仪器仪表技术的发展现状与趋势

张友德

[摘 要]在科研与工业生产领域，仪器仪表在监督和保证产品质量中起着非常重要的作用。本文重在探讨它有怎样的发辰现状与发展趋势。

[关键词]仪器仪表；数字化；智能化；网络化

[中图分类号]F626.5

[文献标识码]A

[文章编号]1672—5158（2013）05—0481—01

智能仪器系集电子、单片机、自动化仪表、自动控削、计算机应用等技术于一体的跨学科的专业技术。近20年以来，智能仪器已逐步在电子信息、通迅、自动化等信息类领域普及运用。伴随着做电子技术、计算机技术的高速发展，各类测控仪器在虚拟化、网络化、智能化的发展中，已呈现出富有生命力的更加广阔的发展前景。下面，笔者结合工作实践和个人思考，对智能仪器的概况进行初步介绍，并对其发展趋势进行探讨。

一、我国仪器仪表技术目前发展状况和差距

1.我国仪器仪表技术目前发展状况

我国仪器仪表行业整体呈高速、平稳发展势态，行业呈现以下特征：

首先，我国的仪器仪表需求量日益加大，成为发展最快的国家之一。目前我国生产的部分产品已经占到全世界的十分之一；

其次，并购重组速度加快。经过几年的发展和市场竞争，电工仪器仪表生产企业的生产集中度、集约化、规模化得到进一步提高，并形成了以少数电能表企业为龙头引领整个行业发展的局面。

第三，国际标准制定达到世界水平。国内多家企业、科研院所参与研制的具有自主知识产权技术的EPA正式纳入现场总线国际标准，标志着我国在现场总线领域拥有了国际认可的自主核心技术；

第四，先进自控系统、检测仪表、高端科学仪器等在研发及应用方面不断取得突破性进展。如上海维思仪器仪表有限公司研制的多声道超声波流量计，填补了我国高压气体超声流量计的空白，具有自主知识产权。

2.我国仪器仪表技术与国际水平的差距

首先，我国仪器仪表行业与发达国家相比有10年～15年的差距。我国企业生产的产品基本能够满足科研、生产和社会各个方面的一般性需求，但是高端需要主要依赖进口；

第二，产品可靠性差。现代工业仪器仪表的总体特征是高可靠性、高性能、高适用性，我国企业的大部分产品与国外产品的差距也正在这些方面。

第三，数字化、智能化、集成化水平低。我国产品一般常规品种居多，智能型产品刚刚起步。

第四，新技术应用不够。国际上目前普遍采用电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）等技术。而在我国这些技术尚不能得到充分利用；

第五，创新能力不足。目前我国的先进仪器仪表绝大多数依靠进口，但国外最先进的仪器仪表一般都在实验室里自行研制，市场上无法买到。我国要进行第一流的科技创新活动不能只依靠进口仪器仪表，必须从现在就开展研制最先进的仪器仪表的活动。

第六，环境在线监测市场有待开拓。目前，我国环境监测仪器多是中小企业生产的中低档产品，技术水平一般，产品种类少，故障率高，使用寿命短。

二、我国仪器仪表技术的发展趋势

1.数字化

有“数字化时代骄子”之誉的DSP（Digital SignaiProcessing）“信号处理技术”与数字信号处理器DSP（DigitalSignal Processor）的结合就是数字信号处理解决方案（DSPS）。它是数字化时代解决电子仪器开放式的体系结构（OSA）设计的关键技术环节之一，其应用广度与深度正在不断扩展。DSP是一种适用于密集型数学运算与实时信号处理的做处理器，以其精巧而复杂的技术提供了丰富而优良的软硬件资源，具有良好的性价比和灵活性。它可实时完成FIR滤波、IIR滤波、FFT及DFT、各种通信体制下的信号编解码等。数字化信息时代的背景下，DSP应用几乎遍及整个电子领域。另外，随着VLSI技术的发展，在DSP系统的研制和设计中引入了并行处理技术，比如，以ADSP2106X系列并行32bit浮点DSP为代表可方便地组建大规模分布式并行系统和共享总线式并行系统，它可以满足运算量日益增长的雷达、声纳、软件无线电等应用领域的要求。以DSP为核心的技术及创新产品正成为现代仪器仪表领域的制高点。

2.智能化

微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展引起了仪器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机为主体，代替传统仪表的常规电子线路，成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。这类仪表的设计重点，己经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电路和输入/输出通道的设计，以及应用软件的开发。传统模拟式仪表的各种功能是由单元电路实现的，而在以单片机或嵌入式系统为主体的仪表中，则由编程软件、各种特殊而复杂的功能模块、简化的用户组态编程功能以及各种典型应用的控制策略包等模块组成的软件，来完成众多的数据处理和控制任务。这类仪表已经实现人脑的一部分功能，例如四则运算、逻辑判断、命令识别等，有的还能够进行自校正、自诊断，并具有自适应、自学习的能力，因此称之为“智能仪表”。

从仪器仪表技术的发展趋势来看，仪器仪表的智能化是仪器仪表发展中不可逆转的趋势，数字技术在仪表中的应用不但使其性能、精度得到了快速的提升，而伴随现场总线的问世，为仪器仪表的更新换代、产品升级以及实现进一步的高精度、高性能，特别是多参数在线实时测控与自动测控，高稳定、高可靠、高适应性、多功能、低消耗等提供了巨大动力和发展空间，让智能仪表的信息交换更为迅捷，预诊断、预维护等功能成为现实。

3.网络化

基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合，代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控领域内显现.如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等，都成为人们的新宠.网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测，还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机.与传统的仪器相比，网络仪器具有无可比拟的优势，如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛；系统操作简单，人机界面友好，便于扩展和维护；通信标准公开、一致、开放，仪器间信息资源共享，具有互操作性，可组建大规模分布式测控网络，等等.因此，网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向.

三、结束语

伴随着微电子技术、测量控制技术、计算机技术等技术不断进步和彼此渗透，更加有效地促进了智能仪器的迅速发展，智能仪器仪表因为其体积小、功能强、功耗低等优势，也迅速在家用电器、工业生产、科研系统等得到了有效运用。可以预见，在不远的将来，各种功能的智能仪器仪表会广泛地使用在社会的各个领域。

参考文献

[1]王平，浅探智能仪器及其发展趋势，硅谷，2010年04期

[2]侯立宇，我国仪器仪表行业现状及发展，机械工业标准化与质量，2011年11期

[3]宋慧欣，仪器仪表智能化渐成趋势，自动化博览，2012年10期