余富貴

摘 要：計(jì)量測(cè)試儀器是工業(yè)生產(chǎn)中重要的使用設(shè)備之一，其發(fā)展水平對(duì)工業(yè)生產(chǎn)及發(fā)展具有重要影響。隨著科技的發(fā)展，計(jì)量測(cè)試儀器在測(cè)量速度、準(zhǔn)確度、數(shù)據(jù)處理、故障診斷等方面均取得巨大進(jìn)步，大大擴(kuò)展了測(cè)量?jī)x器的適用范圍。

關(guān)鍵詞：計(jì)量測(cè)試儀器；測(cè)量速度；智能化

1 概述

現(xiàn)代社會(huì)將人、管理、工藝裝備、原材料和計(jì)量測(cè)試技術(shù)列為工業(yè)生產(chǎn)的五大支柱，計(jì)量測(cè)試儀器在工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)值比重不高，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的影響巨大，未來(lái)國(guó)防建設(shè)、社會(huì)生產(chǎn)和人們的生活均離不開計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展。計(jì)量?jī)x器作為人類認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)世界的重要手段，已經(jīng)成為人類社會(huì)進(jìn)步與繁榮的重要標(biāo)志。

2 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的特點(diǎn)分析

隨著第四次工業(yè)革命的到來(lái)，現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的各個(gè)方面，計(jì)量測(cè)試儀器智能化是現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的主要特點(diǎn)，采用先進(jìn)的智能檢測(cè)技術(shù)，可將樣品采集、檢測(cè)、故障診斷、信息處理及結(jié)果輸出等多項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)化處理。

2.1 測(cè)量速度快 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的高速測(cè)量是其主要特點(diǎn)之一，計(jì)量測(cè)試儀器檢測(cè)速度的計(jì)算從采集樣品開始計(jì)算，經(jīng)過信號(hào)放大、整流濾波、線性補(bǔ)償、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計(jì)算和結(jié)果輸出幾項(xiàng)過程所用的時(shí)間。當(dāng)前常用的32位PC機(jī)的時(shí)鐘頻率在500MHz以上，而高速A/D轉(zhuǎn)換的采樣頻率則在1GHz以上；除此之外，測(cè)量?jī)x器所需用的其他部件的性能，如顯示、通信、存儲(chǔ)、打印、繪圖等設(shè)備也不斷完善，這為現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器測(cè)量速度的提升提供了有利條件。

2.2 高智能化 ①量程選擇功能智能化。現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的量程可通過自動(dòng)化轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化，從而完成采樣方式與信號(hào)通道的智能化選擇，根據(jù)測(cè)量信號(hào)的振動(dòng)幅度調(diào)節(jié)測(cè)量通道的程控增益，實(shí)現(xiàn)儀器對(duì)待測(cè)樣品的最優(yōu)化跟蹤檢測(cè)的目標(biāo)。②故障診斷功能智能化?，F(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器功能越來(lái)越完善，測(cè)量通道不斷增多，儀器故障出現(xiàn)頻率較高。現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器根據(jù)測(cè)量通道的工作特性和計(jì)算機(jī)自身的自我診斷能力，檢查儀器各個(gè)單元的故障，并對(duì)其進(jìn)行部位顯現(xiàn)、原因分析、解決方法進(jìn)行自動(dòng)化提示，從而提高了測(cè)量?jī)x器的可實(shí)用性。③其他智能化功能?，F(xiàn)代測(cè)量?jī)x器除具備傳統(tǒng)的測(cè)量功能外，還可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能、自我校準(zhǔn)功能、自我補(bǔ)償功能、自動(dòng)穩(wěn)零功能、自動(dòng)信息存儲(chǔ)、報(bào)表生成、報(bào)警功能等一系列智能化功能，提高了計(jì)量測(cè)試儀器的人性化服務(wù)。

2.3 高靈活性 傳統(tǒng)計(jì)量測(cè)試儀器的硬件檢測(cè)設(shè)備生成工藝較為復(fù)雜，各部分零件參數(shù)分散性較大，若需要更改部分參數(shù)，則需更改元器件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；而現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器則以軟件為工作中心，可輕松更改儀器的各項(xiàng)功能和性能指標(biāo)，其通用化程度和靈活擴(kuò)展能力是傳統(tǒng)計(jì)量測(cè)試儀器無(wú)法比擬的。

2.4 多參數(shù)檢測(cè)與信息化技術(shù)的融合 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器具備多個(gè)測(cè)量通道，通過計(jì)算機(jī)對(duì)不同通道的掃描采樣工作進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)儀器對(duì)不同地點(diǎn)，不同時(shí)間的多次測(cè)量。然后模擬人類自身的信息綜合加工能力，根據(jù)多次測(cè)量的信息數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)計(jì)量測(cè)試儀器的多傳感器信息融合，充分利用傳感器資源提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確化、可靠化、合理化及智能化。一般計(jì)量測(cè)試儀器配備的多傳感器可從多個(gè)側(cè)面觀測(cè)待測(cè)對(duì)象，以保證某部分傳感器失效時(shí)仍能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

3 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息化技術(shù)在計(jì)量?jī)x器中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可靠性高、智能化將是現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器發(fā)展的方向。

3.1 數(shù)據(jù)處理方法的進(jìn)一步升級(jí) 現(xiàn)代數(shù)據(jù)融合技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊信息處理技術(shù)在計(jì)量測(cè)試儀器中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了測(cè)量?jī)x器的工作性能。例如，利用融合技術(shù)將多傳感器與溫度自動(dòng)測(cè)試儀器進(jìn)行連接，提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，保障了熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有與人類類似的學(xué)習(xí)能力、記憶能力、聯(lián)想能力、容錯(cuò)能力以及并行處理能力，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及權(quán)重自適應(yīng)方面具有高靈活性，可在計(jì)量測(cè)試儀器的故障診斷中推廣使用；模糊信息處理技術(shù)具有簡(jiǎn)單、方便、易于邏輯計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，智能傳感器和智能儀器可采用該技術(shù)建立可用于檢測(cè)儀器的有效算法。

3.2 智能化進(jìn)一步升級(jí) 計(jì)量測(cè)試儀器在未來(lái)發(fā)展中，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的語(yǔ)言能力，其指令功能將異常強(qiáng)大、圖形指令進(jìn)一步豐富、軟件設(shè)計(jì)不斷簡(jiǎn)化，以提高儀器的實(shí)用性；利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，提高計(jì)量測(cè)試儀器功能的同時(shí)，降低硬件成本；計(jì)算機(jī)單片機(jī)的發(fā)展、PC機(jī)、工控機(jī)和系統(tǒng)機(jī)的進(jìn)步，將不斷深入計(jì)量測(cè)試儀器中，提高儀器的工作性能及智能化程度；現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的智能化和系統(tǒng)可靠性的實(shí)現(xiàn)，需要智能傳感器、控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、數(shù)字電位器等多個(gè)零件的協(xié)同發(fā)展；人工智能系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、納米技術(shù)、新材料技術(shù)等多個(gè)學(xué)科技術(shù)的交叉滲透是當(dāng)前科技發(fā)展的主要特點(diǎn)，計(jì)量測(cè)試儀器在未來(lái)發(fā)展過程中，也將不斷引進(jìn)多種交叉學(xué)科，以提高儀器的整體性能。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)其信息獲取和傳輸、系統(tǒng)升級(jí)具有十分重要的作用。當(dāng)前測(cè)量?jī)x器的接口及總線系統(tǒng)數(shù)目較多，各個(gè)接口的標(biāo)準(zhǔn)不一，致使其通用性大大受阻，嚴(yán)重影響了計(jì)量測(cè)試儀器的應(yīng)用范圍。在未來(lái)發(fā)展中，將制定全球范圍內(nèi)通用的幾種接口及總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，以提高不同設(shè)備之間的兼容性，為后期的設(shè)備及系統(tǒng)的組建、更改、升級(jí)可擴(kuò)展打下良好基礎(chǔ)。

提高計(jì)量測(cè)試儀器的通用化及標(biāo)準(zhǔn)化，可實(shí)現(xiàn)分散儀器設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)使用。當(dāng)需要觀測(cè)多個(gè)目標(biāo)、信息量較大時(shí)，可將各部分器件進(jìn)行連接，組裝成大型智能檢測(cè)系統(tǒng)或巨型智能檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)觀測(cè)目標(biāo)單一，不需要大系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)，可通過指令命令單個(gè)部件進(jìn)行檢測(cè)工作，以減少系統(tǒng)不必要的損耗。

4 總結(jié)

計(jì)量測(cè)試儀器是工藝生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備之一，現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器，已經(jīng)在測(cè)量速度、測(cè)量準(zhǔn)確性、故障自我排查及應(yīng)用范圍等各方面取得了巨大進(jìn)步。隨著科技的不斷發(fā)展，新型的計(jì)算技術(shù)、交叉學(xué)科的深入、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展均為計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展提供了良好的環(huán)境，未來(lái)計(jì)量測(cè)試儀器將在數(shù)據(jù)處理、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面不斷發(fā)展，以更加靈活高效的工作狀態(tài)服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)。

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