这些技术肯定会向民用转化。

探月工程同时也是一项全社会广泛参与的高科技工程，在“嫦娥三号”任务各系统研制过程中，一大批民营配套单位积极参与、无私奉献、发挥自身优势，为“嫦娥三号”任务作出了重要贡献。如华力创通很早就进入军品领域，目前公司的仿真业务属于军工核心领域。该公司研制的半实物仿真系统HRT-1000应用于中国“神舟”系列飞船研制、国产先进战机“歼十”的研制和自主产权的支线客机ARJ-21的航电测试系统中。华力创通的案例仍是数量稀少的个案，大批非航空航天系统的企业仍被阻挡在行业门外。

对于民营企业参与军工建设来说，有机会也有壁垒。由于军工涉及到国家的安全，具有保密性，因此其竞争并非是完全市场化的。同时，国内非航空航天系统的企业并不了解我国航空航天等军工领域的运作模式，很多民企更是抱着“赚一把”就走的目的硬闯这个领域。因而，民营企业为了更好地服务军工领域，需要做足工课。

按照加大自主创新、发展高新技术、推进产业化、提升产业规模的要求，民营企业应当研究开发科技含量高、市场前景好的航天军民两用高新技术产品，参与航空航天等军民结合高新技术产业的发展，参与航空航天科研生产任务的竞争和项目合作。民营企业可承担航空航天分系统和配套产品研制生产任务，具体承担任务的范围按照国防科技工业主管部门的武器装备科研生产许可目录及有关管理办法执行。

为了进一步推动军民结合，有关部门需要加强内部各单位之间在技术链、产业链之间的协同与配合，促进资源整合与能力的形成，同时积极推动与有关大企业集团的战略合作。打破军工集团“自成体系、部门封闭、企业全能、产研分离”的状态，通过吸收更多优势资源向武器装备科研生产领域集聚，形成开放竞争的国防科技工业发展格局。大力发展军民两用技术，提高军民通用资源和重大设施的共享程度。

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众所周知，西安教育资源丰富，是高等院校和科研院所最为集中的城市之一，云集了诸如西安电子科技大学、西安交通大学、西安工业大学、西北大学、长安大学、陕西师范大学、西北政法大学等重点高等院校，其在校学生人数仅次于北京、上海，居全国第三位，是中国三大教育科研中心之一。

得天独厚的教育科研资源优势，为西咸经济圈经济的建设发展提供了强大的智力和科技支撑。其中， 不得不提的是高校对西安一大特色工业――航空航天的贡献。西安市是我国著名的航空航天城，它北有阎良航空高技术产业基地，南有国家民用航天产业基地，中有西安卫星测控中心。西北工业大学、西安电子科技大学、西安交通大学等高校则是西安航空航天工业人才的重要输出地。其中，西北工业大学参与了“神舟系列”飞船研制任务，是“为中国首次载人航天飞行作出贡献单位”的两所高校之一。西安交通大学被中国航天科技集团公司授予“航天人才突出贡献奖”，在2006至2010年度为航天科技集团共输送毕业生741名，今年不久前走红网络的“天宫神八哥”正是毕业于此。

原以纺织业为主导的咸阳得益于经济圈整体的带动，它的电子工业也已经发展成为实力较强、技术装备水平较高的新兴产业，市区西郊拥有如全国最大的彩管厂陕西彩色显像管总厂等13家大中型电子企业，其年产值近全省电子工业的一半，咸阳因此被人们誉为“纺织电子城”。

今年6月，陕西省政府决定设立在西安、咸阳两市之间的核心接壤地带建设西咸新区，西安、咸阳这两大相距25公里的千年古都从此正式连为一体。西咸新区是继上海浦东、天津滨海、重庆两江之后的第四个国家级新区，它被看做是西咸经济圈新的增长极和助推器。西咸新区的建设和发展急需各种人才，它的金融、交通、建筑、环保节能、现代农业、文化产业必将迎来大的发展，并给附近的高校带来前所未有的发展机遇。

我的大学主持人：大雪熊

职务：大学城管家、公仆、头儿

职权：管理大学城内大小事务，努力搞好城内景点、设施的建设，扩大城市范围，做好宣传工作，吸引更多的游客到城里游览、定居。觉得好就常来哦！

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作者简介：王扬扬（1979-），女，辽宁海城人，沈阳航空航天大学自动化学院，工程师；许谨（1977-），男，陕西礼泉人，沈阳航空航天大学自动化学院，工程师。（辽宁 沈阳 110136）

基金项目：本文系沈阳航空航天大学教学改革项目（项目编号：JG120702EZ）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0145-02

我国的高等教育正进一步强调加强本科工程技术型人才的培养，提高学生的自主创新能力。沈阳航空航天大学针对新形势要求及自身的办学特点，加大了改革的力度。通过课程改革，设立创新班，实施创新训练计划，增加课外实践训练学分等多种灵活措施，因材施教，培养学生的创新实践能力。这些措施必须依靠实验教学实现，原有的实验教学模式已不能适应现代大学的教学需求。

因此，针对自动化学院的主要专业方向测试控制，研究和开发测控类课程群的综合实验教学模式，通过实验教学的改革，引导学生的兴趣爱好，提高他们的实践能力，实现校门到厂门的完美对接，增强就业竞争力并扩大就业领域。

一、现有综合性、设计性实验存在的问题

目前国内各高校的实验教学均非常注重学生设计能力、创新能力的培养，在保留一定比例的验证性实验的基础上，普遍加大了综合性设计实验的比重。[1-3]

综合性设计实验的最大特点是，教师只给出实验任务和目的，学生结合一门课程的若干理论知识独立自主地设计实验方案和实验步骤。教师评定学生的方案，并指导学生完成实验。例如测控技术课程中的温度闭环控制实验，要求学生利用课堂中学习的PWM驱动、ADC0809工作原理、PID控制算法、数据预处理和监控程序设计等理论设计和搭建实验线路，独立设计单片机控制程序并进行实验调试。

这类实验虽然在一定程度上体现了学生的自主性，但目前在实际操作中仍存在下列问题。

1.缺少课程间的联系，无法从系统的高度把握所学知识

在生产实践中，一个测试系统包括传感器、测量电路、计算机数据采集系统、信号分析处理系统、显示和记录系统，并与被测对象的专业知识、生产工艺、机械原理、系统动力学等紧密结合，需要多门课程的理论支撑。但是现有的综合性设计实验隶属于单门课程，只涉及其中的一个或两个模块，系统各模块之间的联系被割裂，学生不能全面了解设计的根本目的。

2.实验设备落后，制约实验效果

因为实验依托传统的实验箱，所以试件选择、方案设计受到实验箱本身的固化模块和设计指标的限制，方案设计的选择余地不大。此外，实验设备的更新较慢，不能适应新技术和新方法的应用。

3.实验对象抽象，实验结果不直观

以温度闭环控制实验为例，实验元器件被封装在实验箱中，学生只能通过引出的部分排线引脚搭接模拟电路，通过改变控制程序中的PID参数，由上位机的温度变化曲线反映温度控制效果。虽然在实验电路和实验程序的设计上，实现了学生的自主设计，但是与实际生产环节的联系不紧密，学生对完整测控系统的实际运行情况没有直观感受，难以激发兴趣。

4.自主学习的空间受到限制

由于实验学时有限，使自主学习的空间受到限制，教师的讲解和指导仍在综合设计实验中占很大比重，限制了学生的发散性思维。如果实验过程中出现问题，学生的依赖性较强，缺少分析解决问题的动力，不利于培养独立工作的能力。

5.实验考核体系单一

传统的实验报告多是填空式的形式，学生机械地抄写实验目的、实验原理、实验方案和步骤、实验结果等，与工程实际的技术文件有很大区别。不能深入总结实验过程，分析实验结果并形成工程技术文件。

针对上述问题，对测控类课程群的实验课程进行改革研究，探讨更贴近生产实践的综合实验教学模式。

二、基于课程群的综合实验教学模式

1.基于课程群的综合实验课程的目的和配置方式

研究测控类课程群的综合实验教学模式，打破单门课程的界线，培养学生综合应用多门课程（电子电路，工业企业自动化，微机原理及其应用，传感器与测试技术，工程力学，工程制图等）的背景知识，独立设计小型工程系统的能力。

以课程群为基础设计实验课程，根据理论课课程群的培养方案，整合实验课程。对只涉及单门课程基本理论的基础类实验，列为课内实验，实验成绩作为平时表现计入最后的课程总成绩。课内实验以验证实验为主，主要引导学生入门，训练使用实验器材的基本技能并且培养严谨的实验作风。

对综合多门课程知识的实验，建立实验课课程群培养模式，以创新训练课或课外实践训练课的形式单独设置学分。根据一个实际生产测控系统的生产流程分解成若干模块，采取模块化逐段教学方式，开设时间和开设内容不必受单门理论课程的限制，可跨课程、跨学年开设，[4]实验学分以学分制方式统计，完成一个模块，教师给出一个成绩，最终在规定时间内完成规定的学分要求。

2.实验课课程群的具体实施方法

（1）实验内容设计。设计若干系统项目，例如流程工业的轧机控制，汽车生产装配线控制，桥梁、机车等设备的结构应力分析和振动测试，智能小车的控制等等。学生可根据兴趣自由选择一个题目。另外，增开工程制图、电子制作技能和虚拟软件等实践课，使学生熟练掌握虚拟器件的设计和电气原理图、电气接线图和电气安装图等完整工程图样的绘制；学会电子元件选择和检测，电路版的设计与制作，进行组立调试及试运转实验。要求学生根据所选题目，按照工程实际项目的要求，进行仿真设计验证，实际制作相应的电源、放大电路、检测、控制、接口、通讯和传动等一系列模块，有步骤地完成系统的设计、安装、施工、调试与测试，技术文件的编制。通过各种实验模块的开发，既锻炼了学生的动手能力，又增加了实验设备的数量和使用范围，学生可灵活组合各模块，用于不同的实验项目。这种直观具体的学习成果会极大地激发学生的兴趣。

（2）教学模式。实验教学模式以学生自主学习为主，教师可以做启发式的答疑解惑。例如原有的PID控制实验，学生只是简单调整控制参数，通过观察控制曲线的变化验证经典的PID控制口诀，而自主式实验教学要求学生将PID控制应用到一个真实的对象上，学生可以用PID控制小车按某一规定路线行走，也可以用PID控制一个密闭容器内的温度变化。通过直观的实验结果加深理论理解，了解控制环节对系统整体性能的影响，学会从系统角度设计实验方案。此外，还要学会自主分析实验过程中出现的问题，引导学生利用专业知识分析问题，根据系统要实现的功能，分模块逐段检测，并能使用专用工具和各种检测设备（数显万用表、示波器等）确定问题的位置和原因。通过实验失败和成功的切身体验，掌握科学研究、生产实践的一般规律和方法，真正做到授之以“渔”。

（3）改革实验考查方法。以工程技术文件撰写和答辩的方式评定学生的实验成绩，同时培养学生的表达能力和编制工程技术文件的能力。

（4）实验改革的模式。根据学生培养计划的不同，在沈阳航空航天大学自动化学院，选择部分学生分两种模式进行实验改革的尝试。

第一种模式的研究对象为大二大三课外兴趣活动学习小组的学生。这些学生已经过主干专业课和多项基础实验的学习，按传统的培养计划完成了大部分学分要求，并且通过兴趣小组的培训掌握了基本实践技能，因此对他们直接进行工程系统综合实践的训练。依托大纲中的实践环节“综合能力培养和创新思维训练”，教师或者学生自主设计一些与工程应用结合较紧密的题目，如“智能机器人避障”，“车辆载荷测试”等，几个学生为一组完成任务，具体过程分为以下几个阶段：第一阶段，系统需求分析；第二阶段，总体方案设计；第三阶段，系统安装施工；第四阶段，调试与测试；最后，答辩和技术文件的编制。经过近一年的教学改革实践，在2012年的飞思卡尔杯智能车大赛上，三组学生分别取得了二、三等奖在2013年的沈阳市第四届“福田杯”智能机器人大赛中取得了第一名的好成绩。

第二种模式以2012年9月1日入学的自动化学院创新班为实施改革的对象。第一阶段，紧密结合新的培养计划，进行专业技术基础理论课的基础类实验训练，认知电子元器件的使用检测；第二阶段，训练工程制图和电子制作技能，通过简单电路的设计制作，加深基础理论的理解，提高动手能力；第三阶段，加入高年级学生的兴趣小组，参加大学生竞赛、[5]课外实践训练等活动，了解开发工程系统的工作流程；最终，自己独立承担一个小型工程项目的设计开发。这些学生由于接受培训的时间较短，目前还不能最终检验基于课程群的综合实验教学的改革成果，但通过新教学模式的学习，学生们已进入高年级学生负责的兴趣小组，开始参与学校的智能拉力车比赛，其接受新知识的能力和速度都较往届学生有大幅度提高，工程意识和动手能力都显著增强。

三、结论

这种课程群综合实验的教学模式把工程技术的总体思想渗透给学生，使他们在实验中形成团队意识、创新意识、科研意识和工程意识，了解现代工业生产流程，接受工业生产的基本训练，增加工程实践能力和创新能力，使学生的知识和技能适应于生产和科学研究的很多领域，例如航空、石化、钢铁、汽车和轻工业生产的流程控制；桥梁、建筑、航空和机车等设备的应力或结构动力学分析；设备的安全检测和故障诊断，空气压缩机和汽轮机等大型回转机械的振动监测等等。学生动手开发的设备也为实验室设备的更新改造作出贡献。

参考文献：

[1]欧阳玉祝，欧阳卉，肖竹平，等.基于产学研一体化的综合化学实验教学研究与实践[J].实验技术与管理，2011，28（12）：15-17.

[2]曹荣敏，周惠兴，文华强，等.设计创新实验项目 培养工程创新能力[J].实验室研究与探索，2011，30（10）：228-231，275.

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气体流量表示在单位时间内气体通过一定截面积的量。气体流量的测量和流量控制是计量科学技术的组成部分之一，在工业生产、科学研究、环境保护、能源储运核算、国防结算等诸多方面发挥着不可或缺的作用。

1小微气体流量应用领域

小微气体流量测量技术广泛应用于航空航天、半导体加工、医疗生物、电子汽车等行业。在航空航天领域，流量可以认为是评价发动机整机或部件性能的重要参数之一。航空发动机是一种结构、气动力和热力都相当复杂的动力装置，其流量测试在航空发动机测试工作中有着极其重要地位。航空发动机试验测试中高精度的气体流量测试是具有挑战性的，特别是中小型航空发动机流量测试中的很多气体流量测量，范围在几十克每秒以内甚至是零点几克每秒以内的小流量的范围，同时气流的压力、温度变化范围也很大。因此，提高航空发动机气体小流量测量精度有着极其重要的意义。在保护环境和生态平衡中，必须对江河湖海进行水质检测和大气监测，这就需要测量污水或空气的流量；在医疗生物领域，药物的输送、微芯片点样、血流量测定等都对小微流量的测量提出了更高的要求。

2小微气体流量计量及国内外现状

随着气体小流量测试技术研究的深入，高精度、高可靠的气体小流量标准装置也不断发展。但是由于气体小流量测量的复杂性和挑战性，目前气体小流量测量的精确度和质量仍然不能满足需求，特别是小微流量的中高压计量标准缺乏，并且因为气体没有固定的体积形态，与体积标准进行比较，受环境温度以及气体压力的限制较大。我国小微气体流量计量标准技术发展空间大。首先，我国小微气体流量计量基准覆盖面不足。从表1可知，无论是最小流量值还是不确定度值，我国小微气体流量基准与德国、美国、日本、韩国等均存在显著差距.

3气体流量计分类及特点

3.1气体流量计分类

气体流量计按计量原理可分为差压式气体流量计、容积式气体流量、速度式气体流量计以及其他原理气体流量计，具体如图1所示。

3.2常用气体流量计的比较分析

常见气体流量计分析见表2。

3.3小微气体流量计选型分析

依据表2可得知，气体流量计的原理、精度、流量范围、适用环境及领域差异化明显，适用于超低流量和微小流量范围的气体流量计则更有局限性。层流流量计凭借其独有的毛细管层流元件，不论上游管道流动状态如何，气体在层流元件中流通时的状态都是层流流动；且层流元件没有活动零部件和复杂电气回路。层流元件配上压力传感器、整流器，具有体积小、精度高的优势，对使用环境要求较低。依据层流元件的结构特性可以看出，层流流量计更加适合于小微流量的测量。

4气体流量标准装置原理分析与比较

4.1钟罩式气体流量标准装置

钟罩装置是一种标准的的容积式标准装置，其特点是装置体积大，工作压力较低，气体湿度对流量校准的影响较大，装置的操作相对较复杂。因此，钟罩装置只适用于检定/校准压力不高、流量范围不大的流量计，并且只能在实验室进行，使用要求受限较大。目前我国最大的钟罩式气体流量标准装置钟罩容积为10m3，流量范围为2000m/h，装置扩展不确定度为0.1%（k=2）。

4.2PVTt法气体流量标准装置

PVTt法是通过测量一定时间间隔内，气体进入或流出容积的容器罐，以及压力和温度，根据理想气体状态方程计算，复现气体质量流量的标准装置。PVTt法气体流量装置测量精度高、设备简单，湿度影响小，但装置结构对热力学温度和绝对压力的测量要求很高，标准容器内气体要达到稳定状态的时间较长。活塞式装置则是利用该原理，采用活塞和缸体组成一个充满气体的腔体，在工作时，需保持活塞缸的密闭性，同时控制活塞在缸体内沿着一定方向迅速运动，使气体均匀地进入或排出活塞和缸体组成的腔体。通过活塞缸的内截面面积、活塞移动的距离以及活塞移动的时间，就可以计算出标准流量。该装置具有流量点易调节、稳定性高、重复性好等优点，适用于小微气体流量的测量。我国某计量研究机构研制了一套活塞式气体小流量标准装置，该装置可检测流量范围为（5mL-50L）/min，扩展不确定度不低于0.19%（k=2）。

4.3mt法气体流量标准装置

mt法即直接测量质量和时间的方法，是测量气体质量流量最直接的方法，其精度也最高。因为质量和时间均属于七个基本量之一，量值可得到最直接的传递。该方法需要储气装置质量相对气体质量较大，提高气体占总称量的比重才能提高流量计量的准确度；为了提高气体流动的稳定性，需在上游安装临界节流装置；校准小流量时，需要提高气体的压力。该标准装置最大优点在于可以直接得到质量流量，但因为转向系统降低了装置的可靠性。

4.4标准流量计法气体流量标准装置

标准流量计法气体流量标准装置是计量领域中常用的传递标准装置。可以用作标准表的通常有临界流音速喷嘴、涡轮流量计、气体罗茨流量计和超声流量计等等。在小微流量标准流量计中，层流流量计作为标准表也越来越受计量检测单位的重视，其精度高、耐高压、体积小、结构简单、系统装置操作简易，是一个高精度的小微气体流量标准装置。

5基于层流技术的小微气体流量标准装置的设计与应用

该小微气体流量传递标准装置由层流流量计、质量流量控制器、高稳定性流量调控部件、通道切换阀组、气体管路及压缩气源组成。其小微流量标准表由层流流量元件、差压传感器、压力传感器、温度传感器、测控部件及测控软件组成。并已研制出高精度电子细分控制部件控制流量控制器以获得稳定的小微流量的装置，为小微流量传递标准装置产生稳定的压缩气体。该层流流量计采用10倍线性范围，线性范围宽，流量范围覆盖1mL/min~100L/min，可用于高压气体流量测量，且该装置设计轻巧，在国内首次形成便携的小微气体流量计量技术能力，满足计量、环保、航空航天、气体分析、微电子、半导体、医疗等领域小微气体流量计现场检定/校准要求。

6结束语

层流技术的应用提升了我国小微气体流量传递标准制造单位的技术水平。目前该小微气体流量传递标准装置已经研制成功，其扩展不确定度不大于0.34%（k=2），并已投入使用，获得良好效益。

参考文献

[1]王伯年.有关层流流量计的理论分析[J].江苏工学院学报，1983，1

[2]王伯年，王荣杰，王利民，周厚龙.层流流量计设计参数的选择与确定[J].仪器仪表学报，2000（05）：474-476

[3]朱碧玉，陈超，马力，沈琼.不同测量原理的气体小流量标准装置的比对研究[J].计量与测试技术，2019，46（7）

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0 引言

自第三次科技革命以来，现代测控技术作为计算机信息科技的演化力量之一，与信息控制技术、电子、精密机械等领域有着极为密切的联系。当今社会，采用自动化系统的机器设备遍布各生产生活领域。如何保证自动化系统的长期平稳运行，成为摆在工程技术人员面前的一道难题，而现代测控技术也正是解决这一难题的关键。

1 现代测控技术的重要作用

现代测控技术迎合信息时代自动化系统的测控需要而生，也因信息科技的推动而兴。测控技术已经深入渗透到国民经济建设各领域、各部门，对社会生产生活产生着深刻影响。从某种程度上来讲，现代测控技术水平的高低，已经成为科学技术现代化与否的重要衡量标准。

1.1 保障测试数据真实可靠，维持仪器设备平稳运行

生产效率是国民经济发展的生命线，工业设备运行稳定是提高生产效率的首要前提。现代测控技术通过利用专业测控仪器，对各种设备的自动化系统进行反复测试，侦查其中的不稳定因素，形成稳定的控制信号，从而维护了设备运行的高度流畅性。在测控过程中，技术人员对自动化系统进行规律性频繁测试，收集到设备运行的大量信号。大规模真实可靠的测试数据，为控制指令的输出奠定了数据保障，因而有力维持着仪器设备的平稳运行。

1.2 沟通工业部门信息资源，提高工业生产建设效率

我国社会经济发展的行业部门之间，已经普遍形成自动化系统的链条式发展模式，生产的各个环节都由自动化系统控制。在这一发展态势下，现代测控技术有了更为广大的用武之地。一方面，测控技术能够全面侦测各生产环节自动化系统的运行缺陷，在部门乃至行业间进行信息资源沟通，从而能够有效磨合运行机制。另一方面，利用测控技术勘察自动化系统的漏洞，看似耗时耗力，但能够解决设备后期使用的后顾之忧，最大限度提高工业生产建设效率。

2 现代测控技术的广泛应用

正如计算机信息科技步入各行各业、千家万户一样，现代测控技术也已经在国民经济各部门得到了广泛应用。自进入二十一世纪以来，现代测控技术已经在新型传感器、航空航天以及农业发展等领域取得不菲成绩。

2.1 新型传感器的大规模利用

新型传感器作为现代测控技术的主要产物，在传统的物理、化学因素基础上，高度融合了计算机技术和智能网络技术，其监测范围已经波及到社会生产、生活的诸多方面。例如，CCD图像传感器可以监测火车轴承滚子的表面缺陷，磁性传感器能够测控转速、风速、流量等因子，集成传感器则可以用于温度、压力及视觉测量等方面。现代测控技术造就了各类新型传感器，为国家经济发展、国防建设、城市管理等提供了优秀技术支持。

2.2 航天航空事业的飞速发展

众所周知，近年来中国在航空航天方面取得了显著成就，这离不开现代测控技术的鼎力支持。现代测控技术能够实时监测航空器的外部运行轨道数据、航天器内部工作数据以及宇航员的生理状态数据，并且将高效数据整合分析结果传输给宇航控制中心，为控制中心调整飞行策略、改进设计提供可靠数据理论保障。

2.3 大规模机械农业的快速崛起

从世界范围内来看，农业生产正在向大规模、集成化、现代化发展模式迈进，大规模的机械化农业生产已经逐步推广开来。现代测控技术在农业发展中得到了广泛利用。例如，在粮食仓储空间内安装温度湿度测控装备，一旦监测数据超过预期规定就触发报警装置，报警装置连结自动化除湿保温装置，及时化解粮食仓储的自然风险。同时，测控技术能够随时收集有利用价值的生产数据，真正实现农业生产的数据化管理。

3 测控技术的未来发展趋向

目前，计算机科技已经成为测控技术的中流砥柱，而网络技术也将逐步介入到测控技术的发展核心。同时，伴随人工智能技术的引进，现代测控技术在追求测控仪表智能化的基础上，还要探寻更为广阔的完善平台。简而言之，现代测控技术的未来发展应当向开放化、标准化、网络化趋向迈进。

（1）以开放化发展为前提。现代测控技术的未来发展，首先需要以高度开放为前提。测控技术是一门实用性极强的科技，在工业、农业乃至第三产业的发展中都有所应用，其未来发展也必然会面临更加开放的前景。一方面，科学技术成果的开放性利用，是现代测控技术发展的重要举措。开放化的科学技术吸收可以为测控技术发展提供源源不断的内在动力；另一方面，测控技术应用渠道的开放，将极大提升其应用程度和水平；（2）以标准化发展为契机。随着经济全球化的发展，测控技术作为工业工程的显著要素，逐渐走入国际技术大融合的轨道。但目前，各国测控技术发展水平参差不齐，所采用的数字化测控标准也不一而足。因此，现代测控技术需要制定完善的标准体系，采取标准化发展模式。这样才能使测控技术充分汲取世界范围内的优良成果，以完善自身缺陷；（3）以网络化发展为平台。网络技术的迅猛发展，为诸多科学技术提供了全新发展平台，测控技术也不例外。网络滋生了大规模数据资源，形成了庞大的网络信息系统。现代测控技术的发展，需要有强大的数据资源库作为测试支撑。因此，网络化发展能够为测控技术更新升级提供实质性的资源帮助。同时，测控技术的网络化发展，能够拓宽测控应用范围，简化测控应用流程。因此，不久的将来，测控技术必将以网络化发展为平台，进入智能测控的新天地。

4 结语

承上所述，现代测控技术对于设备自动化系统的完善、工业建设的发展具有重要的实用价值。无论是在工业生产领域，还是科技创新方面，现代测控技术都有着广阔的应用范围。随着社会经济和科学技术的进步，现代测控技术也将逐步打破现有的传统发展模式，以开放化发展为前提，以标准化发展为契机，兼以网络化发展为平台，实现测控技术的大跨越。

参考文献：

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在交通运输类专业里，有一些专业因开设院校的不同，培养的人才将适用于不同的交通领域，有的是民航运输，有的是铁道公路，还有的是海洋船舶……虽然这些招生专业名称相同，但培养目标、主要课程和就业领域却有着极大的差异。

【交通运输】

交通运输是一个培养具有统筹、管理等方面知识，能在各级交通运输管理部门、交通运输单位等从事交通运输组织、指挥、决策，交通运输企业生产与经营管理的高级技术人才。换句话说，交通运输的专业人才，就是要有合理组织运输生产以获得最佳社会与经济效益的基本能力。

交通运输专业具有极强的交叉性，首先体现在学科性质上――既有一般工科特性，又有管理学科特性，还有系统工程学科特性。比如开设的专业课程既有电路与电子技术基础、城市轨道交通设备、交通工程学基础，又有运输市场营销学、管理学原理等。其次体现在人才培养上――该专业培养的人才是一种复合型人才，不仅掌握工程技术方面的基本知识、具体的专业知识和操作技能，能胜任交通运输部门的技术工作，而且具有系统工程师的素质，能在大型的规划设计中担当“总体”的角色。

由于交通的涵盖面极广，在不同的院校，交通运输专业的内涵有所差异。比如西南交通大学的交通运输专业由早期的铁道管理系发展而来，是交通运输工程一级学科下设的一个重要专业。该专业以铁路运输管理为主，同时覆盖了道路(含城市交通)、航空、水运等现代运输方式，具有大交通特色。从西南交通大学该专业毕业后，主要面向铁路运输和城市轨道交通就业。铁路运输方向的毕业生主要面向铁路局或公司、设计研究院、大型工矿企业、教育院校等交通运输企事业单位就业；城市轨道交通方向的毕业生主要面向交通管理部门、科研院所、城市轨道交通设计单位、地铁公司、教育院校等企事业单位就业。

但南京航空航天大学的交通运输专业却因为学校的学科特色，更倾向于天空，如学校在“交通运输”专业下，分别设有空中交通管理与签派、民航运输管理、民航机务工程、民航电子电气工程、适航技术与管理、机场运行控制与管理六个本科专业方向，每个专业方向都与航空有关。那不用多说，从南京航空航天大学交通运输专业毕业的学子，就业领域与西南交通大学则大相径庭。

由于不同院校专业方向的不同，也导致了在不同院校学习的课程也有所不同。除了运筹学、管理学、交通运输组织学等主干课程相似外，西南交通大学该专业的课程主要围绕行车组织、货物运输组织、旅客运输组织、铁路车站及枢纽等展开，而南京航空航天大学该专业的课程则根据不同的专业方向有所不同。因此建议对该专业感兴趣的考生，在了解该专业的基础上，还要到开设该专业的院校去查询该专业具体的培养目标和就业方向。

陆地系――飞奔在阳光大道

陆地交通是人类最早发现的运输方式，也是目前最常用的交通运输方式，那么与陆地交通运输相关的专业都有着什么特点呢?

【物流工程】

现在电子商务已经融入人们的生活，成为不可或缺的一部分。当你的鼠标在淘宝、京东等电子商务网站轻轻一点，你所购买的物品不久后将由快递人员送到家门口。与对物品的流通进行设计与规划相关的专业就是物流工程专业。

物流工程是交通运输工程、机械工程、土木工程、信息科学与技术、管理科学与工程、经济学、法学等的交叉学科。学习内容偏工程，主要有物流系统仿真、预测原理、电子通讯技术等技术性课程，以及物流设施设备、货物运输组织、物流中心规划与设计等的需要较高专业技术的规划设计课程，涉及物流规划的编程设计与运算。该专业需要学习者拥有良好的计算机能力以及制图等工程类基础知识，侧重于技术人员的培养，突出的是技术设计能力。

这个专业基础课主要包括现代物流学、系统工程、运筹学、数据库等常见的物流作业需要使用的技术和方法，以及采购与供应管理、供应链管理、物流成本控制、生产运作管理、项目管理等侧重于企业内部物流流程方面的知识介绍以及方法，其中涉及专用的物流模型和软件(如FLExsIM)，还有一些是如国际物流和物流系统规划等的从大环境出发为企业进行设计和规划的课程。

物流人才在全国来说非常缺稀，因此物流专业的就业面很广，生产、运输、仓储都有涉及。本科毕业生的就业单位主要有铁路局和大型重工企业，以及各汽车企业，后者往往是大多数毕业生偏爱的。还有许多近些年发展快速的专业物流企业、第三万物流企业等对于专业的物流人员的需求量也非常大，而这种企业的待遇相对更好，对毕业生的综合素质要求也会更高。

【交通设备信息工程】

交通设备信息工程专业开设和我国高速铁路的蓬勃发展息息相关，而铁路正是陆路交通运载量最大的一种运输方式。本专业要求较系统地掌握专业领域宽广的技术理论和基础知识，主要包括机械学、电子学、光学、信号分析、测量与控制、计算机网络技术等基础知识，在此基础上掌握光、机、电、计算机相结合的当代信息技术和实验研究能力，具有本专业所涉及到的信息系统与技术应用、设计和开发能力，同时要求较强的外语应用能力。本专业最主要的特色是交通设备的测试、控制、信息系统的设计、制造和应用并重；软件技术和硬件技术并重，掌握与本专业紧密相关的电、算、机、光等技术。

其专业设置的主要目的是为高速铁路建设提供多学科交叉的高级技术人才，专业方向包括车辆工程、载运工具运用工程和精密仪器及机械等。主干学科由交通工程、控制科学与工程和仪器科学与技术组成，模拟电子技术、数字电子技术、机械设计基础、车辆构造及原理、计算机软件技术、信号分析与处理、控制工程、交通设备控制技术、电子测量技术与仪器、振动与噪声测控技术和交通设备动力分析等是必学的课程。

由于专业中设计多个方向的课程，载运的学生在本科毕业后有很多的选择，比如选择继续读研同学既可以选择学习本专业的三个方向，也可以选择机械设计及其自动化方向、电气系统及其自动化方向、电力电子与电力传动方向、计算机技术方向等。在就业中能适应多个岗位的要求，在许多行业都有本专业的学生，而并不是局限在铁路行业，比如交通运输领域(包括汽车、铁路、航空)的中外各生产和管理部门、电子电器研究和开发部门、测控和仪器仪表研制单位、计算机和网络通讯公司等，也可进入高校从事管理、科研和教学工作，因此本科毕业生就业率一直比较稳定。而对于希望出国继续深造的学生来说，专业的选择将有更大的空间，可以选择EE(Electronic

Engineering)、ME(Mechanical Engineering)、CS(Computer Science)，甚至有学生申请成功MFE(Master of Financial Engineering)。

海洋系――欲乘风破浪

水是地球最重要的资源之一，地球表面积的70％左右都是被水域覆盖的，所以，要实现异地物与物的空间转移，不征服海洋可不行。

【航海技术】

说起航海技术专业，可能很多考生的第一印象就是“开轮船的”，这一习惯思维是由于该专业在我国就是从海洋船舶驾驶转设而来的，比如大连海事大学的航海技术专业的前身就是海洋船舶驾驶专业。但随着该专业的日趋发展成熟，该专业的要求也不仅仅限于海洋船舶的驾驶，还包括对船舶运输的管理、对航海等法规的了解等。

当然，该专业的基础还是技术，这些技术包括能操作海洋船舶驾驶，能设计航线，能识别和运用各种航图、导航仪器仪表和GMDSS通信设备。在此基础上，还要懂得船舶运输管理，组织船舶航行。同时，由于该专业毕业后，所工作的环境是公海和内海，因此还要了解航海和海商法等法规，以免错误操作而引起争端。

由于技术是基础，所以航海技术的专业课程首先就由船舶操纵、电工技术、航海力学、航海仪器、GMDSS设备及通信业务、船舶无线电技术基础等构成。为了对船舶的熟悉，还要学习船舶原理、船舶结构与设备等课程。另外，航海英语会话和阅读是奠定海外沟通的基础，航海气象学与海洋学是安全顺利航海的前提，船舶安全与管理船舶货运、远洋运输业务与海商法、航运经济与航运市场管理等是合法航行和经济价值最，大化航行的参考依据，这些课程也是必学的。

目前国内开设航海技术的院校并不多，一般可将其归为两类，第一类是依靠学校相关优势学科而开设的，如重庆交通大学、武汉理工大学等；另一类是结合学科及地域优势而开设的，如大连海事大学、上海海事大学、集美大学、烟台大学等所在地都是我国著名的港口。

考虑到航海技术就业领域的特殊性，目前招生批次大多位于提前批次，由于工作环境的特殊性，在体检方面有比较严格的要求。大连海事大学要求报考航海技术专业的考生身高1.65米以上、五官端正、无平足、无口吃、无色盲(弱)、双眼裸眼视力均在4.7及以上，且矫正视力均能达到4.9及以上的身体健康、学习英语的男生。其他院校的标准也并不多，以学校《招生章程》公布的信息为准。

【轮机工程】

如果说航海技术专业还能从名称上大概判断出专业是学什么的，那么轮机工程就往往会让初次接触的学生不知所以然，听起来仿佛很熟悉，但要说明白轮机工程是学什么的却只能摇摇头。

从学校的专业介绍中，轮机工程是培养具备机械原理和轮机系统等方面的知识，符合国际海员培训、发证和值班标准公约(sTCW78／95)和我国海船船员适任标准的要求，基本具备A类船舶二管轮任职资格，并能在海洋运输各事业单位从事轮机操纵、维修和船舶监修、监造工作的高级技术人才。更简单地讲，轮机工程培养的学生就是管理船舶所有机电设备和动力装置的技术人员。

该专业在大多开设院校中都设有不同的专业方向，如大连海事大学轮机工程分为轮机管理和船机修造两个方向，前者主要专业基础课和专业课有：工程流体力学、电路与电子技术、工程热力学及传热学、轮机工程材料、机械设计基础、轮机监控技术及应用、船舶电气设备及系统、船舶柴油机、船舶辅机、轮机自动化、轮机维护与修理、船舶动力装置技术管理等。后者课程的课程包括理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、轮机工程材料、工程热力学与传热学、电路与电子技术、微机原理与应用、船舶柴油机、船舶辅机、轮机自动化、船机制造工艺、船机检修工艺、船舶检验、船舶动力装置设计、摩擦学、故障诊断技术等。重庆交通大学则设有轮机管理与船舶动力装置设计与制造两个方向，但两者的培养目标、主要课程和就业领域没有较大的差别。

轮机工程与航海技术是两个紧密联系的专业，因此一般开设了航海技术专业的院校，也开设有轮机工程专业。由于轮机工程专业毕业后所就业的领域与航海技术一样，因此在体检要求方面也与航海技术相似。

从该专业毕业后，找工作基本上是不用愁的，但工作强度比较大，一般靠离码头需要加班(及时对轮船的情况进行检查、维护和修整)，环球航行需要倒时差，如果遇到旧船，工作强度会更大。再者，机舱高温、高噪音。虽然有集控室，但平时保养仍需亲临一线。另外，航海还有其特殊性，譬如说，长期远洋不能经常和家人团聚。所以在选择时，考生要综合考虑自己的兴趣、特长和未来的就业领域再谨慎填报。

天空系――借我一双翱翔的翅膀

曾几何时，飞上蓝天是人们遥不可及的梦想，但随着科技的发展和航空运输的发展，坐飞机已经不再是一件奢侈的事。而载领人们翱翔蓝天的飞机操作员，就是飞行技术专业所培养的人才。

【飞行技术】

飞机技术简单地说就是培养飞行员的专业，也就是说培养会开飞机的人的专业。也许有许多人认为该专业只注意培养飞行技术，但事实上还会培养对飞机性能的了解。

飞行技术专业的学习由三大模块组成，其一是理论学习，主要包括陆空对话、民用机飞行原理、航空气象学、空中领航学、机组资源管理、航图、航行情报学、空中交通管制学等对飞机的了解，对飞行气象的了解和一些基础知识。在完成一到两年的理论学习后，就要上飞机进行飞行训练。飞行训练结束后，还要进行毕业设计才算整个学业的完成。一般来说，理论学习和毕业设计是在招生院校进行，飞行训练是由与招生院校联合培养的航空公司指定训练地点。

篇9

中图分类号：N945.23 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-01

一、系统原理

航空发动机环境试车台测控系统主要包括电气控制系统和数据采集系统两部分，为保证试验安全，同时增加视频监控系统。

电气控制系统通过对环境试车台架设备的控制，实现对试验舱内温度、湿度及进气流量的调节。数据采集系统主要对试车台架设备的温度、压力、流量、湿度等参数及发动机稳态和瞬态参数进行实时采集、记录、分析，同时对试验舱温度、气压等关键环境条件参数进行监测。系统通过高清、高速摄像机对试验舱内进行动态监视，图像保存到硬盘录像机内，可以实现试验舱内视频、音频回放。

二、测控系统构成

环境试车台测控系统包括台架数据采集系统、台架发动机电气系统和台架设备电气系统，设计方案以测控一体化、分布式结构为主要原则。

三、试车台测控系统设计

测控系统采用分布式设计，大规模使用网络化设备，温度、压力测量模块就近放置到测点附近，就可以降低压力测量容腔效应，提高压力测量的实时性。应用平台式操纵台布局，减少数显仪表应用，大量采用虚拟仪表技术，方便后续维护。鉴于试验舱内温度范围-50～70℃，湿度范围0～100%，温湿度变化范围大，测控系统硬件设备可靠性要求高，需要选用能够在高低温和湿度大环境中稳定工作的设备。

发动机台架电气系统采用基于PLC系统的分布式控制方式，采用WinCC控制软件编写上位机控制软件，极大地简化了控制系统结构。软件增加误操作判断，降低人为因素对发动机试验安全的影响。设备电气系统功能强大，在制冷涡轮调节方面应用前沿控制方式，实现试验设备能力范围内空气流量、温度任意调节。通过数据采集程序与控制系统监控程序进行通讯，航空发动机试验中首次将数据采集系统与控制系统融合成一个整体，实现试验数据信息共享。

1.测控系统设计原则和依据

本试验台用于不同类型的发动机（涡喷、涡扇等大、小涵道比发动机），不同的起动方式（燃气涡轮起动机、空气涡轮起动机）进行环境试验研究，测控系统能够兼容不同型号发动机。

1.1 控制系统设计

台架设备控制系统设计按照制冷机组、干燥剂再生系统、进气加温系统、燃油系统、进气系统、引射系统、加载系统等设备的技术要求，通过对各个设备子系统的控制，实现各系统的功能，能够满足试验要求。

发动机台架电缆及控制柜依据各型号发动机电气系统原理图进行设计，充分分析不同型号发动机的相似性，在设计初期即将不同机种的电缆做了归纳梳理，实现不同机种的电气线路在一个控制柜内复用，简化控制系统且具有良好的兼容性，采用科学的屏蔽处理方式，增强系统抗电磁干扰能力。

1.2 数据采集系统设计

数据采集系统主要对发动机参数和试车台各工艺系统如制冷涡轮机组、进气加温系统、干燥剂再生系统、引射系统、燃油供应系统、液压加载系统及辅助设备等系统参数进行测量。其中一些参数测点分布在设备之间的连接管路上及密闭试验舱内，由于测点比较分散以及试验舱与外界的密封等问题，我们遵循测量参数尽量本地执行A/D转换的原则。

操纵间是整个试车台的核心控制室，是整个试车台的神经中枢。所有的测量参数经由各类数据采集设备，最终汇集到操纵间的采集服务器计算机，通过数据分发服务，最终将处理好的数据传送到各个现场监控，记录计算机以及远程客户端。

根据测量设备的选择，规划整个测试系统采用分布式布局结构。气体压力采集模块，温度采集模块设计安放到发动机附近，通过网络传输到操纵间的数采计算机。

发动机管路的油压参数测量，考虑使用压力传感器箱，统一考虑供电方式，环境温度等影响测量精度的因素，通过散热转接段，高压软管转接段，压力变送器以及信号导线，经由桥架最终汇集到操纵间的VXI通用数据采集平台，通过网络传输导线，将采集结果传递到数据采集计算机。

发动机转速，推力，燃油流量等参数，通过其对应的传感器以及相对应的二次仪表，最终通过信号导线，经由桥架最终汇集到操纵间VXI采集平台，通过网络传输导线，将采集结果传递到数据采集计算机。

数字综合调节器采集得到的发动机机载参数，可以通过串口通讯，网络传输等方式直接与数据采集计算机进行数据传输。

2.测控系统软件设计

测控系统软件分为台架设备控制系统程序、发动机台架电气系统程序和数据采集程序，设备控制系统程序主要控制制冷机组、干燥剂再生系统、进气加温系统、燃油系统、进气系统、引射系统、加载系统等设备。

发动机台架电气系统程序主要完成各种型号的发动机控制、燃气涡轮起动机及空气起动系统等台架设备控制，监视台架电源系统的电压和电流等参数。

数据采集系统程序主要完成发动机参数、设备参数的采集、计算和存储，以及数据的历程复放。

四、结论

本项目在测试和电气学科内作了深入研究，同时在机电、液压、气动学等方面取得突破性进展，在分布式数据采集及处理方法、测控一体化研究等方面取得了数项成果，在本领域处于国内先进水平。在特种试验台测控系统建设方面积累了宝贵经验，为后续露天环境试车台建设提供技术储备。

参考文献：

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中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0030-02

1 总体要求

1.1 功能要求

（1）分段控制（如图1所示）：车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线）。在第一个路程C～D区（3～6米）以低速行驶，通过时间不低于10s；第二个路程D～E区（2米）以高速行驶，通过时间不得多于4秒；第三个路程E～F区（3～6米）以低速行驶，通过时间不低于10s。

（2）曲线控制（如图2所示）：小车能自动记录、显示行驶时间、行驶距离以及行驶速度，还能记录每段所走的时间，从而判断是否符合课程设计要求。车辆沿着S形曲线铁片行驶，能够自动拐弯，并自动寻找正确方向和铁片。当离开S型曲线跑道或者感应不到铁片一段时间的时候，小车自动停止，并记录行驶时间和路程，平均速度并通过LCD显示出来。

1.2 总体控制方案设计

根据设计任务要求，并且根据我们自己的需要而附加的功能，该电路的总体框图可分为测速模块、速度控制模块、显示模块、路面检测模块块。

2 速度检测电路设计

（1）方案1：采用采用霍尔元件A44E检测轮子上的小磁铁从而给单片机中断脉冲，达到测量速度的作用。霍尔元件具有体积小，频率响应宽度大，动态特性好，对电路要求简单，使用寿命长，价格低廉等特点，电源要求不高，安装也较为方便。霍尔开关只对一定强度的磁场起作用，抗干扰能力强，因此可以在车轮上安装小磁铁，而将霍尔器件安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。

（2）方案2：采用红外传感器进行测速。但无论是反射式红外传感器还是对射式红外传感器，他们对都对环境要求较高，易受外部环境的影响，稳定性不高，且价格较为昂贵。

通过对方案1、方案2的比较其优缺点，综合多方面因素决定选用方案1，其原理图接线如图3所示：

通过霍尔元件感应磁铁来产生脉冲（当霍尔元件在离磁场较近时输出会是高电平，其它时候是低电平），一个车轮均匀放四个小磁铁，计算一秒所得的脉冲数，从而计算出一秒小车轮子转动圈数，再测量出小车车轮周长即可计算出小车当前速度，累加可得到当前路程。

3 速度控制电路设计

（1）方案1：使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大，对于小车的长时间运行不利。

（2）方案2：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，易损坏，寿命较短，可靠性不高。

（3）方案3：采用由双极性管组成的H桥电路。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术。

综合3种方案的优缺点，决定选择方案3，其电路原理图如图4所示：

4 结语

智能电动车采用单片机作为检测控制核心，采用金属感应器检测路线上感应到的铁片，反馈信号到单片机，单片机按照预定工作模式控制电动车在各区域按预定速度行驶或顺着S形曲线铁片行驶。采用霍尔元件A44E检测电动车行驶速度，采用由双极性管组成的H桥电路，大大提高速度控制稳定性。本设计结构简单，较容易实现，但具有高度的智能化、人性化，一定程度体现了智能。

参考文献

[1]赵家贵，付小美，董平.新编传感器电路设计手册.北京：中国计量出版社，2002.2.

篇11

近来，在嫦娥三号怀抱“玉兔”飞向月球之际，有传闻称中国将取消载人登月计划，并停止研发嫦娥五号。对此，叶培建回应：“人类要征服太空首先要去月球，美国人去过了，中国人一定要去，中国人也一定能够去。”

心系祖国

1945年1月，叶培建出生在长江之滨的著名银杏之乡——江苏省泰兴县（现为泰兴市）。高中毕业时，叶培建的各项成绩都很优秀。在填写大学志愿的时候，父亲对他说：“我们国家正处于建设时期，正需要大量优秀的理工科人才，你应该立志报效祖国。”当时他自己也向往飞机研制这样的专业，因此他接受了军人出身的父亲的建议，分别填报了北京航空航天大学、南京航空航天大学。然而，到最后，他却意外地接到浙江大学的录取通知书。

1968年，叶培建大学毕业后被分配到了当时的航天部529厂（卫星总装厂）任技术员。1978年，全国恢复研究生考试。因为早年打下了扎实的基础，叶培建一年三考，全部中榜。一考是中国计量科学研究院的研究生，但由于当时航天部不主张本系统人员出系统学习而放弃。二考航天部502所鲍百容先生的研究生，也顺利过关。

天资聪颖的叶培建同时考中的还有出国留学研究生。他当时考的是英语，我国航天技术和自动控制专家杨嘉墀先生等老前辈考虑到当时中美之间在航天领域的技术差距较大，建议他去欧洲学习。1980年7月，叶培建便远赴瑞士纳沙太尔（Neuchatel）大学理学院微技术研究所留学深造，师从彼兰德尼（F.Pellandfni）教授。

叶培建是一个真正做学问的人，他的认真与执着给同学们留下了很深的印象。瑞士一家报纸曾做过叶培建的专访，报道中说：他从不去酒吧，偶尔打打乒乓球。他说他不喜欢酒吧的气氛，也不太看电影，他把周末的时间都用于看书和工作。当记者问他：“你为什么要这样下工夫努力地学习呢？”叶培建说：“中国从那么多人中选派我出来学习，我们的祖国已经为我付出了很多，我知道肩上的担子有多重，我应该努力，以后要为国家做些事情。”

领军探月

叶培建与“嫦娥”的缘分起始于2001年。当时国防科工委找到已经“功成名就”的叶培建，要求他担任嫦娥一号卫星的总指挥和总设计师，可他并没有一口答应。“当时手上有两个大的项目正在进行，工作压力很大，再加上夫人刚刚去世，心情也不是很好。”叶培建回忆说。

不过，犹豫再三之后，他还是决定出马：“有一个机会作为深空探测的领军人物，很难得。”

可机遇往往与挑战并存。“过去卫星在地球附近飞，只有一个轨道，现在要让卫星从地球飞到月球，完全是两个概念。”叶培建说，三年内要设计出一个全新的航天器，步步都是困难。

拿轨道来说，三个轨道如何拼接？“光验证就进行了三轮。”叶培建介绍说，只有当最后一轮国防科技大学等三家单位分头计算出来的结果一致时，他们才放心。对叶培建来说，挑战越大，动力也就越大，毕竟他已不是第一次领略过这样的艰难。

1996年，叶培建担任资源二号卫星总设计师兼总指挥时，就带着不服输的精神攻克了几道难关：最高分辨率、最大存储量、最大传输速率、最长久寿命等等。

“捕风捉影”

从方案阶段的论证到研发与技术攻关，从初样星到正样星，向来重视质量问题的叶培建重视基础质量，严抓工作规范；狠抓关键技术和薄弱环节，确保系统可靠；狠抓过程控制，确保产品质量……叶培建带领年轻的航空研制队伍先后攻克了月食问题、轨道设计、两自由度数传定向天线研制、卫星热设计、制导/导航与控制分系统设计、测控数传分系统设计、紫外月球敏感器、数管分系统设计等一系列技术难题，拿下了一大批具有自主知识产权的核心技术。

他要求“嫦娥一号”卫星研制队伍对所有单机、分系统和系统总体的设计都要进行全面复查复审、反思、质疑，不遗漏任何一个问题，每个环节都要进行拉网式的、从最小单元开始的复查复审，反思存在的差距和薄弱环节。

当时，中国空间技术研究院型号任务很多，各个型号在研制中会出现各种的问题。叶培建提倡，“嫦娥一号”卫星项目办在研制队伍中一定要“捕风捉影”，绝不放过任何细小的疑点。叶培建说，搞航空就是要“捕风捉影”，不然差之毫厘，失之千里。

为了确保测控的安全和可靠，2006年，叶培建带领设计师们四处奔波，万里跋涉，对所有要求测控的地方都进行了对接试验。哪怕是细微的偏差，都要从源头逐一排查。为了解决太阳翼出现的问题，叶培建带领技术人员连夜加班，从第一天早晨8点干到第二天下午。他说：“‘嫦娥一号’卫星任务重、时间紧，加班加点是家常便饭，我们有时候晚上10点下班，同志们还说：‘今天下班怎么这么早啊！’”

后继有人

就是这样一个爱捕风捉影的老专家，时至今日他仍然在为我国如何追赶世界先进水平而努力。但是，叶培建更明白，这个梦想需要更多年轻人来继承。2013年，67岁的叶培建将接力棒交给了年轻人，但是20多年的工作经历培养的航天情感让他时刻关注着“嫦娥三号”。

篇12

Ultrasound Application in Composites

ZHU Xue-geng

（Academy of Armored Force Engineering， Beijing 100072， China）

【Abstract】Ultrasonic testing for its detection of low cost， high efficiency detection is widely used in quality control of composite material， the paper is detected from the composite material defects， performance evaluation of the two aspects of the application of ultrasonic testing were reviewed， and their future development and make prospects.

【Key words】Composites； Ultrasonic testing； Defect detection； Performance evaluation

复合材料具有高强度、低密度、易加工成型、弹性良好、耐腐蚀等优点[1]，已广泛的应用在航空航天、汽车以及船舶关键零件的制造，其中在航空航天领域发展最快，在旧一代的战斗机中复合材料已占使用材料总量的30%，在小型飞机中复合材料所占的比重能够达到80%左右，甚至某些小型飞机已实现完全复合材料化[2]。复合材料在航空航天领域的广泛使用，使得对其进行质量检测尤为重要，由于复合材料的造价较高，因此需要对其保持无损检测，常用的无损检测方法有上百种，经过不断的实践，目前超声检测是对其进行质量监测的最常用、最成熟的检测方法。

1 超声检测原理

超声检测的发展已经有一百年的历史，在其应用的案例中，主要是应用反射法和透射法进行检测。反射法就是声波在传播的过程中遇到缺陷后声波沿着相反的路径返回，反射的声波被晶片吸收，进而通过检测仪对接收的信号进行处理最后形成缺陷信号；透射法一般是两个探头放在工件对称的位置，一个探头发射声波，另一个探头接收透射的声波，根据接收声波的回波声压判断工件中是否有缺陷。

2 超声检测在复合材料中的应用

对于复合材料来说，超声检测主要应用于对服役构件的在役检测，以及对复合材料的性能无损表征，本文主要从这两个方面对其进行综述。

2.1 缺陷检测

金属零件内的缺陷超声检测方法同样的适用于复合材料中缺陷评价，对于其内部的孔状缺陷来说目前主要是利用超声C扫描、相控阵超声检测、超声导波检测技术等。

超声C扫描是超声检测的一种显示方式，它是在A信号的基础上对信号进行处理，得到的一种垂直于缺陷的显示结果，它具有显示直观，操作简便，可以对缺陷进行定量分析等优点，而且对孔状缺陷的显示比较清晰。国内有江苏大学的魏勤利用超声C扫描对SiC颗粒增强铝基复合材料试件进行研究，研究表明利用该方法能够清晰的检测到材料中的孔状缺陷，并且能够对材料中的团聚现象有一定的显示[3]。浙江大学将机器人、反求工程、超声信号处理技术与超声C扫描技术集为一体，实现了对复合材料检测灵敏度实时的补偿，并且这一改进能够实现对曲面构件的实时检测[4]。除此之外，浙江大学还将仿真检测与实际检测相结合，实现了对超声C扫描一般过程的认识，并且能够准确的检测出复合材料内部的缺陷。然而超声C检测对于一些缺陷检测精度要求更精确的复合材料来说还是显得有一定的困难，而实际中对于一个工件的完全检测也并不是一种超声检测方法能够胜任的，通常对于一个工件的检测常常应用几种超声检测方法，有时也会应用其他的无损检测手段，比如红外热成像检测方法。

相控阵超声检测是超声检测中比较先进的一种检测手段，近年来，以其偏转、聚焦的优势而广泛的应用在常规超声检测不能够完成的复杂构件中，而且针对超声相控阵检测还设计了专用的仿真检测软件，能够在优化实验方案方面节省很大的费用，并且能够更加的清楚声波的传播以及与缺陷的相互作用，使检测更加的直观。GE科技有限公司利用相控阵超声检测方法实现了航空件中的T型复合材料以及飞机蒙皮粘接层的检测，利用相控超声探伤仪对它们的内部缺陷成像[5]，并通过B扫描或者S扫描增加了缺陷的扫查范围，提高了检测效率，和缺陷识别的准确性，并节省了检测成本。中材科技风电叶片股份有限公司，利用该技术对复合材料样板的无缺陷区域、有缺陷区域以及修复区域进行成像，通过对比能够清晰的看出缺陷的分布，证实了超声相控检测在复合材料中具有良好的应用[6]。

2.2 性能评价

超声波能够对金属零件的硬度、弹性模量、衰减性等进行评价，利用相同的方法超声波可以对复合材料的这些性能进行评价，并且能够对其孔隙率进行测量。对于复合材料来说孔隙率是其重要的一个性能参数，孔隙率过大会导致材料内部疏松，直接导致材料的力学性能下降。因此对孔隙率的检测显得十分重要。

对于复合材料来说常用的孔隙率测定方法主要有超声声速法、超声衰减法、微波法等，然而每一种方法并不是直接的给出孔隙率的大小，而是间接的获得对应的相互关系。在上述的三种方法中应用最多的是超声衰减法，它主要是利用频率的变化曲线斜率与超声孔隙百分率之间的关系建立数学模型进而评价复合材料的孔隙率，除此之外也可以根据超声波透过复合材料后的衰减量的大小，计算孔隙率与声束面积之比。对于复合材料孔隙率的测量，北京航空材料研究院利用超声C扫描对材料中的孔隙率进行研究[7]，研究表明：在复合材料中，孔隙率的大小与其材料的声波衰减性有一定的对应关系，表现为声波的衰减与孔隙率呈现线性关系，即孔隙率增大，衰减性增大；孔隙率降低，衰减性降低。除此之外，孔隙率的大小和材料的力学性能也有一定的关系，通过对孔隙率大小、声波衰减性的测定，可以将三者相联系，进而得到一定条件下材料力学性能、超声衰减性能、材料孔隙率之间的对应关系，从而完成对材料的力学性能的评价。

3 超声检测在复合材料中应用的难点

超声检测对于结构比较规则的构件来说应用比较方便，当结构比较复杂的情况下，超声波的应用将受到一定的限制，主要原因是复杂的几何形状会使探头无法接收到反射声波的能量，从而无法对材料的质量进行评价。

4 发展与展望

随着航空航天事业的发展，对复合材料的质量要求将越来越高，如何快速的对其进行质量检测是值得大家思考的一个问题，因此未来超声检测将面向快速检测、自动化检测的方向发展，同时超声探伤将会从对材料的质量检测像对材料的质量评价的方向发展。

【参考文献】

[1]邱晓丹.绿色复合材料制备及其在声学仪器领域的应用[D].东华大学，2014.

[2]沈真.碳纤维复合材料在飞机结构中的应用[J].高科技纤维与应用，2010，35：1-4.

[3]魏勤，张迎元，乐永康，等.超声C扫描成像系统在SiC_p/Al复合材料无损检测中的应用[J].材料开发与应用，2003，18：38-41.

[4]王艳颖，吴瑞明，周晓军，等.大型非对称复合材料构件超声C扫描技术研究[J].浙江大学学报：工学版，2004，38：1208-1211.