仪器仪表智能化进展

杨武进

贵州天福化工有限责任公司

摘要：自21世纪起，我国的社会主义市场经济发展迅速，科技也在逐步发展。加入世贸后，我国的教育、交通、医疗等领域都采用了智能化的仪器，自动化设备方便了人们的日常生活。文章就当前仪器行业的发展状况作了简要地分析，最后指出了今后智能仪表的发展趋势。

关键词：仪器仪表; 人工智能；进展

前言：智能化，指的是能够根据环境的变化，做出相应的反应。这里所说的智能化，它是一种通过计算机收集、处理、理解和筛选信息而实现智能工作的一种方法。同时，智能技术也达到了一个新的高度。而我们在此所谓的智能化，仅仅是智能技术的初步发展，就是将仪器仪表与计算机、微电子技术、人工智能等现代技术融合在一起。

一、仪器仪表智能化的进展分析

（一）计算机技术对于仪器仪表智能化的推动

　　今天计算机技术发展得很快，CPU的运算能力也在不断地提升。许多科学家相信，电脑中央处理系统在今后的岁月里会有更快的发展。目前，电脑的处理能力主要有图像、视频、宽带等几种。电脑的运算能力也在这几个方面得到了加强。在电脑软体及硬体方面，迅速地更新与升级，它将极大地影响到仪器仪表的智能化发展。此外，计算机的人机互动功能近年来也有了很大的进步，最初的人机交流依赖于文字和字符进行交互，后来又可以通过多媒体信息来进行人机互动。目前，可以利用虚拟现实技术实现人机互动。由于虚拟现实技术的发展，在电脑里，他可以用3D的方式来模拟真实的世界。这是一种根本性的变化。随着信息技术在虚拟现实中的广泛应用和传播，将对仪器仪表的智能化产生很大的促进作用^[1] 。

（二）微电子技术对于仪器仪表智能化的推动

　微电子技术是从20世纪70年代开始发展，上世纪90年代，微电子技术开始迅速发展。目前，电子芯片的线宽度已达0.35~0.25亚微米。当线宽度变窄时，以前的一台仪器仪表的机箱，现在已经能压缩成一枚芯片了。这种快速发展的微电子技术，这必将对仪器设备的智能化发展起到巨大的促进作用。最近几年，微电机的发展比最初的预计要快得多。按照摩尔定律，未来十年，微电子技术将会进一步发展，而且发展得非常迅速。随着微电子技术的迅猛发展，必将对仪器设备的智能化发展起到巨大的促进作用。目前，由于微电子技术的发展， ASIC无论在集成度、制造速度、成本上都有很大的提高。这一提高对智能仪表的发展有着重大的意义。现在的 ASIC，可以根据使用者的需求，因此，采用 CAD技术，在芯片上实现了最尖端的智能仪表系统。这种仪器的制造方法，不但节省了时间，而且还简化了结构，大大提高了系统的整体性能。此外，存在一种 D SP的数字信号处理器，这个处理器正在快速地发展，现已成为电脑软体、电器、网路等重要元件，目前，该数字信号处理器已成为仪器设备中的一个重要组成部分。近年来，由于 D SP技术的迅猛发展，无论是速度还是体积，都有了很大的提升。D SPS的概念是最近提出的，将 D SP技术和 ASIC技术、软件开发工具等有机地结合起来，集合是一种新的体系。D SPS是一种新的观念，这无疑会极大地促进仪器的智能化^[2]。

二、智能仪器仪表发展的特点

（一）智能化

智能控制是当今控制和监测领域的发展趋势。减少员工，实现全过程的智能化监测，这个系统的工作不需要任何人的引导。可以节省大量的劳动力和费用。使用软件快速地处理问题，使用效率得到改善。而且随着软件技术的提升，他的系统也会随之提升。可以很轻松地将仪器仪表更新，使仪器的使用寿命得到延长。

（二）多功能化

智能仪表的特点是具有多种功能，例如，函数产生器，它具有各种波形发生器、频率合成器、脉冲发生器等多种功能，与频率合成器和特殊的脉冲发生器相比工作效率更高，同时也可以提供一些有用的测试资料，有能力迅速地处理问题，节省时间，增加生产力。

（三）微型化

信息技术，微机械技术和微电子技术的研发。在市场上得到了广泛使用，从而改变了仪器的形式，逐渐发展成为小型的，功能完善的智能仪表，能够实现信息收集、整理、处理与其他设备的连接。该设备在医学、电气、航天、自动控制等方面得到了广泛的应用。

三、智能仪器仪表发展趋势

（一）满足远程监控

随着智能仪器仪表在科技的不断发展，已经逐渐地建立起了联系。如果把智能装置加到监控系统里，就像一个一个的工作站与计算机连接起来，实现资源共享，最小化生成成本，要使监控体系得到充分的利用。在进行远程监测时，应使用智能总线仪表，介绍了微电子技术、现代计算机技术、网络通信技术、仪器监控技术等技术的应用。它不但可以测量，也可以存储，通过遥控装置来获得测量结果，对设备的故障进行及时地分析和反馈，确保设备的工作状态。

（二）提高智能仪器仪表的运行速度

在软件模块化和硬件软化中存在计算机虚拟仪器，这一阶段的发展非常迅速，它为开发智能化仪器提供了一条捷径。仪器制造商过去使用的是源代码进行产品设计，能够为顾客提供智能化的虚拟设备，为了加快设备运行的速度和程序设计的效率，设备制造商吸取经验，并持续提高，研制出适应随着时代的发展的智能仪表，对虚拟仪器的结构性能进行了改善。巧妙地利用了智能化手段，节省了大量的人力、物力、财力、方便用户使用。在使用了智能技术之后，可以设定各种仪器，并跟踪它们的运动，再进行鉴别和管理，并生成数据存储起来。再加上智能管理下，该驱动器可以自行探测它的工作状态，可以在短时间内找出问题，它的可靠性得到了极大地改善，降低了出错的概率，生产力得到了改善。比如，如果将某些高级的数码系统加以应用，便可以使其制造性能上获得提升，是一种多功能、高精度的仪器仪表综合仪器。产品不但在应用效果上更好，而且价格也会便宜许多。

（三）节能环保

提高了生产技术的同时，还要注意我们所处的环境。不要因为对新技术的盲目追求而忽视，生存环境的重要性。所以，发展仪器设备必须基于对生存环境来进行研发，无论是噪声或废气，或者说，对材料的利用和应用，都有严格的规定。保证其能源节约和环境保护。为了更好地保护环境和能源，这些设备才能在人类的生活中长期存在。在产品技术上进行革新，其目的是不损害生活环境，这才能实现可持续发展的目的。

（四）总线化

广泛采用现场总线技术，这使得建立一个中央和分散的测试系统更加简单。但是，由于集中式测控系统已不能满足复杂、远程、大范围的要求，因此需要建立一个能够实现多个现场仪器的数据共享的网络。在此背景下，现场总线控制系统就应运而生。现场总线是一种开放、双向、全数字化的多站通讯系统，它适用于现场智能仪器和中央控制。当前，现场总线技术已在世界范围内得到了广泛应用，这给工艺测量与控制仪器的发展带来了广阔的发展空间，同时也为实现高精度、高稳定、高可靠、高适应性、低消耗等领域的发展提供了广阔的发展空间^[3]。

四、结束语：总体而言，随着计算机技术、微电子技术、人工智能技术的不断发展，智能化水平的提高将对人类的科研、生产产生极大地促进作用。本文从智能仪器的概念出发，并对智能仪器仪表的发展与前景作了讨论与分析，以期对我国仪器设备的智能化发展起到一定的推动作用。相信未来十年，仪器仪表的智能化必然会取得新的突破。

参考文献：

[1] 姜家麒. 仪器仪表的智能化与科技创新[J]. 中国科技投资, 2021(32):4.

[2] 孟伟, 于得水. 仪器仪表智能化的进展[J]. 工业C, 2015, 000(002):P.91-91,93.

[3] 靳芮元, 吴吉翔. 仪器仪表智能化进展[J]. 引文版：工程技术, 2016, 000(004):P.9-9.