【原创】仪器仪表发展动态1

alfan

2007/05/29

私聊

其他仪器综合讨论

我的说明：公司近期要出版一本内部刊物，我通过学习，写了本文，由于知识的匮乏，无法达到预计的效果，现拿出来供大家消闲，不要见笑为是!

作为一个从事仪器仪表工作的技术员，有必要知道仪器仪表的发展方向，知道仪器仪表技术之风往哪个方向吹，本文将介绍仪器仪表的发展状况及趋势。
仪器仪表的发展伴随着物理、化学、数学、电子、机电、自动化和计算机等科学技术的发展而得以前进，仪器仪表主要经历了从手工仪器、传统仪器到智能仪器、虚拟仪器和网络化仪器五个发展阶段。而传统的仪器又分有三个阶段：电子管模拟仪器、晶体管模拟仪器和集成电路模拟仪器。从仪器仪表的结构上讲，仪器仪表完成三个基本功能：信号采集与控制；信号分析与处理；测得结果表达与输出。上述三个基本功能的完善程度是衡量仪器仪表发展阶段的标志。

一、仪器仪表发展概况
手工仪器是仪器仪表发展的原始形态，集体的体现形式为通用的量衡具器，比如各种玻璃仪器就是典型的代表。其发展轨迹多数已经无从可考，但可以断定其是17-19世纪，以及20世纪初期科学技术发展的强大动力。但无论如何，它只完成了信号采集和一些过程结果表达的基本任务，至于分析处理以及最终结果换算都得靠人工来完成。
传统仪器是伴随电子技术发展而发展起来的，在1904年，第一只电子管的出世，使仪器的发展进入另一个阶段。仪器仪表已经不仅仅具有原始仪器的功能，而且具有了基本的信号的处理和分析。但是，无论是电子管、还是晶体管仪器，都不能直接输出结果。随着数字芯片的出现于是智能仪器出现了。
20世纪50年代初期，数字技术的出现使各种数字仪器得以问世，把模拟仪器仪表的精度、分辨力与测量速度提高了几个量级，仪器仪表也取得了重大突破，为实现测试自动化打下了良好的基点。而且检测技术也得到日新月异的发展，各种传感器和基本物理化学理论得到深入挖掘，也为智能仪器的发展提供强有力的支撑。
20世纪60年代中期，测量技术又一次取得了进展，随着中规模和大规模集成电路的研制成功，计算机也随之诞生。计算机的引入，使仪器仪表的功能发生了质的变化，从个别电量的测量转变成测量整个系统的待征参数，从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出，从用单个仪器仪表进行测量转变成用测量系统进行测量。20世纪70年代，计算机技术在仪器仪表中的进一步渗透，使电子仪器在传统的时域与频域之外，又出现了数据域(Data domain)测试。在数据的处理上出现了多元化的方向发展，仪器仪表已经不再是单纯的测试测量功能。但是计算机和测试单元还是分立的单元，并没有形成一种整体。
20世纪80 年代，由于微处理器被用到仪器中，仪器前面板开始朝键盘化方向发展，过去直观的用于调节时基或幅度的旋转度盘，选择电压电流等量程或功能的滑动开关，通、断开关键已经消失。测量系统的主要模式，是采用机柜形式，全部通过IEEE-488总线送到一个控制品上。测试时，可用丰富的BASIC语言程序来高速测试，不同于传统独立仪器模式的个人仪器已经得到了发展。仪器仪表变成了智能化的整体，也就是通常所说的集成的仪器。
20世纪90年代，总线技术、网络技术和计算机技术给仪器仪表打上深深的烙印，仪器仪表与测量科学进步取得重大的突破性进展。这个进展的主要标志是仪器仪表智能化程度的飞跃性提高，突出表现在以下几个方面：微电子技术的进步将更深刻地影响仪器仪表的设计；DSP芯片的大量问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力；图像处理功能的增加十分普遍；VXI总线得到广泛的应用。
虚拟仪器（NI）就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能够创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少，以及出色的集成这四大优势。
网络化仪器的应用有效地降低了测试系统的成本，实现了远程测控、资源共享、测试设备远程诊断与维护。测控网络正由原来的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化、智能化的测控系统。另外，高精度测量、非接触测量和高效率测量也是测量仪器的重要发展方向。而现在的系统集成技术是网络化仪器的必经之路，也是网络化仪器的起步。从某种意义上说，基于Intenet的测控系统即网络化仪器，是测量仪器的发展趋势。

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