對(duì)測(cè)控技術(shù)與儀器研究現(xiàn)狀與前景的分析

劉宇菊 楚雪晴 王銘祚

摘 要：測(cè)量和控制總線測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，制定和頒布各種總線標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是標(biāo)準(zhǔn)總線的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，強(qiáng)大的軟件和總線技術(shù)應(yīng)用的結(jié)合。這將極大地提高自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備的功能和性能。在現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中，測(cè)控總線技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。本文主要分析了測(cè)控技術(shù)與儀器的研究現(xiàn)狀與前景。

關(guān)鍵詞：測(cè)控技術(shù);儀器研究;發(fā)展現(xiàn)狀;前景分析

一、測(cè)控技術(shù)與儀器的研究作用

“測(cè)量”和“控制”是人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的兩項(xiàng)基本任務(wù)和途徑，而測(cè)控技術(shù)或系統(tǒng)則是人類實(shí)現(xiàn)這兩項(xiàng)任務(wù)的工具和手段。實(shí)際上，測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)主要由精密機(jī)械、電子學(xué)、工程光學(xué)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的有關(guān)知識(shí)構(gòu)成專業(yè)基礎(chǔ)，以光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)一體化為特色。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，光機(jī)電一體化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制與應(yīng)用越來(lái)越受到重視。

測(cè)控技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中起著不可或缺的關(guān)鍵作用。科學(xué)的發(fā)展、突破往往是以檢測(cè)儀器和技術(shù)方法上的突破為先導(dǎo)的，在諾貝爾物理和化學(xué)獎(jiǎng)中大約有1/4是屬于測(cè)試方法和儀器創(chuàng)新。測(cè)控技術(shù)在工作生產(chǎn)中起著把關(guān)者和指導(dǎo)者的作用，廣泛應(yīng)用于化工、冶金、電力、電子、輕工、紡織等行業(yè)。當(dāng)今信息化時(shí)代，儀器的作用主要是通過(guò)測(cè)量獲取信息，是智能行動(dòng)的依據(jù)。作為一種信息的工具，儀器起著不可或缺的信息源的作用。中國(guó)的兩彈一星之父錢學(xué)森院士說(shuō)：“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測(cè)控技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)?！庇纱?，測(cè)控技術(shù)的地位可見(jiàn)一斑。

二、測(cè)控技術(shù)與儀器的研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儀器儀表從只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量、觀察開(kāi)始，已成為測(cè)量、控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。21世紀(jì)以來(lái)，一大批當(dāng)代最新的技術(shù)成果，如納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果，以及高精密超性能特張功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等相繼問(wèn)世，是儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革，促進(jìn)了高科技化、智能化的新型儀器儀表時(shí)代的來(lái)臨。

當(dāng)今世界已進(jìn)入信息時(shí)代，測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)并稱信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱，而測(cè)控技術(shù)是信息技術(shù)的源頭，是信息流中的重要一環(huán)，為信息技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮著不可替代的作用。儀器儀表是多學(xué)科交叉的綜合性、邊緣性學(xué)科，以信息的獲取為主要任務(wù)，并綜合有信息的傳輸、處理和控制等基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用，“儀器是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是信息工業(yè)的源頭?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展史實(shí)人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的歷史、也是人類文明史的重要組成部分?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展首先取決于測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。近代自然科學(xué)是從真正意義上的測(cè)量開(kāi)始的。許多杰出的科學(xué)家夢(mèng)都是科學(xué)儀器的發(fā)明家和測(cè)量方法的創(chuàng)立者。測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步直接帶動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

三、測(cè)控技術(shù)與儀器的應(yīng)用分析

測(cè)控技術(shù)與儀器是指對(duì)信息進(jìn)行采集、測(cè)量、存儲(chǔ)、傳輸、處理和控制的手段與設(shè)備，包含測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的儀器儀表及系統(tǒng)。測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)涉及儀器學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息與控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，這些技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。

測(cè)控技術(shù)是一門應(yīng)用性技術(shù)，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航海、航空、軍事、電力和民用生活各個(gè)領(lǐng)域。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展需要，測(cè)控技術(shù)從最初的控制單個(gè)及其、設(shè)備，到控制整個(gè)過(guò)程，乃至系統(tǒng)，特別是在當(dāng)今現(xiàn)代科技領(lǐng)域的尖端技術(shù)中，測(cè)控技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)屬于工程技術(shù)專業(yè)，是建立在精密機(jī)械、電子技術(shù)、光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以工為主、多學(xué)科綜合的專業(yè)，它主要研究各種精密測(cè)試和控制技術(shù)的新原理、、新方法和新工藝。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用研究中呈現(xiàn)出越來(lái)越重要的地位。測(cè)控技術(shù)是直接應(yīng)用于生產(chǎn)生活的應(yīng)用技術(shù)，它的應(yīng)用涵蓋了“農(nóng)輕重、海陸空、吃穿用”等社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域。儀器儀表技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“倍增器”，科學(xué)研究的“先行官”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”以及法制法規(guī)中的“物化法官”。計(jì)算機(jī)化的測(cè)試與控制技術(shù)以及智能化得精密測(cè)控儀器與系統(tǒng)是現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)研究、管理檢測(cè)監(jiān)控等領(lǐng)域的重要標(biāo)志和手段，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

四、測(cè)控技術(shù)發(fā)展前景與發(fā)展新階段——網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)目前發(fā)展迅速，通信模型及其對(duì)應(yīng)的OSI模型，智能儀表和設(shè)備將生活作為節(jié)點(diǎn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的儀表和控制設(shè)備在控制室控制系統(tǒng)到有機(jī)。測(cè)量和控制網(wǎng)絡(luò)的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中每個(gè)函數(shù)的總和。結(jié)果表明，測(cè)控系統(tǒng)功能明顯增強(qiáng)，應(yīng)用范圍和范圍顯著擴(kuò)大。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，將極大地改變?nèi)藗兊纳畹姆椒矫婷嬉约熬唧w的測(cè)量和控制領(lǐng)域的技術(shù)和儀器，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量的面積信息，實(shí)現(xiàn)國(guó)家和全球資源共享，跨區(qū)域?qū)嵤┯?jì)量標(biāo)準(zhǔn)溯源數(shù)字直接對(duì)準(zhǔn)水平，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制、遠(yuǎn)程故障診斷設(shè)備、電力自動(dòng)抄表的水，氣、熱、等，都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步和綜合干預(yù)，發(fā)揮關(guān)鍵作用的必然結(jié)果。

自從迅猛發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)及微電子技術(shù)滲透到測(cè)控和儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，便使該領(lǐng)域的面貌不斷更新。相繼出現(xiàn)的智能儀器、總線儀器和虛擬儀器等微機(jī)化儀器，都無(wú)一例外地利用計(jì)算機(jī)的軟件和硬件優(yōu)勢(shì)，從而既增加了測(cè)量功能，又提高了技術(shù)性能。由于信號(hào)被采集變換成數(shù)字形式后，更多的分析和處理工作都由計(jì)算機(jī)來(lái)完成，故很自然使人們不再去關(guān)注儀器與計(jì)算機(jī)之間的界限。近年來(lái)，新型微處理器的速度不斷提高，采用流水線、RISC結(jié)構(gòu)和cachE等先進(jìn)技術(shù)，又極大提高了計(jì)算機(jī)的數(shù)值處理能力和速度。在數(shù)據(jù)采集方面，數(shù)據(jù)采集卡、儀器放大器、數(shù)字信號(hào)處理芯片等技術(shù)的不斷升級(jí)和更新，也有效地加快了數(shù)據(jù)采集的速率和效率。與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，已是當(dāng)今儀器與測(cè)控技術(shù)發(fā)展的主潮流。對(duì)微機(jī)化儀器作一具體分析后，不難見(jiàn)，配以相應(yīng)軟件和硬件的計(jì)算機(jī)將能夠完成許多儀器、儀表的功能，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一臺(tái)多功能的通用測(cè)量?jī)x器。這樣的現(xiàn)代儀器設(shè)備的功能已不再由按鈕和開(kāi)關(guān)的數(shù)量來(lái)限定，而是取決于其中存儲(chǔ)器內(nèi)裝有軟件的多少。從這個(gè)意義上可認(rèn)為，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代儀器設(shè)備日漸趨同，兩者間已表現(xiàn)出全局意義上的相通性。

參考文獻(xiàn)

[1]《現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)及應(yīng)用》吳國(guó)慶等電子工業(yè)出版社 2007

[2]《現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng)》韓九強(qiáng)等清華大學(xué)出版社 2007

[3]《測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)導(dǎo)論》主編陳毅靜北京大學(xué)出版社 2010

[4]郭亞春，《淺談測(cè)控儀器與技術(shù)專業(yè)建設(shè)》，2010

作者簡(jiǎn)介：

1劉宇菊，學(xué)歷：本科在讀，就讀于遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院 測(cè)控系，研究方向：測(cè)控技術(shù)與儀器。

2楚雪晴，學(xué)歷：本科在讀，就讀于遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院 測(cè)控系，研究方向：測(cè)控技術(shù)與儀器。

3王銘祚，學(xué)歷：本科在讀，就讀于遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院 測(cè)控系，研究方向：測(cè)控技術(shù)與儀器。