測量控制與儀器儀表的發(fā)展趨勢

測量控制與儀器儀表的發(fā)展趨勢

數字技術(shù)的出現把模擬儀器儀表的測量控制精度、靈敏度、速度及可靠性提高了幾個(gè)量級，為實(shí)現測量控制自動(dòng)化打下了良好的基礎。計算機的引入，使儀器的功能發(fā)生了質(zhì)的變化，從個(gè)別參量的測量轉變成測量整個(gè)系統的特征參數，從單純的接收、顯示轉變?yōu)榭刂?、分析、處理、計算與顯示輸出，從用單個(gè)儀器進(jìn)行測量轉變成用測量系統進(jìn)行測量。

90 年代，測量控制與儀器儀表科技的突破性進(jìn)展是儀器儀表智能化程度的提高； DSP 芯片的大量問(wèn)世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發(fā)展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力和圖像處理功能；現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是九十年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種用于各種現場(chǎng)自動(dòng)化設備與其控制系統的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)， Internet 和 Intranet技術(shù)也將進(jìn)入控制領(lǐng)域。

現代儀器儀表產(chǎn)品將向著(zhù)計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、多功能化的方向發(fā)展，跨學(xué)科的綜合設計、高精尖的制造技術(shù)使它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測、控制對象的信息。

未來(lái) 10 年，更高程度的智能化應包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數值、邏輯與知識的結合分析結果。利用物理學(xué)的新效應和高新技術(shù)及其成就開(kāi)發(fā)新型高靈敏度、高穩定性、強抗*力傳感器技術(shù)和測量控制儀器儀表。如：利用高溫超導量子干涉器（ SGUID ）開(kāi)發(fā)計量測試儀器、物理學(xué)測試儀器、地學(xué)和地質(zhì)學(xué)儀器、化學(xué)分析儀器、醫學(xué)儀器、無(wú)損材料檢驗儀器等。利用橢偏技術(shù)來(lái)檢測光纖、光學(xué)玻璃等，它與近場(chǎng)光學(xué)相結合，不僅可以測量表面精細結構，同時(shí)根據近場(chǎng)光學(xué)反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料，這是目前實(shí)驗研究新探索。將可調諧穩頻激光光譜儀的技術(shù)用于高精密的幾何量與機械量和多種無(wú)形態(tài)量的測量，開(kāi)發(fā)新一代微型光纖激光干涉儀，它的測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍，分辨率可達 10nm ；它還可用于稱(chēng)重，研制新型電子天平、高分辨率的壓力計等。發(fā)展納米測量技術(shù)，建立納米計量測試標準，這是當今在計量與測量技術(shù)研究中十分活躍的課題。由于以信息技術(shù)為代表的高新科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，科學(xué)分析儀器正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命性的變化，傳統的光學(xué)、熱學(xué)、電化學(xué)、色譜、波譜類(lèi)分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精密機械電子結構、實(shí)驗室內人工操作應用模式，轉化為光、機、電、算（計算機）一體化、自動(dòng)化的結構，并正向實(shí)時(shí)的現場(chǎng)、在線(xiàn)方向和更名副其實(shí)的智能系統發(fā)展（帶有自診斷、自控、自調、自行判斷決策等高智能功能）。

促進(jìn)科學(xué)儀器的工作原理、設計思想、設計方法發(fā)生明顯變化的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

（ 1 ）微分析技術(shù)即分析儀器的微型化和微量化，其共性技術(shù)有微控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測技術(shù)、微光源、微光學(xué)系統、微傳感器等，應用上述技術(shù)的分析儀器有微流控制芯片、芯片實(shí)驗室、微近紅外光譜儀等。

（ 2）新型生物、化學(xué)傳感技術(shù)，將生物芯片技術(shù)，新型化學(xué)傳感技術(shù)，智能傳感器技術(shù)應用于分析儀器的研制。

（ 3 ）成像技術(shù)包括廣義成像，納米級超高分辨成像，圖像信息處理等，具體的領(lǐng)域有核磁共振技術(shù)、圖像自動(dòng)分析及綜合技術(shù)、光譜成像技術(shù)、近場(chǎng)光學(xué)成像技術(shù)等。

（ 4 ）儀器的聯(lián)用技術(shù)，通過(guò)信息分離、軟件接口技術(shù)，實(shí)現多學(xué)科技術(shù)間的聯(lián)用，以實(shí)現復雜系統的痕量成份分析、結構分析、形態(tài)分析等綜合分析，如：色譜—質(zhì)譜聯(lián)用、色譜—光譜聯(lián)用等。多臺儀器、多個(gè)實(shí)驗室結合的綜合分析管理系統（ LIMS, Laboratory Information ManagementSystem ）已經(jīng)推廣應用；儀器可以上網(wǎng)、制造廠(chǎng)商可與用戶(hù)或用戶(hù)之間實(shí)現信息交流，廠(chǎng)商對用戶(hù)正在使用的儀器進(jìn)行遠距診斷、指導正確使用或提出維修指導，各同類(lèi)儀器用戶(hù)或相同分析工作用戶(hù)直接進(jìn)行數據、情報共享、儀器的遠程校準和量值溯源等已指日可待。

測量控制與儀器儀表在生物、環(huán)保、醫學(xué)等有關(guān)人的生存、發(fā)展領(lǐng)域的應用日新月異，現代高科技軍事方面的發(fā)展也促進(jìn)了測量控制與儀器儀表的應用拓展，靈敏、準確的現場(chǎng)毒物檢測、生命保障任務(wù)也大大擴大了測量控制與儀器儀表的應用領(lǐng)域。