测控技术与仪器这个专业到底是学什么的(测控技术与仪器这个专业是干什么的)_重复
受访者是清华大学美术系的。
测控技术与仪器专业(根据院校有时也称为精密仪器、仪器仪表等)与其说是一个独立的学科,不如说是多个学科交叉的集合。
仪器系统需要用到的“光、机、电、测、控”中,光学和测量以精密仪器系为主,而机械、电子、控制本身就是其他学科的内容。
简单描述一下它的前景,由于它是一个交叉领域,所以在行业各个方向(硬件、软件、控制、产品集成等)都有风口。总体而言,前景良好。
但另一方面,虽然行业内有很多与这个专业大致对应的选择,但完全对应的选择却很少。因此,如果选择行业,应在本科和研究生层面进行广泛探索,确定适合自己的方向,有针对性地选课、自学、实践,为就业做好充分准备。
如果你对这个专业感兴趣,可以看看下面的详细介绍:学科本身、学科知识结构、升学就业、专业氛围。
1关于学科本身
很多学生对工程的兴趣源于自己动手制作或拆卸一些东西,比如小家电、电子积木、电动玩具等。拆卸和组装东西时不知道某个零件的用途是很常见的,并在组装后得到更少或更多的零件。
有些同学对工程学的印象来自于一些电影中的工程师或程序员,他们只需敲击键盘,插上几根线,就能解决各种问题。
前者是菜鸟工程师的初体验,后者是经验丰富的工程师的想象。
真正的工程师大致介于两者之间。
与物理学家不同,工程师面临着非光滑平面、不完美的柔性体和各种湍流流体。通过测量和反馈控制,他们将物理学家的理论与真实物体的实验结合起来。从工业革命到现在的信息时代,人类构建了一座科技大厦,涵盖了生活的方方面面。
如果说物理学家决定了文明的上限,那么工程师则决定了文明的下限。
具体到工程中的精密仪器学科,精密仪器包括测控技术和光学。
为什么这两个看似毫不相关的部分会出现在同一主题中,又与“精密仪器”这个名字有什么关系呢?让我们一点一点地来看。
光学技术通常用于放大微小量以实现精确测量。利用光沿直线传播的特性,可以将微小的角度变化转化为较大的位移变化并进一步测量;而且由于光的波长通常在微米到纳米范围内,因此也可以利用光的衍射、干涉等现象进行测量。位移、变形小。
测控技术也是工程的重要组成部分。18世纪,瓦特的蒸汽机飞球调节器可以测量转速并自动控制蒸汽量。它是最早的自动测量和控制系统。当今的工业生产和生活充满了传感器和处理器。和执行机构组成测控系统。精度越高,对测控系统的要求就越高。
在测控系统中,传感器将各种物理信号转换成处理器可以感知的电信号。处理器计算传感器的输入并给出执行器的输出,执行器通过电信号影响物理系统,形成一个闭环,使系统在面对各种噪声干扰时保持稳定。
一台精密仪器往往包含“光机电测控”,即光学、机械、电子、测量、控制部分。
一些物理量的精确测量需要光学;光学设备、应变电阻等传感器和电机等执行器都需要特定的机械结构才能发挥作用;传感器信号的放大、去噪、读入处理器,以及处理器本身,以及执行器的驱动,都离不开电子器件;测量和控制负责将各个组件组合成一个整体。
精密仪器工程师在工作中不能像初学者那样忙碌,也不能像电影中表现的那样自信。仪器的设计和制造通常是一个螺旋式的过程。
对于一个任务,选择一个物理模型,选择模型所需的传感器、执行器和控制算法,观察实际系统与模型之间的偏差。如果偏差较大,可以修改模型考虑非理想因素,或者添加一些基于工程经验的补偿,再次观察效果,不断改进。既需要战略设计,又需要果断调试,两者缺一不可。
2学科的知识结构
2.1培养方案
各机构培训项目中的普通课程和公共课程有所不同。例如,清华大学精密仪器系要求2016级本科生至少修读化学课程3学分,而其他学校的学分要求可能略有不同。
但专业课程的安排大体相似。根据从理论到应用的知识,大致可分为:
基础课程:必修课程,通常在大一至大二第一学期完成。这些课程与其他工程专业很接近。数学和物理课程的总体要求低于理科专业。计算机编程技能要求高于理科专业,但低于自动化、电子等信息类专业。
数学课程:高等数学、线性代数、复变函数或数学方程、概率论与数理统计物理课程:大学物理(力学、电磁学、光学、热力学、近代物理)、大学物理实验计算机课程:计算机编程基础(C、C++)、计算机硬件技术基础(单片机概论)其他:机械制图、机械制图实践专业基础课:该课程分布在大二、大三,是一门既需要仪器又需要光学的专业课程。这些课程涵盖了“光、机、电、测控”的各个方面。与数学、物理课程相比,工科专业的基础课往往对思维能力和数学水平没有那么高的要求。主要要求记忆知识和运用公式。
无论你将来是进行理论研究、实验研究,还是进入交叉学科,虽然不一定会用到课程中的全部知识,但至少会用到相应的部分。因此,虽然学完后你不一定能记住所有的知识,但只要记住“我学过这个”,以后用的时候就知道去哪里查了。
光学课程:工程光学1(几何光学)机械课程:理论力学、材料力学、机械原理、制造工程电气基础课程:电气技术与电子技术(电路原理、模拟电路、数字电路)、电路设计实用测量课程:测试检测技术基础(信号与系统)控制课程:控制工程基础子专业(仪器仪表、光学)之后的专业课程:这些选修课的内容主要是提供更深入的专业课程。确定仪器仪表和光学专业后各自领域,工程性强于专业基础课。
仪器专业课程:仪器设计技术基础、计算机控制技术、精密仪器设计、微机电系统设计、微纳测量与测试技术等光学专业课程:工程光学2(物理光学)、光电检测技术、光电仪器设计、光电子技术、光纤技术、纳米光学等
2.2细分方向
以清华大学为例,精密仪器系分为测控技术与仪器和光学工程两个专业,各专业专业分为几个研究所。
仪器科学技术研究所
微系统技术及应用:微纳卫星、微飞行器等微系统;微纳测控技术:微纳测控、生化检测等传感器及智能仪器:传感器及智能仪器、以及满足大规模复杂测量应用分布式传感器网络精密时间重力测量技术科学仪器及应用导航技术工程中心
高精度、微机电惯性仪器及其系统,包括MEMS陀螺仪、加速度计等特种机电控制系统以及快速高精度测控系统。光电工程研究所
体全息存储及应用:超大容量超高速数据记录和再现、多通道并行图像和数据处理光栅及测量:光栅快速数值计算方法、特种光栅、光栅在光谱仪中的应用、光栅尺和光学:基于光与纳米结构的相互作用,研究具有非凡物理性质的新型纳米材料和功能器件。激光与光子技术研究实验室
固体激光器:高亮度固体激光器、微型固体激光器、紫外激光器、中远红外激光器、超短脉冲激光器等光纤光学:高功率光纤激光器、光纤低损耗熔接等主动光学:自适应光学实时校正等激光探测:激光精密跟踪、激光光电系统、光信息存储、无线光通信、光子信息处理、激光传感等类脑计算:由计算机组成的多学科综合研究机构微电子、电子、自动化、精密仪器、材料、生物工程等专业,成为近年来研究生招生的热门选择。
总体来说,测控技术和仪器方向交织得更加全面,而光学方向则更加深入。