仪器仪表的分类发展趋势及关键技术-第2页-北极星仪器仪表网

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现代仪器仪表作为人类认识物质世界、改造物质世界的第一手工具，是人类进行科学研究和工程技术开发的最基本工具。人类很早就懂得“工欲善其事，必先利其器”的道理，新的科学研究成果和发现如信息论、控制论、系统工程理论，微观和宏观世界研究成果及大量高新技术如微弱信号提取技术，计算机软、硬件技术，网络技术，激光技术，超导技术，纳米技术等均成为仪器仪表和测量控制科学技术发展的重要动力，现代仪器仪表不仅本身已成为高技术的新产品，而且利用新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺等最新科技术成果集成的装置和系统层出不穷。

③单个装置微小型化，智能化，可独立使用，嵌入式使用和联网使用

测量控制仪器仪表大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从目前出现的“芯片式仪器仪表”，“芯片实验室”等看，单个装置的微小型化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化装置的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。

④测控范围向有关工作方式立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展

随着测量控制仪器仪表所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球化发展，仪器仪表和测控装置已不再呈单个装置形式，它必然向测控装置系统、网络化方向发展。例如一个大型水电站的测控系统，仅检测大坝安全性的传感器就达数千个，此外各个发电机组状态及水位情况的检测控制点(I/O测控点)将超过万点，要达到大型水电站的正常发电和送电，必须将各个测控点的测控装置形成网络化结构，形成一个有机的测控网络系统;又例如卫星测控系统，人造卫星上配置的各种传感器就达到数千，它首先要将卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控子系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。

⑤便携式、手持式以至个性化仪器仪表大量发展

随着生产的发展和人民生活水平的提高，人们对自己的生活质量和健康水平日益关注，检测与人们生活密切相关的各类商品、食品质量的仪器仪表，预防和治疗疾病的各种医疗仪器是今后发展的一个重要趋势。科学仪器的现场、实时在线化，特别是家庭和个人使用的健康状况和疾病警示仪器仪表将有较大发展。

3、现代仪器仪表发展的关键技术

从现代仪器仪表科学技术的发展趋势和特点，可以列出仪器仪表发展的关键技术如下。

①传感技术

传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础，它也是仪器仪表实现控制的基础。这不仅因为控制必须以检测输入的信息为基础，并且是由于控制达到的精度和状态，必需感知，否则不明确控制效果的控制仍然是盲目的控制。

广义而言传感技术必须感知三方面的信息，它们是客观世界的状态和信息，被测控系统的状态和信息以及操作人员需了解的状态信息和操控指示。在这里应注意到客观世界无穷无尽，测控系统对客观世界的感知主要集中于与目标相关的客观环境(简称既定目标环境)，既定目标环境之外的环境信息可通过其它方法采集。

被测控系统可以是简单的物或单一的样本，可以是复杂的无人直接操纵的自动系统，可以是有人(群)在内操作的大型自动化系统或社会活动系统，也可以是人体。以人体健康、生理、心理状态为目标的传感技术是医疗诊治仪器的基础和核心。操作人员可以是单人，但在系统化、网络化的情况下常为不同岗位下的操作人员群体。

窄义而言，传感技术主要是客观世界有用信息的检测，它包括有用被测量敏感技术，涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术;信息融合技术，涉及传感器分布，微弱信号提取(增强)，传感信息融合，成像等技术;传感器制造技术，涉及微加工，生物芯片，新工艺等技术。

②系统集成技术

系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平，特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响，它是系统级层次上的信息融合控制技术，包括系统的需求分析和建模技术，物理层配置技术，系统各部份信息通信转换技术，应用层控制策略实施技术等。在操作人员为多种不同岗位的操作群体情况下，还包括各级操作人员需求分析技术。

③智能控制技术

智能控制技术是人类以接近最佳方式，通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术，是直接涉及测控系统的效益发挥的技术，是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。从目前发展趋势看，在企业信息化ERP/MES/PCS三级结构的计算机测控系统中，软件的价格已超过硬件的3倍。而有关石化、冶金、电力、制药行业中自动化测控系统的先进控制软件价格就超过系统硬件价格。智能控制技术包括仿人的特征提取技术，目标自动辨识技术，知识的自学习技术，环境的自适应技术，最佳决策技术等。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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