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    從模擬到虛擬,儀器設備的發展經歷

    時間:2017-08-10 作者: 閱讀:2566

          儀器設備作為科研信息的源頭,是人類獲取有關自然界知識,認識世界的重要工具,它在人與自然的邏輯關系中起著橋梁和紐帶的作用。那么儀器設備的發展經歷了哪些階段呢?縱觀儀器技術的發展,儀器設備技術的發展經歷主要有:模擬儀器、數字儀器、智能儀器和虛擬儀器。

          模擬儀器設備

          20世紀50年代以前,電測量技術主要是模擬測量,此類儀器的基本結構是電磁機械式,主要是借助指針來顯示測量結果。宏觀物理量本質上大都是固定或連續變化的模擬量,直接對模擬量的測量稱“模擬測量”。由于儀器本身的局限性,示值的分辨力只能達到2--3位有效數字,而模擬信號(測量數據)在測量過程中易受噪聲和干擾的影響而變化。

          數字儀器設備

          20世紀50年代,數字技術的引入和集成電路的出現,使電測儀器由模擬式逐漸演化為數字式。其特點是將模擬信號測量轉化為數字信號測量,并以數字方式輸出最終結果,適用于快速響應和較高準確度的測量。這類儀器目前相當普及,如數字電壓表、數字頻率計等。

          隨著數字儀器的不斷發展,傳統模擬式儀器正在逐漸被替代。雖然數字化儀器具有很多優點,但是它仍然存在一些非常重要而又易于被忽略的問題,其中有些問題是測試儀器固有的,有些則是儀器數字化帶來的。

          智能儀器設備

          出現于20世紀70年代,是現代測試技術與計算機技術相結合的產物。智能儀器是含有微型計算機或者微型處理器的測量儀器,擁有對數據的存儲運算邏輯判斷及自動化操作等功能,即具有一定智能作用,故將其稱之為“智能儀器”。智能儀器將傳統數字儀器中控制環節、數據采集與處理、自調零、自校準、自動調節量程等功能改由微處理器完成,從而提高測量精度和速度。

          智能儀器的出現,極大地擴充了傳統儀器的應用范圍。智能儀器憑借其體積小、功能強、功耗低等優勢,迅速地在家用電器、科研單位和工業企業中得到了廣泛的應用。

          虛擬儀器設備

          這一概念早在20世紀70年代就已提出,但真正得以實現則是在PCI、GPIB、VXI、PXI等總線標準出現之后才變為可能,并隨著卡式儀器、VXI總線儀器、PXI總線儀器等的推出而得到迅速發展。虛擬儀器是通過增加相關硬件和軟件構建而成的、具有可視化界面的儀器。其利用高性能的模塊化硬件,結合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動化的應用。

          虛擬儀器是現代計算機技術與儀器技術完美結合的產物,軟件在儀器的開發和使用的全過程中起著至關重要的作用,可以說沒有了軟件就沒有虛擬儀器。它基于“軟件就是儀器”的思想,利用最新的計算機技術來實現和擴展傳統儀器的功能,真正實現由用戶自己設計和定義滿足自己特殊要求的儀器。但是虛擬儀器都是靠數據采集卡,1,頻率一定有限制,不會太高,一般就是幾個GHz,2可計量性較差,不好溯源。

          至今,儀器設備的應用范圍已經非常廣泛,并且隨著科技的進步,儀器設備的應用領域還將獲得更為迅速的的拓展?,F代科技的進步,使儀器儀表的應用領域越來越廣闊,越來越深入。這一切,無疑為儀器儀表的進一步發展提供了強大動力,并展示了光明的前景。

          科學技術的進步不斷對儀器儀表提出更高更新的要求。儀器儀表的發展趨勢是不斷利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件,例如利用超聲波、微波、射線、紅外線、核磁共振、超導、激光等原理和采用各種新型半導體敏感元件、集成電路、集成光路、光導纖維等元器件。其目的是實現儀器儀表的小型化,減輕重量、降低生產成本和更便于使用與維修等。另一重要的趨勢是通過微型計算機的使用來提高儀器儀表的性能,擔高儀器儀表本身自動化、智能化程度和數據處理能力。儀器儀表不僅供單項使用,而且可能過標準接口和數據通道與電子計算機結合起來,組成各種測試控制管理綜合系統,滿足更高的要求。

          儀器儀表行業是中國發展的新型行業,在與國際接軌的同時,中國的儀器儀表行業發展有了長足的進步空間具備了與國際競爭的實力。通過科技攻關、聯合開發、合資合作和引進技術消化吸收國產化等多種形式,使中國儀器儀表行業部分中高檔主導產品縮小了與國際先進水平的差距,并形成生產能力。一批國有、集體、民營、三資企業和科研院所通過市場競爭,在行業中脫穎而出,并顯現出良好發展勢頭和后勁,已形成主導、核心力量。

          未來,我國儀器設備行業還需進一步發展優勢產品,擴大出口;提高企業的技術水平和管理水平,加強自主創新能力;努力擴大儀器設備技術應用領域,提高市場競爭能力,使儀器設備行業真正進入一個穩定發展階段。

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