智能仪器仪表的现状分析与未来展望

智能仪器仪表的现状分析与未来展望
摘要：信息技术是推动科学技术高速发展的关键技术。

智能仪器仪表行业作为信息产业的重要组成部分推动着我国科学技术和经济的发展。

本文对智能仪器仪表的基本组成、优势、现状及未来发展作了深入分析和具体介绍，并提出了今后智能化仪器仪表的设计方向。

关键词：智能仪器仪表；现状分析；发展趋势。

中图分类号：tg333.2 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）23-593-01
0、前言
智能仪器仪表是将计量测试、过程控制处理、智能操作、电子通信等新兴技术与传统技术相结合的新型工具。

它不但替代传统智能仪器仪表承担着对信息进行测量、采集、分析、控制的传统功能，也帮助人类了解世界和改造世界，在科技快速发展的新信息时代中发挥着重要作用。

一、智能仪器仪表的组成
通常情况下，智能仪器仪表由硬件和软件两部分组成。

硬件部分主要包括信号的输入与输出通道、微控制器及外围电路、人机交换通道、标准通信接口等部分。

由于只有少数被测信号为电量参数，大多被测对象都是非电量，因此首先要利用传感器将被测到的非电量信号转换为电信号。

大多数传感器产生的信号都很微弱，通常只是uv（mv）或ua（ma）的量级，所以必须用高输入
阻抗的运算放大器对其进行放大，达到一定的幅度（通常为几伏或安）以便于观察测量。

为了去掉各种干扰和噪声需进行滤波操作，选取信号中一定频率范围的信号，将干扰降到最低。

若信号的大小和a/d转换的输入范围不一致，就要采用电平转换，必要时要增加增益放大器对信号分段放大以保证转换精度。

一般采用多路开关对多路电路的被测信号进行切换，使各路信号共用一个a/d转换器。

如果模拟信号变化相对缓慢，可以直接加到a/d转换器的输入端；如果信号变化较快，就要通过采样保持器以保证a/d转换的精确度。

转换后的数字信号传送到单片机，单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据处理，可选择将结果显示、打印或储存。

单片机还可将经过运算得出的结果与存储器中存放的理想值比较，采用适当的调节控制方法，向执行部件输出相对应的控制信号。

软件部分主要由监控、接口管理和数据处理三大程序组成。

监控程序针对于仪器的键盘和显示器，实现通过键盘输入数据的功能，或进行功能设置进而完成显示器对处理后的数据以相应形式显示
的任务；接口管理程序主要完成数据采集、存储、通信等任务；数据处理程序主要完成数据滤波、运算、分析等任务。

二、智能仪器仪表的优势
1、灵敏度高，反应快速
灵敏度是指系统的输出变量对系统特性或参数变化的敏感程度。

智能仪器仪表可以对微小的输入变量或参量变化产生反应，提高了仪器对输入信号的反应速度和处理能力，强化了性能。

2、可靠性强，误差小
可靠性是指元件、产品或系统在一定的时间和条件下无故障执行指定功能的能力。

智能仪器仪表由先进的元件和简洁的应用程序组成，因此简化了运行步骤，提高了运行效率，降低了故障率，减小了误差，提高了可靠性，优化了产品的操作性。

3、能耗低，适应性好，抗干扰性优
智能仪器由低耗元件构成，可以节约资源，降低使用成本，提高收益。

在使用过程中，工作人员可以直接调节智能元件的参数，更改相关程序以改变元件的性能来适应不同的使用环境，降低环境因素对仪器的干扰。

三、智能仪器仪表的应用领域
由于智能仪器仪表优势明显，实用性强，已经在人们的生产生活中发挥着重要作用。

1、在航空航天领域中可以将接收到的语言、文字、声音和图像信息转变为电信号或光信号进行传输和处理
2、在医疗卫生领域可以对已知物质进行检验，对未知物质进行鉴定，可实行病毒检测、细胞跟踪等技术，从而达到提早治疗快速治愈的目的
3、在工业领域实现自动控制，远程检测，使生产活动达到网络化、虚拟化，节约人力物力财力
4、在军事领域实现远程监控，无人侦察，保护祖国领土完整、人民生命财产安全不受侵犯
四、我国的行业现状，面临的差距以及改进措施
近几十年以来，我国智能仪器仪表产业已经发生了翻天覆地的变化，成为亚洲第二大智能仪器仪表生产国，在国际社会上也有举足轻重的地位。

近几十年的努力，已经为我国智能仪器仪表事业的持续发展夯实基础。

我国未来的智能仪器仪表道路前途光明，不可估量。

但是，我们不能骄傲，毕竟我们与发达国家还存在如下差距：整体技术起步晚，高新技术产业方面落后较大；产品品种单一，高尖端产品少，市场占有率低，产品质量不过硬，导致产品寿命短、故障率高；科研人员自主研发能力不够，创新意识不强，高端人才流失严重；企业规模小，缺乏良性竞争；国家相关政策及法律法规不完善等等。

为此，我们要采取以下措施来缩小差距：
1、改变旧观念，增加新认识
长期以来，很多企业将主要精力集中于经营和规模扩张，在技术引进、融资、招商等对外合作中，只追求引资规模、产销利税等经济利益。

企业必须改变这种观念，以科研为本，树立正确的营销理念，将研发产品作为企业的立业之本。

2、相关部门要颁布条令条例，出台政策进行宏观调控
政府要鼓励企业兼并重组，调整产业结构，提高智能仪器仪表制造业产业的集中度，引导技术成熟、自主创新能力强的企业做大做强。

除此之外，要调整进出口政策，调整市场进口额，降低进口产品的市场占有率，刺激国有产业快速发展，为国内企业发展营造更大的空间。

3、提高产业创新能力
我国智能仪器仪表管理和科研界应该更换新的思想，走自主创新之路，跳出模仿的思维定式。

为科研工作者创造学习和深造的机会，促进它们科研能力的提高；科研工作者也要严格要求自己，提升自己的核心技术的创新能力。

4、科学家应该走出实验室，了解市场动态
智能仪器仪表研发、生产必须从用户的需求出发，产品设计、改进、发展完全由用户和市场决定。

科研人员不能闭门造车，要深入市场，不与市场脱节。

满足用户的需求是智能仪器仪表研发、生产者的首要也是最重要的任务。

六、智能仪器仪表行业发展趋势
随着人们的需求的细节化和深入化，智能仪器仪表产业的发展具有广阔前景，多角度、全方位、深层次的进步是发展的必然趋势。

1、追求高指标
提高测量控制的技术指标是智能仪器仪表产业永恒的追求。

生产高精度、高质量、高适应性的产品，延长仪表寿命，降低故障率，使产品在不同温度、湿度、气压、气流等条件下的依然可以保持较高的灵敏度。

2、利用高新技术促进高新科研成果的成熟
智能仪器仪表产品的高科技化必将成为今后发展的主流趋势。

高新技术的迅猛发展为智能仪器仪表产业发展提供了强大的推动力，为产业进一步发展提供物质、知识和技术基础。

3、微型化、智能化和网络化
从应用技术看，微小型化和智能化测量单元的嵌入式连接和联网应用技术越来越受到重视。

对于大量传感器、集成电路、单片机及控制系统等信息技术产品构成的智能仪器仪表，测量单元的微小型化和智能化将是长期发展的必然趋势。

随着智能仪器仪表所测量控制的既定区域立体化发展，局限性太强的单个形式智能仪器仪表必然会被系统化、网络化的装置取代。

七、结语
智能仪器仪表行业作为信息产业的重要组成部分推动着我国科
学技术和经济的发展。

随着科技的进步，智能仪器仪表定会向微小、强效、多功能、高精度等拥有更多高优性能的方向发展，并带领我们步入更智能的生活。

参考文献
【1】李蕾，薛剑波.智能仪器仪表及其发展趋势[a].平原大学学报，2004（6）.
【2】屈平.我国仪器仪表行业发展综述[j].电器工业，2007（7）：12-15.
【3】范世福. 我国仪器仪表界应如何应对世界经济形势的逆变[j].电气时代，2010（7）：43-47。