現(xiàn)代計量測試儀器的特點與發(fā)展方向

李宏校

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

現(xiàn)代計量測試儀器的特點與發(fā)展方向

李宏校

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

計量儀器對人類認(rèn)識和改造物質(zhì)世界具有重要的意義，對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有非常重要的影響，在國防建設(shè)、社會生產(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量測試儀器。本文詳細(xì)說明了計量測試儀器的概念和特征，對現(xiàn)代計量測試儀器的特性和功能做出了闡述，并對計量測試儀器發(fā)展趨勢做出了預(yù)想。最后，本文對計量測試科學(xué)未來的發(fā)展之路做出了展望。

計量測試儀器；特點；發(fā)展方向

1 前言

計量測試儀器的發(fā)展是人類進步與社會發(fā)展的重要標(biāo)志。計量測試技術(shù)是支撐現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)五大支柱之一。西方國家對計量測試儀器的發(fā)展給予了高度的重視，制訂了一系列政策來支持計量測試儀器的發(fā)展，將計量測試儀器列為信息學(xué)科和信息產(chǎn)業(yè)。計量測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)濟的發(fā)展。我國也必須重視計量測試儀器的發(fā)展，在經(jīng)濟、政策等方面都要給予適當(dāng)?shù)闹С郑源藖硗苿佑嬃繙y試儀器的發(fā)展，從而推動國民經(jīng)濟的發(fā)展。

2 計量測試儀器的基本概念

（1）儀器儀表與計量測試的關(guān)系。儀器儀表與計量測試既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，儀器儀表通常是檢測物理、化學(xué)等數(shù)值的設(shè)備，注重研究測量的原理、方法、工藝，關(guān)注的是其實現(xiàn)的過程。計量測試不僅僅是通過測量獲取信息，還要對信息進行處理，即計量測試包含測量與計算兩個方面。計量測試要通過儀器儀表來達到對被測量的觀測的目的，并進一步處理觀測所得的信息。從而完善觀測結(jié)果。儀器儀表是順利進行計量測試的橋梁，計量測試則為儀器儀表提供了發(fā)揮作用的舞臺，二者的關(guān)系密不可分。（2）現(xiàn)代計量測試儀器的范疇。科技的日新月異也帶動著計量測試儀器向智能化方向發(fā)展，現(xiàn)代計量測試儀器已經(jīng)以迅猛的速度超越了傳統(tǒng)，計量測試的范疇已經(jīng)不再局限于傳統(tǒng)的“儀器”、“儀表”、“計量”、“測試”，它包含“智能儀表”、“自動測試系統(tǒng)”和基于多傳感智能檢測的“專家系統(tǒng)”，它是一切以計算機為信息處理核心的智能檢測設(shè)備的總稱。且現(xiàn)代計量測試儀器已經(jīng)將儀表儀器無計量測試完美結(jié)合到一起，二者已經(jīng)成為密切合作的整體。計量測試儀器在各種新興科學(xué)技術(shù)的影響下已經(jīng)能實現(xiàn)自動化測量，智能化信息處理以及儀器仿人化功能也取得了巨大的進步。計量測試儀器的智能化和自動化也大大節(jié)約了人力資源，過去依靠人工計算和測量難度大且信息處理速度慢。現(xiàn)代計量測試儀器能自動采集測量信號，自動調(diào)節(jié)測量量程，自動控制測量過程，還能自動處理測量信息，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)代計量測試儀器的幫助下也能實現(xiàn)準(zhǔn)確測量，這更使得現(xiàn)代計量測試儀器具有無可比擬的優(yōu)越性。

3 現(xiàn)代計量測試儀器的特點

現(xiàn)代計量測試儀器利用計算機系統(tǒng)在很大程度上減少了人力資源的應(yīng)用，其主要特點就是智能化，即通過儀器設(shè)備實現(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)備綜合了計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來收集和檢驗信息，并進行故障診斷，將信息進行處理，并最終做出決策。總得來說，現(xiàn)代計量測試儀器具有以下特點：（1）測量過程的軟件化控制。現(xiàn)代計量測試儀器通過計算機軟件來使測量過程實現(xiàn)自動化控制，這種軟件控制的方式使儀器的硬件結(jié)構(gòu)得到了簡化，儀器的自動化程度也大大提高。因此，現(xiàn)代計量測試儀器可以自動穩(wěn)零放大、自動極性判斷、自動量程切換、自動增益調(diào)節(jié)、自動報警、過載保護、非線性補償、多功能測試和自動巡回檢測。這使計量測試工作更加順利高效的進行，推動了計量測試技術(shù)的進步。（2）測量數(shù)據(jù)的智能化處理。智能化數(shù)據(jù)處理給計量測試工作提供了極大的方便，計量測試儀器通過計算機軟件來實現(xiàn)線性化處理、算術(shù)平均值處理、加權(quán)平均值計算、數(shù)據(jù)融合計算、快速傅立葉變換、相關(guān)分析、模糊信息處理和其它估計算法，這彌補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。（3）靈活性極強。與傳統(tǒng)的硬件檢測裝置相比，現(xiàn)代計量測試儀器不用改變元器件和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過計算機軟件控制，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。（4）測量速度快。現(xiàn)在是一個高速發(fā)展的時代，計量測試的技術(shù)也進入了一個高速時代，現(xiàn)代計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、高速通信等設(shè)備的保駕護航，促使高速檢測得到快速發(fā)展。

4 現(xiàn)代計量測試儀器的發(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)代計量測試儀器的發(fā)展趨勢。（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。現(xiàn)代計量測試儀器已經(jīng)深深的滲透到國防建設(shè)、科學(xué)研究、社會生產(chǎn)和人們的日常生活的各個方面，為了便于人們使用和修改，計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)實技術(shù)；③采用新型計算機；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。通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計對與計量測試儀器發(fā)展的意義重大，實現(xiàn)通用化和標(biāo)準(zhǔn)化會大大加強信息的獲取和傳輸?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，實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的信息共享。

結(jié)語

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

[1]計量測試技術(shù)手冊編寫組.計量測試技術(shù)手冊[M].北京：中國計量出版社，1996.

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