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儀器儀表產(chǎn)品技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

 更新時(shí)間:2010-06-08 點(diǎn)擊量:2456

儀器儀表產(chǎn)品技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

  儀器儀表作為信息工業(yè)的源頭,是以電腦和微處理器的技術(shù)為核心技術(shù),以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、通信、圖像顯示、自動(dòng)控制理論為共性關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。這些信息技術(shù)應(yīng)用到儀器儀表中,促成儀器儀表產(chǎn)品升級(jí)為智能儀器儀表,發(fā)展成為信息工業(yè)領(lǐng)域中一大系列產(chǎn)品群體。儀器儀表產(chǎn)品正向智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化方向迅速邁進(jìn)。

  微型化

  儀器儀表產(chǎn)品微型化主要?dú)w結(jié)于超大規(guī)模集成(VLSI)新器件、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、圓片規(guī)模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等;采用微控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測(cè)技術(shù)、微光源、微分光光學(xué)系統(tǒng)、微傳感器等,使儀器儀表產(chǎn)品體積縮小,精度提高。

  微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)是在微電子器件制造工藝技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步融入微機(jī)械加工技術(shù),并把兩者結(jié)合起來(lái)的微制造技術(shù),加工尺度在微米、納米級(jí)。應(yīng)用MEMS技術(shù)的微型儀器被稱(chēng)為芯片上的儀器,MEMS產(chǎn)品包括生物芯片,汽車(chē)加速計(jì),壓力、化學(xué)、流量計(jì),微光譜儀等產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、航天、生物醫(yī)療、汽車(chē)工業(yè)、軍事、工業(yè)控制等領(lǐng)域。美國(guó)德州儀器、英特爾、羅斯蒙特、德國(guó)Karlsruhe研究中心、摩托羅拉公司等產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用了該技術(shù)。

  智能化

  儀器儀表產(chǎn)品智能化主要?dú)w結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

  由于微電子技術(shù)的進(jìn)步,儀器儀表產(chǎn)品進(jìn)一步與微處理器、微控制器、DSP芯片級(jí)嵌入式系統(tǒng)以及嵌入式軟件融合,儀器儀表的數(shù)字化、智能化水平不斷得到提高。以美國(guó)德州儀器公司提出的“DSPC”概念為例,以DSP芯片為核心,配合先進(jìn)的混合信號(hào)電路、ASIC電路、元件及開(kāi)發(fā)工具等提供整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。目前DSP的生產(chǎn)工藝正在由0.35μm轉(zhuǎn)向0.25μm、0.18μm、0.13μm,2005年可達(dá)到0.075μm。到2010年,DSP芯片的集成度將會(huì)提高11倍,單個(gè)芯片上將會(huì)集成5億只晶體管。

  儀器儀表中采用了大量的超大規(guī)模集成(VLSI)的新器件、表面貼裝技術(shù)(SMT)、多層線(xiàn)路板印刷、圓片規(guī)模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等新工藝,CAD、CAM、CAPP、CAT等計(jì)算機(jī)輔助手段,使多媒體技術(shù)、人機(jī)交互、模糊控制、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)在現(xiàn)代儀器儀表中得到了廣泛應(yīng)用。無(wú)論在測(cè)量速度、度、靈敏度、自動(dòng)化程度和性能價(jià)格比等方面,智能儀器都具有傳統(tǒng)儀器所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)。智能化光儀器儀表產(chǎn)品不勝枚舉:由硅制成的微傳感器可按需要把信號(hào)放大、處理及控制集成到一塊硅芯片上,做成新型變送器。利用嵌入式芯片和軟件做成具有推理、學(xué)習(xí)、聯(lián)想功能的智能化儀表。光譜儀器向全自動(dòng)化方向發(fā)展(如內(nèi)裝機(jī)械手等機(jī)器人系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作)。

  網(wǎng)絡(luò)化

  由于測(cè)量設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平的提高,多臺(tái)儀器聯(lián)網(wǎng)已推廣應(yīng)用,虛擬儀器、三維多媒體等新技術(shù)開(kāi)始實(shí)用化。儀器儀表產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化主要?dú)w結(jié)于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的FCS(FieidbusControlSystem)將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角,Internet和Intranet技術(shù)也進(jìn)入控制領(lǐng)域,網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)滲透到企業(yè)從生產(chǎn)到管理、直到經(jīng)營(yíng)等各方面。通過(guò)Internet網(wǎng),儀器用戶(hù)之間可異地交換信息和瀏覽,廠商能直接與異地用戶(hù)交流,能及時(shí)完成如儀器故障診斷、指導(dǎo)用戶(hù)維修或交換新儀器改進(jìn)的數(shù)據(jù)、軟件升級(jí)等工作。國(guó)外著名儀器廠商正在積極研制和開(kāi)發(fā)新型網(wǎng)絡(luò)化智能化測(cè)量設(shè)備,如美國(guó)P&SDataCom(Microchip)公司通過(guò)多年對(duì)智能設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)間通訊方式的研究和開(kāi)發(fā),發(fā)明了具有的通用網(wǎng)絡(luò)通訊控制器芯片--WebChipTM,并提供了一種簡(jiǎn)單、低價(jià)格、完整的智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接方案。

  虛擬化

  儀器儀表產(chǎn)品虛擬化主要?dú)w結(jié)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是一種由計(jì)算機(jī)全部或部分生成的多維感覺(jué)環(huán)境,給參與者產(chǎn)生各種感官信息,使參與者有身臨其境的感覺(jué),能體驗(yàn)、接受和認(rèn)識(shí)客觀世界中的客觀事物,深化概念和建造新的構(gòu)想和創(chuàng)意。

  虛擬化創(chuàng)造了新的儀器模式——虛擬儀器,特別適用于現(xiàn)代越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)試系統(tǒng)。軟件是虛擬儀器的核心,利用計(jì)算機(jī)、一組軟件和極少的必需硬件,就可在屏幕上虛擬出與傳統(tǒng)儀器相似的顯示面板,使用者通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操縱面板上的虛擬按鈕、開(kāi)關(guān)、旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能操作,并通過(guò)面板上的虛擬顯示屏、數(shù)碼顯示器和指示燈了解儀器的狀態(tài)讀取或打印測(cè)量結(jié)果。

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