信息技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用分析

嚴(yán)名輝

摘 要：隨著我國產(chǎn)業(yè)化不斷升級(jí)改造，舊有的儀器儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高等特點(diǎn)被逐漸淘汰。我國各個(gè)產(chǎn)業(yè)不斷地被信息產(chǎn)業(yè)滲透，儀器儀表是測(cè)量和控制的重要設(shè)備，對(duì)我國工業(yè)化生產(chǎn)制造、加工、應(yīng)用都起著巨大作用。因此，把信息技術(shù)應(yīng)用在儀器儀表中能夠優(yōu)化我信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，本文主要簡單對(duì)幾種常見的儀器采用信息化技術(shù)升級(jí)的后進(jìn)行分析，并查閱了解了國內(nèi)外儀器儀表的現(xiàn)狀，以此對(duì)信息化儀器儀表的未來做了展望。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù);儀器儀表;應(yīng)用分析

引言：隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，社會(huì)信息化程度越來越高，各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ谛畔⒒a(chǎn)業(yè)依賴也逐步加大。我國對(duì)儀器儀表的要求越來越嚴(yán)格，功能需求也成多元化。壓阻、光電、電磁感應(yīng)等通過這一類物理化學(xué)效應(yīng)對(duì)弱信號(hào)處理運(yùn)算大量在儀器儀表中應(yīng)用，從而提升我國對(duì)多種參數(shù)，超高復(fù)雜計(jì)量的觀測(cè)能力[1]。

儀器儀表主要有通用型和專業(yè)型兩種，主要是對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量和分析。

一、信息技術(shù)應(yīng)用于儀器儀表

（一）自動(dòng)化和控制系統(tǒng)

1、儀表數(shù)字化。通過接收弱信號(hào)處理，使模擬信號(hào)顯示為精確度較高的數(shù)字，方便讀取。

2、儀表智能化，通過計(jì)算機(jī)微型化，自動(dòng)控制儀表自行監(jiān)測(cè)、自行校準(zhǔn)等程序?qū)崿F(xiàn)儀表智能化。

3、通過儀表總控系統(tǒng)可對(duì)不同項(xiàng)目的單元監(jiān)測(cè)，并根據(jù)各個(gè)控制軟件來對(duì)項(xiàng)目單個(gè)或項(xiàng)目整體進(jìn)行優(yōu)化。

4、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把各個(gè)儀表連接起來，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀表各項(xiàng)數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)各項(xiàng)目運(yùn)行情況，再同相關(guān)軟件和總線協(xié)議進(jìn)行調(diào)控。

我國現(xiàn)場總線協(xié)議起步較晚，但市場需求量大，要求標(biāo)準(zhǔn)高。因此，我國在發(fā)展現(xiàn)場總線技術(shù)時(shí)要和基金會(huì)建立聯(lián)系，用非常低的代價(jià)換取國內(nèi)外豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。我國第一套現(xiàn)場總線認(rèn)證是清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)室采納國際現(xiàn)成技術(shù)和我國實(shí)際情況結(jié)合開發(fā)出來的[2]。

（二）電工類儀表

1、將弱信號(hào)獲取后處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)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(shù)據(jù)，從而提高儀器儀表的精確度。

2、在測(cè)量時(shí)實(shí)時(shí)測(cè)量，并且能夠?qū)⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)高速處理、分析，這樣提高了儀器儀表的效率和準(zhǔn)確度。

3、自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，通過軟件控制將儀器儀表智能化、硬件、虛擬機(jī)等相互搭配組成一個(gè)整體，能夠更好干部群眾愛工業(yè)、生活中使用。

4、智能電表計(jì)費(fèi)管理和電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中，電力的階梯計(jì)費(fèi)，分時(shí)間計(jì)費(fèi)，預(yù)交電費(fèi)，電網(wǎng)在夏季用電緊張的調(diào)度等通過軟件調(diào)控進(jìn)行自動(dòng)化計(jì)量與分配。

（三）分析儀器

1、將光電信號(hào)轉(zhuǎn)變成弱信號(hào)分析，一般包含質(zhì)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(yīng)對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，通過計(jì)算機(jī)軟件來處理信息相關(guān)數(shù)據(jù)，從而為科學(xué)項(xiàng)目的研究提供保證。

3、樣品進(jìn)入儀器中全程自動(dòng)化、智能化分析檢測(cè)。計(jì)算機(jī)針對(duì)樣品經(jīng)過一定程序的各個(gè)參數(shù)評(píng)估得到最終結(jié)果。

4、在自動(dòng)化系統(tǒng)里，可以通過多個(gè)儀器連接，數(shù)據(jù)上傳至總控。通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)多種參數(shù)的監(jiān)測(cè)與控制。

（四）光學(xué)儀器

1、將光信號(hào)、電信號(hào)、弱電信號(hào)識(shí)別然后通過光學(xué)信息轉(zhuǎn)化，從而提高儀器的敏感性，使所得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

2、對(duì)圖形圖像進(jìn)行讀取轉(zhuǎn)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(shù)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(zhuǎn)換可以對(duì)物體的形狀和尺寸進(jìn)行自動(dòng)精確的測(cè)量，也可對(duì)地理環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

5、在處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)同時(shí)為了減少干擾因素，可以通過計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)化采集信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析并給出結(jié)果。

（五）試驗(yàn)機(jī)

1、試驗(yàn)機(jī)在通過更換靈敏度較高的傳輸感應(yīng)裝置，獲取力、位移信息，和傳統(tǒng)的機(jī)械試驗(yàn)機(jī)相比，信息化試驗(yàn)機(jī)體積小巧，結(jié)構(gòu)簡化，準(zhǔn)確度高。

2、應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)字化總線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多種儀器組合同時(shí)接入一臺(tái)控制中心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多數(shù)據(jù)測(cè)量分析處理，簡化了結(jié)構(gòu)。提升了效率

3、計(jì)算機(jī)軟件、網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)試驗(yàn)機(jī)的全程試驗(yàn)進(jìn)行全面監(jiān)控，分析處理，不需要人工進(jìn)行干預(yù)，這樣擾因素大大減少，得到的數(shù)據(jù)更加理想。

（六）氣象儀器

在氣象中，信息技術(shù)主要對(duì)戶外儀器的多種數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，有數(shù)據(jù)中心控制軟件在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并給出結(jié)果。這些過程大都是在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)匯總至相同地方，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)距離處理的。

（七）實(shí)驗(yàn)室儀器

電子化天平，操作簡單，誤差小。通過將物理數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化成電信號(hào)顯示出來。

通過信息化對(duì)高敏感物件進(jìn)行信息讀取，減少誤差因素。

二、儀器儀表在世界的發(fā)展

（一）國內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展情況

20世紀(jì)80年代我國儀器儀表行業(yè)和國際相比還有較大的距離。微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等在儀器儀表中約15%。國家針對(duì)這一情況，立項(xiàng)開展自動(dòng)化儀表及控制的相關(guān)研究，重點(diǎn)放在了工業(yè)通訊領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)相關(guān)產(chǎn)業(yè)、儀器智能化等。目前我工業(yè)儀器儀表只有一部分達(dá)到國際水準(zhǔn)，我國儀器儀表自動(dòng)化品種齊全，行業(yè)之間分化嚴(yán)重，同類產(chǎn)品市場份額拉大。

在進(jìn)出口方面，我國儀器儀表的進(jìn)出口都有大幅度的增長，出口可以帶動(dòng)我國儀器行業(yè)技術(shù)提升，進(jìn)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(fā)展情況

國外儀器儀表現(xiàn)場總線已經(jīng)完成高速轉(zhuǎn)變，可以接入互聯(lián)網(wǎng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝的信息共享，企業(yè)之間。工廠之間，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的傳輸。

三、未來趨勢(shì)

國際儀器儀表在制造過程中采取規(guī)?；⑿蜋C(jī)械加工來提高儀器的靈敏度，加大對(duì)模擬儀器數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，通過不斷對(duì)計(jì)算機(jī)信息軟件進(jìn)行優(yōu)化來到達(dá)儀器使用更加穩(wěn)定，更加智能，更加精確。

通過計(jì)算機(jī)開發(fā)面向不同項(xiàng)目的軟件，把儀器上的機(jī)械按鈕轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)顯示器上的虛擬控制按鍵，來完成儀器內(nèi)部各種元件的整合調(diào)配，從而更加方便使用者從事多種、復(fù)雜的試驗(yàn)應(yīng)用。

高速采樣技術(shù)。通過現(xiàn)代通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)儀器儀表之間的互聯(lián)互通，通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)快速高效的智能化分析測(cè)量。提高不同廠商不同儀器之間的互融互通，開發(fā)各自的總控系統(tǒng)，提高彼此的兼容性，接入高速網(wǎng)絡(luò)，再與現(xiàn)代化管理體系輔助，實(shí)現(xiàn)全程科學(xué)化、自動(dòng)化管理。同時(shí)也可以借助虛擬化手電，通過數(shù)字技術(shù)，把通用儀器組建起來，實(shí)現(xiàn)儀器的靈活選用，從而能夠?qū)庀蟆?zāi)害等進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。

儀器儀表隨著技術(shù)不斷的上升，成本逐步降低，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大呈現(xiàn)微型化趨勢(shì)，如醫(yī)療領(lǐng)域便攜監(jiān)測(cè)設(shè)備，航天、軍事上的應(yīng)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(chǎn)品。更加智能化，儀器儀表與最新的人工智能相結(jié)合，利用計(jì)算機(jī)模擬人的一部分能力，大大減輕了人的負(fù)擔(dān)，提高了社會(huì)效益。很多儀器也和互聯(lián)網(wǎng)融合，實(shí)現(xiàn)儀器儀表之間的網(wǎng)絡(luò)化，便于信息的傳輸與共享[3]。

結(jié)束語：信息技術(shù)在今后的社會(huì)中越來越重要。不論是就有的科學(xué)技術(shù)還是新的創(chuàng)新都離不開信息技術(shù)的支持，在技術(shù)應(yīng)用中信息技術(shù)起到了互聯(lián)互通。因此，只有儀器儀表信息化，才能實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)化社會(huì)的穩(wěn)步發(fā)展。面對(duì)目前我國和國際的巨大差別，我國儀器行業(yè)不應(yīng)把目光集中在落后信息儀器儀表的應(yīng)用上，更加應(yīng)該注意與國際接軌，攻關(guān)前沿難題，拉近我國與國際儀器儀表行業(yè)水平，爭取反超，這樣才能夠使我國經(jīng)濟(jì)增長不受儀器儀表行業(yè)信息技術(shù)應(yīng)用的拖累。讓儀器儀表信息技術(shù)在我國成為經(jīng)濟(jì)的助力，也使儀器儀表行業(yè)能夠健康快速地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]韓月新. 計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用[J]. 工程技術(shù)（全文版）， 2016（5）：00233-00233.

[3]楊帥邦， 張曉艷， 邢愛祖. 計(jì)算機(jī)程控技術(shù)在儀器儀表中的應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2017， 000（027）：2099-2099.