测控技术与仪器是研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。

就业方向

　　适合从事测控仪器、计算机辅助测试、信息处理以及工业过程控制等领域
研究、开发、设计和制造的高级工程技术人才。
　　测控技术与仪器是将自动化系统上的信号加以采集、整理、处理、而后进
行显示或者发出控制信号的过程。英文名称：Measuring and

Control Technology and Instrumentations。
采集
　　在信号采集环节，主要是采集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成
电信号，以便于后续的处理。对象发出的信号大多数是通过传感器来采集的，
包括物理信号（如温度、流量、压力等）和化学信号（如湿度、气味等）两大
类，当然还包括不能归为这两类的一些信号，如可靠性、价格等。而开关量信
号（带有数字信号的特征）则主要是靠带有单片机电路的仪器，如无纸记录仪
，进行采集。此外，图像信号自然是由摄像装置来进行采集。
整理
　　在信号的整理阶段，主要是对采集到的电信号进行平整、滤波、模数转换
等，转换成便于处理的数字信号。上述三种信号类型在整理阶段的内容有所不
同，比如对传感器传来的信号主要是进行信号放大、平整、滤波和模数转换的
过程；而对于开关量信号通过无纸记录仪的采集之后一般都能够转换成所需要
的数字信号以待输出到下一个处理环节；对于图像信号，经采集之后主要是用
于显示，若还需对图像进行处理，再显示，或者发出控制信号，那么也必须将
图像信号转换成数字信号，进行处理，这就是一个复杂的问题。
处理
　　在信号的处理阶段，主要是对数字信号进行处理以便显示，或者发出控制
信号。我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如
果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号发送给对象
，使对象调整运转的状态以复归正常。
显示控制
　　在显示与控制环节，显示主要是指将数字信号通过便于我们观察的形式显
示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过
程。上面的四个环节就构成了整个测控的过程，如果包括控制的过程，则刚好
形成了一个闭环，即信号从对象开始，经过采集、整理、处理，最后又将控制
信号作用于对象的闭环。

技术发展

　　自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域
，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等
微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量
功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和
处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的
界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和
cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集
方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新
，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今
仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以
相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一
台多功能的通用测量仪器。这样的现代仪器设备的功能已不再由按钮和开关的
数量来限定，而是取决于其中存储器内装有软件的多少。从这个意义上可认为
，计算机与现代仪器设备日渐趋同，两者间已表现出全局意义上的相通性。据
此，有人提出了“计算机就是仪器”/软件就是仪器”的概念。
　　计算机就是测控系统的中坚
　　总线式仪器、虚拟仪器等微机化仪器技术的应用，使组建集中和分布式测
控系统变得更为容易。但集中测控越来越满足不了复杂、远程（异地）和范围
较大的测控任务的需求，对此，组建网络化的测控系统就显得非常必要，而计
算机软、硬件技术的不断升级与进步、给组建测控网络提供了越来越优异的技
术条件。 Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等网络化计算机操作系统
，为组建网络化测试系统带来了方便。标准的计算机网络协议，如OSI的开放
系统互连参考模型RM、Internet上使用的TCP/IP协议，在开放性、稳定性、可
靠性方面均有很大优势，采用它们很容易实现测控网络的体系结构。在开发软
件方面，比如NI公司的Labview和LabWindows/CVI，HP公司的VEE，微软公司的
的VB、VC等，都有开发网络应用项目的工具包。软件是虚拟仪器开发的关键，
如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分强大，不仅使虚拟仪器的开发变得
简单方便，而且为把虚拟仪器做到网络上，提供了可靠，便利的技术支持。
LabWindows/CVI中封装了TCP类库，可以开发基于TCP/Ip的网络应用。Labview
的TCP/IP和UDP网络VI能够与远程应用程序建立通信，其具有的Internet工具
箱还为应用系统增加了E-mail、FTP和Web能力；利用远程自动化VI，还可对控
制其他设备的分散的VI进行控制。Labview5．1中还特别增加有网络功能，提
高了开发网络应用程序的能力。
　　将计算机、高档外设和通信线路等硬件资源以及大型数据库、程序、数据
、文件等软件资源纳入网络，可实现资源的共享。其次，通过组建网络化测控
系统增加系统冗余度的方法能提高系统的可靠性，便于系统的扩展和变动。由
计算机和工作站作为结点的网络也就相当于现代仪器的网络。计算机已成为现
代测控系统的中坚。
　　网络技术已越来越成为测控技术满足实际需求的关键支撑
　　当今时代，以Internet为代表的计算机网络的迅速发展及相关技术的日益
完善，突破了传统通信方式的时空限制和地域障碍，使更大范围内的通信变得
十分容易，Internet拥有的硬件和软件资源正在越来越多的领域中得到应用，
比如电子商务、网上教学、远程医疗、远程数据采集与控制、高档测量仪器设
备资源的远程实时调用，远程设备故障诊断，等等。与此同时，高性能、高可
靠性、低成本的网关、路由器、中继器及网络接口芯片等网络互联设备的不断
进步，又方便了Internet、不同类型测控网络、企业网络间的互联。利用现有
Internet资源而不需建立专门的拓扑网络，使组建测控网络、企业内部网络以
及它们与Internet的互联都十分方便，这就为测控网络的普遍建立和广泛应用
铺平了道路。 把TCP/IP协议作为一种嵌入式的应用，嵌入现场智能仪器（主
要是传感器）的ROM中，使信号的收、发都以TCP/IP方式进行，如此，测控系
统在数据采集、信息发布、系统集成等方面都以企业内部网络（Intranet）为
依托，将测控网和企业内部网及Internet互联，便于实现测控网和信息网的统
一。在这样构成的测控网络中，传统仪器设备充当着网络中独立节点的角色，
信息可跨越网络传输至所及的任何领域，实时、动态（包括远程）的在线测控
成为现实，将这样的测量技术与过去的测控、测试技术相比不难发现，今天，
测控能节约大量现场布线、扩大测控系统所及地域范围。使系统扩充和维护都
极大便利的原因，就是因为在这种现代测量任务的执行和完成过程中，网络发
挥了不可替代的关键作用，即网络实实在在地介入了现代测量与测控的全过程
。 测控技术与仪器基于Web的信息网络Intranet，是目前企业内部信息网的
主流。应用Internet的具有开放性的互联通信标准，使Intranet成为基丁
TCP/IP协议的开放系统，能方便地与外界连接，尤其是与Internet连接。借助
Internet的相关技术，Intranet给企业的经营和管理能带来极大便利，已被广
泛应用于各个行业。Internet也已开始对传统的测控系统产生越来越大的影响
。目前，测控系统的设计思想明显受到计算机网络技术的影响，基于网络化、
模块化、开放性等原则，测控网络由传统的集中模式转变为分布模式，成为具
有开放性、可互操作性、分散性、网络化。智能化的测控系统。网络的节点上
不仅有计算机、工作站，还有智能测控仪器仪表，测控网络将有与信息网络相
似的体系结构和通信模型。比如目前测控系统中迅猛发展的现场总线，它的通
信模型和OSI模型对应，将现场的智能仪表和装置作为节点，通过网络将节点
连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的测控系统。测控网络的功能将
远远大于系统中各独立个体功能的总和。结果是测控系统的功能显著增强，应
用领域及范围明显扩大。 测控技术与仪器Jini软件技术问世。Jini软件技术
旨在使各种电器设备、测量仪器及采用JAVA芯片的各种装置能连接上网，Jini
软件连同以Java语言编写的简单程序，可使联网的任何仪器设备实现其自身功
能的同时，还能为其他仪器设备加以利用。
　　网络技术的出现，正在并将极大地改变人们生活的各个方面。具体到计量
测试、测控技术及仪器仪表领域，微机化仪器的联网，高档测量仪器设备以及
测量信息的地区性、全国性乃至全球性资源共享，各等级计量标准跨地域实施
直接的数字化溯源比对，远程数据采集与测控，远程设备故障诊断，电、水、
燃气、热能等的自动抄表，等等，都是网络技术进步并全面介入其中发挥关键
作用的必然结果。

目前发展

　　(1)以自然基准溯源和传递，同时在不同量程实现国际比对。如果自己没
有能力比对就要依靠其它国家。 (2)高精度。目前半导体工艺的典型线宽为
0.25μm，并正向0.18μm过渡，2009年的预测线宽是0.07μm。如果定位要求
占线宽的1/3，那么就要求10nm量级的精度，而且晶片尺寸还在增大，达到
300mm。这就意味着测量定位系统的精度要优于3×10的-8次方，相应的激光稳
频精度应该是10的-9次方数量级。
　　(3)高速度。目前加工机械的速度已经提高到1m/sec以上，上世纪80年代
以前开发研制的仪器已不适应市场的需求。例如惠普公司的干涉仪市场大部分
被英国Renishaw所占领，其原因是后者的速度达到了1m/sec。
　　(4)高灵敏，高分辨，小型化。如将光谱仪集成到一块电路板上。
　　(5)标准化。通讯接口过去常用GPIB，RS232，目前有可能成为替代物的高
性能标准是USB、IEEE1394和VXI。现在，技术领先者设法控制技术标准，参与
标准制订是仪器开发的基础研究工作之一。
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未来趋势

　　1．发展方向与学科前沿
　　(1)配合数控设备的技术创新(如主轴速度，精度创成)
　　
　　数控设备的主要误差来源可分为几何误差（共有21项）和热误差。对于重
复出现的系统误差，可采用软件修正；对于随机误差较大的情况，要采用实时
修正方法。对于热误差，一般要通过温度测量进行修正。中国机床行业市场萎
缩同时又大量进口国外设备的原因之一就是因为这方面的技术没有得到推广应
用。为此，需要高速多通道激光干涉仪：其测量速度达60m/min以上，采样速
度达5000次/sec以上，以适应热误差和几何误差测量的需要。空气折射率实时
测量应达到2×10的-7次方水平，其测量结果和长度测量结果可同步输入计算
机。 测控技术与仪器(2)运行和制造过程的监控和在线检测技术
　　综合运用图像、频谱、光谱、光纤以及其它光与物质相互作用原理的传感
器具有非接触、高灵敏度、高柔性、应用范围广的优点。在这个领域综合创新
的天地十分广阔，如振动、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等
。
　　(3)配合信息产业和生产科学的技术创新
　　为了在开放环境下求得生存空间，没有自主创新技术是没有出路的。因此
应该根据有专利权、有技术含量、有市场等原则选择一些项目予以支持。根据
当前发展现状，信息、生命医学、环保、农业等领域需要的产品应给予优先支
持。如医学中介入治疗的精密仪器设备、电子工业中的超分辨光刻和清洁方法
和机理研究等。
　　2．优先领域
　　在基础研究的初期，对于能否有突破性进展是很难预测的。但是，当已经
取得突破性进展时，则需要有一个转化机制以进入市场。
　　 测控技术与仪器(1)纳米溯源技术和系统。
　　(2)介入安装和制造的坐标跟踪测量系统。
　　关键理论和技术：超半球反射器(n=2或在机构上创新)，快速、多路干涉
仪(频差3～5兆)，二维精密跟踪测角系统(0.2″～0.5″)，通用信号处理系统
(工作频率5兆)，无导轨半导体激光测量系统(分辨率1μm)，热变形仿真，力
变形仿真。
　　这些内容不局限于一种技术方案，而是几种不同技术方案中概括出来的共
同点。如采用无导轨干涉仪，对跟踪系统的要求可以降低；采用二维精密跟踪
测角系统在1M3测量范围内可以得到高精度；有了超半球反射镜可以提高4路跟
踪方案的精度。在现场进行介入制造和装配不能等待很长时间，力和热变形的
补偿是必须的而且需要足够快，现在的技术还有相当大的差距，所以这些进展
是关键性的。
　　应用范围：新型并行机构机床的鉴定，飞机装配型架的鉴定，大型设备安
装，用于生物芯片精密机器人校准等。
　　 测控技术与仪器(3)非接触测头以及各种扫描探针显微镜
　　航空航天行业对此已经提出迫切要求，这是今后坐标测量机发展的关键技
术。目前接触式测头已完全被国外所垄断，非接触测头还没有发展成熟，我们
有参与竞争的机遇。以前较多采用的激光三角法原理受到很多限制，难以有突
破性进展，但可在原理创新上下功夫。应该突破0.1～0.5μm分辨率。
　　(4)计算机辅助测量理论
　　信号处理系统的标准化、模块化、兼容和集成。例如，目前多数采用ISA
总线、IEEE488口，今后计算机可能取消ISA总线，用于笔记本电脑的USB接口
将广泛应用。过去，中国生产的仪器满足于数字显示，没有数据交换接口，难
以进入国际市场。国外生产的仪器普遍配备IEEE488(GPIB)口。RS232：目前有
可能成为替代物的高性能标准是USB、IEEE1394和VXI。在此转折期为我们提供
了机遇。目前虚拟仪器的工作频段在千赫数量级，对于干涉信号处理显得太低
，可以采取联合互补的方法形成模块系列，同时降低成本，从总体上提高研发
工作的效率。根据已有基础，发展特长，有利于克服重复研究。
　　(5)新器件，新材料
　　过去，科研评价体系存在偏重于整机和系统，忽视材料和器件的趋向。新
的突破点可能出现在新光源、新型高频探测器。目前探测器的响应频率只有10
的9次方，而光频高达10的14次方，目前干涉仪实际上是起着混频器的作用，
适应探测器的不足(如果探测器的响应果真能超过光频，干涉仪也就没有用了)
。如果探测器的性能得到显著提高，对于通讯也是很大的突破。
　　(6)半导体激光器计量特性的研究和创新
　　半导体激光器用于计量需要解决很多问题(如线宽、定标、变频等)。但如
果解决了诸多问题以后，半导体激光系统比气体激光系统更复杂，就不会有竞
争力。有些问题在物理层面上也没有完全解决。例如半导体激光器如果能形成
双频，无疑是一种十分重要的特性，如果既能扫频又有两个相近的频率扫描，
就会成为一种新的无导轨测量工具。
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培养方案

　　业务培养目标：
　　本专业培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能
力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计
制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。 业务培
养要求：
　　本专业学生主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论，测量与控
制理论和有关测控仪器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，具
有本专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力。
　　毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
　　1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正
确运用本国语言、文字的表达能力；
　　2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学
、电子学、光学、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识；
　　3．掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具
有本专业测控技术、仪器与系统的设计、开发能力；
　　4．具有较强的外语应用能力；
　　5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。
　　主干学科：光学工程、仪器科学与技术。
　　主要课程：精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、模拟电子技术基础
、数字电子技术基础、微型计算机原理与应用、控制工程基础、信号分析与处
理、精密测控与系统、工程光学。
　　主要实践性教学环节：包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生
产实习，社会实践，课程设计，毕业设计（论文）等，一般应安排40周以上。
　　主要专业实验：测试与检测、微型计算机与接口、控制、光学光电等专业
实验。
　　修业年限：四年。
　　授予学位：工学学士。
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专业开设高校

　　【北京市】清华大学、北京科技大学、北京交通大学、北京理工大学、北
京航空航天大学、北京化工大学、北京工业大学、中国地质大学、北京机械工
业学院、北京邮电大学、北京石油化工学院、华北电力大学（北京）
　　【天津市】天津大学、天津理工学院、天津科技大学、天津职业技术师范
学院
　　【山东省】山东大学、青岛科技大学、青岛理工大学、山东科技大学、烟
台大学、山东理工大学、中国石油大学（华东）
　　【河北省】河北工业大学、华北电力大学、河北工程大学、东北大学秦皇
岛分校、河北科技大学、燕山大学、河北理工学院、河北大学、河北建筑科技
学院、石家庄铁道学院、河北农业大学
　　【山西省】太原理工大学、中北大学、太原科技大学
　　【内蒙古自治区】内蒙古工业大学、包头钢铁学院
　　【辽宁省】东北大学、辽宁大学、沈阳航空航天大学、沈阳工业大学、辽
宁工程技术大学、大连交通大学、沈阳工业学院、沈阳化工学院、辽宁工学院
、辽宁石油化工大学、鞍山科技大学、辽宁科技学院、大连海事大学、大连民
族学院
　　【吉林省】吉林大学、北华大学、长春理工大学、东北电力大学、长春工
业大学、吉林化工学院,长春大学
　　【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、哈尔滨理工大学、东北
石油大学、齐齐哈尔大学
　　【上海市】上海交通大学、华东理工大学、上海大学、上海理工大学、上
海电力学院、上海第二工业大学
　　【江苏省】东南大学、中国矿业大学、南京理工大学、南京航空航天大学
、南京邮电学院、南京工程学院、南京师范大学、苏州大学、扬州大学、南京
工业大学、南通工学院、常州工学院、华东船舶工业学院、淮阴工学院、南京
林业大学、江苏大学、江苏科技大学、南京信息工程大学
　　【浙江省】浙江大学、中国计量学院、浙江科技学院、杭州电子科技大学
、浙江工业大学、浙江工程学院、浙江理工大学
　　【安徽省】中国科学技术大学、安徽大学、合肥工业大学、安徽工业大学
、安徽理工大学、安徽工程科技学院
　　【福建省】厦门大学、华侨大学、集美大学、莆田学院
　　【江西省】南昌航空大学、华东交通大学、江西理工大学、南昌大学、东
华理工学院
　　【河南省】河南大学、郑州大学、河南理工大学、华北水利水电学院、河
南科技大学、郑州轻工业学院、中原工学院
　　【湖北省】武汉大学、华中科技大学、武汉理工大学、湖北工业大学、武
汉化工学院、湖北科技大学、中国地质大学、江汉大学、武汉科技学院
　　【湖南省】中南大学、湖南大学、湘潭大学、湖南科技大学
　　【广东省】广东工业大学、广东石油化工学院
　　【广西壮族自治区】桂林电子科技大学、广西工学院
　　【重庆市】重庆大学、重庆工商大学、重庆邮电学院、重庆工学院
　　【四川省】四川大学、电子科技大学、西南交通大学、成都理工大学、西
南石油学院、成都信息工程学院、西华大学、四川理工学院
　　【贵州省】贵州大学
　　【云南省】昆明理工大学
　　【陕西省】西安交通大学、西北工业大学、西安电子科技大学、西安理工
大学、陕西科技大学、西安工业大学、西安石油大学、西安工程科技学院、陕
西理工学院、西安邮电学院、西安建筑科技大学、西安科技学院
　　【甘肃省】兰州交通大学、兰州理工大学
　　【宁夏回族自治区】西北第二民族学院