現(xiàn)代測試計量技術(shù)與儀器研究分析

董建偉

山東省濟(jì)寧市嘉祥縣檢驗(yàn)檢測中心 山東 濟(jì)寧 272400

引言

現(xiàn)代檢測技術(shù)儀器是在常規(guī)測量技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新技術(shù)、新的設(shè)備，它是對現(xiàn)有檢測技術(shù)手段的改造和發(fā)展。因此，與常規(guī)的檢測測量技術(shù)相比較，它不僅具有較高的檢測精度和檢測精度，而且具有較高的自動化水平，既能配合現(xiàn)代電腦技術(shù)工作，又能協(xié)助其他的軟硬件進(jìn)行測量工作。因而，測驗(yàn)測量技術(shù)和儀表的作用越來越大，使用范圍也越來越廣。然而，在激烈的市場環(huán)境下，技術(shù)工作者迫切地要求科研工作者深入地研究和分析國內(nèi)的先進(jìn)測量技術(shù)與設(shè)備，尋找與世界先進(jìn)水平之間的巨大差異，并在此基礎(chǔ)上尋求其今后的發(fā)展方向。

1 現(xiàn)代測量儀表的特征

1.1 智能化

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，對檢測設(shè)備的需求不斷提高，智能化技術(shù)要不斷運(yùn)用到實(shí)際工作中，既可以實(shí)現(xiàn)對各種儀表的自動化管理，又便于裝配和便于搬運(yùn)，而傳統(tǒng)測量儀表則有很大不同，每個部件都會對設(shè)備的部件和性能產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)測量儀表受到多方面限制[1]。智能化是當(dāng)今測量技術(shù)中最顯著的特點(diǎn)，計算機(jī)技術(shù)可以對資料進(jìn)行智能加工，能夠用計算機(jī)直接進(jìn)行平均值計算；由于采用了線性化等運(yùn)算方式，提高了綜合計算、模糊信息處理和傅里葉轉(zhuǎn)換等運(yùn)算效率，使得測量過程更加簡便快捷，同時也降低了人工計算的影響，提高了測量信息的精確度，使得所得到的信息更加全面、直觀和可靠?，F(xiàn)在的測量儀被稱為智能測試儀，它的主要功能在于處理器，能夠與當(dāng)前的運(yùn)算處理技術(shù)結(jié)合在一起，可以進(jìn)行選擇和調(diào)整，能夠根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，將設(shè)備的功能最大化。自動檢查也是一項(xiàng)很大的工作，可以通過電腦的自動檢查，排除問題，并且詳細(xì)進(jìn)行記錄，為操作者的工作提出了極為精確的解決辦法和思路。

1.2 軟體管理

現(xiàn)代測控儀表以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了自動的極性判定、自動穩(wěn)零放大，非線性補(bǔ)償、自動報警、自動過載能夠自動完成所有的自動操作，都是通過計算機(jī)的自動設(shè)置和操作，這樣可以大大縮短設(shè)備的設(shè)備配置，減小設(shè)備的體積，減小設(shè)備的能耗，提高設(shè)備的工作性能和可靠性。

1.3 高效性

提高計量檢測的效能一直是檢驗(yàn)檢測設(shè)備的最終目的，檢測的速率要從檢測取樣、信號的放大、信號的濾波和整流、現(xiàn)行賠償?shù)榷鄠€方面開始進(jìn)行統(tǒng)計，直到成果的產(chǎn)出。目前常用PC的取樣頻率都在500MHz左右，模數(shù)取樣頻率也在1GHz以下。同時，顯示、存儲、通訊、打印等業(yè)主的工作也在不斷加快，從而達(dá)到高效、高水平的現(xiàn)代測量檢測。

經(jīng)過現(xiàn)代化的信息科技優(yōu)化后，現(xiàn)代測量儀表效能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng)儀表。比如64比特的PETIUM的時鐘頻率至少為133 MHz。A/D變換的速度是1GHz，足夠快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和變換、顯示，儲存，繪制，輸出等工作過程。

在它的信息融合方面和參數(shù)法中，現(xiàn)代計量方法能夠?qū)Σ煌目臻g、時間、數(shù)量等多個不同的參量進(jìn)行處理，從不同的視角對取樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，充分體現(xiàn)了它的智能和精確性。

2 論現(xiàn)代測量與測量技術(shù)的設(shè)備問題

我國處于工業(yè)化初期，無論是檢測技術(shù)還是檢測設(shè)備，都離發(fā)達(dá)國家還有很大的距離。

2.1 技術(shù)革新觀念仍然滯后

技術(shù)革新一直是中國制造業(yè)的一大難題，因此，在測量技術(shù)和設(shè)備發(fā)展上，自然也飽受折磨。由于技術(shù)的滯后和創(chuàng)新的不足，使得我國在測量測量技術(shù)、測量儀器等領(lǐng)域的創(chuàng)新性較差，而目前國際上主要的測量測量技術(shù)與裝備都是由國外自行開發(fā)和研制的。不得不說，在科技落后，沒有足夠的技術(shù)和設(shè)備的情況下，想要進(jìn)行創(chuàng)新的確很難，但也正因?yàn)槿绱?，對測量技術(shù)和設(shè)備的理解不夠，才會造成鼠目寸光。由于科研經(jīng)費(fèi)的缺乏、轉(zhuǎn)換周期的減少、只顧短期收益、忽視長期收益等一系列的滯后認(rèn)識，使得我國的檢測測量技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展受到了限制。

2.2 缺乏尖端和高附加值領(lǐng)域的技術(shù)

在當(dāng)前的主流檢測測量技術(shù)和儀表應(yīng)用中，幾乎100%都被外國廠家壟斷，而高端的檢測設(shè)備和技術(shù)價格高昂，導(dǎo)致了設(shè)備的成本上升。不過，國內(nèi)部分大型設(shè)備的銷售價格與其所創(chuàng)造的價值相比幾乎可以說是微不足道。因此，在高附加值領(lǐng)域檢測測量技術(shù)與設(shè)備匱乏的大環(huán)境下，從而使測試測量技術(shù)和儀表的發(fā)展更加激烈。

2.3 測試計量理論缺乏工程實(shí)踐支持

測試計量技術(shù)與儀器需要不斷在工程實(shí)踐發(fā)展中進(jìn)步，所以國內(nèi)的測試計量技術(shù)和儀器發(fā)展也需要如此。但由于該行業(yè)理論研究的人才較多，而擁有工程實(shí)踐的研究者卻比較稀少，所以即使理論研究再進(jìn)步，實(shí)踐中也會大打折扣。所以許多時候研究都處于理論研究的重復(fù)，長此以往，研究者也越來越少，行業(yè)人才減少勢必影響行業(yè)發(fā)展。

2.4 缺少實(shí)際的試驗(yàn)測量原理支撐

隨著我國試驗(yàn)測量技術(shù)和儀表的發(fā)展，我國試驗(yàn)測量技術(shù)和儀表的發(fā)展也必須與時俱進(jìn)。然而，在從事這一領(lǐng)域的理論研究的人員相對較少，而從事實(shí)際工作的人員相對較少，因此，即便是在理論上取得了很大的進(jìn)展，在實(shí)際應(yīng)用中也會受到很大的影響。隨著時間的推移，科研人員的數(shù)量會不斷下降，這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然會受到限制。

2.5 測試計量的精度不足

隨著國防科研和教育生活的不斷發(fā)展，測驗(yàn)和測量技術(shù)已滲透到了萬業(yè)之中，對各行業(yè)的測量精度要求也越來越高。在測量的范圍內(nèi)，機(jī)器的測量精度由lum提高到0.00um，或者更高。而在微觀方面，由于納米技術(shù)的不斷發(fā)展和運(yùn)用，人們對微觀世界的無限遐想也就多了起來，所以檢測的尺度也在逐漸縮小，以納米為單位。從宏觀上看，由于外太空和海洋探索的需求，測量范圍不斷擴(kuò)大，到現(xiàn)在為止，10的20-30次方是有希望達(dá)到的。不管從什么程度上來說，現(xiàn)在的測量技術(shù)和設(shè)備都在不斷地提高著精度。

3 測量設(shè)備的發(fā)展前景

3.1 改進(jìn)處理方式

在當(dāng)今測量技術(shù)發(fā)展，先進(jìn)的信息處理技術(shù)如：模糊信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使測量設(shè)備的測量能力得到顯著提高。在檢測受到隨機(jī)因素影響比較大的物體時，可以利用重復(fù)觀察將采集到的信息進(jìn)行融合，提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。在實(shí)際的測試中，采用了模糊符號取代了單純的測量信息，方便了更高層次的邏輯推斷。將智能處理技術(shù)運(yùn)用于測量儀器，讓其能夠模仿人類的大腦進(jìn)行工作，可以增強(qiáng)測量設(shè)備的性能，使得測量設(shè)備的拓?fù)浜蜋?quán)重使用的靈活性，從而為測量設(shè)備的發(fā)展提供了更多可能。

3.2 實(shí)現(xiàn)高智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化發(fā)展

當(dāng)前，計量檢測儀表的智能表現(xiàn)為：智能化控制模擬操作口令，而今后將會有更高層次的智能語音，更加先進(jìn)的虛擬技術(shù)，更加智能化的軟體設(shè)備等。比如，先進(jìn)的智能語音系統(tǒng)不但能夠根據(jù)語音進(jìn)行操作，而且能夠用圖形的方式來實(shí)現(xiàn)對儀器的操作和學(xué)習(xí)、組織等多種功能。與此同時，設(shè)備不斷地得到改進(jìn)，讓設(shè)備的軟件變得更加強(qiáng)大，通過使用虛擬技術(shù)，可以降低硬件設(shè)備的使用，節(jié)省設(shè)備的費(fèi)用，讓設(shè)備更加美觀、更加實(shí)用。智能傳感器、控制系統(tǒng)等智能設(shè)備的運(yùn)用，可以有效地提高儀表的智能水平，從而實(shí)現(xiàn)更多樣化的功能，更可靠的運(yùn)行。

而要使現(xiàn)代計量檢測設(shè)備與信息化技術(shù)相融合，方便各體系的數(shù)據(jù)交換，對現(xiàn)有的測控設(shè)備進(jìn)行改造和改進(jìn)，使其達(dá)到規(guī)范化和通用性是非常有意義的。目前，在連接測試設(shè)備時，總要有很多的接口和各種類型的線路，這會對技術(shù)的推廣產(chǎn)生一定的阻礙，從而使總線和界面之間的聯(lián)系變得更加緊密；標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的接口和線路系統(tǒng)優(yōu)化，能直接滿足界面的兼容性，方便了以后的系統(tǒng)優(yōu)化、升級和改造。而隨著測量設(shè)備的普及和規(guī)范化，它可以在不同的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，而不會受到時空的限制，但也不會對各個不同的設(shè)備造成任何的干擾，所以，針對單一對象進(jìn)行獨(dú)立的探測，可以讓檢測系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立的工作。當(dāng)對復(fù)雜、信息量大的物體進(jìn)行探測時，可以通過智能聯(lián)結(jié)來構(gòu)成一個全面的、智能的測控網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到高效率、快捷的測控。另外，通過與無檢測網(wǎng)的連接，接收來自其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，真正地將現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)用于計量儀器中，從而改善儀表的功能和性能，提高檢測結(jié)構(gòu)的可靠性[2]。

3.3 新型信息技術(shù)

新型信息的引入，必然會提升各種計量學(xué)的效能，讓計量學(xué)發(fā)揮出最大的效能，特別是對多種物質(zhì)性的測量特性，例如將傳感器各種元件與模型結(jié)合起來，就可以制造出最精密的精密測控設(shè)備，而無須使用精密的資料與資料，以及將傳感器運(yùn)用于熱處理爐溫度自動化測溫。在復(fù)雜的環(huán)境中，通過對多個干擾因素進(jìn)行分析，能夠?qū)π盘栠M(jìn)行精確的提取，然而，在結(jié)構(gòu)上，對模糊數(shù)據(jù)的處理仍不完善；在拓?fù)洹?quán)重比較方面還差得遠(yuǎn)?；谛畔⒌奶幚?，若利用智能化儀表中的軟件來進(jìn)行采集、濾波、傳輸、修正等程序會使其性能得到極大的提高。

3.4 智能化裝置應(yīng)用

為了建立一個多樣化的測量系統(tǒng)，引進(jìn)新型設(shè)備是一個重要的課題，它的好壞直接關(guān)系到儀表的質(zhì)量。例如：虛擬軟件、單片機(jī)、射線、 DSP、微/納米技術(shù)普及、WPS、電站設(shè)備等，這些都是由現(xiàn)代化的設(shè)備改造而成的。甚至還有用機(jī)械人進(jìn)行測量的。

4 優(yōu)化測量與檢驗(yàn)工作的策略

4.1 確定科學(xué)合理的測量計劃

測量計劃應(yīng)從測量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)的控制兩個層面入手。在測量中，經(jīng)常使用量值傳遞方式來完成周期校驗(yàn)，這樣做比較簡單，便于管理者定期進(jìn)行校驗(yàn)。但這種檢驗(yàn)方法也有其不足之處，即對檢驗(yàn)人員、檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)儀器的全面評價效果不高，因而不能保證檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性。采用定量統(tǒng)計模型對檢測程序進(jìn)行監(jiān)控，保證了檢測結(jié)果的不穩(wěn)定，保證了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.2 強(qiáng)化技術(shù)控制

在測量產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量時，往往會受多種影響，比如測量周圍的濕度、環(huán)境溫度、周圍干擾等，都會對測量結(jié)果造成一定的影響。測量中，測量員要依據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，對測量的測量結(jié)果進(jìn)行全面的評價，保證測量的準(zhǔn)確性；在進(jìn)行測試時，要對濕度計、氣壓計等進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，日常測量中的各種環(huán)境指標(biāo)也要進(jìn)行詳細(xì)的記載，以便以后進(jìn)行相關(guān)的資料分析時可以考慮到。

4.3 制訂特定的體制和準(zhǔn)則

要使計量檢驗(yàn)工作的正常開展，相關(guān)人員必須從專業(yè)技術(shù)、工作態(tài)度、工作態(tài)度等方面著手，對設(shè)備操作流程、檢測工作的偏差進(jìn)行規(guī)范，并制訂一套規(guī)范操作規(guī)程，以指導(dǎo)有關(guān)工作人員的工作。其一，要根據(jù)測量工作的具體情況，制定符合檢驗(yàn)工作要求的行為準(zhǔn)則，以提高檢驗(yàn)工作的質(zhì)量和水平。其二，按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對檢驗(yàn)儀器進(jìn)行維修和維修[3]。

5 結(jié)束語

在今后的測量研究中，應(yīng)加強(qiáng)對以上問題的探討，建立新型測量標(biāo)準(zhǔn)體系，探索測量的新領(lǐng)域，持續(xù)提供科學(xué)研究的結(jié)果、新的資料、新的技術(shù)和工藝，將整個測量系統(tǒng)都融合在一起，從理論到實(shí)際，再到新的技術(shù)形成良性機(jī)構(gòu)，在更多的領(lǐng)域中得到廣泛的運(yùn)用。