淺談現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢

文/孔夢凱，江蘇大學(xué)

計(jì)量測試儀器的發(fā)展是社會(huì)發(fā)展和人類進(jìn)步的重要標(biāo)志。計(jì)量測試技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步大大促進(jìn)了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。西方發(fā)達(dá)國家高度重視現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展，制訂了一系列政策來支持計(jì)量測試儀器的發(fā)展，將計(jì)量測試儀器列為信息學(xué)科和信息產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代計(jì)量測試儀器對國家和社會(huì)發(fā)展的作用不可忽視。因此，從我國當(dāng)前現(xiàn)狀來說，也必須重視現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展，并且要制定完善相應(yīng)的政策和法律法規(guī)方來支持推動(dòng)現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展，從而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步。

1 計(jì)量測試儀器的內(nèi)涵

現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的基本內(nèi)涵

日新月異的科技發(fā)展進(jìn)步對計(jì)量測試儀器向智能化方向發(fā)展具有重要推動(dòng)作用，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展速度非常之快，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過的傳統(tǒng)的計(jì)量測試儀器。我們平常所說的計(jì)量測試主要是傳統(tǒng)的“儀器”、“儀表”、“計(jì)量”、“測試”，但是現(xiàn)代計(jì)量測試儀器已經(jīng)不僅僅限于這些，它包含“智能儀表”、“自動(dòng)測試系統(tǒng)”和基于多傳感智能檢測的“專家系統(tǒng)”，它是一切以計(jì)算機(jī)為信息處理核心的智能檢測設(shè)備的總稱。且現(xiàn)代計(jì)量測試儀器已經(jīng)將儀表儀器無計(jì)量測試完美結(jié)合到一起，二者已經(jīng)成為密切合作的整體?，F(xiàn)代計(jì)量測試儀器的自動(dòng)化程度非常明顯，并且在各種新興科學(xué)技術(shù)的影響下已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測量。智能化信息處理以及儀器仿人化功能也取得了巨大的進(jìn)步。計(jì)量測試儀器的智能化和自動(dòng)化也大大節(jié)約了人力資源，過去依靠人工計(jì)算和測量難度大且信息處理速度慢。現(xiàn)代計(jì)量測試儀器能自動(dòng)采集測量信號，自動(dòng)調(diào)節(jié)測量量程，自動(dòng)控制測量過程，還能自動(dòng)處理測量信息，大大提高了工作效率，也使測量結(jié)果的準(zhǔn)確性更有保障。除此之外，很多人工無法觀測的數(shù)據(jù)和領(lǐng)域在現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的幫助下也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量，這更使得現(xiàn)代計(jì)量測試儀器具有無可比擬的優(yōu)越性。

2 現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的主要特點(diǎn)

現(xiàn)代計(jì)量測試儀器利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在很大程度上大大解放的人類，其主要特點(diǎn)就是智能化，即通過儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化檢測。智能化檢測的范疇與傳統(tǒng)的“測量”相比要更加廣泛，智能檢測設(shè)備綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來收集和檢驗(yàn)信息，并進(jìn)行故障診斷，將信息進(jìn)行處理，并最終做出決策?？偟脕碚f，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器具有以下特點(diǎn)：

2.1 測量過程的自動(dòng)控制

現(xiàn)代計(jì)量測試儀器通過計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制測量過程，使儀器的硬件結(jié)構(gòu)得到了簡化，儀器的自動(dòng)化程度也大大提高。因此，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器可以自動(dòng)穩(wěn)零放大、自動(dòng)極性判斷、自動(dòng)量程切換、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)、自動(dòng)報(bào)警、過載保護(hù)、非線性補(bǔ)償、多功能測試和自動(dòng)巡回檢測。這使計(jì)量測試工作更加順利高效的進(jìn)行，推動(dòng)了計(jì)量測試技術(shù)的進(jìn)步。

2.2 測量數(shù)據(jù)的智能化

智能化數(shù)據(jù)處理給計(jì)量測試工作提供了極大的方便，計(jì)量測試儀器通過計(jì)算機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)線性化處理、算術(shù)平均值處理、加權(quán)平均值計(jì)算、數(shù)據(jù)融合計(jì)算、快速傅立葉變換、相關(guān)分析、模糊信息處理和其它估計(jì)算法，這彌補(bǔ)了以前人工測量的缺陷，既提高了測量的精確度，又提高了信息處理的效率。

2.3 具有極強(qiáng)的靈活性

與傳統(tǒng)的硬件檢測裝置相比，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器不用改變元器件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算機(jī)軟件控制，使生產(chǎn)、復(fù)制、修改等工作變得更簡單，修改功能和性能指標(biāo)也十分簡單，具有很強(qiáng)的通用性和靈活性，組建、安裝也比傳統(tǒng)硬件檢測設(shè)備更容易。

2.4 測量速度快

現(xiàn)在是一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，計(jì)量測試的技術(shù)也進(jìn)入了一個(gè)高速時(shí)代，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的測量速度越來越快，測量的效率極高。加上高速顯示、高速存儲(chǔ)、高速通信等設(shè)備的保駕護(hù)航，促使高速檢測得到快速發(fā)展。

3 現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展趨勢展望

人類超強(qiáng)的智慧大大促進(jìn)了現(xiàn)代科技的發(fā)展進(jìn)步，在現(xiàn)代計(jì)量測試儀器領(lǐng)域，高智能和高精度成為現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展趨勢。

3.1 新型信息處理技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的融合

數(shù)據(jù)融合技術(shù)、模糊信息處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新型信息處理技術(shù)日異崛起，并與計(jì)量測試儀器相互融合，使儀器測量的可靠性和準(zhǔn)確性得到了提高。例如，在熱處理爐溫度自動(dòng)測試系統(tǒng)中，為了提高溫度測量的準(zhǔn)確性，就采用了多傳感器將數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，這在提高產(chǎn)品的質(zhì)量上發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

3.2 現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的高智能化

現(xiàn)代計(jì)量測試儀器已經(jīng)深深的滲透到國防建設(shè)、科學(xué)研究、社會(huì)生產(chǎn)和人們的日常生活的各個(gè)方面，為了便于人們使用和修改，計(jì)量測試儀器的智能化程度需要得到改善和提高，主要方法如下：①語言高智能化；②發(fā)展虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；③采用新型計(jì)算機(jī)；④采用智能部件和新型器件；⑤各種高新技術(shù)交叉滲透。

3.3 現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的通用化與標(biāo)準(zhǔn)化

通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)對與計(jì)量測試儀器發(fā)展具有重要意義，實(shí)現(xiàn)通用化和標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)大大加強(qiáng)信息的獲取和傳輸?shù)男剩南到y(tǒng)和升級系統(tǒng)也變得更加方便。當(dāng)前的計(jì)量測試儀器還不具備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，接口與總線系統(tǒng)多種多樣，給獲取和傳輸信息以及系統(tǒng)更改與升級工作帶來了不便。如果能利用新興科學(xué)技術(shù)對接口和總線系統(tǒng)制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或制定集中相互兼容的借口和總線系統(tǒng)，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器就能分散使用與大范圍聯(lián)網(wǎng)使用或與其它非檢測性網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息共享。

4 結(jié)語

人類社會(huì)的生產(chǎn)生活都離不開計(jì)量測試儀器，現(xiàn)代計(jì)量測試儀器融合了新技術(shù)、新材料和新工藝，自動(dòng)化和智能化程度越來越高。這些都離不開基礎(chǔ)研究和創(chuàng)新，只要在實(shí)際生產(chǎn)生活中將理論運(yùn)用到實(shí)踐中，才能從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)推動(dòng)現(xiàn)代計(jì)量測試儀器發(fā)展的新技術(shù)新信息，不斷地推動(dòng)現(xiàn)代計(jì)量測試儀器的發(fā)展與進(jìn)步。