現代計量測試儀器特點分析

余富貴

摘 要：計量測試儀器是工業生產中重要的使用設備之一，其發展水平對工業生產及發展具有重要影響。隨著科技的發展，計量測試儀器在測量速度、準確度、數據處理、故障診斷等方面均取得巨大進步，大大擴展了測量儀器的適用范圍。

關鍵詞：計量測試儀器；測量速度；智能化

1 概述

現代社會將人、管理、工藝裝備、原材料和計量測試技術列為工業生產的五大支柱，計量測試儀器在工業生產中的產值比重不高，對工業生產發展的影響巨大，未來國防建設、社會生產和人們的生活均離不開計量測試儀器的發展。計量儀器作為人類認識和改造物質世界的重要手段，已經成為人類社會進步與繁榮的重要標志。

2 現代計量測試儀器的特點分析

隨著第四次工業革命的到來，現代信息技術已經廣泛應用到工業生產領域的各個方面，計量測試儀器智能化是現代測量儀器的主要特點，采用先進的智能檢測技術，可將樣品采集、檢測、故障診斷、信息處理及結果輸出等多項內容進行自動化處理。

2.1 測量速度快 現代計量測試儀器的高速測量是其主要特點之一，計量測試儀器檢測速度的計算從采集樣品開始計算，經過信號放大、整流濾波、線性補償、A/D轉換、數據計算和結果輸出幾項過程所用的時間。當前常用的32位PC機的時鐘頻率在500MHz以上，而高速A/D轉換的采樣頻率則在1GHz以上；除此之外，測量儀器所需用的其他部件的性能，如顯示、通信、存儲、打印、繪圖等設備也不斷完善，這為現代測量儀器測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。現代計量測試儀器的量程可通過自動化轉換技術實現智能化，從而完成采樣方式與信號通道的智能化選擇，根據測量信號的振動幅度調節測量通道的程控增益，實現儀器對待測樣品的最優化跟蹤檢測的目標。②故障診斷功能智能化。現代計量測試儀器功能越來越完善，測量通道不斷增多，儀器故障出現頻率較高。現代計量測試儀器根據測量通道的工作特性和計算機自身的自我診斷能力，檢查儀器各個單元的故障，并對其進行部位顯現、原因分析、解決方法進行自動化提示，從而提高了測量儀器的可實用性。③其他智能化功能。現代測量儀器除具備傳統的測量功能外，還可實現人機對話功能、自我校準功能、自我補償功能、自動穩零功能、自動信息存儲、報表生成、報警功能等一系列智能化功能，提高了計量測試儀器的人性化服務。

2.3 高靈活性 傳統計量測試儀器的硬件檢測設備生成工藝較為復雜，各部分零件參數分散性較大，若需要更改部分參數，則需更改元器件和系統結構；而現代計量測試儀器則以軟件為工作中心，可輕松更改儀器的各項功能和性能指標，其通用化程度和靈活擴展能力是傳統計量測試儀器無法比擬的。

2.4 多參數檢測與信息化技術的融合 現代計量測試儀器具備多個測量通道，通過計算機對不同通道的掃描采樣工作進行控制，以實現儀器對不同地點，不同時間的多次測量。然后模擬人類自身的信息綜合加工能力，根據多次測量的信息數據之間的關系，實現計量測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的準確化、可靠化、合理化及智能化。一般計量測試儀器配備的多傳感器可從多個側面觀測待測對象，以保證某部分傳感器失效時仍能得到準確的測量結果。

3 現代計量測試儀器的發展方向

隨著科學技術的不斷進步，信息化技術在計量儀器中的應用越來越廣泛，可靠性高、智能化將是現代計量測試儀器發展的方向。

3.1 數據處理方法的進一步升級 現代數據融合技術、人工神經網絡技術和模糊信息處理技術在計量測試儀器中的應用，進一步提高了測量儀器的工作性能。例如，利用融合技術將多傳感器與溫度自動測試儀器進行連接，提高測量結果的準確度，保障了熱處理產品的質量；人工神經網絡具有與人類類似的學習能力、記憶能力、聯想能力、容錯能力以及并行處理能力，其拓撲結構及權重自適應方面具有高靈活性，可在計量測試儀器的故障診斷中推廣使用；模糊信息處理技術具有簡單、方便、易于邏輯計算的優點，智能傳感器和智能儀器可采用該技術建立可用于檢測儀器的有效算法。

3.2 智能化進一步升級 計量測試儀器在未來發展中，將遠遠超過現有的語言能力，其指令功能將異常強大、圖形指令進一步豐富、軟件設計不斷簡化，以提高儀器的實用性；利用虛擬現實技術，提高計量測試儀器功能的同時，降低硬件成本；計算機單片機的發展、PC機、工控機和系統機的進步，將不斷深入計量測試儀器中，提高儀器的工作性能及智能化程度；現代計量測試儀器的智能化和系統可靠性的實現，需要智能傳感器、控制器、數字信號處理器、數字電位器等多個零件的協同發展；人工智能系統、專家系統、納米技術、新材料技術等多個學科技術的交叉滲透是當前科技發展的主要特點，計量測試儀器在未來發展過程中，也將不斷引進多種交叉學科，以提高儀器的整體性能。

3.3 標準化程度不斷提高 現代計量測試儀器的通用化和標準化對其信息獲取和傳輸、系統升級具有十分重要的作用。當前測量儀器的接口及總線系統數目較多，各個接口的標準不一，致使其通用性大大受阻，嚴重影響了計量測試儀器的應用范圍。在未來發展中，將制定全球范圍內通用的幾種接口及總線系統標準，以提高不同設備之間的兼容性，為后期的設備及系統的組建、更改、升級可擴展打下良好基礎。

提高計量測試儀器的通用化及標準化，可實現分散儀器設備的聯網使用。當需要觀測多個目標、信息量較大時，可將各部分器件進行連接，組裝成大型智能檢測系統或巨型智能檢測網絡；當觀測目標單一，不需要大系統檢測時，可通過指令命令單個部件進行檢測工作，以減少系統不必要的損耗。

4 總結

計量測試儀器是工藝生產中應用較為廣泛的設備之一，現代計量測試儀器相對于傳統測量儀器，已經在測量速度、測量準確性、故障自我排查及應用范圍等各方面取得了巨大進步。隨著科技的不斷發展，新型的計算技術、交叉學科的深入、網絡技術的發展均為計量測試儀器的發展提供了良好的環境，未來計量測試儀器將在數據處理、智能化、標準化等方面不斷發展，以更加靈活高效的工作狀態服務于工業生產。

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