仪器分析技术（精选12篇）
仪器分析技术 篇1
电子设备的使用期一般会很长, 这就需要做认真好日常的维护工作, 这样不仅可以加长电器的使用寿命, 减少设备的维修次数, 保证设备的精密运行, 还能避免安全事故的发生。针对电子仪器的维护一般需要做到以下几个方面:
1 防尘与防灰
外表的整洁不仅可以保持电子仪器的美观, 使其使用时更加方便, 还能避免仪器内部的细小部件因灰尘的影响而不能正常工作。因此, 必须做好基本的防尘与防灰维护。
灰尘对仪器内部的破坏主要是由于灰尘的吸湿性, 这种性质主要会毁坏设备的绝缘性能, 会增加活动、接插部件的磨损, 在雷雨天气时, 会增加设备被电击穿的概率, 严重缩短电子仪器的使用寿命。
使用防尘罩是避免设备沾染灰尘的最好方法, 电子仪器一般自带大小适宜的防尘罩, 没有的话可以自行购买, 也可以直接将仪器放进柜厨内。防尘罩不仅防尘还需要具有透气性, 市面上主要有玻璃纤维和编制塑料的罩布, 但玻璃纤维会影响使用者的身体健康, 容易进入仪器且进入后不易清洗, 会引发接触不良、干涩等问题, 因此最好采用质地细密的编织塑料罩。仪器使用完后一般会有发热的现象, 在使用防尘罩过程中应注意, 要等温度下降后再加罩, 因为挥发不出的水汽会腐蚀设备内部的金属元件, 进而降低其绝缘度, 另外, 不能将电子仪器无遮盖地长期搁置在水泥地或靠墙的地板上。
以上措施并不能完全避免灰尘进入仪器内部, 但由于在系统的检修仪器时, 会将仪器拆卸开来, 所以我们可以很好的利用这个机会, 用毛刷将细小仪器里的灰尘吹刷干净。但在吹刷过程中, 一定要保持电路元器件、接线位置、电子管、石英晶体等位置不变, 如果必须变动, 则要用记号笔做好标注, 以免复位时插错位置。
2 防潮与驱潮
湿度对元器件的性能的影响, 比温度有过之而物不及, 湿度主要影响电子仪器的绝缘性能和介电参数。这就需要我们采取切实可行的防潮措施, 以隔离潮湿的环境, 主要的防潮措施有:密封、涂覆或浸渍防潮涂料、灌封等。
首先, 电子设备最好选择干燥的房间存放, 最好有充足的阳光照射、四面通风, 从根源上避免受潮的可能。为保险起见, 在仪器内部或存放仪器的柜厨里, 还需要放置“硅胶袋”以吸收空气中的水分, 在新买的仪器里一般都会附带。同时应定期检查硅胶是否干燥 (正常应呈白色半透明颗粒状) , 根据硅胶的化学性质, 若出现结块变黄的现象, 表明它的吸水功能已经下降, 应马上更换新的硅胶袋或把结块的硅胶加热烘干, 使它恢复颗粒状继续使用, 但最好选用新的硅胶, 以保证更好的吸水效果。还可以选用光热除潮的方法, 一般可在仪器橱内, 安装100W左右的灯泡或25 W左右的红外线灯泡, 定期通电驱潮。长期搁置不用的电子仪器, 即使放置时已做好十足的除潮工作, 在使用之前也应检查受潮情况, 并进行排潮烘干工作。排潮烘干工作的具体步骤为:把仪器放置在大容积的恒温箱内, 用60左右温度加热2-4h。大容积恒温箱可用适当功率的调压自耦变压器来代替, 具体操作步骤为:先将市电交流电源的电压降低到190 V左右, 使仪器在较低的电源电压下, 通电1-2 h, 然后再将交流电源电压升高至220 V额定值, 继续通电1-2 h, 这样同样可以收到排潮烘干的效果。若不进行排潮烘干工作, 在用正常家用电源供电时, 往往会发生内部电源变压器或整流排潮烘干工作电路跳火、击穿或局部短路等故障现象。尤其需要注意的是, 对电压有特殊要求的仪器设备, 一定要在其规定的电压下工作, 以免损坏仪器设备。另外, 仪器设备在未经绝缘试验的情况下, 切忌通电驱潮。对于功率较大的电子设备, 长期闲置不用时, 应按说明书要求或在每年霉雨季节过后定期通电驱潮。
避免温度的剧变, 温度的巨变会使仪器表面带有潮气, 仪器的金属部件可能会因此生锈, 尤其在我国东北地区, 冬季室内外温差可达30~40, 室外用完的仪器移至室内时, 一定要把表面的潮气擦拭干净。
3 防热与排热
绝缘材料和电路元器件的参数受温度的影响很大, 主要影响方面有:介电性能、抗电强度、碳质电阻、电解电容器、半导体器件等, 其中半导体器件的特性受温度的影响最大。例如, 晶体管的电流放大系数和集电极穿透电流, 都会随着温度的上升而增大。这些情况将导致电子仪器工作的不稳定, 甚至发生各种故障。因此, 电子仪器的温度变化范围一般设定在40左右, 一般最高工作温度应低于65, 即不烫手的温度。电子仪器设备说明书中会对使用环境温度作出规定, 一般温度在20~25℃是电子设备的最佳工作温度。不能在烈日下工作, 阳光暴晒会使温度迅速增高, 对仪器造成损伤, 如果室温超过35, 也应采取相应降温措施, 如:通风排热、缩短工作时间等, 必要时, 应取下机壳盖板, 以利散热。但决不能用洒水或放置冰块方式来降温, 水汽会严重侵蚀设备使其生锈。
4 防腐蚀
酸性或碱性物质都会腐蚀电子仪器, 而近半数的电子仪器一般都会使用电池工作, 这就要求我们定期检查电池的使用情况, 避免其发生漏液或腐烂, 对于长期不使用的电子设备, 最好在放置电子仪器时将电池取出。对于附有标准电池的电子仪器 (如数字式直流电压表、补偿式电压表等) , 应特别注意保护其标准电池, 必要时可以将其带有的标准电池取出来另行运送, 尤其是装箱搬运时, 以给予其应有保护。电子仪器如果需要较长时间的包装存放, 应使用凡士林或黄油涂擦仪器面板的镀层部件 (如钮子开关、面板螺钉、把手、插口、接线柱等) 和金属的附配件等, 并用油纸或蜡纸包封, 以免受到腐蚀, 使用时, 可用干布把涂料抹擦干净。在沿海地区, 其气候条件更加复杂, 尤其要注意盐雾气体对仪器设备的侵蚀。
本文通过对电子仪器维护的具体阐述, 详细说明了电子设备在日常使用中所需的重要保养, 不仅保证了电子设备的安全使用, 延长了其使用寿命, 还为工厂的电子设备维护提供了借鉴, 通过设备的维护, 可以大大减少成本支出, 增加企业效率。
参考文献
[1]陈明.浅析电子仪器的维护保养[J].科技信息, 2010 (06) .
[2]孙林超.大型仪器设备的维护与修理[J].设备管理与维修, 2009 (01) .
[3]何长英.谈仪器设备的维护与维修经验[J].现代仪器, 2005 (07) .
仪器分析技术 篇2
摘要：就业工作已成为高校重要的学生工作之一，文章统计分析了近三年测控专业的就业状况，指出存在的就业误区和影响因素，并针对就
业状况提出就业指导策略。
关键词：测控；就业；指导
中图分类号： G645文献标识码： A文章编号：1007-0079（2011）05-0155-02
就业是目前高校和社会都极为关注的话题。每年有大量的大
学毕业生面临就业，就业问题涉及到千千万万个大学生，涉及到
千千万万个家庭，涉及到社会的和谐和稳定。在高校中做好就业研
究和指导工作，无疑会对大学生就业起到一定的促进和推动作用。
一、测控专业就业总体状况
2008年到2010年，电力与自动化工程学院毕业生中共有电气工
程及其自动化、电气工程与管理、自动化和测控技术与仪器4个专
业，加上自动化（电站自动化方向）、测控技术与仪器（电站测控方
向）两个专业方向，共有6个专业和方向。测控技术与仪器（含电站
测控方向）专业旨在培养德、智、体全面发展，具备现代测量技术、电工电子、计算机、控制与检测、网络通讯及机电一体化等多学科
基础知识与综合应用能力，能在国民经济各部门从事测控技术、自
动化、计算机应用、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等各方面工作的应用型工程技术人才。毕业生可以从事电
力、能源、石油、化工、冶金等大中型企业、设计院、研究院所、电
力电子企业以及其他国民经济部门的测控技术、自动化、计算机应
用、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等。
近三年来，电力与自动化工程学院的总体就业率在全校都处
于较高水平，2008届就业率为96.86%，2009届就业率为97.59%，2010届到目前为止就业率为96.76%。测控专业（含电站方向）就业
率在全校中也是比较高的。2008年测控技术与仪器专业就业率为
92.54%，测控技术与仪器专业（电站测控方向）就业率为95.31%，2009年就业率分别为93.84%和99.02%，2010年到目前为止就业率
分别为95.77%和96.1%。但在学院里与其他专业相比，测控技术与
仪器专业的就业率相对偏低一些。因此，做好测控技术与仪器专业的就业的分析和研究就显得尤为必要，能够对以后测控技术与仪器
专业学生的就业工作有所帮助，起到一定的指导作用。
二、测控技术与仪器专业就业状况统计分析
1.上海生源毕业生就业率稍偏低
从近三年的就业情况中我们发现，测控技术与仪器专业（含电
表1 2008-2010年就业统计
统计时间
就业率专业
2008年 12月2009年 12月2010年 8月
测控技术与仪器专业 92.54% 93.84% 95.77%
测控技术与仪器专业（电
站测控方向）
95.31% 99.02% 96.1%
电自学院总体就业率 96.86% 97.59% 96.76%
站方向）这两个专业的就业率呈逐年递增趋势，但在上海生源和外
地生源的就业统计中，外地生源学生的就业率总体偏高一些，上海
生源学生就业率较外地生源略低一些，但与过去相比有所提高。
2.电力行业就业率较低
从表3、4、5的2009届和2010届毕业生就业统计中我们发现，2009届毕业生在电力行业中的就业率大约在30%～40%，2010届毕
业生在电力行业的就业率只有20%多。与学院其他专业相比，这两
个专业进入电力行业领域就业的比例较低。这两个专业2010届毕业
生较2009届在电力行业领域就业的比例较低，同时测控专业较测控
（电站方向）专业在电力行业就业比例更低一些。这两个专业2010
届毕业生较2009届毕业生中升学和出国比例也较低，更多的毕业生
选择的是就业。
3.电站方向就业率和违约率较高
从表1和表2中我们可以发现，2008年到2010年电站方向就业
率分别为95.31%、99.02%、96.1%，高于非电站方向就业率92.54%、93.84%、95.77%，而且就业率都在95%以上。因此，电站方向就业率比非电站方向就业率高。
由于电站方向相对于非电站方向就业率较高，电站方向毕业生
相对于非电站方向毕业生好就业，部分毕业生就业可供选择的机会
多，因此也出现了在签约后又违约，相对于非电站方向违约率较高的情况。但在学院违约总人数中所占比例较少。
总体而言，这两个专业近三年就业率在不断提高；在提高的过
程中，上海生源的就业率相对于外地生源来说稍低一点；电站方向
就业率高于非电站方向，违约率也高于非电站方向，但呈逐年递减
趋势；毕业生在电力行业就业呈逐年递减趋势，非电力行业就业呈
递增趋势。
三、测控技术与仪器专业就业误区和影响因素
结合近几年对毕业班的就业指导工作，笔者发现测控技术与仪
器专业学生在就业方面由于相互比较、家庭影响等各种原因存在一
定误区。
1.非电不去
由于这两个专业是属于电力学院的电自学院，不少学生认为
电力学院、电自学院在电力行业具有优势，就可以进入电力行业就
业。同时受学院的电气工程及其自动化专业学生进入电力行业就业
较多的影响，再加上电力系统待遇优厚，不少学生在就业时存在非
电力行业领域不就业的想法。但实际上，就业是由市场客观需求来
决定的，市场与就业期望存在一定差距。
2.非国不进
在很多学生希望能进入电力行业就业的同时，还有一部分学
生的就业目标就是进入国有大中型企业、考公务员或者是事业单
位就业，认为到这样的单位就业，工作稳定、待遇不错，非国不
进，存在着追求稳定安逸的思想。有的毕业生也受父母和家庭的影响，父母和家庭对他们提出一定的要求和建议，也导致非国不
进这样的结果。
3.非沪不留
在毕业生中基本上分为两类学生，一类是外地生源毕业生，由
于上海具有区域优势，就业机会相对较多，大多数外地生源学生都
想留在上海工作，当不能留沪的时候且其他省市的就业岗位非常不
错的时候才选择到其他省市工作；一类是上海生源毕业生，由于这
部分学生本身就是居住在上海，受家庭和父母影响，再加上上海的城市魅力等，他们基本上都是留在上海就业，几乎没有到其他省市
就业的。
4.等、靠、要
现在毕业生大多都是独生子女，由于长期都是温室的花朵，长
期具有依赖父母和学校的心理，面对即将走出校门，踏上社会的第一道门坎就业，变得不知如何应对，手足无措。加上在面临就业的时候，部分毕业生在市场竞争中发现自己没有足够的就业竞争力。
在这种情况下，就存在着一种“等国家政策支持、靠学校帮扶援
助、要家长供养接济”的“等、靠、要”思想和状况。
四、测控技术与仪器专业就业指导策略
1.指导学生树立正确就业观念
在就业前，首先要通过教育、活动等多种方式和手段，让学生
树立正确的就业观念。及早地做好面对就业的心理准备，避免临阵
退缩和手足无措等被动局面的出现，消除面对就业“等、靠、要”的 局面，使他们有信心积极主动应对就业。同时还要树立起“先就业
后择业”的观念，首先要解决的是就业问题，其次才是择业，在能够 就业的基础上再择业。在就业过程中要多渠道、多行业、多区域进
行搜集就业信息，破除区域和行业限制，增加就业机率。同时，要及 早做好职业生涯规划，明确目标，根据自身情况给自己正确定位，寻 找到适合自己的方向。
2.指导学生提升就业竞争力
如果在毕业时能够找到理想的工作岗位，那就需要有较强的就业竞争力。而就业竞争力如何获得，这就需要在大学四年的学习
期间不断地去学习和积累，需要创建就业资本，多方提高能力，学
会自我营销。这些可以通过大学四年的学习专业知识、参加实践锻
炼、考取等级证书等多种途径获取。同时在就业的过程中要学会自
我营销，包括简历的制作、求职面试、求职技巧等，这些也需要在就 业前在学习生活中获得培养、锻炼和提高。
3.结合专业特点指导就业
每个毕业生都有他们各自的专业依托，每个专业都有它自身的专业背景和领域，都有自身的特点，因此不能千篇一律地进行就业
指导，要有针对性和具体性地指导。即使是同一专业，可能专业方
向不同或者每个学生在专业领域的水平不同都影响着他们的就业
去向和选择。因此，要细化分类指导，区别指导学生。
正确认识本专业的优势和劣势，做好与其他学校同专业的比较
工作，同时也要正确认识本专业与同学院的其他专业的差异，知己
知彼才能百战不殆。
在依托专业进行指导的过程中，辅导员由于自身专业或经验等
局限，可充分利用好校内外资源，寻求校内专业教师帮助或者校外
行业领域内的人士的指导和帮助。
4.设立适合自己的保留工资
保留工资是指个体劳动者在工作找寻前或在工作找寻过程中
给自己设定的可接受工资的下限，如果求职者找不到此工资下限的工作就会继续进行工作找寻，而一旦有雇主愿意提供等于或超过该
工资下限的工作，那么求职者将停止工作找寻而接受这份工作。
在给自己寻找适合自己的保留工资的时候，就需要正确认识和
评价自己，给自己合理定位，尽量减少就业期望与现实的差距，达
到期望和现实的一个契合点。当现实和期望的差距比较大的时候，就需要调整保留工资，这是一个理想和现实不断磨合的过程，同时
也是一个将自己在社会中正确定位的过程。而这个保留工资也是就
业的底限。
5.建立就业反馈体系
目前在就业指导工作中，对于就业的前期指导和服务工作较
多，而对于就业后毕业生的就业信息收集和反馈以及毕业后的动
态追踪工作较少。这也是很值得我们关注的内容。信息的收集和反
馈工作，可以掌握较多的第一手信息资料和资源，建立资料库或样
本，便于进行理论研究；对于指导以后的就业工作的方式、方法、方 向和重点，具有一定的借鉴意义；对于就业指导工作更有针对性，对 就业指导工作系统也是一个很好的不断完善过程，可以把就业工作
做得更好。同时还可以收集校友资料。
五、结语
经过统计和分析，近三年测控技术与仪器专业（含电站方向）
总体就业率较高，但与学院其他专业相比还有差距，低于学院平均
水平。但这两个专业近三年就业率在不断提高；在提高的过程中，上海生源的就业率相对于外地生源来说稍低；电站方向就业率高
于非电站方向，违约率也高于非电站方向，但违约呈逐年递减趋
势；毕业生在电力行业就业呈逐年递减趋势，非电力行业就业呈递
增趋势。
在就业过程中，存在着非电不去、非国不进、非沪不留、“等、靠、要”的误区。因此在就业过程中要有针对性地进行就业指导，让学生树立正确的就业观念，提升学生的就业竞争力，结合专业特
点指导就业，设立适合自己的保留工资，建立就业反馈体系，从而能 够更好地对测控技术与仪器专业学生进行就业指导，提高就业率
和就业水平。
参考文献：
[1]李锋亮 ,等.保留工资与工作找寻结果 :对全国高校毕业生的实证研
究 [J].清华大学教育研究 ,2010,31(4):57-63.[2]潘莉莉.大学毕业生就业期望与职业获得的比较研究——以安徽省
电子测量仪器抗干扰技术措施分析 篇3
[关键词]电子测量仪 干扰 抗干扰 问题 技术 措施
[中图分类号]TN97
[文献标识码]A
[文章编号]1672-5158（2013）05-0166-01
一、干扰现象
（一）、干扰的定义
干扰是指对系统的正常工作产生不良影响的内部或外部因素。对于电测系统来说，干扰就是指对电测系统或仪器的测量结果产生影响的各种内部或外部的无用信号。干扰因素包括电磁干扰、温度干扰、湿度干扰、振动干扰和声波干扰等等，其中，电磁干扰是最为常见的干扰方式，电磁干扰对于系统的影响也最大。电磁干扰容易对系统的性能或信号传输产生有害的影响，使信号的数据发生瞬态变化，加大误差，严重时可能会导致整个系统出现故障。
（二）、干扰的来源
产生干扰必须具备三个因素：干扰源、传播途径和接受载体。对于电磁干扰来说，许多的设备都能够成为干扰源，例如继电器、变压器、微波电器、电动机、高压电线等，这些设备都能够产生电磁信号，对电子测量仪器进行参数检测造成影响。另外，宇宙射线、太阳光和雷电这些自然现象也会产生电磁信号，成为干扰源。电磁信号在空中是直线传播的，具有极强的穿透能力，电磁信号还能够通过导线传人电子测量仪器，传播的途径众多，也是电磁干扰现象十分广泛的原因之一。电子测量仪器就是很好的接受载体，它会吸收干扰信号，影响参数检测。所以，干扰是会对系统造成有害影响的，除去干扰形成因素的任何一个，都能够有效地避免干扰。抗干扰技术就是针对干扰的三个要素进行研究和处理，破坏其中的一个或几个干扰生成的要素。
二、几种常用的电子测量仪器抗干扰技术措施
电子测量仪器容易出现干扰问题，通过干扰现象的来源进行分析，可以知道，提高电子测量仪器抗干扰性能最理想的方法就是抑制干扰源，使其不向外产生干扰或者将其产生干扰造成的影响限制在允许的范围之内。对于生产车间来说，想要生产的过程中不产生干扰源几乎是不可能的。有些干扰是避免不了的，例如电网和外界环境的干扰。所以，在电子测量仪器来说，除了要对一些干扰源进行抑制之外，还需要在产品自身设计方面进行研究，提高其抗干扰性能。常见的电子测量仪器抗干扰技术措施如下所述：
（一）、屏蔽技术
屏蔽技术室利用导电或导磁材料制成的盒状的或壳状的屏蔽体，可以将干扰源或者受干扰对象包围起来，这样就可以割断或者削弱干扰源的空间耦合通道，组织干扰源向受干扰对象传输电磁能量。根据屏蔽的干扰场的性质的不同，一般可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种类型。通常采用电场屏蔽的方式来消除或者抑制由于电场耦合而引起的干扰，使用铜和铝等导电性能良好的金属材料充当屏蔽体，且屏蔽体要保持良好的接地。磁场屏蔽是为了消除或者抑制由于磁场耦合而引起的干扰，一般可以用高磁导率的材料来充当屏蔽体，从而保障磁路的畅通。对于一些电气设备，既存在电场耦合，又存在磁场耦合，例如，变压器、发电机等等，变压器的电磁屏蔽一般采取的是在变压器绕组线包的外面包一层铜皮作为漏磁短路环，漏磁短路环会产生反磁通来抵消部分的漏磁通，从而使变压器外的磁通减弱。另外，在同轴电缆中，可以在电缆线中设置屏蔽层，防止信号在传输的过程中受到电磁干扰。同时，为了防止电磁干扰发生在通信电缆里面，可以在生产车间的通信电缆外面包裹一层薄膜，这样就能够起到屏蔽外界电磁干扰的作用。需要注意的是，对电磁干扰的屏蔽效果与屏蔽层的数量和每一层的厚度是有很大关系的。
（二）、隔离技术
隔离技术是抑制干扰的有效手段之一，它是指把干扰源与接收系统隔离开来，从而让干扰耦合通道被切断，使得干扰信号无法传输。比较常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。光电隔离需要用到的仪器是光电耦合器，光电隔离借助光作为媒介来耦台隔离两端输入和输出的电信号，它所具有的隔离能力比较强，能够有效地提高电子测量仪器的抗干扰能力；变压器隔离主要用在传输交流信号的过程中，需要用到隔离变压器来阻断交流信号中的直流干扰和抑制低频干扰信号的强度；继电器隔离主要是利用继电器的线圈来接受电信号，在利用其触电来控制和传输电信号，这样就可以通过不和电产生联系而将强电和弱电分离开来。
（三）、滤波技术
滤波的形式有多种，主要有波形滤波、频率滤波、时间滤波、空间滤波、软件滤波和幅度滤波等。滤波主要是通过挡住噪声，只让有效地信号输出。干扰源发出的电磁干扰的频谱往往比要接收的信号的频谱宽很多，所以可以采取滤波的方式来抑制干扰。根据滤波器频率的特性，可以将滤波器分为低通、高通、带通、带阻等类型。
（四）、接地技术
为了提高电子测量仪器的抗干扰性能，还可以通过接地技术来实现。接地技术主要是将电路、设备机壳等与大地相连，这样就能够给系统提供一个基准电位。接地可以分为保护接地、屏蔽体接地和信号接地三种类型。通过接地的方式，不仅能够防止设备使用时漏电造成人身安全，还能够有效地抑制干扰。
三、结束语
综上所述，在电气化的环境下，干扰现象时有发生。如果干扰源不能够消失，就需要想办法让其对其他设备的使用造成的干扰降低到最小。通过屏蔽技术、隔离技术、滤波技术和接地技术能够有效地抑制干扰信号的传输，保证电子测量仪器能够在允许的范围内进行参数检测。
参考文献
[1]诸帮田.电子电缆实用抗干扰技术[M].北京：人民邮电出版社，2010
[2]徐科军，陈荣保，张素巍.自动检测和仪表中的共性技术[M].北京，清华大学出版社
仪器分析技术 篇4
1 对象与方法
1.1 对象
以我校药学专业2008级即G081001班、G081002班的毕业实习学生为调查对象。
1.2 方法
采用自制问卷调查表, 随机调查2008级药学专业毕业实习学生。根据调查结果进行统计分析。
2 结果
2.1 对仪器分析技术课程兴趣的评价 (见表1)
在被调查的学生中, 有71.8%的学生对目前开设的仪器分析技术课很感兴趣, 21.3%的学生对该课程的兴趣一般, 还有6.9%的学生学习该课程只是为了拿到学分而对其并不感兴趣。
2.2 对仪器分析技术课程内容的评价 (见表2)
被调查学生中, 42.0%的学生认为目前开设的仪器分析技术课程内容与药学专业密切相关, 35.9%的学生认为该课程内容与药学专业的结合程度尚可, 不需再调整, 而22.1%的学生认为该课程与药学专业结合不紧密, 希望调整其内容。
2.3 对仪器分析技术课程实验与理论学时比例的评价
被调查学生中, 42.7%的学生认为目前开设的仪器分析技术课程实验与理论学时比例合适, 50.4%的学生认为该课程中实验课学时过少, 需要增加实验课学时, 而6.9%的学生则认为该课程中实验课学时过多, 具体见表3。
2.4 对仪器分析技术实验课程课前预习的评价
被调查学生中, 61.1%的学生认为课前预习对完成仪器分析技术实验课程大有帮助;26.7%的学生认为课前预习对完成实验帮助作用一般;而12.2%的学生认为课前预习对完成实验没有作用, 具体见表4。
2.5 对仪器分析技术课程中模拟软件应用的评价
对红外光谱仪、气相色谱仪、高效液相色谱仪等精密仪器模拟软件在实验教学中的应用是否对实验教学有辅助与指导作用的调查显示:56.5%的学生认为模拟仪器软件与传统实验教学结合使用后, 辅助与指导作用大;28.2%的学生认为模拟软件对仪器操作有一定辅助与指导作用;而15.3%的学生认为模拟软件应用对仪器操作辅助与指导作用少, 具体见表5。
2.6 对仪器分析技术课程考核的评价
针对仪器分析技术考核形式采取与执业资格考试中仪器分析模块中相同的形式, 81.7%的学生表示认同这种考核模式, 13.7%的学生表示无所谓, 只有4.6%的学生不赞同, 具体见表6。
2.7 对学习仪器分析技术课程后收获的调查
在调查中, 31.3%的学生认为学过仪器分析技术这门课后收获很大;46.6%的学生认为收获较大;21.3%的学生认为自己的收获一般;只有0.8%的学生认为没有收获, 具体见表7。
3 讨论
医药类高职高专教育教学中要解决的重要问题就是如何提高学生的学习兴趣, 如何将枯燥乏味的理论课程和实际工作岗位紧密联系, 使学生愿意学习, 乐于学习, 学习收获大。调查表明, 随着现代分析技术的发展, 越来越多的仪器分析方法被应用到药物检验分析中来, 学生掌握一些测试方法尤其是大型精密仪器的操作方法是非常重要的, 大部分学生也认识到了学习这门课程的重要性, 而表现出较为浓厚的学习兴趣。此外, 也有少部分学生需要教师加强教育, 提高其学习的主观能动性, 变“要我学”为“我要学”。学习就是为了将来能将所学应用于实际工作, 即所谓“学以致用”, 此次调查结果充分说明这一点, 虽然大部分学生认同课程内容与实际药学工作联系较为紧密, 但也有22.1%的学生认为该课程与药学专业结合不够紧密, 希望调整相关内容。
调查同时表明, 超过半数被调查学生认为实验课前将所需理论知识通过查阅文献或国家标准进行预习对实验的顺利完成大有帮助, 但也有部分学生认为作用一般或没有帮助, 这就需要教师在今后教学中积极引导, 提高学生的认识, 使其具备一定的自主学习能力。另外, 调查结果也显示, 学生非常欢迎为培养和强化学生的实验技能而采用的虚拟仪器分析软件, 如大型精密仪器气相色谱、高效液相色谱仪器的模拟使用, 学生完成了模拟实验后, 进入实验室可更快、更好地投入实际操作。调查表明, 绝大多数学生认同考核形式采取与执业资格考试中仪器分析模块相同的形式。
仪器分析技术是一门实验学科, 一切用实验研究的科学都不能脱离实践。调查结果也凸显出大部分学生认为应该加大实验课学时比例, 这就要求我们要在今后教学中注意在加强实验操作规范的基础上, 调整教学计划, 增加实验学时, 使学生有更多的时间动手操作, 同时使实验内容更加符合药学岗位要求, 采取相关执业资格考试的考核模式, 开放实验室, 增加学生的实践机会, 提高学生的动手能力和创新能力。
参考文献
[1]李德亮, 王岩.浅谈《仪器分析》教学中学生兴趣的培养[J].开封大学学报, 2009, 23 (2) :74～75.
仪器科学与技术 篇5
仪器科学与技术学科是浙江省“重中之重”学科、国家质检总局重点学科、“中国仪器仪表奖学金”设奖单位。在2006年全国仪器科学与技术一级学科评估中排第18名。2009年该学科按下设的两个二级学科“精密仪器及机械”和“测试计量技术及仪器”学科招收硕士生（注：2008年共招生57人）。
学科教师队伍实力雄厚，科研实力强，实验室等研究条件优越。现有教授23人（其中博士生导师3人），副教授18人，博士31人。教师队伍中有国家百千万人才1人、国家杰出青年基金获得者1人、全国首届百篇优秀博士论文获得者1人、国家政府特殊津贴专家3人，入选浙江省新世纪151人才工程9人、浙江省中青年学科带头人3人，有浙江省优秀教学团队1个。学科先后完成和承担了国家自然科学基金项目、浙江省自然科学基金项目、国家质检总局和浙江省科技计划项目共30余项，年科研经费近1000万元。主要研究方向：
1.精密仪器及机械（080401）
（1）精密测控技术及仪器智能化
主要研究几何量超精测试技术与仪器，关键零部件精密自动检测技术，智能化仪器仪表，测试信号分析与处理，工业及商贸计量技术，动态与瞬时测试技术，纳米测量技术。
（2）光电检测技术及仪器
光谱测量技术，近红外光谱技术应用，新型光源检测技术，生物光电检测技术，应用激光技术，图像处理技术，非线性对象的识别和建模技术。
2.测试计量技术及仪器（080402）
（1）热工计量检测与控制技术
温度、流量、压力、物位、热物性参数及其测试系统的智能化检测与控制技术。
（2）流体检测技术：多相流流动的理论研究，微流体流动测量技术，流动控制，激光在流体测试中的应用，流动计算仿真技术，流量校验技术。
（3）能源计量与测试技术
能源计量与测试，洁净能源技术开发，可再生能源技术，烟气污染物排放及控制，强化传热，流体热物性参数测量技术。
（4）安全检测技术
仪器分析技术 篇6
关键词：心电图机 虚拟仪器 分析
心电图机的计量检定是通过导联把标准器和被检心电图机相连接，标准器输出标准方波、正弦波、心电ECG仿真信号等波形信号到被检心电图机，通过测量被检心电图机输出的信号电压波形的幅值和时间间隔等信息判定心电图机的各项指标。因此只有准确测量心电图机输出信号电压的幅值和时间间隔等长度尺寸，才能完全准确地检定心电图机。
本系统通过数据采集设备采集数据，使用Labview语言编程实现数据的读取、显示、识别和测量，并实现对信号电压波形的分析。
1、系统的总体结构
如图1所示，本系统是在LabVIEW平台上使用数据采集设备并结合NI-DAQmx数据采集驱动程序对被检心电图机的检定响应信号电压波形实现采集、处理、分析、显示和输出等功能。
2、系统功能设计
如图2所示，系统的主要功能是通过对采集的心电图机检定响应信号波形进行读取、分析和处理，得到信号波形的测量值，然后依据心电图机计量检定规程判定心电图机的检定结果。各功能通过调用程序子VI来实现。
3、数据采集程序设计
系统数据采集程序设计如图3所示，使用Labview编程创建采样通道，配置采样数、采样模式、采样率等条件，使用Labview的相应子VI生成、读取、写入、保存文件，最后关闭文件、停止任务。
4、系统主程序设计
本系统主程序设计依据《心电图机计量检定规程》的要求，对各个检定项目使用条件结构设计。主程序设计如图4所示,条件结构创建了心电图机的检定项目分支，通过对前面板的树形控件进行选择，使程序执行相应的检定项目VI。
前面板设有状态和提示，操作只需在提示下进行，方便、简单、易于操作。
5、系统用户界面窗口
本系统使用树形控件作为用户界面窗口组件，用于显示项目的层次列表，如图5所示，其外观类似一个多列表框，端子是一个字符串数据类型。通过缩进项目使树形中的一些项目成为上层项目的子节点，这样就创建了一个层次树。点击树形控件里的“+”符号可以展开此项目下的所有子节点。
6、结束语
本系统研究了基于LabVIEW的心电图机检定响应信号波形數据的处理。对系统的结构设计、界面设计、数据设计都进行了严格的定义。并对软件开发进行了优化、调试和测试工作，保证了系统稳定、可靠运行。
仪器分析技术 篇7
现代仪器分析技术是药学各专业的专业必修课, 主要内容为各种仪器的使用。通过本课程的学习, 可以使学生具备仪器的操作、维护和数据分析等基本技能。鉴于高职学生的培养方向是面向就业岗位, 掌握良好的实际操作技能, 与将来的就业零距离接轨, 毕业后能够直接上岗, 因此, 使高职药学各专业学生熟练地掌握和运用此课程知识就显得十分必要。
现代仪器分析技术这门课程传统的教学方法以教师讲授为主, 学生很少能参与到教学过程中, 没有动手的机会, 对各种分析仪器的掌握仅局限在书本的理论上, 教学效果不甚理想。所以, 我们需要改变传统的授课方式和思路, 着重培养学生的操作技能, 并使技能与考证相结合。基于此, 现以现代仪器分析技术课程中“紫外-可见分光光度法”一章为例, 通过项目教学法实施教学过程, 将本课程项目教学具体实施方式[2]介绍如下。
1 下达项目任务
(1) 任务名称:用紫外-可见分光光度计对市场上常见的各种饮料中Vc和铁的含量进行检测; (2) 完成项目的时间:2周; (3) 完成项目的人员:每6~8名学生自主选择组成一个小组, 每组选出一名组长来确定各组员在小组内的分工及小组成员间的合作形式。
2 学生制订项目方案
根据项目要求, 以小组合作的形式进行相关文献资料的检索、整理, 分析和掌握紫外-可见分光光度法的相关内容, 了解目前的研究水平以及发展动态;通过自主学习, 结合所学理论和资料, 对具体的实验内容、条件提出合理建议, 选择或设计合理的方法和流程。当然, 目前绝大多数学生文献检索方面的能力仍处于阅读、简单整理的阶段, 要提高到独立分析阶段还需要加强指导和练习。但这摒弃了传统的现代仪器分析技术教学“以教材为中心、学生被动学习”的模式, 由教师主动“教”变成学生主动“学”。
3 方案评估
根据学生制订的项目方案由教师组织学生一起对方案的可行性进行评估, 确定最终的项目实施过程。这样可以避免不必要的重复, 并且在评估讨论的过程中增加了教师和学生的互动, 不仅可以让教师发现学生出现的问题并能及时解决, 而且可以加深学生对问题的理解, 使其在主动、轻松的环境中获得更多的知识。
4 项目实施方案的确定[3]
根据方案的评估, 我们制订了可行性方案, 通过把大项目分为几个小项目来完成整个项目教学任务。
子项目1:认识紫外-可见分光光度计的基本构造并熟悉其基本操作。其中包括: (1) 紫外-可见分光光度计的环境要求和管理规范; (2) 熟悉紫外-可见分光光度计的基本构造及重要部件, 达到熟练操作; (3) 比色皿配套实验、波长校正。
子项目2:对几种饮料样品中的铁含量进行测定。其中包括: (1) 紫外-可见分光光度法基础知识; (2) 紫外-可见分光光度法含量测定方法———标准曲线法。
子项目3:分析测试优化条件的选择。其中包括: (1) 参比溶液的选择; (2) 波长准确度的检查; (3) 透射比正确度的检查; (4) 显色剂和显色条件的选择。
子项目4:对各种饮料样品中的Vc含量进行测定。其中包括: (1) 紫外-可见分光光度法的基础知识; (2) 溶液配制及稀释的方法。
5 项目实施
学生明确项目实施的内容, 并了解自己在小组中的分工, 然后按照已确立的项目实施方案进行操作。在这个阶段中, 教师的指导尤其重要, 对项目实施的步骤, 教师要解释清楚, 相关资料也要及时给出。教师除了要让学生明确完成项目的目的, 还应该适当地辅导学生实验的合理程序。这样, 可以让不同接受能力的学生都能知道该如何完成项目, 避免学生走不必要的弯路。
6 项目结题与考核
在项目完成后, 要及时进行考核并总结。这样学生才能明确自己在项目实施过程中的成绩和存在的问题, 以促进进一步学习。现代仪器分析技术项目的总结评估以结题报告的形式呈现, 结题报告要把整个项目从引入到设计、实施、成果的所有过程都呈现出来。具体的考核内容包括: (1) 每位学生要能在规定时间内完成每个小项目的操作检验报告, 数据测定要标准、处理要正确、结果要准确; (2) 每个小组要做好汇报工作, 内容客观准确、表述清楚; (3) 小组成员能够形成一个良好的团队, 能够正确回答教师提出的问题。
7 项目教学法的实施效果
通过项目教学方法的实施, 学生不仅能够做到操作规范、态度认真, 具备使用现代仪器对给定样品分析、检测的能力, 具备从事分析检测岗位所必备的知识、能力和一定的分析问题和解决问题能力, 能够对仪器进行维护保养并能对简单故障进行排除, 而且能够增强小组团结合作精神, 培养学生严谨的工作态度和良好的职业道德。
8 实施项目教学法的体会
8.1 教师因素对项目教学法的实施有重大影响
教师的角色由传统的教学主导者转变为教学活动的参与者, 由“讲授”转为“参与”。这样能够更好地贴近学生, 了解学生在学习过程中遇到的实际问题。在教学过程中, 教师以咨询员、伙伴、朋友等角色出现, 也可以使学生的学习氛围更加轻松, 心态更加积极, 这样也便于他们与授课教师的互动, 完全可以实现“发现问题现场解决”。
8.2 学生情况直接影响项目教学法的实施
项目教学法中项目的实施是以学生为中心的, 一定要调动学生参与项目教学的积极性, 如果学生的积极性调动不起来, 项目教学就没有办法进展下去, 教学效果可能还不如传统的教学方法。我们在进行项目教学的同时, 请药厂有经验的检验师来参与学生的学习过程, 使学生能深入了解药品质量的重要意义;另外, 也定期带领学生进入药企, 使他们亲身体验药品的生产和质量检测的全过程。通过这种方式, 学生的积极性得到了较大的提高, 学习兴趣也被大大激发。
采用项目教学法组织教学, 由学生自主学习, 学生的个性和能力得到充分发展, 但容易出现学生两极分化的现象, 特别是在学生合作学习过程中极易使习惯偷懒的学生“钻空子”, 容易产生依赖思想。
针对这样的问题, 我们开展了“研讨会”的教学模式。即:在学生通过项目教学学习过程中, 教师定期与每个小组展开关于学习过程的座谈, 让每位学生都发表自己在学习过程中的体会或者是对此课程前沿动态的了解等, 这样便很容易摸清学生的学习状态, 而且通过这种互动式的“研讨会”也消除了个别学生的学习惰性, 让他们由“被动”地参与变为“主动”地参与。这样也基本上可以使全体学生都能从项目教学这种学习方法中受益。
参考文献
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[2]王现富.浅谈项目教学法[J].中国科教创新导刊, 2008 (11) :200.
仪器分析技术 篇8
1药学及相关专业仪器分析实验教学现状及存在的问题
仪器分析实验课是仪器分析课程的一个重要组成部分, 是一门实践性很强的课程。它的任务是使学生巩固仪器分析的基本理论、掌握实验操作技能及其在药物分析、中药鉴定方面的应用, 为将来从事与药物分析、中药鉴定等相关专业打下坚实的基础。仪器分析实验教学占很大的比重, 涉及专业广。我院药学系药学、药物分析、中药、药物制剂、生物制药等专业, 根据专业培养目标都开设仪器分析技术这门课。我院有江苏省省级医药与食品检验检测实训基地, 其理化实训中心设在药学系。现有光谱实训室 (红外、紫外、荧光、原子吸收) 、电化学实训室 (酸度计、电位滴定仪、永停滴定仪、电导仪) 、高效液相色谱实训室 (单泵、双泵、分析型、制备型) 、气相色谱实训室。当今实际分析过程大部分趋向于采用仪器分析手段, 如果不通过仪器分析实验加深对学生职业技能和创新能力的培养, 学生掌握的知识就会落后于社会需要, 走上工作岗位后就会缺乏相应的适应能力和发展能力。因此, 仪器分析实验应当引起高度重视, 使得实验教学的改革和探索势在必行。目前, 我系仪器分析实验中存在的主要问题有如下几个方面: (1) 由于实验条件有限, 每个实验小组的人数较多, 学生动手的机会少, 不利于优秀学生的培养。 (2) 每次实验后, 由于所有班级同时开课, 教师批改实验报告不够及时、具体, 反馈给学生滞后, 导致学生在下次实验中犯同样的错误。 (3) 实验成绩的考核指标单一, 重共性而忽视了个体之间的差异, 学生课前不做预习准备, 上实验课时不认真做或只是为了获得分数而应付了事, 课后实验报告抄袭的现象。 (4) 学生存在严重的“被动实践”问题, 他们实践的对象、方法、程序等关键要素往往都是由老师指定的, 类似于“做习题”, 很少主动、自由地探索。 (5) 我系的大型仪器使用效率较低。对外服务难以开展。
2药学专业仪器分析实验教学方法探讨
2.1 讨论互动式教学
讨论互动方式, 通过学生分组讨论, 教师总结;教师提问, 学生答辩;学生提问, 教师答辩等, 充分调动学生的积极性, 使学生更好地理解实验要求、掌握实验原理。同时, 教师对学生的实验报告批改要认真、仔细、及时, 最好明确指出问题, 如数据记录不规范、有效数字概念不清、实验数据处理不当等等, 且应有评语和签名, 并及时反馈给学生, 每次在实验前, 教师应抽出一点时间把上次在实验报告中发现较多的问题提出来, 并给予讲解, 这样一来, 学生就可以根据教师的批阅情况及讲解, 增长不少见识, 同时也可避免在下次的实验中犯同样的错误。
2.2 现场演示式教学
利用多媒体仿真技术, 对实验仪器设备的操作进行演示, 多媒体教学可以增加教学信息量, 解决教学内容增多与学时减少的矛盾以及保证教学内容与缺乏仪器的矛盾。多媒体色彩逼真的画面, 使学生能够从多角度直观、形象、生动地进行实验观察, 使学生对仪器分析实验有初步的感性认识, 特别适合现代大型分析仪器的结构和基本操作。
2.3 学生代替老师主讲式教学
在实验教学中, 每次或抽次由学生自荐或他荐一名学生来讲解, 其他学生和老师一起当听众, 并可适时提问 (要学生提问) , 如果学生实在讲解不了的问题, 由老师给予补充讲解, 这样一来, 学生在实验教学中的被动地位就会被改变, 这不仅对锻炼学生的主动性和积极性相当有好处, 而且也能起到教学相长的作用。
2.4 开辟第二课堂, 走进实际现场的教学
学生在学校的实验室无论是操作上还是认识上都是最理想化的, 为了开阔学生的眼界, 提高学生的综合素质, 我们走出去, 请进来, 请行业专家共同制定授课计划、共同带教。与盐城药检所、制药厂所合作开辟第二课堂, 采取分组形式, 参与分析检测人员对实际样品的测定工作, 以此完成实验任务。这样, 学生不仅可以了解和熟悉实际分析工作, 而且可以了解实际工作者做检测和研究的工作情景, 在实践中体会仪器分析实验的重要性和要求, 同时也可获得专业化职业技能训练的机会。
3仪器分析实验教学改革的措施
3.1 错位制定教学计划
我系仪器分析课程开设专业、班级较多, 在制定各专业教学计划时, 打破传统教学模块顺序, 各专业理论讲授模块先后顺序安排不同。例如药学专业先讲光学部分, 药物分析学习电化学分析, 生物制药从色谱开始等。这样实训安排就能充分利用现有的仪器。
3.2 实训内容交叉教学
一般在完成理论教学一个模块后安排实训内容, 这样仪器还是显得不足。我们让学生完成2个理论模块后在安排实训, 这样就可以实训内容交叉教学。例如电化学模块结束后, 将直接电位法和电位滴定法实训项目一起开课, 一半同学做直接电位法, 另一半同学做电位滴定法, 下一次交换。气相和液相同样交叉安排。
3.3 优化实验教学体系
针对学生基础知识掌握的情况, 在实验内容上, 分为3个层次:学会型实验、项目型实验和设计型实验。在实验方法上, 分为必做实验、选做实验和设计实验。
3.3.1 学会型实验:
该层次的实训重点是让学生学会仪器操作流程, 利用实验手段对已知的现象和规律进行检验的一种实验方法。根据不同仪器安排不同的教学时数, 反复练习, 同时进行实训开放。其主要目的就是使学生进行仪器设备的识别和操作以及基本测试方法等基本技能的训练。如水样分析验证性实验, 以演示、操作性为主, 使学生掌握酸度计、电导仪等仪器使用, 培养严谨的科学态度和实事求是的优良素质。
3.3.2 项目型实验:
该层次的实验内容较为复杂, 它涉及的知识面广, 不仅要求学生有扎实的理论基础, 同时还要求有较强的实际动手能力和分析问题、处理问题的综合能力。本着加强基础, 拓宽专业口径, 培养创新精神和实践能力, 提高教学质量为原则, 我们以化学检验工技能鉴定内容为抓手, 以项目为载体进行教学, 通过提高实验内容起点, 适当增加一部分前瞻性、应用性实验。使学生能综合运用所学知识, 解决一些实际问题。一方面培养学生从事分析实验的技能、技巧, 独立思维能力和分析解决问题的能力;另一方面, 又可激发学生的学习热情和求知欲, 提高学生的学习主动性。
3.3.3 设计型实验:
该层次的实验是授之以“渔”的实验教学新趋势。 (1) 教师布置工作任务, 根据实验的实验目的, 让学生在已掌握基础知识和实验技能技巧的基础上, 选择适当的方案来解决问题的过程。教师应尽可能多地提供几种参考文献和方案让学生选择。 (2) 教师仅给出工作任务及设计要求, 指导学生自行设计一些实验。写出预习报告, 并设计出实验方案。因为教材中没有现成的方案可循, 学生要求通过查阅药典等文献资料, 充分利用网络资源, 自己去搜集资料, 开动脑筋, 设计出可行的实验方案。为后期药物分析、中药鉴定学习打下基础, 但该层面教学对于高职学生具有很大的挑战性。
3.4 改进实验室的管理方法
实验及实验室的开放意味着进入实验室的时间完全由学生自由选择。为保证实验的正常开展并获得良好的教学效果, 在采取预约实验时间这一常规方法的同时, 要尊重学生意见, 充分发挥学生的能动性、积极性和创造性。开放实验室一定要有目的、有计划、有检查、有考核。实验室开放, 特别是一些高档精密仪器一定要安排指导老师, 允许学生由小组、宿舍等自由组合形成一个实验合作群体选择实验内容。在每个具体的实验过程中没有结束时间的规定, 允许失败后重做, 直至成功。开放实验室有利于加强学生的独立思考能力、这对提高学生的技能和素质, 同时, 开放实验可为优秀学生的脱颖而出创造良好的外部条件。我系理化中心各实训室是专人负责制, 这对仪器室开放起到了很好保障。
3.5 改进实验成绩的评价方法
检验学生掌握实验教学内容和实验技术技能的程度, 科学评价实验教学效果是十分必要的。对于学会型性和项目型实验, 实验成绩考核可按实验态度、实验预习、实验操作、实验报告等内容综合考核。教师应认真及时、具体批改实验报告, 最好有评语及签名。对于研究型实验, 实验成绩考核可按以下5个部分进行:预习实验报告-实验设计的合理性, 约占15%;实验过程-各实验环节的实验操作技能, 约占25%;实验结果及分析-实际解决问题的能力和对实验数据的判断、整理、归纳的能力, 约占30%;实验报告和问题分析-重点细节的掌握, 约占20%;实验收尾工作-自我要求评价, 约占10%。另外, 对在实验中有创见的学生, 成绩从优。
4小结
我系已有省级医药与食品检验检测技术实训基地。理化实训中心实训室, 进行了多层次实验和开放性实验的尝试。实验室开放, 学生踊跃参加, 热情也非常高, 效果较好。因此, 就我系来说, 仪器分析实验教学改革已初见成效。必定推进其他课程的实验教学, 并使之发扬光大。
参考文献
仪器分析技术 篇9
微机保护在电力系统中广泛使用。目前,微机保护的功能主要由软件实现,实验人员只能观测到保护动作结果,无法了解内部动作过程,不利于保护性能的分析校验和故障动作过程的透明化展示[1,2]。因此研究一个可视化的继电保护功能验证分析系统是非常必要的。
在对微机保护的可视化方面许多学者进行了大量的研究,文献[3,4,5]提出了利用Visual C++6.0开发工具,采用面向对象和可视化的编程思想构建数字仿真系统。该系统可以实现故障系统仿真及微机保护性能的校验,但整个系统的建立比较复杂。文献[6,7]提出了利用虚拟仪器的微机保护方案,基于Lab VIEW与Matlab混合编程的思想建立微机保护仿真系统,各功能模块算法由Matlab实现,显示界面由LabVIEW控件实现。仿真时需要同时运行2个软件,对PC机硬件要求较高,而且所研究的保护功能往往比较单一,很难满足现代电网复杂故障情况下的保护需求。
本文建立了基于LabVIEW的继电保护功能测试分析系统。利用ATP或PSCAD等软件将仿真数据或现场及动模试验录波数据导入到LabVIEW分析系统中,由LabVIEW建立的功能模块实现故障数据分析。同时可以通过Lab VIEW前面板观测故障数据处理及保护动作的过程,而且还可以灵活地实现对不同保护原理和算法的实验。
1 基于虚拟仪器的继电保护功能分析系统
基于LabVIEW技术的继电保护功能分析系统采用“模块化”的设计思想分别构建保护实现的各种功能模块。主要包括:启动模块、算法模块、选相模块、阻抗继电器模块、重合闸模块等。这些模块都是以Ⅵ子程序的形式在LabVIEW中被主程序调用,通过调用不同的子Ⅵ程序和选择不同的逻辑关系实现不同原理的保护仿真。
1.1 总体结构
总体结构如图1所示。
1.2 故障数据模块
仿真实验数据的来源主要有:1)生产现场或动模试验故障录波数据;2)电力系统仿真软件ATP或PSCAD得到的仿真实验数据。
将得到的实验数据格式按照电力系统暂态数据通用交换格式(COMTRADE)转换成能够被LabVIEW读取的数据格式,利用LabVIEW中的path控件将数据读取到程序中备用。
1.3 保护功能模块
以微机距离保护为例建立继电保护功能分析系统,其保护的算法核心是阻抗测量模块,根据不同的故障类型计算故障阻抗,与整定值进行比较,从而实现保护动作功能分析。以下是主要功能模块的原理及实现过程。
(1)启动模块
启动模块的主要任务是当系统发生故障时启动元件动作,启动保护进入到故障处理程序。通常采用突变量电流启动元件,即:
式中:Δik为突变量电流;ik为k时刻的采样值;ik-N为k时刻之前一周期的电流采样值;N为1个工频周期的采样点数。
通过对输入电流数组的索引,得到ik和ik-N,将其置于while循环中,输出为Δik和预设定值比较之后生成的布尔值True/False,来判断是否发生故障。当突变量Δik大于预先设的定值时,启动元件动作,显示发生故障。程序的实现如图2所示。
(2)算法模块
启动元件动作之后,进入故障处理程序。首先进入算法模块,算法模块库中包含各种保护算法,可根据不同的故障仿真选择不同的保护算法。其中最常用的是傅氏算法。傅氏算法用在微机处理时基波幅值采用如下梯形法则求得:
式中:a1、b1分别为基波分量正、余弦项的振幅;N为基波信号1个工频周期的采样点数;xk为第k次采样值;x0、xN分别为k=0、k=N时的采样值。
图3为傅氏算法在LabVIEW中的实现程序。
(3)选相模块
在启动模块显示系统有故障后,先由选相模块判断故障类型和相别,再针对已知的相别提取电压、电流进行阻抗计算。
微机保护选相方法主要有突变量电流选相法和对称分量选相法。以相电流突变量选相为例,故障判别流程如图4所示。输入为算法模块输出的三相电流有效值,输出为故障类型及相别。选相模块的LabVIEW实现程序如图5所示。
(4)阻抗测量模块
微机距离保护中保护原理模块的核心是阻抗测量模块,阻抗测量模块根据故障选相的结果进行阻抗计算,阻抗计算公式如式(3)所示:
发生相间故障时,故障阻抗可由相电压差UΦΦ和相电流差求得;发生接地故障时故障阻抗由相电压及带有零序补偿的相电流求得。其中Φ指A、B或C相;K为零序电流补偿系数。
故障线路阻抗测量的实现程序如图6所示。发生金属性短路时可由传统阻抗法[1,8]得到故障距离,为故障区段的判断及故障点的查找带来一定的帮助。
建立上述功能模块后,按照继电保护的时序结构将上述模块利用Lab VIEW控件连接到一起实现继电保护功能仿真。其实现程序如图7所示。
2 算例应用
2.1 仿真系统
以100 km的220 kV输电线路系统为例进行故障仿真。ATP仿真模型如图8所示。
仿真参数为:输电线路正序阻抗Zl1=(0.08+j0.41)Ω/km,零序阻抗Zl0=(0.33+j1.315)Ω/km。M端系统阻抗ZMS1=(0.54+j 1 8.25)Ω,ZMS0=(1.85+j54)Ω;N端系统阻抗ZNS1=j90Ω,ZNS0=j133Ω。两侧电源角差θ=30°。
假定输电线路在0.2 s发生单相短路故障,0.3 s两侧断路器同时跳闸,故障发生在距M侧保护装置30 km处。故障数据采样频率fs=1 200 Hz,即1个工频周期利用24个采样值进行计算,取1个工频周期的数据窗长度,傅氏算法基波频率为工频频率。
2.2 仿真结果
将上述仿真数据导入到LabVIEW中,设置仿真参数后开始运行,仿真过程中测量端的电压、电流以及基波的幅值、相位均可在线观测,便于保护功能分析。
距离保护I段以线路全长的80%进行整定Zset=0.8Zl1·l=33.4Ω此时,所设计的保护功能分析系统的结果如图9所示,判定线路A相接地故障,计算测量阻抗值ZM=12.40Ω,判定故障发生在保护范围内,距离保护正常动作。另外,对于金属性接地短路,阻抗法测距结果较准确,该系统计算结果为29.70 km,与实际故障距离基本一致。
为了验证继电保护功能分析系统的普遍适用性,以距离保护I段为例,分析其在不同故障类型下的计算结果,为了方便分析,均假定为金属性故障,对应结果如表1所示。
由表1可以看出,针对不同的故障类型,距离保护Ⅰ段在保护范围内发生故障时保护元件可以正确动作。其他测试结果不再赘述。
3 结语
本文所研究的基于虚拟技术的继电保护功能仿真分析系统能够直观展示保护的动作过程和相应的电气量特征信息,且可以灵活设置保护方式及保护算法,为保护的动作行为分析提供了便利条件,有利于进一步提高保护功能校验和分析的有效性和真实性。
摘要：建立了基于虚拟仪器(LabVIEW)技术的继电保护功能分析系统。采用模块化的思想构建微机保护所需的各功能模块,利用LabVIEW各种结构和控件实现保护动作逻辑关系,结合故障仿真软件计算数据或现场及物理模型实验的录波数据,可实现主要保护原理的功能测试及校验。系统具有灵活、可视等优点,适用于不同故障时继电保护功能的验证分析,有利于进行继电保护误动、拒动情况下的动作分析,为进一步优化继电保护的性能提供了依据。
关键词：虚拟仪器,继电保护,故障仿真
参考文献
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仪器分析技术 篇10
分析仪器测试技术既是工业分析与检验专业和环境治理与监测专业技能的主要组成部分, 又是中、高级分析工考证的核心内容。近年来, 我们按照职业教育必须以职业活动为导向、以能力为目标、以学生为主体、以素质为基础、以项目为载体的原则, 对分析仪器测试技术课程进行了项目化教学改革, 取得了较好的教学效果。本课程改革体现了以下教学改革思想:根据生产岗位确定教学目标;根据“教学做一体化”人才培养模式进行课程开发;以化工产品质量检验过程为导向, 以常见化工产品的质量检验工作任务为载体设计学习情境;以职业能力为核心, 以真实工作情境为依托, 设计教学实施方案;教学方法多样化, 突出职业能力的培养;提高自主学习, 改革考核评价体系。
一、基于项目导向的课程目标设计
根据用人单位工作岗位对仪器分析技术课程的要求, 确定本课程目标如下:
1. 能力目标。
(1) 能独立操作紫外—可见分光光度计、原子吸收光谱仪、高效液相色谱仪、气相色谱仪、p H计和自动电位滴定计。 (2) 对具体样品能进行试样预处理, 确定试验条件和仪器操作条件, 处理实验数据, 验证实验结果, 准确表述分析结果。 (3) 能对实验数据, 分析方法作出科学的评价。 (4) 能对仪器进行日常维护, 分析故障的可能原因, 并排除仪器操作过程中出现的简单故障。 (5) 能按说明书制定仪器操作规程, 能够按照仪器使用说明书进行一般仪器的安装调试。 (6) 能通过文献检索、网络, 查阅相关资料, 选择合适的分析方案。 (7) 能综合运用所学理论知识、仪器分析方法, 在分析测定过程中及时发现问题, 并能对问题进行独立判断, 提出合理的解决方案。
2. 知识目标。
(1) 学习紫外—可见分光光度计、原子吸收光谱计、高效液相色谱仪、气相色谱仪、p H计和电位滴定计仪器的组成和各主要部件的作用。 (2) 学习紫外—可见分光光度法、原子吸收分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、p H计和电位滴定计的类型。 (3) 学习紫外—可见分光光度法、原子吸收分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、p H计和电位滴定计的基本原理和专业术语。 (4) 学习紫外—可见分光光度计、原子吸收计分光光度计、气相色谱仪、高效液相色谱仪、p H计和电位滴定计仪器的相关分析流程。 (5) 理解紫外—可见分光光度法、原子吸收分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法和电位分析法等分析方法的条件选择与优化原则。 (6) 学会并应用紫外—可见分光光度计、原子吸收光谱仪、气相色谱仪、高效液相色谱仪、p H计和电位滴定计进行定性和定量方法。 (7) 能验证测试数据的可靠性, 具有评价相关产品品质的知识。 (8) 学习仪器分析测试中计算机技术的相关知识。 (9) 学习文献检索知识和实验室管理知识。
3. 素质目标。
(1) 树立良好的职业道德品质。 (2) 具有良好的团队合作精神与竞争意识。 (3) 树立安全、节约、环保意识。 (4) 培养实是求事、科学严谨的工作作风。 (5) 营造规范、整洁、有序的工作环境。 (6) 能进行自我学习, 培养创新能力和解决实际问题的能力。 (7) 能熟练掌握常用专业英语词汇。
二、基于项目导向的课程内容设计
突出项目导向, 仪器分析技术课程内容和能力训练项目设计如下:
1. 课程内容设计。
本课程根据企业调研, 按照不同的仪器分析方法设置岗位, 项目的确定按岗设置划分, 根据不同的仪器分析方法进行物质检测。每个岗位通过对多个职业工作过程经过归纳、抽象和整合后选出典型的工作任务, 任务的工作顺序以工作过程为主线, 以任务驱动设置若干教学单元按收集信息→制定工作计划→决定→实施→检查→评价6个工作过程进行任务划分展开教学实施。以能力为目标, 项目为载体, 整个课程由五个项目组成:准备项目 (仪器使用) →入门项目 (工业乙醇质量检验) →主导项目 (苯甲酸钠质量检验) →自主项目 (苹果汁质量检验) →综合项目 (炼油污水水质分析) 组成。整个教学内容设计都体现了“教、学、做”相结合。
2. 能力训练项目设计。
能力训练项目设计是把能力训练分成若干个能力训练项目, 每个能力训练项目安排成若干项任务和子任务来支撑, 并设计出每项子任务拟实现的能力目标、相关支撑知识、训练方式、可展示的结果等。整个课程能力训练由24项任务、64项子任务构成。
三、基于项目导向的教学方案设计
教学方案设计包括进程表设计、单元设计、教学场景设计和教学评价方案设计。
1. 进程表设计。
进程表设计是把每个单元的课序、学时、能力目标、知识目标和课程内容设计成一张表, 按照进程表进行教学实施。
2. 单元设计。
单元设计包括项目名称、授课班级、授课时间地点、教学目的、教学目标、任务与案例、重点难点及解决方法、参考资料、具体实施步骤名称、教学内容、教师活动、学生活动、时间分配、工具与材料等。
3. 教学场景设计。
以某检测中心化验室为依托, 教师担任检测中心主任, 学生为化验员, 以4-5人成立一个班组, 负责送检到本中心试样的质量检测。各班组按照中心化验室的仪器类型设置岗位, 每个成员分别担任班长、检验员、资料员等职位, 各工作室有自己的工作制度和岗位职责。
4. 教学评价方案设计。
教学评价分为过程性评价和终结性评价。过程评价是对准备项目、入门项目、主导项目、自主项目和综合项目逐一评价, 每个项目的评价包括教师评价、学习档案、小组评价和自我评价, 各占25%。终结性评价包括知识考核和综合考核。过程评价占总评价成绩的70%, 终结性评价占总评价成绩的30%。
四、课程改革总结
分析仪器测试技术项目化教学改革能力目标明确、具体、可实现、可检验, 知识目标以职业能力目标的需求为依据, 素质目标符合专业培养目标要求。教学内容选择突出了课程职业能力培养, 符合课程整体设计思路和学生的实际情况。课程内容以职业活动、工作过程为导向, 以项目任务为主要载体, 项目和任务具有完整的工作过程, 按资讯、决策、计划、实施、检查和评估等步骤序化教学内容, 实现了“做学教”一体化。充分利用现代教育技术和虚拟现实技术, 增加了教学信息量, 有效激发了学生的学习兴趣, 提高了教学效率, 强化了能力训练。制定了各种分析仪器操作技能考核标准, 教学评价采取过程评价与终结性评价相结合, 考核内容采取理论水平、操作技能和职业素质相结合, 考核方式采取口试、笔试与操作相结合, 教学评价突出了过程评价和学生自我评价。有效利用了教学时间, 学生积极主动学习, 师生良性互动, 真正体现学为主体、教为主导, 提高了教学效果。
参考文献
[1]张孝理.高职教育培养目标定位的理性思考[J].中国高教研究, 2003, (06) .
智能仪器的抗干扰技术 篇11
摘 要：智能仪器又称为“仪器仪表”，是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，拥有对用户输入数据进行存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能。属于新世纪的高新技术产品，具有功能齐全、操作简便、分析结果准确可靠等优点，是诸多行业代替人工的帮手。
关键词：智能；智能仪器；仪表；抗干扰
传统仪器一般只采用简单的电子电路来转换测量数据，用直观的模式显示或读出测试数据，并没有加入数据存储和处理功能，要通过人工来进行计算甚至比对才可以得出测量结果。例如，2000年的电子秤，用户只可以在其上读出物体重量，却不能通过物体的单价来计算总价格，这种只能用于一般测量的数据测量仪器，都可以算是传统仪器，但是由于它的成本比较低，目前还拥有一定市场。
智能仪器是具有微型处理系统或可接入微型计算机的智能化仪器。它可以像小型计算机一样，通过对电子电路来转换测量数据的分析、判断，通过连接各种电子设备使用户得到其需要的结果。这种强大的功能使智能仪器现在已广泛用于电子、化工、机械、轻工、航空等行业，对我国制造业提升产品质量的检测手段起到了重要的作用。
但是在智能仪器中，还存在很多限制因素，在对信号采集、处理、传输中，抗干扰能力一直是众多电子产品性能好坏的重要指标，对于某些智能仪器，在使用过程中会将模拟信号转变为数字信号，数据在经过采集和压缩后，还需要传输到指定的主机，一般情况下采用其自带的连接设备就足够了。不过在一些特定的情况下，由于源端设备、传输过程中、终端设备等因素限制，在传输和采集中经常会遇到一些信号干扰，致使传输的信号受到波动、失真等。
1 干扰信号大体可分为三类
1.1 源端设备引起的干扰
一般有供电电源的干扰和设备本身问题引起的干扰。判断方法是直接在电路中接监视器观察，如果是电源引起的干扰可以通过更换电源，采用开关电源供电，在220V交流回路中加交流滤波器等办法解决。
1.2 传输过程引起的干扰
主要是传输电缆损坏引起的干扰、电磁辐射干扰和地电位差三种，对于传输电缆可以通过更换电缆或增加抗干扰设备解决。
1.3 终端设备引起的干扰
主要是设备供电、设备本身产生的干扰、接地引起的干扰、设备与设备连接引起的干扰等。
2 抗干扰的措施
提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源，这样可以使其不向外产生干扰或将其干扰影响降低到最小。由干扰源的复杂性，要想对所有的干扰源都做到使其不对外产生干扰是不可能的，也是不现实的。因此，除了对一些重要的干扰源，其余的主要是对一些干扰源进行抑制，将其干扰影响降低到最小，以保证系统能正常地工作。抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地等方法。
2.1 屏蔽
一般采用良好接地的金属网或罩实现电磁屏蔽，隔离电磁场干扰。既可防止外来电磁场干扰，又可防止本身电磁场辐射对外界的干扰。通常用铜和铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体。磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。对静磁场及低频交变磁场，可用高磁导率的材料作屏蔽体，并保证通信线路畅通；对高频交变磁场，靠线路上感生的涡流所产生的反磁场来排斥原磁场起到屏蔽作用。选用材料也是导电性良好的导体，如铜、铝等。
2.2 隔离
隔离，是指把干扰源与接收系统隔离开来，使有用信号正常传输，令干扰耦合通道被切断，达到抑制干扰的目的。常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。
第一，光电隔离。光电隔离是以光作为媒介在隔离的两端间进行信号传输，所用的器件是光电耦合器。光电耦合器在传输信息时，工作方式为借助于光作为媒介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。光耦合器有着共模抑制比大、无触点、寿命长、易与逻辑电路配合、响应速度快、小型、耐冲击且稳定可靠，因此光电隔离在机电一体化系统有着广泛的应用。
第二，变压器隔离。变压器隔离干扰信号用于交流信号的传输中。隔离变压器将各种模拟负载和数字信号源隔离开，传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制。
第三，继电器隔离。继电器线圈和触点仅有机械上形成联系，而没有直接的联系，它的触点接在其他控制回路中，通过触点的变化导致控制回路发生变化（例如开关的闭合和断开），从而实现既定的控制或保护的目的。因此，可利用继电器控制和传输电信号。
2.3 滤波
滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱比要接收的信号的频谱宽得多，所以，当接收器接收有用信号时，也会接收到那些没用的干扰。这就采用滤波的方法，利用低通、高通、带通、带阻等低通滤波器选通其所需要的频率，抑制无用频率。
2.4 接地
将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（地）与之连接，称为接地。接地的目的有两个：
第一，为了安全，把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地。
第二，为了给系统提供一个基准电位，如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰屏蔽接地，称为工作接地。
工作接地包括一点接地和多点接地两种方式：一是一点接地。将所有设备串联起来，通过一根导线接地，各电路间会发生相互干扰，虽然很不可取，但由于比较简单，用的地方仍然很多。当各电路的电平相差不大时还可勉强使用，但当各电路的电平相差很大时就不能使用。二是多点接地。多点接地所需地线较多，一般适用于低频信号，若电路工作频率较高，电感分量大，各地线间的互感耦合会增加干扰。各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金属构件上。
2.5 软件方面
在软件编写程序时，可使用以下方法避免干扰：
第一，将不用的代码空间全清成“0”，因为这等效于接低电平，限制引脚电压。
第二，在使用无硬件看门狗时，可采用软件模看门狗，以监测程序的运行。
第三，涉及调整或设置外部器件的参数时，定时将参数重新发送一遍，可以防止外部器件因受干扰而出错。
第四，在有Data、CLK、INH接口时，将常态置为高，其抗干扰效果要更加明显。
2.6 硬件方面
第一，条件允许的情况下，将每个数字元件在地与电源之间都加入104的电容。
第二，在有继电器的应用场合，尤其是在通过大电流时，为了防继电器触点火花对电路的干扰，可在继电器线圈间并联一个104的电容和一个整流二极管，在触点和常开端间接一个472的电容。
参考文献：
[1]王选民.智能仪器原理及设计[M].清华大学出版，2008.
[2]史健芳，廖述剑，杨静.智能仪器设计基础[M].电子工业出版社，2012.
作者简介：张警伟（1995—），男，辽宁海城人。
杨岩（1994—），男，黑龙江齐齐哈尔人。
仪器分析技术 篇12
机器人的平衡控制系统类似于一阶倒立摆平衡机构, 使用一阶倒立摆数学模型来对原机器人系统进行近似的控制器设计。由于平衡机器人与一阶倒立摆系统采用了同样的设计原理, 所以控制器方案的好坏完全可以由一阶倒立摆系统来验证。
2 近似模型-倒立摆系统
倒立摆系统的控制问题一直是自动控制理论研究中的一个典型问题。控制的目标是通过给小车底座施加一个力u (控制量) , 使小车停留在预定的位置, 并使竖起的支杆不倒下, 即不超过一个预定好的垂直偏离角范围。
2.1 一阶倒立摆系统简介
本次设计使用的倒立摆硬件是固高公司生产的GIP-100-L一阶倒立摆系统, 其组成框图如图1-1所示:
其中, 计算机与运动控制卡的部分采用了NI的PXI控制器及其运动控制卡系统, 即固高上层运动控制部分被替换为NI的运动控制产品, 下层系统不变。整个系统包括计算机、运动控制卡、伺服机构、倒立摆本体和光电码盘几大部分, 组成了一个闭环系统。光电码盘1将小车的位移、速度信号反馈给伺服驱动器和运动控制卡, 摆杆的位置、速度信号由光电码盘2反馈回运动控制卡。
PXI控制器从运动控制卡中读取实时数据, 确定控制决策 (小车向哪个方向移动、移动速度、加速度等) , 并由运动控制卡来实现该控制决策, 产生相应的控制量, 使电机转动, 带动小车运动, 保持摆杆平衡。暂态时, 倒立摆的角度以及小车的位置可以设定为任意值;在控制过程中, 被控量既有倒立摆摆杆的角度, 又有小车的位移, 并且两者之间存在彼此的联系, 如摆杆偏向右侧, 则小车向右运动, 而当小车向右运动超过某一范围后, 摆杆又开始向左偏移, 为了保持摆杆的平衡, 小车也随之向左运动。如此反复直到摆杆和小车都回到指定位置并保持平衡;而相应的控制量却只有一个作用力u。因此, 在整个倒立摆系统中, 控制量和被控量之间很难用一个线性的传递函数或者状态方程进行精确地描述。所以可以认为倒立摆系统具有非线性、时变、多变量耦合等特性。
2.2 一阶倒立摆系统数学建模
数学模型是分析、设计、预报和控制系统的基础。建立系统数学模型有两种方法:一种是从基本物理定律, 即利用各个专门学科领域提出来的物质和能量的守恒性、连续性原理, 以及系统的结构数据推导出模型。这种方法得出的数学模型称为机理模型或解析模型, 这种建立模型的方法称为解析法, 在NI的系统设计理论中, 这种模型属于文本模型 (text model) , 另一种是利用实验数据建立的系统模型 (即确定模型结构与参数) , 这种方法称为系统辨识 (system identification) 。倒立摆的形状较为规则, 而且是一个不稳定系统, 无法通过测量频率特性方法获取其数学模型, 故适合用数学工具进行理论推导。在本文中, 将应用牛顿一欧拉法对倒立摆进行数学建模。如图1-2所示:
其中规定上图中x的方向为位移的正方向, 顺时针方向为摆角的正方向。
首先, 对小车进行受力分析, 小车的受力分析如下图1-3所示。
其中, N和P为小车与摆杆相互作用力的水平和垂直方向的分量。其余字母同图4-1中的说明。应用Newton方法来建立系统的动力学方程过程如下:
分析小车水平方向所受的合力, 可以得到以下方程:
其次, 对摆杆进行受力分析, 摆杆的受力如图1-4所示。
由摆杆水平方向的受力进行分析可以得到下面等式:
将式 (4-1) , (4-2) , (4-3) 合并整理后可得到下式,
摆杆垂直方向上的力平衡方程式如下,
摆杆的转矩平衡方程式如下,
将式 (1-3) 和 (1-7) 带入式 (1-8) , 并化简得
化简得:
由式 (1-5) 和式 (1-10) 连列即可得到一阶倒立摆动力学非线性方程组
在θ=0附近, 对以上方程组进行线性化处理, 其中, 可以得到式 (1-12)
结论
得到系统的数学模型以后, 经过线性化成为线性时不变自动控制理论模型, 即系统的状态方程。通过状态方程来描述系统, 可以用一些经典传统的方法对系统进行分析。对系统进行状态方程描述是1960年以卡尔曼为代表的状态空间学派提出的理论模型。它可以通过标准的数值运算 (主要为矩阵运算) 来判断和分析系统的极点稳定性、能控性、能观性, 并以此基础上设计标准控制器主要为:通过极点配置的方法, 利用状态反馈使闭环系统的极点配置在稳定区域内, 达到所要求的目的。关于状态空间模型的运算, 即矩阵运算, 有很多很成熟的商业软件可以分析。其中包括著名的Matlab的系统控制模块System Control tool box用来分析设计经典与现代控制理论, 方便的图形GUI可以使设计者轻松地交互设计控制器, 分析系统的各个属性, 比如根轨迹、频率响应、时域响应等等。NI近年提供了最新的控制系统设计工具Control Design Tool Kit, 是一个正在发展, 但功能又十分强大的控制器设计工具。本次控制系统的设计全部是基于NI的自动控制软件系统。
摘要：针对机器人的平衡控制系统类似于一阶倒立摆平衡机构, 使用一阶倒立摆数学模型来对原机器人系统进行近似的控制器设计。
关键词：虚拟仪器,系统建模,倒立摆
参考文献
[1]黄忠霖.控制系统MATLAB计算及仿真.北京:国防工业出版社, 2004.
[2][美]Katsuhiko Ogata.现代控制工程.北京:电子工业出版社, 2003.
[3]郑大钟.线性系统理论.北京:清华大学出版社, 1990.
[4]孙增折, 系统分析与控制.北京:清华大学出版社, 1994