仪器仪表技术的发展趋势分析

郑军

摘 要：针对仪器、仪表技术的发展趋势进行了分析，提出了仪器仪表技术存在的问题，并阐述了当前我国仪器仪表技术发展的特点，包括硬件功能软件化、集成化，参数正定修改实时化，硬件平台通用化等。此外，还阐述了仪器仪表技术的发展趋势，主要有分析仪器、精密检测仪器、光子成像仪器、光谱分析仪器等。以期通过对这些内容的分析，为仪器仪表技术的发展提供一定的帮助。

关键词：仪器仪表；集成化软件；水表；光学元件

中图分类号：TP216 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.055

我国仪器仪表行业发展速度极快，在机械工业的13个行业当中，仪器仪表并不属于最发达的行业，但其在进口逆差中是变化最大的一个。仪器仪表发展包含纳米级精密机械的研究，也存在分子层次的现代化学研究成果等。这些内容的研究促使仪器仪表领域产生了重大变革。目前，我国电度表的生产量已经占据全世界的50%，我国已经成为电度表、显微镜、望远镜、光学元件、水表等的生产和出口大国，在集装箱设备等高档产品的出口方面已经取得了极大的突破。

1 仪器仪表存在的技术问题

我国仪器仪表市场的竞争和发展受到国外仪器、仪表的冲击，对此，我国仪器仪表发展要做到以下几点：①确保仪器、仪表技术和功能的稳定性；②科学地进行智能化仪器、仪表的研制以及配套技术，建立相应标准；③建立仪器、仪表继承途径，构建一定的兼容系统，在相应的智能化仪器仪表上实现以廉取胜。

2 仪器仪表技术的发展特点

2.1 硬件功能软件化

随着我国微电子技术的不断发展，微处理器的速度逐渐提升，价格也越来越低，当前已经被广泛应用在仪器仪表中，这就对实时性功能提出了更高的要求。以往，只能在硬件上完成的任务，现在能够通过软件完成，甚至有一些硬件电路不能解决的问题，也能够通过软件技术解决。同时，当前数字信号处理技术也得到了快速发展，高速数字信号处理器得到了广大用户的欢迎。

2.2 模块化

模块化功能属于现代化仪器仪表中的重要内容，为仪器仪表的发展提供了强有力的支持。模块化的使用促使仪器的运行更加灵活，使仪器中的硬件组成更加简洁，比如，如果需要增加一定的测试功能，则仅需要增加少量的模块化功能硬件，然后对相应硬件进行调控即可。此外，在对仪器仪表进行设计的过程中，因为实现了电子设计自动化，促使计算机辅助制造实现了电子设计自动化，出现了计算机辅助制造和计算机辅助测试等，所以高度集成化功能的实现为其模块化提供了一定的技术条件。

2.3 参数整定修改实时化

随着不同现场可编程器件以及在线编程技术的逐渐发展，相应仪器仪表中的参数被确定，不需要在系统设计时设定参数，可以在仪器使用现场进行实时设置，并对其进行动态修改。此外，还可针对相应参数或结构设计的灵活性进行修改，促使后期仪器仪表系统在不改变设备硬件的情况下，可通过系统软件的升级和换代等方式得以运行，最终使整个系统不断升级和更新换代。

2.4 硬件平台通用化

对于智能化仪表而言，其高度重视软件功能，选择一个带有一定共性的基本仪器硬件，便可以组成一个通用硬件平台，进而对不同软件进行调用，对不同功能的仪器或系统等实施科学扩展。在整个平台的二次开发方面，由于仪器仪表所使用的通用接口具备多样化的特点，可以使软件的开发变得更加灵活多样。

3 仪器仪表技术的发展趋势

3.1 分析仪器

光学捕获属于一种新型光学操作技术，其能对一束光使用高数值孔径的物镜进行聚焦，形成一个微米级光斑，进而形成梯度，对微小粒子进行捕获或移动，这一技术已被充分应用于不同微观领域的研究当中。对仪器仪表的发展现状进行分析发现，微型色谱仪得到了快速发展，且得到了相对广泛的应用。当前，NMR微型化技术取得了空前发展。

3.2 精密检测仪器

人类社会逐渐走入了分子和原子检测的新阶段。随着微纳科技的快速发展，对精密检测仪器的发展起到了强有力的推动作用。值得注意的是，MEMS/NEMS测试仪器、扫描隧道显微镜、扫描探针显微镜、以STM/AFM基本原理共同发展起来的一系列SPM等得到了新的发展。

3.3 光子成像仪器

生物医学光子学是一门将光学与生命科学相互融合的新学科。随着激光、电子、光谱等学科的迅速发展，产生了较多的新型科学仪器。这些仪器的应用帮助人们丰富了对相互作用机理的认识，促使各种新生物研究儀器、医学诊断仪器的诞生。在光子成像技术中，主要内容有光层析成像、荧光成像以及相干成像等。其中，光学相干成像主要由共焦显微技术、低相干光中外差探测技术共同组成，属于一种在一维光学低相干反射技术基础上的扩展技术，进而产生了二维或三维成像技术。

3.4 光谱分析仪器

以往的光谱分析仪器主要在基础学科的研究或矿物质的分析、产品质量检查等工作中使用。基于人的生存和发展方面的需求，加之计算机硬件、微型器件以及计算数学等的发展带来的新技术成果，促使仪器逐渐向着生物、环境等一些领域拓展。无论是对理论进行研究，还是对相应技术进行大力开发，或是仪器的完善和创新，均得到了较为快速的发展，且在未来的发展中将得到更大的发展。

4 结束语

我国仪器、仪表的发展与近代科学技术的进步密切联系，特别是智能仪器的不断更新对仪器仪表的发展造成了一定的影响。在这一背景下，促使我国仪器仪表逐渐向着智能化、数字化的方向发展。测控技术、计算机技术以及通信技术等构成了信息技术，这三者之间相互渗透、相互融合，促使智能仪器逐渐向着小型、轻量和多功能的方向发展。随着仪器仪表的快速发展，对相应技术人员的要求不断提高，这就需要相应技术人员不断提升自身的专业技能和综合素质。

参考文献

[1]孙怀义，刘琴，王东强.重庆市自动化与仪器仪表行业的现状及发展趋势[J].自动化与仪器仪表，2013（05）.

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〔编辑：张思楠〕