分析仪器仪表技术的发展趋向

周宇博

摘要： 随着电子信息技术的发展，各种实用控制技术已全面渗透到现代工业、农业、服务业的各个领域，越来越多的控制技术在走融合的道路，测控设备的发展也是越来越快，技术更新日新月异。基于此，本文针对仪器、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，参数整定修改实时化，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。

关键词： 仪器仪表技术；发展趋势；分析

引言

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 仪器仪表技术发展趋向

3.1 计算机技术对于仪器仪表智能化的推动

当今的计算机技术发展的非常迅速，计算机中央处理器的处理速度也在飞速的升级，很多科学家都认为计算机中央处理器在未来几年将会发展的更加迅速。目前来看，计算机的处理能力发展趋势主要有图像信息、视频信息以及宽带信息这几种，计算机的处理能力提升也着重在这几方面进行提升。随着计算机软件系统和硬件的飞速革新和升级，仪表仪器智能化的发展必然会受到其非常大的影响。

另外，计算机的人机交互能力在这些年也得到了长足的发展，原始的人机交互是依靠文字和字符来进行交互，后来又可以通过多媒体信息来进行人机交互，目前可以发展到了通过虚拟现实的方式来进行人机交互。随着虚拟现实交互信息方式的出现，通过这种在计算机中营造出的三维模拟现实环境，从根本上改变了人类以往的思维方式。随着虚拟现实交互信息技术的普及和推广，将会给仪表仪器智能化带来非常大的推动作用。

3.2 微电子技术对于仪器仪表智能化的推动

微电子技术是从上个世纪七十年代开始发展的，到了九十年代，微电子技术已经进入了一个稳步提升的阶段。目前来看，电子芯片的线宽已经达到了0.35亚微米到0.25亚微米。随着线宽的逐渐缩小，以往的一个仪器仪表的机箱，如今都可以缩小到一块芯片上。这种微电子技术的迅速发展，无疑会极大的推动仪表仪器智能化的发展。近些年来，微电子技术的发展速度已经大大超过了当初的预期，根据摩尔定律，在今后的十年当中，微电子技术还会得到更大的发展，并且发展速度更加迅猛。毫无疑问，微电子技术的大力发展必然会极大的推动仪器仪表智能化的发展。

当前来看，专用集成电路ASIC不管是在集成度方面还是在生产速度和价格方面都因为微电子技术的发展得到了极大的提升，这种提升对于仪器仪表智能化来说是具有极大意义的。目前这种ASIC，可以通过用户来进行定制，从而利用CAD直接在芯片上制造最先进的仪器仪表智能化系统。这种仪器仪表的系统制作方式，不但用时短，并且设计间接，极大的提升了集成度。

另外，还有一种数字信号处理器DSP，这种处理器的发展速度非常迅速，目前已经成为了计算机硬件系统以及家电产品和网络设备非常重要的组成部分，这种数字信号处理器目前也是仪器仪表的重要组成部件。随着近些年DSP的迅速发展，其在运行速度上和体积上都得到了极大的升级，最新提出了DSPS概念，通过DSP技术与ASIC以及软件开发工具等相结合，集成为一个新的系统。DSPS这种新概念的产生，无疑会对仪器仪表智能化产生非常大的推动效果。

3.3 人工智能技术对于仪器仪表智能化的推动

在上个世纪七十年代，随着测试技术的大力发展，数学与测试技术进行融合，从而诞生了分析统计学。这种分析统计学不但可以设计合理的测量分析过程，同时可以进行处理巨大规模的信息。这种科学对于仪器仪表和人工智能相结合提供了前提条件。目前来看，人工智能技术属于一种计算机程序，它可以通过积累的经验与只是来进行具体行为的决策，并且拥有非常强大的处理问题能力。通过人工智能和数据库的结合，人工智能可以賦予仪器仪表更加强大的功能，以往通过人工方式很难得到解决或者根本不能解决的问题，如今可以通过人工智能与仪表仪器相结合的方式很容易的来进行解决。从这一点上来看，人工智能对于仪表仪器智能化的发展是具有非常大的推动作用的。

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。

参考文献

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