儀表的五大發展趨勢

         20世紀中期以后，隨著自動控制理論的產生和自動控制技術的成熟，以A /D (數字/模擬轉換)環節為基礎的數字式儀器得到快速發展。

　　伴隨著計算機、通訊、軟件和新材料、新技術等的快速發展與成熟，人工智能、在線測控成為可能，使儀器走向智能化、虛擬化、網絡化。

　　數字儀器、智能儀器、個人計算機儀器、虛擬儀器和網絡儀器代表了20世紀現代科學儀器發展的主流與方向。

數字儀器

　　數字技術(Digital Technology)是指借助一定的設備將各種信息，包括、圖、文、聲、像等，轉化為電子計算機能識別的二進制數字“0”和“1”后進行運算、加工、存儲、傳送、傳播、還原的技術。通常也稱為數碼技術。

　　以數字技術為基礎，以大規模集成電路為主體構成數字式儀器，對被測量的模擬信號進行A /D轉換后，傳輸、處理、存貯和顯示的信號均為數字信號，使測試速度快，準確性也大大提高，常見的代表儀器有恒溫恒濕箱、溫度傳感器等。

　　數字化是智能儀器、個人儀器和虛擬儀器的基礎，是計算機技術進入測量儀器的前提。廣泛應用于電子數字計算機、數控技術、通訊設備、數字儀表等方面，諸如人類第一臺電子數字計算機ENIAC，愛思達金相顯微鏡，體視顯微鏡，X光檢查機等。

智能儀器

　　智能儀器是把一個微型計算機系統嵌入到數字式電子測量儀器中而構成的獨立式儀器。

　　嵌入的計算機系統可以是芯片級，如單片機、數字信號處理(Digital Signal Processing,DSP)等，模板級如PC - 4。也可以是系統級，如微型計算機系統，可編程單芯片系統( System on a ProgrammableChip,SOPC)等。

　　智能儀器在結構上自成一體，有的儀器內部還帶有專用的微型計算機系統和通用接口總線( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口，能獨立完成測試。智能儀器由于引入了計算機，功能強大，性能優異，使用靈活、方便，是現階段高檔電子儀器的主體。如離子污染測試儀，上PIN機，雙盤研磨機，剝離強度測試儀，拉脫強度測試儀等都采用智能技術的現代化精密檢測儀器，又比如納米智能機器人。

　　隨著新技術、新工藝和嵌入式系統技術的不斷進步，智能儀器還在不斷發展，不斷推陳出新，不斷提高智能水平。

個人儀

　　把測試功能的硬件模塊，做成一個I/O插卡(儀器卡),直接插入個人計算機( PC)擴展插槽，再配置相應的測試軟件，使計算機能夠完成測量儀器的功能，構成一個以PC為基礎的個人計算機儀器。個人計算機儀器充分吸取了GP IB標準化和智能儀器智能化的優點，同時又能共享PC機的硬件、外設和軟件資源，使其顯示出強大的生命力。

虛擬儀器

　　虛擬技術是利用計算機界面和在線幫助功能，建立儀器虛擬板面，通過計算操 作完成對對象的測試分析功能。

　　虛擬儀器實質上是“軟硬結合”、“虛實結合”的產物。它充分利用計算機技術來實現和擴展傳統儀器的功能。在虛擬儀器中，硬件只是信號傳輸的介質，軟件才是整個儀器系統的關鍵。

　　用戶可根據自己的需要通過編制不同的測試軟件來構建不同功能的測試系統。其中，許多硬件功能可直接由軟件實現，系統具有極強的通用性和多功能性。

網絡儀器

　　基于Internet和Intranet的網絡儀器是計算機技術、虛擬技術、網絡技術的完美結合，代表了當前和今后儀器儀表領域的發展潮流，已在測量與測控領域內顯現。如網絡化流量計、網絡化傳感器、網絡化示波器、網絡化分析儀和網絡化計量表等，都成為人們的新寵。

　　網絡化儀器可實現任意時間、任何地點對系統的遠程訪問，實時獲得儀器的工作狀態；通過友好的用戶界面，不僅可對遠程儀器進行功能控制和狀態檢測，還能將遠程儀器測得的數據快速傳遞給本地計算機。與傳統的儀器相比，網絡儀器具有無可比擬的優勢，如功能分散、危險分散、地理分散、管理集中、通信功能強、網絡隔離度高、分布廣泛；系統操作簡單，人機界面友好，便于擴展和維護；通信標準公開、一致、開放，儀器間信息資源共享,具有互操作性，可組建大規模分布式測控網絡，等等。因此，網絡儀器已成為現代儀器儀表發展的突出方向。

未來總體趨勢

　　進入21世紀以來，網絡、在線、智能等高科技化已成為現代儀器最主要的特征和發展趨勢。

　　高新技術研究成果的廣泛采用，跨學科的綜合設計、高精尖的制造技術等，使儀器儀表領域發生了根本性的變革。現代儀器儀表作為典型的高科技產品，完全突破了傳統的光、機、電構架，向著計算機化、網絡化、智能化、多功能化的方向迅速發展，向著更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象全方位信息的方向邁進。

　　隨著微機技術、網絡通信技術的不斷拓展，新世紀的測試儀器將是一個開放的系統概念。科學測試儀器正由單臺智能化逐步走向通用模件化，并實現即插即用，靈活方便地組成針對不同對象的自動測試系統;難于實現網絡化的大型科學儀器，向更高的測量精度、高可靠性和環境適應性方向發展，其使用的自動化水平不斷提高，并普遍具有自補償、自診斷、自故障處理等功能。近年來，納米級的精密機械、分子層次的現代化學、基因層次的生物學，以及高精密超性能特種功能材料研究成果等當代最新技術成果的問世，使儀器儀表不斷向更深領域發展。

　　縱觀儀器儀表的發展歷程，可以得出未來儀器儀表的總體發展趨勢是“六高一長二十化”，即傳統的儀器儀表朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的方向發展；而新型的儀器儀表與元器件將朝著小型化(微型化) 、集成化、成套化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化、綜合自動化、光機電一體化;服務上的專門化、簡捷化、家庭化、個人化、無維護化以及組裝生產自動化、無塵(或超凈)化、專業化、規模化的方向發展。

發展主流

　　隨著科學技術的飛速發展和自動化程度的不斷提高，中國儀器儀表行業也將發生新的變化并獲得新的發展。儀器儀表產品的高科技化，必將成為日后儀器儀表科技與產業的發展主流。

　　世界近20年來，微電子技術、計算機技術、精密機械技術、高密封技術、特種加工技術、集成技術、薄膜技術、網絡技術、納米技術、激光技術、超導技術和生物技術等高新技術得到了迅猛發展。

　　這一背景和形勢，不斷地向儀器儀表提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、靈敏度更高、穩定性更好、樣品量更少、檢測微損甚至無損、遙感遙測更遠距、使用更方便、成本更低廉、無污染等，同時也為儀器儀表科技與產業的發展提供了強大的推動力，并成了儀器儀表進一步發展的物質、知識和技術基礎。

　　尤其需要指出：近10年來，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學研究成果、基因層次的生物學研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網絡技術推廣應用成果等在內的一大批當代最新技術成果的競相問世，使得儀器儀表領域發生了根本性的變革。通過分析可以看出，高科技化不但是現代儀器儀表的主要特征，而且是振興儀表工業的必由之路，也是新世紀儀器儀表及其產業的發展主流。

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