智能仪器仪表技术的发展及其应用

1、智能仪器仪表技术的发展及其应用【摘要】随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，各种智能仪器在通讯、自动化、电 子信息等领域得到广泛使用，并呈现出富有生命力的发展前景。基于此，本文结合工作经验, 对智能仪器仪表技术的发展及应用进行了论述。【关键词】仪器仪表；应用现状；发展追势刖旨：随着通讯技术和计算机网络技术不断发展，仪器仪表技术行业也在向看智能化的方向发展, 同时智能仪器仪表技术也取得了突飞猛逬的发展。1智能仪器仪表发展的特点1.1魁化信息技术及微电子技术等的综合运用全面改进了仪器的现有形态,使之逐渐成为功能齐全、 体积小的智能仪器，能实现信息的搜集、整理、处理、输出或放大控制信号以及与其它仪器

2、 相连接等功能，正被广泛运用于医疗、生物技术、电力、航天以及自动化技术等领域。1.2多功能化智能仪器仪表的一个显薈特征就是多功能化,以函数发生器为例，它具有任意波形发生器、 频率合成器以及脉冲发生器等各项功能尼的性能远高于频率合成器和专用脉冲发生器，而 且它能提供行之有效的测试功能,提高解决问题的效率和有效性。13智能化智能化是现代控制与检测系统发展的主导方向。一走的人工智能是智能仪器发展的重要步 骤，人工智能的进一步发展将可降彳氐人员消耗，在没有人干预的情况下能自主完成控制和检测功能。1.4虚拟化在虚拟现实系统中,PC机软件完成负责实现i的分析和显示，在有数据硬件作为支撑的条件下，可以组成较

3、为完整的测呈仪器。这种以PC机作为基础的测星仪器统称为虚拟仪器。在虚拟仪器中，只要运用不同的软件编程，即使硬件系统相同，也能获得功能各异的测呈仪 器。软件系统是虚拟仪器的核D和关键，它具备升级型、可扩展性、可视性、通俗性以及通 用性等显薈特征，一定程度上代表着仪器的未来发展方向。1.5网络化双向通信功能是智能仪器仪表的基础功能，但是双向通信功能与网络通信还存在着较大的区 别。随着科学技术的进一步发展，仪器仪表不仅实现了智能化，还实现了网络化，它能就近 登临现场测呈参数,而且具备着一定的信息处理能力。2我国智能仪器仪表发展的现状在全世界范围内而言，我国每年生产的智能仪器仪表数量众多，而且我国不断

4、拓竞了仪器仪 表的出口渠道和途径，产品出口星也呈逐渐递增的趋势，但是就整体情况而言,我国智能仪 器仪表与国外发达国家相比还存在一走差距,这主要表现在以下几个方面：科硏投入少,自 主创新能力严重不足；要切实改进芯片核心技术、材料质星、制造技术、安装尺寸标准以及 生产的集中度和集约化等。目前，我国生产智能仪器仪表的企业众多，但是企业在发展过程 中片面注重新产品的研发，对开发生产技术线相对轻视，而且企业投资侧重于产品技术而非 生产线技术，最终限制了硬件设备投资的增长。在这种情况下，我国企业的自动化水平停滞 不前，难以切实保障产品的一致性。就材料质臺而言，我国用于智能仪器仪表生产的材料质 呈与发达国家

5、存在显著差别。例如,感应式电能表的阻尼磁钢、磁推轴承等,智能仪器仪表 的使用寿命在很大程度上取决于原器件的质呈要切实提高仪器仪表的质星，就必须从原器 件的阻燃性、壳体的耐热性以及绝缘性能等方面着手。测量芯片技术是智能仪器仪表技术的 关键和核心，但是我国对此的开发能力严重不足，在自主创新方面有待于进一步努力,这在 走程度上阻碍了我国智能仪器仪表行业的健康发展。目前，仪器仪表制造商正着力改迸生 产工艺，大力研制和开发智能型电工仪器仪表，但是企业要实现这一目标，必须在材料质星、 测臺芯片技术以及生产线技术等方面进行努力，只有这样，国产产品才能不断提升自己的综 合竞争力，提升自己的市场占有额。国内仪器

6、仪表制造企业要不断解放思想，大力进行技术 创新，增加技术投入，借鉴并吸收外国先进经验,并在此基础上进行生产线技术的硏发,切 实保障原材料质星，大力生产具有自主知识产权的高新技术集成芯片，推动智能仪器仪表企 业的长期稳走发。3我国智能仪器仪表的未来发展趋势3.1不断优化仪器仪表结构智能电动化技术的发展和成熟为仪器仪表在电力系统的运用奠走了坚实的基在电力系统 中广泛运用智能化软硬件，能保证数据信息的准确分析和处理得当，能切实提高电力系统的 运营水平和工作效率，开创电力系统新的发展局面，例如混电控制、进化计算、遗传算法以 及神经网络等智能技术的运用，提高了仪器仪表的使用性能，使具更加灵活、高效、高速

7、。 在对不同仪器进行分散处理的过程中,要广泛采用微控制器、微处理器等微型芯片技术,设 计出模糊控制程序，为各种数据的安全运行设置临界值，在模糊规则的指引下使用模糊推理 技术，力求最有效的处理各类模糊关系。加大对人工神经网络技术的运用，充分发挥其自组 织、自适应和自学习的能力,掌握其对非线性复杂关系的输岀、输入间的黑箱映射特性，最 大限度的发挥其快速实时性和适用性的显薈特征，将多传感器资源的作用发挥到极致，保证 结论的准确性和科学性。智能自动化技术在传感器测星中的运用更为普遍和直接。小波变换、 短时傅立叶变换、快速傅立叶变换等技术对信号进行过滤和处理，这些软件技术尽可能简 化硬件,转换传感器动态

8、特性以及提高信嗥比,但是这必须建立在动态数学模型的斟岀之上 而且高阶滤播器在实时传播方面的性能较差。广泛采用神经网络技术能显蕃提高自适应滤波 和自相关滤波的性能。3.2提高仪器仪表运行效率计算机虚J以仪器，也就是存在于软件模块化和硬件软化中的测呈仪器，它在现阶段取得了快 速发展，而且网络化系统资源程序的优化配置和统一规划等，都为智能仪器仪表的发展创造 了有利条彳牛。仪器仪表生产厂家过去都是以源代冋乍为结构设计基础的，他们能为客户提供 智能虚拟仪器,也就是我们通常所说的仪器驱动器，为了切实提高仪器的运作水平，实现编 程的灵活性和提高编程质星，仪器厂家锐意改革，开发出了适应时代发展的智能化仪器驱动

9、 软件规范,改进了虚拟仪器的性能结构。充分运用智能化手段,尽可能实现仪器驱动器代 码的自动生成，能节约大星的人力物力资源，简化工作呈，还能实现编程动器结构的统一, 为客户维护和使用提供了便利条件。在智能手法的推动下，能对不同仪器的设置和状态进行 实时跟踪、识别和管理,用户可以自行进入各种低层设置,而且在智能管理的条件下,驱动 器能自行检查运行状况，及时发现并解决编程错误，切实提高了仪器的可靠性和安全性,提 高了仪器仪表的运行效率。3.3满足远程测控需求随着科学技术的进一步发展，网络技术、计算机技术等日新月异,监控系统一般以工作站和 PC机为基础，它在组建网络的前提下切实提高了仪器仪表的工作效率

10、,加快了资源共享的 速度，为现代仪器仪表的快速发展指明了道路。就某种意义而言，智能仪器仪表和计算机已 初步实现了共融，通用的仪器网络就是计算机网络。假如在测控系统中设置各种智能设备， 使它们像工作站和计算机一样通过节点连接到网络，再加上目前相对成熟的Internet网络 设备，那么就能在更大范围和更大程度上实现资源的实时共享，并尽可能降氐组建系统费用， 同时能充分发挥测控系统的作用。在远程测控过程中要采用现场总线智能仪表，将微电子技 术、网络通信技术、现代计算机技术以及仪器测控技术有机的结合起来，这样不仅能保证自 动测臺、存储、控制以及显示功能的正常发挥，还能远程操作仪器、对仪器进行实时监控、

11、 设置合理的参数、获取测臺结果以及对故障逬行诊断等，及时将最新情况反馈到Internet 上，保证仪器仪表设备的正常运行。智能仪器仪表也作为网络中独立的节点而存在，它能采 取就近原则及时与当地网络线缆进行连接，保证现场测试数据的即时传输；用户通过符合规 范的应用程序和浏览器能及时获取所需信息。不同的用户能在同一时间对同一过程逬行有效 监控，领导人员、质臺监控人员以及工程技术人员等能对同一运输过程逬行远距离控制和监 测，即使远在千里之夕卜也保证信息搜集工作的正常进行，方便数据库的建立和决策意见的制 走，能及时探索和分析具中蕴含的深层规律。对于各种隐患及问题,经发现可以立即进行 新一轮的配置，制走

12、出行之有效的解决措施。3.4实现人工智能化人工智能指的是利用计算机对人的智能情况逬行模拟。智能仪器的发展规划中一走要包含人 工智能的开发。仪器的使用最终应当为人的需求而服务，智能仪器人工化即是让智能仪器节 省一部分人的脑力劳动,使人们在思维、视觉、听觉等各个方面得到更加完美的感受。在此 前提下，智能仪器的开发的领域重点会转移到与人类生存和发展息息相关的产业上来，例如 高智能医疗仪器的开发会日益得到人们的重视。3.5陋化微电子技术的发展，使微型智能仪器的发展不断成熟，价格越发诱人，使用领域的不断扩张 又反过来促迸智能仪器微型化的发展。通常来讲,微型的智能仪器指的是使用微机械技术、 微电子技术等信息技术，使仪器成为体积更小,功能更全的智能仪器。在使用的过程中，不 仅能够完成信号的采集、处理、输出与其他仪器相接、人际交互的功能,更能使人享用科技 化时代下人类智慧的劳动成果，智能仪器的微型电子化是实现智能仪器使用范围扩大的重要 途径之一。4结束语社会生产力的发展推动了信息技术的快速发展，而信息技术的发展又催生了网络智能仪表的 产生和发展，智能仪表是对传统仪表的极大变革。与传统仪表相比,智能仪表的导线星急剧 减少，而且智能仪表的精确度也不断提