測控技術(shù)與儀器這個專業(yè)到底是學(xué)什么的(測控技術(shù)與儀器這個專業(yè)是干什么的)_重復(fù)

受訪者是清華大學(xué)美術(shù)系的。

測控技術(shù)與儀器專業(yè)（根據(jù)院校有時也稱為精密儀器、儀器儀表等）與其說是一個獨(dú)立的學(xué)科，不如說是多個學(xué)科交叉的集合。

儀器系統(tǒng)需要用到的“光、機(jī)、電、測、控”中，光學(xué)和測量以精密儀器系為主，而機(jī)械、電子、控制本身就是其他學(xué)科的內(nèi)容。

簡單描述一下它的前景，由于它是一個交叉領(lǐng)域，所以在行業(yè)各個方向（硬件、軟件、控制、產(chǎn)品集成等）都有風(fēng)口。總體而言，前景良好。

但另一方面，雖然行業(yè)內(nèi)有很多與這個專業(yè)大致對應(yīng)的選擇，但完全對應(yīng)的選擇卻很少。因此，如果選擇行業(yè)，應(yīng)在本科和研究生層面進(jìn)行廣泛探索，確定適合自己的方向，有針對性地選課、自學(xué)、實(shí)踐，為就業(yè)做好充分準(zhǔn)備。

如果你對這個專業(yè)感興趣，可以看看下面的詳細(xì)介紹：學(xué)科本身、學(xué)科知識結(jié)構(gòu)、升學(xué)就業(yè)、專業(yè)氛圍。

1關(guān)于學(xué)科本身

很多學(xué)生對工程的興趣源于自己動手制作或拆卸一些東西，比如小家電、電子積木、電動玩具等。拆卸和組裝東西時不知道某個零件的用途是很常見的，并在組裝后得到更少或更多的零件。

有些同學(xué)對工程學(xué)的印象來自于一些電影中的工程師或程序員，他們只需敲擊鍵盤，插上幾根線，就能解決各種問題。

前者是菜鳥工程師的初體驗(yàn)，后者是經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師的想象。

真正的工程師大致介于兩者之間。

與物理學(xué)家不同，工程師面臨著非光滑平面、不完美的柔性體和各種湍流流體。通過測量和反饋控制，他們將物理學(xué)家的理論與真實(shí)物體的實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來。從工業(yè)革命到現(xiàn)在的信息時代，人類構(gòu)建了一座科技大廈，涵蓋了生活的方方面面。

如果說物理學(xué)家決定了文明的上限，那么工程師則決定了文明的下限。

具體到工程中的精密儀器學(xué)科，精密儀器包括測控技術(shù)和光學(xué)。

為什么這兩個看似毫不相關(guān)的部分會出現(xiàn)在同一主題中，又與“精密儀器”這個名字有什么關(guān)系呢？讓我們一點(diǎn)一點(diǎn)地來看。

光學(xué)技術(shù)通常用于放大微小量以實(shí)現(xiàn)精確測量。利用光沿直線傳播的特性，可以將微小的角度變化轉(zhuǎn)化為較大的位移變化并進(jìn)一步測量；而且由于光的波長通常在微米到納米范圍內(nèi)，因此也可以利用光的衍射、干涉等現(xiàn)象進(jìn)行測量。位移、變形小。

測控技術(shù)也是工程的重要組成部分。18世紀(jì)，瓦特的蒸汽機(jī)飛球調(diào)節(jié)器可以測量轉(zhuǎn)速并自動控制蒸汽量。它是最早的自動測量和控制系統(tǒng)。當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)和生活充滿了傳感器和處理器。和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成測控系統(tǒng)。精度越高，對測控系統(tǒng)的要求就越高。

在測控系統(tǒng)中，傳感器將各種物理信號轉(zhuǎn)換成處理器可以感知的電信號。處理器計算傳感器的輸入并給出執(zhí)行器的輸出，執(zhí)行器通過電信號影響物理系統(tǒng)，形成一個閉環(huán)，使系統(tǒng)在面對各種噪聲干擾時保持穩(wěn)定。

一臺精密儀器往往包含“光機(jī)電測控”，即光學(xué)、機(jī)械、電子、測量、控制部分。

一些物理量的精確測量需要光學(xué)；光學(xué)設(shè)備、應(yīng)變電阻等傳感器和電機(jī)等執(zhí)行器都需要特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)才能發(fā)揮作用；傳感器信號的放大、去噪、讀入處理器，以及處理器本身，以及執(zhí)行器的驅(qū)動，都離不開電子器件；測量和控制負(fù)責(zé)將各個組件組合成一個整體。

因此，精密儀器是一門綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，只有掌握了各方面的知識，才能設(shè)計出好的儀器。

精密儀器工程師在工作中不能像初學(xué)者那樣忙碌，也不能像電影中表現(xiàn)的那樣自信。儀器的設(shè)計和制造通常是一個螺旋式的過程。

對于一個任務(wù)，選擇一個物理模型，選擇模型所需的傳感器、執(zhí)行器和控制算法，觀察實(shí)際系統(tǒng)與模型之間的偏差。如果偏差較大，可以修改模型考慮非理想因素，或者添加一些基于工程經(jīng)驗(yàn)的補(bǔ)償，再次觀察效果，不斷改進(jìn)。既需要戰(zhàn)略設(shè)計，又需要果斷調(diào)試，兩者缺一不可。

2學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)

2.1培養(yǎng)方案

各機(jī)構(gòu)培訓(xùn)項(xiàng)目中的普通課程和公共課程有所不同。例如，清華大學(xué)精密儀器系要求2016級本科生至少修讀化學(xué)課程3學(xué)分，而其他學(xué)校的學(xué)分要求可能略有不同。

但專業(yè)課程的安排大體相似。根據(jù)從理論到應(yīng)用的知識，大致可分為：

基礎(chǔ)課程：必修課程，通常在大一至大二第一學(xué)期完成。這些課程與其他工程專業(yè)很接近。數(shù)學(xué)和物理課程的總體要求低于理科專業(yè)。計算機(jī)編程技能要求高于理科專業(yè)，但低于自動化、電子等信息類專業(yè)。

數(shù)學(xué)課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)或數(shù)學(xué)方程、概率論與數(shù)理統(tǒng)計物理課程：大學(xué)物理（力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱力學(xué)、近代物理）、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)計算機(jī)課程：計算機(jī)編程基礎(chǔ)（C、C++）、計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)（單片機(jī)概論）其他：機(jī)械制圖、機(jī)械制圖實(shí)踐專業(yè)基礎(chǔ)課：該課程分布在大二、大三，是一門既需要儀器又需要光學(xué)的專業(yè)課程。這些課程涵蓋了“光、機(jī)、電、測控”的各個方面。與數(shù)學(xué)、物理課程相比，工科專業(yè)的基礎(chǔ)課往往對思維能力和數(shù)學(xué)水平?jīng)]有那么高的要求。主要要求記憶知識和運(yùn)用公式。

無論你將來是進(jìn)行理論研究、實(shí)驗(yàn)研究，還是進(jìn)入交叉學(xué)科，雖然不一定會用到課程中的全部知識，但至少會用到相應(yīng)的部分。因此，雖然學(xué)完后你不一定能記住所有的知識，但只要記住“我學(xué)過這個”，以后用的時候就知道去哪里查了。

光學(xué)課程：工程光學(xué)1（幾何光學(xué)）機(jī)械課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、制造工程電氣基礎(chǔ)課程：電氣技術(shù)與電子技術(shù)（電路原理、模擬電路、數(shù)字電路）、電路設(shè)計實(shí)用測量課程：測試檢測技術(shù)基礎(chǔ)（信號與系統(tǒng)）控制課程：控制工程基礎(chǔ)子專業(yè)（儀器儀表、光學(xué)）之后的專業(yè)課程：這些選修課的內(nèi)容主要是提供更深入的專業(yè)課程。確定儀器儀表和光學(xué)專業(yè)后各自領(lǐng)域，工程性強(qiáng)于專業(yè)基礎(chǔ)課。

儀器專業(yè)課程：儀器設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)、計算機(jī)控制技術(shù)、精密儀器設(shè)計、微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計、微納測量與測試技術(shù)等光學(xué)專業(yè)課程：工程光學(xué)2（物理光學(xué)）、光電檢測技術(shù)、光電儀器設(shè)計、光電子技術(shù)、光纖技術(shù)、納米光學(xué)等

2.2細(xì)分方向

以清華大學(xué)為例，精密儀器系分為測控技術(shù)與儀器和光學(xué)工程兩個專業(yè)，各專業(yè)專業(yè)分為幾個研究所。

儀器科學(xué)技術(shù)研究所

微系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用：微納衛(wèi)星、微飛行器等微系統(tǒng)；微納測控技術(shù)：微納測控、生化檢測等傳感器及智能儀器：傳感器及智能儀器、以及滿足大規(guī)模復(fù)雜測量應(yīng)用分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)精密時間重力測量技術(shù)科學(xué)儀器及應(yīng)用導(dǎo)航技術(shù)工程中心

高精度、微機(jī)電慣性儀器及其系統(tǒng)，包括MEMS陀螺儀、加速度計等特種機(jī)電控制系統(tǒng)以及快速高精度測控系統(tǒng)。光電工程研究所

體全息存儲及應(yīng)用：超大容量超高速數(shù)據(jù)記錄和再現(xiàn)、多通道并行圖像和數(shù)據(jù)處理光柵及測量：光柵快速數(shù)值計算方法、特種光柵、光柵在光譜儀中的應(yīng)用、光柵尺和光學(xué)：基于光與納米結(jié)構(gòu)的相互作用，研究具有非凡物理性質(zhì)的新型納米材料和功能器件。激光與光子技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室

固體激光器：高亮度固體激光器、微型固體激光器、紫外激光器、中遠(yuǎn)紅外激光器、超短脈沖激光器等光纖光學(xué)：高功率光纖激光器、光纖低損耗熔接等主動光學(xué)：自適應(yīng)光學(xué)實(shí)時校正等激光探測：激光精密跟蹤、激光光電系統(tǒng)、光信息存儲、無線光通信、光子信息處理、激光傳感等類腦計算：由計算機(jī)組成的多學(xué)科綜合研究機(jī)構(gòu)微電子、電子、自動化、精密儀器、材料、生物工程等專業(yè)，成為近年來研究生招生的熱門選擇。

總體來說，測控技術(shù)和儀器方向交織得更加全面，而光學(xué)方向則更加深入。

2.3交叉學(xué)科