儀器儀表智能化進(jìn)展

劉晴陽(yáng)

摘 要：本文對(duì)儀器儀表智能化的概念進(jìn)行了闡述，并以此為理論基礎(chǔ)，對(duì)于儀器儀表智能化的進(jìn)展分為三個(gè)方面進(jìn)行了探討和分析，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)以及人工智能技術(shù)。同時(shí)結(jié)合筆者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于儀器儀表智能化的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：儀器儀表；智能化；進(jìn)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.130

1 儀器儀表智能化的概念

所謂智能化，就是隨著外界條件的變化而做出一種正確反應(yīng)的能力。這里所說(shuō)的智能化，是一種利用計(jì)算機(jī)收集信息、處理信息、理解信息和選擇信息來(lái)進(jìn)行智能工作的方式。智能化也是信息技術(shù)發(fā)展的最高層次。而我們這里所說(shuō)的儀器儀表智能化只能定義為智能技術(shù)的初級(jí)階段，其實(shí)就是指把儀器儀表與計(jì)算機(jī)、微電子技術(shù)以及人工智能等現(xiàn)代科技結(jié)合起來(lái)。

2 儀器儀表智能化的進(jìn)展分析

2.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于儀器儀表智能化的推動(dòng)

當(dāng)今的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的非常迅速，計(jì)算機(jī)中央處理器的處理速度也在飛速的升級(jí)，很多科學(xué)家都認(rèn)為計(jì)算機(jī)中央處理器在未來(lái)幾年將會(huì)發(fā)展的更加迅速。目前來(lái)看，計(jì)算機(jī)的處理能力發(fā)展趨勢(shì)主要有圖像信息、視頻信息以及寬帶信息這幾種，計(jì)算機(jī)的處理能力提升也著重在這幾方面進(jìn)行提升。隨著計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)和硬件的飛速革新和升級(jí)，儀表儀器智能化的發(fā)展必然會(huì)受到其非常大的影響。

另外，計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互能力在這些年也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，原始的人機(jī)交互是依靠文字和字符來(lái)進(jìn)行交互，后來(lái)又可以通過(guò)多媒體信息來(lái)進(jìn)行人機(jī)交互，目前可以發(fā)展到了通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)的方式來(lái)進(jìn)行人機(jī)交互。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)交互信息方式的出現(xiàn)，通過(guò)這種在計(jì)算機(jī)中營(yíng)造出的三維模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，從根本上改變了人類以往的思維方式。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)交互信息技術(shù)的普及和推廣，將會(huì)給儀表儀器智能化帶來(lái)非常大的推動(dòng)作用[1]。

2.2 微電子技術(shù)對(duì)于儀器儀表智能化的推動(dòng)

微電子技術(shù)是從上個(gè)世紀(jì)七十年代開(kāi)始發(fā)展的，到了九十年代，微電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)穩(wěn)步提升的階段。目前來(lái)看，電子芯片的線寬已經(jīng)達(dá)到了0.35亞微米到0.25亞微米。隨著線寬的逐漸縮小，以往的一個(gè)儀器儀表的機(jī)箱，如今都可以縮小到一塊芯片上。這種微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，無(wú)疑會(huì)極大的推動(dòng)儀表儀器智能化的發(fā)展。近些年來(lái)，微電機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度已經(jīng)大大超過(guò)了當(dāng)初的預(yù)期，根據(jù)摩爾定律，在今后的十年當(dāng)中，微電子技術(shù)還會(huì)得到更大的發(fā)展，并且發(fā)展速度更加迅猛。毫無(wú)疑問(wèn)，微電子技術(shù)的大力發(fā)展必然會(huì)極大的推動(dòng)儀器儀表智能化的發(fā)展[2]。

當(dāng)前來(lái)看，專用集成電路ASIC不管是在集成度方面還是在生產(chǎn)速度和價(jià)格方面都因?yàn)槲㈦娮蛹夹g(shù)的發(fā)展得到了極大的提升，這種提升對(duì)于儀器儀表智能化來(lái)說(shuō)是具有極大意義的。目前這種ASIC，可以通過(guò)用戶來(lái)進(jìn)行定制，從而利用CAD直接在芯片上制造最先進(jìn)的儀器儀表智能化系統(tǒng)。這種儀器儀表的系統(tǒng)制作方式，不但用時(shí)短，并且設(shè)計(jì)間接，極大的提升了集成度[3]。

另外，還有一種數(shù)字信號(hào)處理器DSP，這種處理器的發(fā)展速度非常迅速，目前已經(jīng)成為了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)以及家電產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備非常重要的組成部分，這種數(shù)字信號(hào)處理器目前也是儀器儀表的重要組成部件。隨著近些年DSP的迅速發(fā)展，其在運(yùn)行速度上和體積上都得到了極大的升級(jí)，最新提出了DSPS概念，通過(guò)DSP技術(shù)與ASIC以及軟件開(kāi)發(fā)工具等相結(jié)合，集成為一個(gè)新的系統(tǒng)。DSPS這種新概念的產(chǎn)生，無(wú)疑會(huì)對(duì)儀器儀表智能化產(chǎn)生非常大的推動(dòng)效果[4]。

2.3 人工智能技術(shù)對(duì)于儀器儀表智能化的推動(dòng)

在上個(gè)實(shí)際七十年代，隨著測(cè)試技術(shù)的大力發(fā)展，數(shù)學(xué)與測(cè)試技術(shù)進(jìn)行融合，從而誕生了分析統(tǒng)計(jì)學(xué)。這種分析統(tǒng)計(jì)學(xué)不但可以設(shè)計(jì)合理的測(cè)量分析過(guò)程，同時(shí)可以進(jìn)行處理巨大規(guī)模的信息。這種科學(xué)對(duì)于儀器儀表和人工智能相結(jié)合提供了前提條件。目前來(lái)看，人工智能技術(shù)屬于一種計(jì)算機(jī)程序，它可以通過(guò)積累的經(jīng)驗(yàn)與只是來(lái)進(jìn)行具體行為的決策，并且擁有非常強(qiáng)大的處理問(wèn)題能力。通過(guò)人工智能和數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合，人工智能可以賦予儀器儀表更加強(qiáng)大的功能，以往通過(guò)人工方式很難得到解決或者根本不能解決的問(wèn)題，如今可以通過(guò)人工智能與儀表儀器相結(jié)合的方式很容易的來(lái)進(jìn)行解決。從這一點(diǎn)上來(lái)看，人工智能對(duì)于儀表儀器智能化的發(fā)展是具有非常大的推動(dòng)作用的。

3 儀器儀表智能化的展望

多功能是儀器儀表智能化的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，例如通過(guò)結(jié)合一些先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)可以制造出一些性能上更高，并且具有多功能、高準(zhǔn)確度的綜合性儀器儀表產(chǎn)品。這種產(chǎn)品不但在應(yīng)用效果上更好，同時(shí)成本也更加低廉。另外，與微處理器為核心的儀器儀表設(shè)備也是當(dāng)前的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)，它同時(shí)具有軟件和硬件的調(diào)試功能，并且更新和升級(jí)的速度非常迅速。除此之外，隨著儀器儀表智能化的發(fā)展，頻域測(cè)量和時(shí)域測(cè)量已經(jīng)被證明不適合與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，所以，數(shù)據(jù)域測(cè)試儀器已經(jīng)進(jìn)入了人們的視野。這種技術(shù)的使用方式和設(shè)計(jì)技術(shù)都十分的復(fù)雜，但是隨著技術(shù)的升級(jí)和更新，這種儀器可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作，并且操作機(jī)器簡(jiǎn)單。

4 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)以及人工智能技術(shù)必將推動(dòng)儀器儀表智能化的發(fā)展，而儀器儀表智能化的發(fā)展也將會(huì)給人類的科學(xué)研究和生產(chǎn)帶來(lái)非常有利的影響。本文通過(guò)對(duì)于儀器儀表智能化概念的闡述，以及儀器儀表智能化的進(jìn)展和展望進(jìn)行探討和分析，希望可以促進(jìn)儀器儀表智能化的發(fā)展。相信在未來(lái)的10年，儀器儀表智能化必將得到突破性的進(jìn)展。

參考文獻(xiàn)：

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