現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的特點(diǎn)與發(fā)展方向

李宏校

（寧夏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，寧夏 銀川 750001）

現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的特點(diǎn)與發(fā)展方向

李宏校

（寧夏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院，寧夏 銀川 750001）

計(jì)量?jī)x器對(duì)人類認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)世界具有重要的意義，對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常重要的影響，在國防建設(shè)、社會(huì)生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重要的作用，人們的生活也越來越離不開計(jì)量測(cè)試儀器。本文詳細(xì)說明了計(jì)量測(cè)試儀器的概念和特征，對(duì)現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的特性和功能做出了闡述，并對(duì)計(jì)量測(cè)試儀器發(fā)展趨勢(shì)做出了預(yù)想。最后，本文對(duì)計(jì)量測(cè)試科學(xué)未來的發(fā)展之路做出了展望。

計(jì)量測(cè)試儀器；特點(diǎn)；發(fā)展方向

1 前言

計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展是人類進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的重要標(biāo)志。計(jì)量測(cè)試技術(shù)是支撐現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)五大支柱之一。西方國家對(duì)計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展給予了高度的重視，制訂了一系列政策來支持計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展，將計(jì)量測(cè)試儀器列為信息學(xué)科和信息產(chǎn)業(yè)。計(jì)量測(cè)試儀器并不能給國家?guī)砭薮蟮墓I(yè)產(chǎn)值，但卻是影響國家工業(yè)生產(chǎn)的一大因素，關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國也必須重視計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)、政策等方面都要給予適當(dāng)?shù)闹С郑源藖硗苿?dòng)計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展，從而推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 計(jì)量測(cè)試儀器的基本概念

（1）儀器儀表與計(jì)量測(cè)試的關(guān)系。儀器儀表與計(jì)量測(cè)試既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，儀器儀表通常是檢測(cè)物理、化學(xué)等數(shù)值的設(shè)備，注重研究測(cè)量的原理、方法、工藝，關(guān)注的是其實(shí)現(xiàn)的過程。計(jì)量測(cè)試不僅僅是通過測(cè)量獲取信息，還要對(duì)信息進(jìn)行處理，即計(jì)量測(cè)試包含測(cè)量與計(jì)算兩個(gè)方面。計(jì)量測(cè)試要通過儀器儀表來達(dá)到對(duì)被測(cè)量的觀測(cè)的目的，并進(jìn)一步處理觀測(cè)所得的信息。從而完善觀測(cè)結(jié)果。儀器儀表是順利進(jìn)行計(jì)量測(cè)試的橋梁，計(jì)量測(cè)試則為儀器儀表提供了發(fā)揮作用的舞臺(tái)，二者的關(guān)系密不可分。（2）現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的范疇。科技的日新月異也帶動(dòng)著計(jì)量測(cè)試儀器向智能化方向發(fā)展，現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器已經(jīng)以迅猛的速度超越了傳統(tǒng)，計(jì)量測(cè)試的范疇已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的“儀器”、“儀表”、“計(jì)量”、“測(cè)試”，它包含“智能儀表”、“自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)”和基于多傳感智能檢測(cè)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(cè)設(shè)備的總稱。且現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器已經(jīng)將儀表儀器無計(jì)量測(cè)試完美結(jié)合到一起，二者已經(jīng)成為密切合作的整體。計(jì)量測(cè)試儀器在各種新興科學(xué)技術(shù)的影響下已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)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(cè)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(cè)量難度大且信息處理速度慢。現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器能自動(dòng)采集測(cè)量信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)測(cè)量量程，自動(dòng)控制測(cè)量過程，還能自動(dòng)處理測(cè)量信息，大大提高了工作效率，也使測(cè)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(cè)的數(shù)據(jù)和領(lǐng)域在現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的幫助下也能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，這更使得現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器具有無可比擬的優(yōu)越性。

3 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的特點(diǎn)

現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在很大程度上減少了人力資源的應(yīng)用，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(cè)。智能化檢測(cè)的范疇與傳統(tǒng)的“測(cè)量”相比要更加廣泛，智能檢測(cè)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。總得來說，現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器具有以下特點(diǎn)：（1）測(cè)量過程的軟件化控制。現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器通過計(jì)算機(jī)軟件來使測(cè)量過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，這種軟件控制的方式使儀器的硬件結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，儀器的自動(dòng)化程度也大大提高。因此，現(xiàn)代計(jì)量測(cè)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(cè)試和自動(dòng)巡回檢測(cè)。這使計(jì)量測(cè)試工作更加順利高效的進(jìn)行，推動(dòng)了計(jì)量測(cè)試技術(shù)的進(jìn)步。（2）測(cè)量數(shù)據(jù)的智能化處理。智能化數(shù)據(jù)處理給計(jì)量測(cè)試工作提供了極大的方便，計(jì)量測(cè)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(cè)量的缺陷，既提高了測(cè)量的精確度，又提高了信息處理的效率。（3）靈活性極強(qiáng)。與傳統(tǒng)的硬件檢測(cè)裝置相比，現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器不用改變?cè)骷拖到y(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(jiǎn)單，修改功能和性能指標(biāo)也十分簡(jiǎn)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(cè)設(shè)備更容易。（4）測(cè)量速度快。現(xiàn)在是一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，計(jì)量測(cè)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(cè)試儀器的測(cè)量速度越來越快，測(cè)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(cè)得到快速發(fā)展。

4 現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)層出不窮，高智能和高精度成為現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展趨勢(shì)。（1）采用新型信息處理方法。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(cè)試儀器相互融合，使儀器測(cè)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(cè)試系統(tǒng)中，為了提高溫度測(cè)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。（2）高智能化發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)代計(jì)量測(cè)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(cè)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）通用化與標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展趨勢(shì)。通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)對(duì)與計(jì)量測(cè)試儀器發(fā)展的意義重大，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(jí)系統(tǒng)也變得更加方便。當(dāng)前的計(jì)量測(cè)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(jí)工作帶來了不便。如果能利用新興科學(xué)技術(shù)對(duì)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(cè)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(cè)性網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息共享。

結(jié)語

社會(huì)生產(chǎn)、科學(xué)研究甚至軍事建設(shè)等方面均無法脫離計(jì)量測(cè)試儀器而發(fā)展，它是新技術(shù)、新材料和新工藝相融合的結(jié)晶。現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展離不開創(chuàng)新，計(jì)量測(cè)試技術(shù)的從業(yè)人員要注重基礎(chǔ)研究的重要性，將理論運(yùn)用到實(shí)踐中，發(fā)掘生活中能推動(dòng)計(jì)量測(cè)試儀器發(fā)展的新信息，不斷將新科技運(yùn)用到計(jì)量測(cè)試儀器的研發(fā)上，加快計(jì)量測(cè)試儀器的發(fā)展。

[1]計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)編寫組.計(jì)量測(cè)試技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國計(jì)量出版社，1996.

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