儀表的(de)五大(dà)發展趨勢

         20世紀中期以後，随著(zhe)自動控制理(lǐ)論的(de)産生和(hé)自動控制技術的(de)成熟，以A /D (數字/模拟轉換)環節爲基礎的(de)數字式儀器得(de)到快(kuài)速發展。

　　伴随著(zhe)計算(suàn)機、通(tōng)訊、軟件和(hé)新材料、新技術等的(de)快(kuài)速發展與成熟，人(rén)工智能、在線測控成爲可(kě)能，使儀器走向智能化(huà)、虛拟化(huà)、網絡化(huà)。

　　數字儀器、智能儀器、個(gè)人(rén)計算(suàn)機儀器、虛拟儀器和(hé)網絡儀器代表了(le)20世紀現代科學儀器發展的(de)主流與方向。

數字儀器

　　數字技術(Digital Technology)是指借助一定的(de)設備将各種信息，包括、圖、文、聲、像等，轉化(huà)爲電子計算(suàn)機能識别的(de)二進制數字“0”和(hé)“1”後進行運算(suàn)、加工、存儲、傳送、傳播、還(hái)原的(de)技術。通(tōng)常也(yě)稱爲數碼技術。

　　以數字技術爲基礎，以大(dà)規模集成電路爲主體構成數字式儀器，對(duì)被測量的(de)模拟信号進行A /D轉換後，傳輸、處理(lǐ)、存貯和(hé)顯示的(de)信号均爲數字信号，使測試速度快(kuài)，準确性也(yě)大(dà)大(dà)提高(gāo)，常見的(de)代表儀器有恒溫恒濕箱、溫度傳感器等。

　　數字化(huà)是智能儀器、個(gè)人(rén)儀器和(hé)虛拟儀器的(de)基礎，是計算(suàn)機技術進入測量儀器的(de)前提。廣泛應用(yòng)于電子數字計算(suàn)機、數控技術、通(tōng)訊設備、數字儀表等方面，諸如人(rén)類第一台電子數字計算(suàn)機ENIAC，愛(ài)思達金相顯微鏡，體視顯微鏡，X光(guāng)檢查機等。

智能儀器

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

　　嵌入的(de)計算(suàn)機系統可(kě)以是芯片級，如單片機、數字信号處理(lǐ)(Digital Signal Processing,DSP)等，模闆級如PC - 4。也(yě)可(kě)以是系統級，如微型計算(suàn)機系統，可(kě)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(de)儀器内部還(hái)帶有專用(yòng)的(de)微型計算(suàn)機系統和(hé)通(tōng)用(yòng)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(le)計算(suàn)機，功能強大(dà)，性能優異，使用(yòng)靈活、方便，是現階段高(gāo)檔電子儀器的(de)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(yòng)智能技術的(de)現代化(huà)精密檢測儀器，又比如納米智能機器人(rén)。

　　随著(zhe)新技術、新工藝和(hé)嵌入式系統技術的(de)不斷進步，智能儀器還(hái)在不斷發展，不斷推陳出新，不斷提高(gāo)智能水(shuǐ)平。

個(gè)人(rén)儀

　　把測試功能的(de)硬件模塊，做(zuò)成一個(gè)I/O插卡(儀器卡),直接插入個(gè)人(rén)計算(suàn)機( PC)擴展插槽，再配置相應的(de)測試軟件，使計算(suàn)機能夠完成測量儀器的(de)功能，構成一個(gè)以PC爲基礎的(de)個(gè)人(rén)計算(suàn)機儀器。個(gè)人(rén)計算(suàn)機儀器充分(fēn)吸取了(le)GP IB标準化(huà)和(hé)智能儀器智能化(huà)的(de)優點，同時(shí)又能共享PC機的(de)硬件、外設和(hé)軟件資源，使其顯示出強大(dà)的(de)生命力。

虛拟儀器

　　虛拟技術是利用(yòng)計算(suàn)機界面和(hé)在線幫助功能，建立儀器虛拟闆面，通(tōng)過計算(suàn)操 作完成對(duì)對(duì)象的(de)測試分(fēn)析功能。

　　虛拟儀器實質上是“軟硬結合”、“虛實結合”的(de)産物(wù)。它充分(fēn)利用(yòng)計算(suàn)機技術來(lái)實現和(hé)擴展傳統儀器的(de)功能。在虛拟儀器中，硬件隻是信号傳輸的(de)介質，軟件才是整個(gè)儀器系統的(de)關鍵。

　　用(yòng)戶可(kě)根據自己的(de)需要通(tōng)過編制不同的(de)測試軟件來(lái)構建不同功能的(de)測試系統。其中，許多(duō)硬件功能可(kě)直接由軟件實現，系統具有極強的(de)通(tōng)用(yòng)性和(hé)多(duō)功能性。

網絡儀器

　　基于Internet和(hé)Intranet的(de)網絡儀器是計算(suàn)機技術、虛拟技術、網絡技術的(de)完美(měi)結合，代表了(le)當前和(hé)今後儀器儀表領域的(de)發展潮流，已在測量與測控領域内顯現。如網絡化(huà)流量計、網絡化(huà)傳感器、網絡化(huà)示波器、網絡化(huà)分(fēn)析儀和(hé)網絡化(huà)計量表等，都成爲人(rén)們的(de)新寵。

　　網絡化(huà)儀器可(kě)實現任意時(shí)間、任何地點對(duì)系統的(de)遠(yuǎn)程訪問，實時(shí)獲得(de)儀器的(de)工作狀态；通(tōng)過友好的(de)用(yòng)戶界面，不僅可(kě)對(duì)遠(yuǎn)程儀器進行功能控制和(hé)狀态檢測，還(hái)能将遠(yuǎn)程儀器測得(de)的(de)數據快(kuài)速傳遞給本地計算(suàn)機。與傳統的(de)儀器相比，網絡儀器具有無可(kě)比拟的(de)優勢，如功能分(fēn)散、危險分(fēn)散、地理(lǐ)分(fēn)散、管理(lǐ)集中、通(tōng)信功能強、網絡隔離度高(gāo)、分(fēn)布廣泛；系統操作簡單，人(rén)機界面友好，便于擴展和(hé)維護；通(tōng)信标準公開、一緻、開放，儀器間信息資源共享,具有互操作性，可(kě)組建大(dà)規模分(fēn)布式測控網絡，等等。因此，網絡儀器已成爲現代儀器儀表發展的(de)突出方向。

未來(lái)總體趨勢

　　進入21世紀以來(lái)，網絡、在線、智能等高(gāo)科技化(huà)已成爲現代儀器最主要的(de)特征和(hé)發展趨勢。

　　高(gāo)新技術研究成果的(de)廣泛采用(yòng)，跨學科的(de)綜合設計、高(gāo)精尖的(de)制造技術等，使儀器儀表領域發生了(le)根本性的(de)變革。現代儀器儀表作爲典型的(de)高(gāo)科技産品，完全突破了(le)傳統的(de)光(guāng)、機、電構架，向著(zhe)計算(suàn)機化(huà)、網絡化(huà)、智能化(huà)、多(duō)功能化(huà)的(de)方向迅速發展，向著(zhe)更高(gāo)速、更靈敏、更可(kě)靠、更簡捷地獲取被分(fēn)析、檢測、控制對(duì)象全方位信息的(de)方向邁進。

　　随著(zhe)微機技術、網絡通(tōng)信技術的(de)不斷拓展，新世紀的(de)測試儀器将是一個(gè)開放的(de)系統概念。科學測試儀器正由單台智能化(huà)逐步走向通(tōng)用(yòng)模件化(huà)，并實現即插即用(yòng)，靈活方便地組成針對(duì)不同對(duì)象的(de)自動測試系統;難于實現網絡化(huà)的(de)大(dà)型科學儀器，向更高(gāo)的(de)測量精度、高(gāo)可(kě)靠性和(hé)環境适應性方向發展，其使用(yòng)的(de)自動化(huà)水(shuǐ)平不斷提高(gāo)，并普遍具有自補償、自診斷、自故障處理(lǐ)等功能。近年來(lái)，納米級的(de)精密機械、分(fēn)子層次的(de)現代化(huà)學、基因層次的(de)生物(wù)學，以及高(gāo)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(de)問世，使儀器儀表不斷向更深領域發展。

　　縱觀儀器儀表的(de)發展曆程，可(kě)以得(de)出未來(lái)儀器儀表的(de)總體發展趨勢是“六高(gāo)一長(cháng)二十化(huà)”，即傳統的(de)儀器儀表朝著(zhe)高(gāo)性能、高(gāo)精度、高(gāo)靈敏、高(gāo)穩定、高(gāo)可(kě)靠、高(gāo)環保和(hé)長(cháng)壽命的(de)方向發展；而新型的(de)儀器儀表與元器件将朝著(zhe)小型化(huà)(微型化(huà)) 、集成化(huà)、成套化(huà)、電子化(huà)、數字化(huà)、多(duō)功能化(huà)、智能化(huà)、網絡化(huà)、計算(suàn)機化(huà)、綜合自動化(huà)、光(guāng)機電一體化(huà);服務上的(de)專門化(huà)、簡捷化(huà)、家庭化(huà)、個(gè)人(rén)化(huà)、無維護化(huà)以及組裝生産自動化(huà)、無塵(或超淨)化(huà)、專業化(huà)、規模化(huà)的(de)方向發展。

發展主流

　　随著(zhe)科學技術的(de)飛(fēi)速發展和(hé)自動化(huà)程度的(de)不斷提高(gāo)，中國儀器儀表行業也(yě)将發生新的(de)變化(huà)并獲得(de)新的(de)發展。儀器儀表産品的(de)高(gāo)科技化(huà)，必将成爲日後儀器儀表科技與産業的(de)發展主流。

　　世界近20年來(lái)，微電子技術、計算(suàn)機技術、精密機械技術、高(gāo)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(guāng)技術、超導技術和(hé)生物(wù)技術等高(gāo)新技術得(de)到了(le)迅猛發展。

　　這(zhè)一背景和(hé)形勢，不斷地向儀器儀表提出了(le)更高(gāo)、更新、更多(duō)的(de)要求，如要求速度更快(kuài)、靈敏度更高(gāo)、穩定性更好、樣品量更少、檢測微損甚至無損、遙感遙測更遠(yuǎn)距、使用(yòng)更方便、成本更低廉、無污染等，同時(shí)也(yě)爲儀器儀表科技與産業的(de)發展提供了(le)強大(dà)的(de)推動力，并成了(le)儀器儀表進一步發展的(de)物(wù)質、知識和(hé)技術基礎。

　　尤其需要指出：近10年來(lái)，由于包括納米級的(de)精密機械研究成果、分(fēn)子層次的(de)現代化(huà)學研究成果、基因層次的(de)生物(wù)學研究成果，以及高(gāo)精密超性能特種功能材料研究成果和(hé)全球網絡技術推廣應用(yòng)成果等在内的(de)一大(dà)批當代最新技術成果的(de)競相問世，使得(de)儀器儀表領域發生了(le)根本性的(de)變革。通(tōng)過分(fēn)析可(kě)以看出，高(gāo)科技化(huà)不但是現代儀器儀表的(de)主要特征，而且是振興儀表工業的(de)必由之路，也(yě)是新世紀儀器儀表及其産業的(de)發展主流。