自動測控系統是指把各種儀器設備（如控制器——計算機、測量儀器——數字萬用表、記錄儀器——印表機等）按一定方式連線在一起，完成自動測量和控制任務的系統，其中所謂的自動測試就是改版傳統的人工測量、記錄、處理方法，使整個測量過程完全由計算機控制，通過各種儀器設備對不同被測量對象進行自動測量、自動數據處理和自動顯示、列印等，給出測量結果。自動測控系統的組成部分主要包括：感測器、變送器、信號處理、傳輸裝置、顯示裝置。
基本介紹
- 中文名：自動測控系統
- 外文名：Automatic measurement and control system
- 主要內容：自動測量、自動控制
- 兩種類型：開環、閉環
- 重要部分：感測器，直接關係到系統的精度
- 套用領域：航空、航天電子學系統等
概念,發展階段,第一階段,第二階段,第三階段,組成部分,感測器,變送器,信號處理,傳輸通道,顯示裝置,特點,
概念
人們無論從事科學研究，工程設計或者工業生產，都要通過大量測試取得客觀事物的正確量值，從而了解事物的本質。但過去多年來，傳統的測試技術都是分別用單個儀器表對被測對象進行測量，再由人工處理各種測量結果。
隨著近代工業和科學技術的發展，測試任務和測控對象變得越來越複雜，對測試速度和測試精度的要求也越來越高，這就促使從事計量測試和儀器儀表研究的科學工作者們不斷地探索新的測試理論、方法、新的測試設備，從而推動自動測控科學和儀器儀表技術不斷地向新的領域發展。
近幾十年來，不論是航空、航天電子學系統和衛星通訊系統的設計和調試，或是工藝過程的自動測控、多點重複測試和動態校準都遠非人工測試所能勝任，因此發展自動測試就勢在必行。所謂的自動測試就是改版傳統的人工測量、記錄、處理方法，使整個測量過程完全由計算機控制，通過各種儀器設備對不同被測量對象進行自動測量、自動數據處理和自動顯示、列印等，給出測量結果。把各種儀器設備（如控制器——計算機、測量儀器——數字萬用表、記錄儀器——印表機等）按一定方式連線在一起，完成上述自動測量和控制任務的系統就稱為自動測控系統。這裡所謂的“按一定方式連線”就是儀器接口和接口系統部分。
發展階段
自動測控系統的發展經歷了如下的幾個階段：
第一階段
第一階段為50年代初到60年代中期，這一階段所套用的自動測控系統是將不同輸入輸出電路的幾種可程控儀器總裝在一起，為進行某種專門測量而組建的，因此必須用一種專門的接口轉換裝置才能把計算機和各種可程控儀器聯接起來。這種轉換裝置包括計算機和程控儀器各自的接口電路，它們分別被裝在一塊印刷電路板上，每一塊電路板稱為一個接口卡片，插在專用的接口卡片箱內的一條槽中。這類接口箱和接口卡片都是為專用的系統設計製造的，因此不能通用。因為接口不能通用，組建一個自動測控系統不僅耗資巨大而且要花相當長的時間。
第二階段
第二階段是60年末期。在此時期，美國HP公司研製出了一種新型的接口系統，並生產了與之相適應的計算機。新的接口系統的特點是把接口卡片箱裝在專用的計算機內，該公司生產的程控儀器相應的接口卡片便可插入該卡片箱中。但這種接口系統只適用於HP公司生產的計算機和程控儀器，如果選用其它廠家生產的儀器時，還得重新設計接口，因此具有一定的專用性。
由於各廠家生產的儀器接口結構不統一，給使用者帶來了很大困難。因為要想把不同廠家生產的儀器組裝到所需要的自動測試或過程控制系統中去時，往往要花很大力氣去設計製造聯接它們的特殊接口電路，因此人們提出了接口標準化的要求。
第三階段
第三階段是70年代以後，美國和歐洲都開始研究自動測控系統的接口標準化問題，希望研製出一種適用於任何自動測控系統的通用的標準化接口系統，以便世界各國都能按同一接口標準來設計可程控儀器的接口電路。美國HP公司在原設計的接口電路基礎上，首先提出了接口標準化方案，該方案經進一步修改和完善，於1974年正式命名為HP-IB（這裡的IB即接口母線Interface Bus）。該接口系統有很多優點（如採用了積木式結構，易於組成所需要的自動測控系統：使用靈活、方便、價格低廉），因此得到了美國電氣與電子工程師學會和國際電工委員會等織織的承認，並分別命名為IEEE-488和IEC-625標準，通稱GP-IB，即通用接口母線標準。這些標準經進一步補充完善，於1979年形成“可程控測量儀器的接口系統”的IEC625-1-79文本，1980年又形成“可程控測量儀器信息編碼格式約定”的IEC625-2-80文本。這兩個文本都是國際標準，世界上任何廠家只要按這些標準生產測量儀器，都可被用來組建自動測控系統。我國是IEC組織的參加國，所以於1984年正式頒布ZBY207-1-84（相當於IEC625-1-79）和ZBY207·2-84（相當於IEC625-2-80）文本，作為中華人民共和國專業標準，1985年又升級為國家標準GBn249-85，正式公布實施，這對發展我國的儀器接口技術及自動測控系統起了很大的推動作用。
在儀器接口技術及自動測控系統方面，目前國際上除了正在推廣套用的IEC-625（或IEC-488）通用接口標準系統外，另一種接口系統（CAMAC系統）也正在得到越來越廣泛的套用。CAMAC是“計算機自動化測量和控制”的英文首字母。自動控制接口系統首先由歐洲核電子標準（ESONE）委員會研製，主要用於核物理電子測量。到1957年，歐洲CAMAC協會ECA、美國電氣及電子工程師協會和“國際電工委員會”相繼採用CAMAC標準。經進一步完善，於1982年正式發表了諸如“組件儀器和數字接口系統”、“串列數據公路接口系統”、“CAMAC系統中的數據塊傳遞”等7個CAMAC標準檔案。CAMAC系統不僅能自動和快速地測量大量電量和非電量，而且有數據採集、記錄、監控處理、調節、控制和遠傳等多種功能。CAMAC系統為組件式結構，組件任何一個系統，只需要改變組件的類型和數量以及所用的程式，因此具有高度的靈活性和通用性。正是由於CAMAC系統具有如此強的功能和上述的許多優點，因此自從CAMAC問世以來，各國均積極採用與推廣，現已成為國際標準。它除了大量用於原子能和核物理研究領域外，也開始被廣泛套用於工業過程控制、醫療衛生、交通管理、數字儀器設備的數據處理系統和實驗室自動化等各個方面。
由接口系統發展所經歷的3個階段看出，第1、2階段發展起來的接口系統往往是為了一種測試目的而專門設計的，不具有通用性。在第3階段，形成、並得到廣泛套用的通用接口系統，雖有許多優點，但建立在該接口系統基礎上的自動測控系統，在本質上仍然是人工測控的一種模仿，是用計算機代替了人工測控的各個步驟，未在測試方法上進行重大變革。因此近年來，許多科學工作者又在開始進行新的自動測控系統的研究，力圖充分發揮計算機的軟、硬體功能，使計算機除了擔任系統控制和進行數據處理外，其本身也成為測量功能的一個主要組成部分而與測量系統完全融合成為一體。可以預料，未來的測控系統不僅能大大簡化系統本身的結構，而且還會引起傳統測試技術的徹底變革。
組成部分
一個完整的自動測控系統的組成如下：
感測器
感測器的作用是將被測非電物理量轉換成與其有一定關係的電信號，它獲得的信息正確與否，直接關係到整個系統的精度。依照中華人民共和國國家標準（GB/T7665—1987感測器通用術語）的規定，感測器的定義是：能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成，其中敏感元件是指感測器中能直接感受或回響被測量的部分；轉換元件是指感測器中能將敏感元件感受或回響的被測量轉換成適於傳輸或測量的電信號部分。
感測器組成框圖
感測器組成框圖感測器感受被測量的大小，並輸出相對應的可用輸出信號，一般為電量。
變送器
變送器將感測器輸出的信號變換成便於傳輸和處理的信號，為解決測控系統中感測器與其他裝置的兼容性和互換性，它們之間必須用標準信號進行傳輸，大多數變送器的輸出信號是統一的標準信號，目前多為4~20mA的直流電流，信號標準是系統各環節之間的通信協定。4~20mA信號是國際通用標準信號，是連線儀表、變送裝置、控制設備、計算機採樣設備的一種標準。常用的信號有：0~10mA、0~5V、0~10V等。
信號處理
信號處理環節將感測器輸出信號進行處理和變換，如放大、電平移動、濾波、阻抗匹配、調製、解調，使得信號適合於傳輸、顯示或便於記錄。
傳輸通道
傳輸通道將測量系統各環節之間的輸入、輸出信號連線起來，通常用電纜，或者光導纖維連線，以用來傳輸數據。
顯示裝置
顯示裝置是將被測量的結果顯示出來，可以採用模擬顯示，也可用數字顯示或圖形顯示；或由記錄裝置進行自動記錄，記錄裝置可以是磁記錄、電子記錄或紙帶記錄。
特點
自動測控系統是計算機技術與自動測試技術相結合的產物，它有許多突出的特點，這些特點主要是依靠計算機高速度的數據處理能力，控制能力和信息存貯能力所取得的。歸納起來主要有以下幾個方面：
高速度
由於整個測控過程是在計算機按預先編制好的程式控制下自動進行的，因此自動測試的速度要比手動、目測、筆算的測試方法快許多倍。如我國國家計量院的光電波比長儀測量1m的線紋尺，過去3個人要用一星期的檢定時間和近一個月的計算時間，現在用自動測試和自動數據處理，僅用11分鐘就可完成全部測試和計算任務。
高精確度
由於自動測控系統中測試和計算的速度都很高，因此在測試過程中通過多次重複測量取平均值結果來減小隨機誤差的影響。通過自校準技術對測量結果進行誤差修正來減小系統誤差；而且由於測試過程完全按預定程式進行，不需要人為參與，從而避免了測量過程中的人為誤差；另外還由於測量速度快，可避免環境變化對測量結果的影響，從而可以實現測量結果的高精確度。
具有自校、自檢和自診斷的功能
自動測控系統的自校準是指將自動校準時測得的誤差因子存入計算機記憶體中，然後根據誤差因子對每次測量結果進行修正，以清除測量的系統誤差。系統還可以按照預先編制的程式進行自檢和自診斷，自動檢定本身各項指標是否合格，系統各部分工作是否正常等。如果測到系統某一部分出現了某種故障，系統能自動發出警告信號，並以文字和數字形式顯示故障代號。
測量結果的顯示方式多樣化
在測試過程中，測試結果的顯示方式，可以根據系統的設備情況，先由程式規定，即系統既可以給出最終結果，又可以給出中間結果，可以由顯示器顯示數字、字元、圖形，也可以由印表機列印出數據和表格，或由繪圖儀繪出圖形。
操作簡便
