智能儀器儀表技術、發展趨勢
在“模擬儀器"，“分離儀器"和“數字儀器"之后，儀器技術進入了“智能儀器"和“虛擬儀器"階段。儀器不再是簡單的硬件實體，而是儀器和微處理器的結合，結合了硬件和軟件。智能儀器儀表的發展，使得儀器儀表在測量參數的同時，還能對數據進行一些簡單的分析與控制，獲得實時控制，自適應功能，網絡智能電表，以及網絡資源的優勢，為測控網絡的普遍建立和廣泛應用鋪平了道路。儀器的虛擬化使得具有相同結構的儀器更加靈活和可重新配置。同時提高了性能、減少了成本。學習儀器儀表的相關知識，就能更好的幫助我們了解測量與控制的過程。
1 智能儀器儀表技術的構成
1.1 傳感器技術
儀器的基本功能是收集數據，處理數據并對數據執行初步處理。其技術的關鍵是與數據輸入密不可分，因此傳感器技術是儀器技術的基礎。隨著儀器技術的發展，要求具有小尺寸，低成本，高可靠性，同時滿足低功耗特性。這更多地取決于MEMS技術的發展。以提高系統的效率和可靠性，它具有以下一些特點：
小型化是MEMS器件的特征，它們體積小，通常在毫米到微米范圍內，最小器件尺寸為幾微米或更小。微電子和微機械技術的結合將儀器帶入了一個全新的領域，小型化儀器，也可以完成信號的采集和處理。
多樣化，目前為止，在世界范圍內，從事MEMS的研制和生產工作的企業數量已經超過數千家，其中不乏一些世界500強企業。所研制出來的產品涉及到從工程應用到商業應用中的各行各業，例如微型壓力傳感器、創新產品，如加速度計，微型噴墨打印頭和數字顯微鏡顯示器。不光是產品類型的多樣化，儀器儀表的功能也呈現多樣化的趨勢，以多功能的函數發生器為例，脈沖發生器，頻率合成器和任意波形發生器等功能集成在一臺儀器中，使應用更加方便。在測試功能上也提供了更好的方案。
使用MEMS技術的集成化特性可以集成具有不同功能敏感方向或致動方向的多個傳感器或致動器。形成微傳感器陣列或微致動器陣列甚至微系統。
1.2 數模轉換技術
為了滿足數字系統的發展要求，A/D轉換器的性能也必須不斷提高。轉化速度的加快與轉換精度的提高已經成為了數模轉化技術所著重發展的方向。
高轉換速度對于當今日益現代化的數字系統的數據處理速度，并且它們還需要不斷提高的數據采集速度。在使用儀器儀表進行測量的過程中，往往被測量的物理量的變化過程是極短的，為了能及時的反映出被測量的變化情況，A/D轉換器必須具有超高速轉換速度。隨著工業的發展，工藝的進步，現代數字處理系統對分辨率的要求在不斷提高，例如，先進儀表的最小可測量值不斷減小，測量的變化在高精度測量中也較小。因此，A/D轉換器的分辨率也必須增加。
1.3 嵌入式系統
如今，軟件技術的發展總是能給儀表工業同樣帶來發展，引入更多的新功能?，F代儀器設備通常以某種方式由若干功能模塊組成。通過嵌入式軟件作用，來協調這些模塊的設計，在它們之間建立各種連接，并分配各種功能以有效地解決用戶問題。這種設計方法可以充分利用現有的硬件和軟件資源，節省功能開發的成本，進一步簡化儀器設備。例如，儀器開發的主要方向之一是小型化。嵌入式系統可以在小芯片上集成所需的功能，這可以減小產品的尺寸并增加集成度，同時降低功耗。這不僅滿足了用戶對儀表產品的小型化要求，而且為其提供了便捷的移動功能，增強了產品與網絡之間的連接功能。
畢竟，嵌入式軟件為儀器開發提供了一種新的思維和設計方式。它可以幫助開發人員在有限的設計空間內優化系統性能，并關閉硬件和軟件之間的連接。它避免了由硬件和軟件架構的獨立設計引起的缺點。我相信，在未來，儀器的智能化發展必然會帶來嵌入式軟件的幫助。
1.4 網絡通信技術
網絡技術與通信技術隨著科技的不斷發展，在工業領域中也有著舉足輕重的作用，各個領域、各個環節的發展都離不開網絡化，儀器的發展自然與網絡技術的推廣密不可分。過去的儀器儀表都是通過線纜來進行鏈接，這種方式對儀器的布置位置、線纜的設置等方面都有很高的要求，還會提高儀器的使用成本與維護難度。如今，受到廣泛關注的網絡通信技術已經解決了這些問題。表現在兩個方面：智能儀表必須上線才能完成數據傳輸，遠程控制和故障診斷;構建網絡化測試系統，將各種不同的測試設備連接到網絡，實現資源，信息共享，通過網絡協調工作，共同完成大型復雜系統的測試任務。智能化實現儀器后，通過進一步實現網絡，現場測控資料可實現網絡歸檔，監控和控制，具有科學，高效的信息處理功能。因此，網絡也是現代儀器技術的組成部分之一。
2 智能儀器儀表技術的現狀
據最新統計，中國自動化儀器儀表行業規?；a，各類自動化儀表儀表出口量逐年增加，遠銷海外。然而，生產大國卻并不是創新大國，對比世界的儀器儀表工業水平，不論是科研投入、創新能力，在制造技術和材料技術方面，與目前的國際標準仍有很大差距。以儀器儀表中的新技術在線分析儀器為例，在線分析儀器的出現已經存在了幾十年。然而在中國卻是近十年來才提出這一概念，多年以來，中國的儀器儀表企業少則上千家，并且還在逐年增加，但是，在這數千家企業之中，真正從事在線分析儀表技術研發、生產制造的企業只有十幾家而已，更多的是依賴國外產品的進口來填補空缺。隨著國家工業水平的進步、國力的提升、社會需求的發展，在線分析技術已經涉及到日常生活的方方面面，比如水質、空氣質量等方面，也牽涉到工業生產中一些非常重大的事項。在過去，國家對空氣質量沒有過多的限制，但現在例如PM2.5、各種氣體含量，都有嚴格要求。通過采集樣本，再送到實驗室進行檢測，無法獲得實時準確的結果，這時候就需要使用在線分析儀器來進行檢測。
20世紀80年代后期的技術引進為中國的在線分析儀器行業帶來了新的活力。1985年，四川分析儀器廠“成套科"成立，專業從事在線分析工程應用。1992年，在線分析工程部門在四川成立，當時的部長們開始了在線分析工程的新專業。定義了在線分析系統，公司開發的PS1000系列成為在線分析工程技術研究成果。2007年，第二屆在線分析儀器應用與發展國際論壇在北京召開。在線分析工程技術從此到了發展的關鍵時候，并在以后走上了正軌。
儀器儀表技術的發展，不應當舍本逐末。目前，我國的儀器儀表產業還有很大的缺陷，各項性能指標還有很大的提升空間，應當向國外的企業看齊，并作為目標，在今后的發展中，使生產大國朝向創新大國穩步邁進。
3 智能儀器儀表技術的發展展望
3.1 儀器儀表進一步智能化
隨著科學技術的發展，智能儀器驅動軟件的出現優化了虛擬儀器的性能和結構。通過智能化的形式，可以實現代碼的自動生成，節省更多的人力物力，減少人員的工作量。此外，還連接了通信驅動程序結構，使用戶應用程序和維護更加方便。在智能開發下，儀器的設置和運行狀態可以動態跟蹤，管理和配備，用戶可以自主擴展設置。同時，在智能管理條件下，驅動器可以自動監控運行狀態，及時解決問題并及時解決，確保儀器的穩定性和安全性，提高儀器的運行質量。
3.2 更快、更強、更節能
與傳統的測控模式相比，未來的智能儀器儀表將會在現今對資源的需求較大、測控過程較為繁瑣、人力成本消耗巨大的問題上進行改進，在對環境友好的前提下，提高測控過程完成的效率;在智能化的支撐下，使測控系統不僅僅只局限于對目標數據的測量控制，還可以將測控系統中可能存在的各種影響因素都進行監測，通過邏輯性的數據計算模式與自動化檢測，形成更加高效，科學的測控系統;智能操作還可以減少人力需求，所需的人才從操作設備變為檢測設備以收集數據。智能技術的應用消除了人為因素造成的誤差。使得測控系統能夠擁有更高的準確度與更強大的性能。
3.3 儀器儀表的應用
現如今的電子科技技術的高度進步已經為儀器儀表的發展鋪平了道路，儀器儀表所組成的測量控制網絡，不僅提高了工業生產效率，而且實現了資源共享，這也是儀器儀表未來的發展方向之一。此外，利用目前中國現代工業化和計算機化的蓬勃發展來推動儀表工業的發展，提高創新水平，加強測量儀器和測量系統的開發，大力推動儀器產業向智能化，開放化，標準化發展。在此基礎上，儀器儀表技術將會在未來得到更好的發展。
通過模擬人類神經網絡可以實現信息的智能處理和傳輸，利用生物遺傳規律可以模擬遺傳計算。這種方法優化了測量和控制系統，以繼續向智能化方向發展。在性能發展方面，測控技術和儀器的智能技術將朝著靈活，高精度，高效率的方向發展，向智能化網絡架構發展。與未來新興技術的合作，也是發展方向之一。
4 結束語
在測量和控制技術和儀器的適應下，借助計算機的自動輔助模式，集中訪問信息，使其能夠提取重組的重要元素，為了適應不同的操作模式，智能技術可以通過反饋數據信息等更全面地了解設備的信號反饋內容。設計更科學，高效的測控系統，進一步提升核心競爭力，提高我國測控技術水平，應依靠智能化發展條件，在注重智能與測控技術與儀器相結合的同時，不斷培養創新人才，真正實現行業的跨越式發展。并為民族復興大業做出積極貢獻。
聲明，文章來源于網絡上行知部落網站上的論文分享，感覺不錯，引以所錄。