信息技術在儀器儀表中的應用分析

嚴名輝

摘 要：隨著我國產業化不斷升級改造，舊有的儀器儀表結構復雜，成本高等特點被逐漸淘汰。我國各個產業不斷地被信息產業滲透，儀器儀表是測量和控制的重要設備，對我國工業化生產制造、加工、應用都起著巨大作用。因此，把信息技術應用在儀器儀表中能夠優化我信息產業結構，本文主要簡單對幾種常見的儀器采用信息化技術升級的后進行分析，并查閱了解了國內外儀器儀表的現狀，以此對信息化儀器儀表的未來做了展望。

關鍵詞：信息技術;儀器儀表;應用分析

引言：隨著我國科學技術不斷發展，社會信息化程度越來越高，各個領域對于信息化產業依賴也逐步加大。我國對儀器儀表的要求越來越嚴格，功能需求也成多元化。壓阻、光電、電磁感應等通過這一類物理化學效應對弱信號處理運算大量在儀器儀表中應用，從而提升我國對多種參數，超高復雜計量的觀測能力[1]。

儀器儀表主要有通用型和專業型兩種，主要是對被測物質進行測量和分析。

一、信息技術應用于儀器儀表

（一）自動化和控制系統

1、儀表數字化。通過接收弱信號處理，使模擬信號顯示為精確度較高的數字，方便讀取。

2、儀表智能化，通過計算機微型化，自動控制儀表自行監測、自行校準等程序實現儀表智能化。

3、通過儀表總控系統可對不同項目的單元監測，并根據各個控制軟件來對項目單個或項目整體進行優化。

4、網絡技術把各個儀表連接起來，實時監測儀表各項數據來監測各項目運行情況，再同相關軟件和總線協議進行調控。

我國現場總線協議起步較晚，但市場需求量大，要求標準高。因此，我國在發展現場總線技術時要和基金會建立聯系，用非常低的代價換取國內外豐富的技術和經驗。我國第一套現場總線認證是清華大學實驗室采納國際現成技術和我國實際情況結合開發出來的[2]。

（二）電工類儀表

1、將弱信號獲取后處理，將其轉化為數字在儀器儀表上顯示出來，這樣可以簡化步驟，獲取高精度數據，從而提高儀器儀表的精確度。

2、在測量時實時測量，并且能夠將相關數據高速處理、分析，這樣提高了儀器儀表的效率和準確度。

3、自動化測試系統，通過軟件控制將儀器儀表智能化、硬件、虛擬機等相互搭配組成一個整體，能夠更好干部群眾愛工業、生活中使用。

4、智能電表計費管理和電網調度系統中，電力的階梯計費，分時間計費，預交電費，電網在夏季用電緊張的調度等通過軟件調控進行自動化計量與分配。

（三）分析儀器

1、將光電信號轉變成弱信號分析，一般包含質譜信息的獲取分析，自然可見光的獲取分析等。

2、分別套裝在相應對象的數學模型，通過計算機軟件來處理信息相關數據，從而為科學項目的研究提供保證。

3、樣品進入儀器中全程自動化、智能化分析檢測。計算機針對樣品經過一定程序的各個參數評估得到最終結果。

4、在自動化系統里，可以通過多個儀器連接，數據上傳至總控。通過網絡來實現多種參數的監測與控制。

（四）光學儀器

1、將光信號、電信號、弱電信號識別然后通過光學信息轉化，從而提高儀器的敏感性，使所得數據更加準確。

2、對圖形圖像進行讀取轉化為顯示器上的圖像，方便觀察、研究、記錄。

3、在顯微鏡中，光電技術可以提高顯微鏡的分辨率，從而提高觀察精度。

4、容柵、激光干涉等信息分析轉換可以對物體的形狀和尺寸進行自動精確的測量，也可對地理環境進行準確測量。

5、在處理復雜的數據同時為了減少干擾因素，可以通過計算機軟件自動化采集信息進行數據采集、分析并給出結果。

（五）試驗機

1、試驗機在通過更換靈敏度較高的傳輸感應裝置，獲取力、位移信息，和傳統的機械試驗機相比，信息化試驗機體積小巧，結構簡化，準確度高。

2、應用現代數字化總線技術可以實現多種儀器組合同時接入一臺控制中心，實現實時多數據測量分析處理，簡化了結構。提升了效率

3、計算機軟件、網絡可以對試驗機的全程試驗進行全面監控，分析處理，不需要人工進行干預，這樣擾因素大大減少，得到的數據更加理想。

（六）氣象儀器

在氣象中，信息技術主要對戶外儀器的多種數據通過互聯網傳輸至數據處理中心，有數據中心控制軟件在數學模型的基礎上對數據進行分析，并給出結果。這些過程大都是在不同時間、不同地點匯總至相同地方，實時遠距離處理的。

（七）實驗室儀器

電子化天平，操作簡單，誤差小。通過將物理數據采集轉化成電信號顯示出來。

通過信息化對高敏感物件進行信息讀取，減少誤差因素。

二、儀器儀表在世界的發展

（一）國內產品發展情況

20世紀80年代我國儀器儀表行業和國際相比還有較大的距離。微電子技術、計算機信息技術等在儀器儀表中約15%。國家針對這一情況，立項開展自動化儀表及控制的相關研究，重點放在了工業通訊領域、計算機相關產業、儀器智能化等。目前我工業儀器儀表只有一部分達到國際水準，我國儀器儀表自動化品種齊全，行業之間分化嚴重，同類產品市場份額拉大。

在進出口方面，我國儀器儀表的進出口都有大幅度的增長，出口可以帶動我國儀器行業技術提升，進口可以看到我國儀器儀表和國外相比仍有差距，還有很大的提升空間。

（二）國外發展情況

國外儀器儀表現場總線已經完成高速轉變，可以接入互聯網，這樣可以實現整個工藝的信息共享，企業之間。工廠之間，學校實驗室的傳輸。

三、未來趨勢

國際儀器儀表在制造過程中采取規模化微型機械加工來提高儀器的靈敏度，加大對模擬儀器數字化的轉變，通過不斷對計算機信息軟件進行優化來到達儀器使用更加穩定，更加智能，更加精確。

通過計算機開發面向不同項目的軟件，把儀器上的機械按鈕轉變為計算機顯示器上的虛擬控制按鍵，來完成儀器內部各種元件的整合調配，從而更加方便使用者從事多種、復雜的試驗應用。

高速采樣技術。通過現代通訊技術實現各個儀器儀表之間的互聯互通，通過網絡，實時快速高效的智能化分析測量。提高不同廠商不同儀器之間的互融互通，開發各自的總控系統，提高彼此的兼容性，接入高速網絡，再與現代化管理體系輔助，實現全程科學化、自動化管理。同時也可以借助虛擬化手電，通過數字技術，把通用儀器組建起來，實現儀器的靈活選用，從而能夠對氣象、災害等進行自動監控。

儀器儀表隨著技術不斷的上升，成本逐步降低，應用范圍不斷擴大呈現微型化趨勢，如醫療領域便攜監測設備，航天、軍事上的應用。隨著市場需求多元化，儀器儀表也不單單只有一種功能，往往是集多種功能為一體的綜合性產品。更加智能化，儀器儀表與最新的人工智能相結合，利用計算機模擬人的一部分能力，大大減輕了人的負擔，提高了社會效益。很多儀器也和互聯網融合，實現儀器儀表之間的網絡化，便于信息的傳輸與共享[3]。

結束語：信息技術在今后的社會中越來越重要。不論是就有的科學技術還是新的創新都離不開信息技術的支持，在技術應用中信息技術起到了互聯互通。因此，只有儀器儀表信息化，才能實現我國工業化社會的穩步發展。面對目前我國和國際的巨大差別，我國儀器行業不應把目光集中在落后信息儀器儀表的應用上，更加應該注意與國際接軌，攻關前沿難題，拉近我國與國際儀器儀表行業水平，爭取反超，這樣才能夠使我國經濟增長不受儀器儀表行業信息技術應用的拖累。讓儀器儀表信息技術在我國成為經濟的助力，也使儀器儀表行業能夠健康快速地發展。

參考文獻：

[1]韓月新. 計算機技術在儀器儀表中的應用[J]. 全文版：工程技術， 2016， 000（005）：P.233-233.

[2]韓月新. 計算機技術在儀器儀表中的應用[J]. 工程技術（全文版）， 2016（5）：00233-00233.

[3]楊帥邦， 張曉艷， 邢愛祖. 計算機程控技術在儀器儀表中的應用[J]. 建筑工程技術與設計， 2017， 000（027）：2099-2099.