智能仪器仪表发展的技术与趋势简述

仪器的发展趋势

关于仪器的发展趋势，我们的x大大一直强调，“科技创新”“科技强国”“大国重器”“仪器共享”，这就足以看到国家对仪器的发展的看重性。科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件，例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化，减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能，担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的要求。

仪器仪表行业是中国发展的新型行业，在与国际接轨的同时，中国的仪器仪表行业发展有了长足的进步空间才能具备了与国际竞争的实力。

我国仪器仪表技术目前发展状况和差距

1.我国仪器仪表技术目前发展状况

第一、我国仪器仪表行业整体呈高速、平稳发展势态，行业呈现以下特征：首先，我国的仪器仪表需求量日益加大，成为发展最快的国家之一。目前我国生产的部分产品已经占到全世界的十分之

其次，并购重组速度加快。经过几年的发展和市场竞争，电工仪器仪表生产企业的生产集中度、集约化、规模化得到进一步提高，并形成了以少数电能表企业为龙头引领整个行业发展的局面。

第三，国际标准制定达到世界水平。国内多家企业、科研院所参与研制的具有自主知识产权技术的EPA正式纳入现场总线国际标准，标志着我国在现场总线领域拥有了国际认可的自主核心技术；

第四，先进自控系统、检测仪表、高端科学仪器等在研发及应用方面不断取得突破性进展。如上海维思仪器仪表研制的多声道超声波流量计，填补了我国高压气体超声流量计的空白，具有自主知识产权。

2.我国仪器仪表技术与国际水平的差距

茎ＶＡ　爨籀１　浅探智能仪器及其发展趋势　王平　（江苏省盐城市射阳县发电厂责任有限公司江苏盐城２２４３００）　摘要：　智能仪器系是集电子、单片机、自动化仪表、自动控削、计算机应用等技术于一体的跨学科的专业技术。因此，对智能仪器进行概述，对智能仪器　仪表的发展趋势进行展望。　关键词：　智能化；仪器仪表：技术发展；发展趋势　中图分类号：ＴＰ２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２０１０）０２２００３６－－０１　智能仪器系集电子、单片机、自动化仪表、自动控削、计算机应用等　技术于一体的跨学科的专业技术。近２Ｏ年以来，智能仪器已逐步在电子信　息、通讯、自动化等信息类领域普及运用。伴随着微电子技术、计算机技　术的高速发展，各类测控仪器在虚拟化、网络化、智能化的发展中，已呈　现出富有生命力的更加广阔的发展前景。下面，笔者结合工作实践和个人　思考，对智能仪器的概况进行初步介绍，并对其发展趋势进行探讨。　１智＿ｌ仪嚣仪表最述　智能仪器就是将智能的理论、方法和技术应用于仪器中，使其具有智　能功能、智能特性的仪器。为了有效实现智能功能、智能特性，该类仪表　在一般情况下，都会使用嵌入微处理器的系统芯片或者数字信号处理器、　集成专用电路，其内部均携带有很强处理能力的智能软件系统。微处理器　与智能仪器的有机结合，使仪器剥离许多笨重的硬件，前面板和内部结构　都大为美化和优化。微处理器就是通过键盘或者遥控接口接受信号和命　令，从而用来指挥仪器进行运算，执行各种常规测量，对数据有效开展智　能分析和处理。智能仪器所具有的特点如下：由于在智能仪器与微处理器　有机结合以后就可以实现“硬件软化”，使软件取代了相当多的硬件。通　过不同软件充分实现操作者、使用者的想要实现的功能，当操作者、使用　者要想改变功能时，只需要改变程序就可以了，不再需要改变仪器的硬件　结构。只需要通过其内含的微处理器，就可以进行许多纷繁复杂的各类计　算活动，很容易地进行多次测量取平均值以及多种自动补偿、自动校正等　技术细活，从而不断提升测量精度。智能仪器具有比较友好的人机对话能　力，具有科学自动的操作体系。智能化仪器就是一个专用的微型计算机系　统，在正常情况下，智能化仪器一般就是由硬件和软件两大部份组成，典　型的硬件部分主要包括信号的输入通道、微控制器以及其标准通信接口、　人机交换通道、输出通道和外围电路。智能仪器的软件部分一般包括接口　管理程序以及监控程序两部分，等等。　２智能仪薯仪表的发晨趣势　仪器仪表与微处理器有机相结合以后，通过键盘以及遥控接口，微处　理器可以接受到各类命令和信号，从而做到有效控制仪器运行，这是传统　的模拟仪器仪表很难做到的，与传统仪器仪表相比，智能仪器呈现出以下　的发展趋向：第一个发展趋势是虚拟仪器。数据采集、数据分析和数据显　示等三大功能是典型测量仪器的主要功能　在虚拟仪器的系统中，数据分　析和显示都是由Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ的软件来完成。所以，只要提供一定量　的数据采集硬件，就可以与Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ组成测量仪器。这种基于　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器之中，使用同一　个硬件系统，应用不同的软件程序，就可以得到功能完全不一样的测量仪　器。传统的智能仪器就是在仪器技术中有机结合某种计算机技术，虚拟仪　（上接第２８页）　３结论　单站无源雷达系统是否能对目标进行定位与连续跟踪，关键是求出系　统的测量方程，通过对系统的多次测量可以得到系统的可观测矩阵，然后　分析可观测矩阵是否有解以及在何种情况下有解。若系统有解，则通过对　系统状态方程的递推滤波就可以实现对目标的连续跟踪。　器就是通过计算机技术吸收仪器技术，虚拟仪器最核心的软件系统应该具　备通用性、通俗性、灵活性和升级性等等，从而为用户带来极大的便利和　利益，虚拟仪器具有无可比拟的应用前景。第二个发展趋势是网络化。随　着现代网络技术的高速发展和快速进步，Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技术已经渐渐向智能仪　器系统设计领域进行渗透，实现智能仪器系统基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的通讯能力和　对现有的智能仪器仪表系统进行远程可控制的升级、重置功能和维护系　统。Ｉｎ—ＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ（简称ＩＳＰ技术，中文称系统编程技术）是对系　统软件进行修改、组态或重组的一种最新技术。ＩＳＰ技术有效避免了传统技　术的某些限制和弊端，更加有利于面板设计、部件制造与系统编程。ＩＳＰ硬　件比较灵活机动而且便于修改软件，可以更加有利于设计开发。因为ＩＳＰ器　件像任何其他器件一样，可以在印刷电路板上处理，所以，编程ＩＳＰ器件就　不必需要专门编程器，只要通过Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，嵌入式系统处理器甚　至Ｉｎｔｅｒｎｅｔ远程网络就可以进行有效地编程。Ｅｍｉｔ嵌入式微型因特网互联　技术是一种将单片机等嵌入式设备接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的技术，这个技术可以将　８位和１６位单片机系统接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，从而有效实现远程数据的采集、智能　控制、上传／下载数据文件等功能。第三个发展趋势是人工智能化。随着　生产、医疗、生活等各个领域对智能仪器仪表的新需求，人工智能仪器仪　表也崭露头角。人工智能化的仪器就是充分利用计算机来模拟人的某些智　能，并有效用于机器人、医疗以及推理证明等方面。发展一定人工智能化　的智能仪器可以代替人的一部分脑力劳动，在图形、色彩辨读以及在推　理、判断、联想等方面具有一定的智能，从而实现智能仪器在不需要人的　控制和干预的情况，自主实现检测或控制等工作。人工智能在现代仪器仪　表中的应用中，可以解决传统的方法根本不能解决的问题。　３结柬语　伴随着微电子技术、测量控制技术、计算机技术和通信技术等技术不　断进步和彼此渗透，更加有效地促进了智能仪器的迅速发展，智能仪器仪　表因为其体积小、功能强、功耗低等优势，也迅速在家用电器、工业生　产、科研系统等得到了有效运用。可以预见，在不远的将来，各种功能的　智能仪器仪表会广泛地使用在社会的各个领域。　参考文献：　［１］杨欣荣，智能仪器原理设计与发展［Ｍ］．长沙：中南大学出版社，２００３．　［２］贾红宇、施楚、沈永滨，现代智能仪器仪表的发展趋势［Ｊ］．科技信　息，２０００（２）．　［３］王海平、王岩、王健，ＩＮ￣Ｉ，仪器仪表的发展趋势［Ｊ］．吉林师范大学学　报（自然科学版），２００３（３）．　参考文献：　［１］丁卫安，空中目标无源单站定位算法研究［Ｄ］．西北工业大学，　２００９（７）：７０—７５．　［２］罗景表、刘文山，固定单站对机动目标无源定位的最小二乘估计算法　［Ｊ］．信号处理，２０００（１２）：５３～５８．

智能仪器仪表发展的主要技术与展望

随着社会的不断发展，智能仪器仪表已经逐渐成为了生产、科研和生活中不可或缺的重要工具。智能仪器仪表的出现极大地提高了精度、效率和安全性，无论是在医疗、环保、制造等领域，智能仪器仪表都可以为我们带来很多便利和好处。本文将主要探讨智能仪器仪表的发展技术与展望。

1.传感器技术

传感器是智能仪器仪表中最为重要的技术之一，通过传感器可以将各种物理量转换成电信号或数字信号，再通过数据处理实现对物理量的量化和分析。随着科技的进步，传感器技术也在不断地发展，例如MEMS（微机电系统）技术的出现，使得传感器变得更加微小化和精确化。

2.芯片技术

芯片技术是智能仪器仪表中的关键技术之一，它可以对信号进行的数字处理。目前，芯片技术已经发展到了非常先进的水平，包括64位和128位的高速处理能力，并且在特定领域的高速计算上取得了巨大的成就。

3.网络通信技术

网络通信技术是智能仪器仪表的核心技术之一。通过网络通信技术，智能仪器仪表可以实现与其他设备的实时数据传输和信息共享，从而实现多设备联网观测，实现对不同场景的综合监管。

4.自动识别技术

自动识别技术是智能仪器仪表中的一种新技术，其主要功能是通过光学、射频、超声波、红外等手段，实现对物体、行为、信号等信息的识别。自动识别技术可以大大提高智能仪器仪表的应用范围和使用便利性。

未来智能仪器仪表的趋势是多功能、高性能、小型化、智能化和泛在化。具体展望如下：

1.多功能

未来的智能仪器仪表将具有更多的功能和更广泛的应用场景。比如，未来的仪器仪表可以既可以用于科研实验，又可以用于医疗诊断，甚至，在家也可以控制家庭电器。

2.高性能 未来的智能仪器仪表将变得更加高性能。它不仅能够提高测量精度、测量速度和分辨率，还能通过数据分析、预测、模拟等方法实现更多的应用。

学术论坛　Ｑ：　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　我国智能仪器仪表的发展　

宋宜豪　（国家核电技术研发中心北京海淀区１　００１　９０）　摘　要：该文就智能仪表的发展历史及现状展开了讨论，通过其历史背景以及现存的问题，分别从环境．人文以及自身三个方面提出了修正的　措施，力求其发展的完善性。以智能仪表的发辰纵观整个仪器仪表行业，以小见大，对整个仪器仪表行业的发展与应用作出友好的展望，以扩　大其应用领域，满足人们的生活需要。　关键词：智能　仪器仪表　发展与应用　中图分类号：ＴＨ７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８Ｘ（２０１３）０９（ａ）一０２３３一Ｏ１　智能仪器仪表的发展是以微电子和计算　机技术的飞速发展为基础的，这也是仪器仪　表行业发生变革的根本原因。与传统仪器仪　表相比，智能仪器仪表更加精确，在使用性　能和使用功能方面均能满足人们日益增长的　高质量需求，在不同领域得到了广泛应用。　１我国智能仪表的发展现状及优势　１．１发展历程　所谓智能化仪器是在传统仪表的基础　上添加了微处理器之后的效果，这是建立在　计算机技术不断发展壮大的基础上的，是　对传统仪器仪表的改良与完善，在电子技术　以及医学医药等领域普遍受到欢迎。　现阶段的智能化仪器仪表是将微电子　和计算机技术应用到较为普通的仪器上，　但是已取得可观的效果，极具发展前途和　市场前景，其强大的生命力是有迹可循的。　主要应用方面是在工业方面，以自动化仪器　仪表为主，经济型的较少。我国智能仪器仪　表的发展较慢，除普及率较低之外，仪器核　心技术的软件开发力度不够，国内相关企业　大多把重点放在硬件的改革上，使得智能仪　器仪表的发展与更新速度缓慢。　１．２优势及特点　智能化是其显著特征，微处理器的使　用不仅增加了其使用功能，而且性能也大大　提升，在使用效率提高的基础上，精确度也　得到了保证。智能仪器仪表还具有通信和　远程遥控的功能，其智能化程度的提高在　于单片微机的使用。国外的智能仪器发展　迅速，不仅具有推断以及决策和分析功能，　而且产品更新快，科技含量高，个人仪器的　出现就是很好的例证。　２智能化仪表存在的问题　２．１环境因素　环境因素可分为内外两种，内部干扰源　来自控制系统内部，而外部干扰源主要来自　布线和空间的电磁辐射。　２．２人为因素　人为因素主要体现在安装和使用维护　不当等过程中。　２．３自身因素　这里主要指的是仪器仪表自身存在的　质量上的问题，主要是与供应商所提供的产　品具体情况相关，这类问题的存在具有一定　的偶然性，一定程度上可以避免发生。　３针对问题采取的应对措施　３．１对环境因素采取的措施　智能仪表的工作性能高，对环境的要求　也高，应该在其存在的空间范围内，采取一　定的抗干扰措施，针对不同的干扰源采取　相应措施，保证仪器平稳快速运行。具体要　从硬件和软件两个方面出发。　在硬件方面，半导体的选择应该满足系　统的性能要求，电源设计考虑交流电源滤　波器及稳压器对电源变压器进行屏蔽和隔　离，在抑制外部噪声源的基础上，选择多路　模拟开关，必要时用软件控制开关的延时　性。当然，关于计算机主机的配置上当然要　满足系统性能要求，在键盘及相关硬件的　选择上也要做出细节上的要求。　在软件方面，可以采用数字滤波技术，为　了增强数字的安全性，可以增加冗余位，制定　一些软件陷阱，也即采用引导指令将乱飞程　序引向复位入口地址，从而将程序纳入正轨。　还有诸如设置初始化以及数据保护等方式也　是针对环境因素产生的问题的解决方案。　３．２对人为因素采取的措施　３．２．１选型应对措施　选型应该满足需要，智能仪表本身存在　的故障少，一般是在选型上存在一定的误　差，这就要求仔细考虑介质的详细情况。　３．２．２安装应对措施　安装应对措施是在不同的实际情况下　采取相应措施，比如说在安装过程中出现　需要伴热但是周边环境缺乏保温蒸汽设备　等取压点。考虑成本问题，可以安装变送器　的同时作简单的保温处理。这些都是对症　下药，人为地做出改变和弥补。　３．２．３使用维护应对措施　目前智能变速器的精度极高，但是实际　测量时精度极度缩水，按照经验应该在设　置中使得实际量程大干测量范围的０．２倍。　实际要求变送器配备相应的安全栅，在实际　使用过程中达到高度地配合。　３．３对自身因素采取的措施　由于产品质量带来的问题是少见而又　可以避免的，在选型、审查过程中做到细致　严格，标准要求高，检查环节严，此类问题　可以得到很好地解决。　４从智能仪器的角度看待整个仪器仪　表的发展趋势　４．１传统仪表向智能化　虚拟化发展　传统仪表的作用是对数据进行测量和　处理之后，呈递给人们一个结果的工具，但　是随着信息科技的发展，传统仪表的功能和　性能以及精度等各方面都有了很大的发展，　主要是朝着智能化以及虚拟化的方向前进。　首先对于智能化仪表，由于增加了微处　理器，在传统的测量以及记录数据的基础　上，还能处理数据，在内外部的控制之下，　甚至还可以进行分析决策。数字信号处理　器和专用电路的硬件设备加上智能软件的　配备使得仪表的功能更加强大。　虚拟仪表则克服了传统仪表对硬件设　备的依赖，采用数据采集卡用软件将信息　和数据显现出来，合理运用计算机软件，不　仅可以简化设备，还可以按需索取，人们可　以根据自己的需要和喜好来设计界面，赋予　其个性化特征，总之，软件的开发前景大，　在以后的发展中更能适应人们的需要，由此　带来的虚拟仪表的发展是极具潜力的。　４．２网络化仪表的出现　网络化仪表还结合了网络通信技术，可　以进行远程控制，现在主要发展成为基于　现场总线的控制系统，具有一定的规范和　标准。　４．３仪表技术与其他高新技术的结合　科技横流逐步发展壮大的今天，各种　高新技术在不断发展，而仪表技术与之的　联系也越来越紧密。　对于新兴的纳米技术，可以将其应用到　病毒感染以及癌症的分析诊断上；芯片技术　在临床医学和生物检测上应用前景良好，此　外新兴仪器仪表还可以采用仿生技术对环　境的检测做出贡献。这些高新技术在仪器　仪表行业的潜力巨大，应该获得重视。　５结语　智能仪器仪表技术的发展和应用经历　了一个漫长的过程，从初步的发展到现在的　成熟时期，经历曲折，但是国内相关技术和　产业的发展较为缓慢，也没有得到应有的重　视，在国外飞速发展以及市场竞争带来的压　力之下，我国应该给予一定的政策扶持，加　大政府投入，努力不在中途落后，从而获得　智能化仪器仪表技术的创新和发展，把微电　子技术合理应用到仪器仪表的发展中，为其　智能化发展和日新月异的变化做出努力。　参考文献　【１］杨祥林．光放大器及其应用【Ｍ】．西安：电　子工业出版社，２００９．　［２】林金泉．自动检测技术［Ｍ】．北京：化学工　业出版社，２００３．　［３］吴秀清．微型计算机原理与接口技术　［Ｍ】．合肥：中国科技大学出版社，２００２．　［４】杨立清，马震．智能仪器功能原理及其发　展趋势【Ｊ］．科技创新与应用，２０１３（２８）．　【５】曾桂英，韦素芬．智能仪器课程教学改革　的实践与探索［Ｊ】．甘肃联合大学学报（自　然科学版），２０１１（５）．　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ