我國智能化儀器的發展現狀及前景分析
探索與觀察
作者：張俏薇 黃嘉宇
智能儀器是含有微型計算機或者含有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。智能儀器的出現，極大地擴充了傳統儀器的應用範圍。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。
隨著人類科學技術的進步，控製理論及儀表技術不斷發展和完善。在一個多世紀中，伴隨著4C技術，即計算機（Computer）、控製器 （Controller）、通信（Communication）和顯示器（CRT）技術的發展，過程控製儀表經曆了自力式、基地式、單元組合式、集散式及 現場總線式幾個發展階段。如果從信號及傳輸形式劃分，我們將其發展劃分為模擬控製係統、數字控製係統和網絡控製係統。
1.智能儀器當今的發展現狀
80年代的時候，微型處理器已經被用到儀器中，儀器前麵板開始朝鍵盤化方向進行發展，測量係統常是通過IEEE—488總線進行連接。和傳統獨立儀器模式不同的個人儀器得到了發展等。
90年代初，儀器儀表的智能化尤其突出體現到以下幾個方麵：第一個，微電子技術的進步已經更深刻地影響儀器儀表的設計；第二點，DSP芯片的研發，大大加強了儀器儀表數字信號處理的功能；第三點，微型計算機的發展，使儀器儀表擁有了更強的數據處理的能力；圖像處理的功能增加也相當普遍；第四點，VXI總線同時也得到廣泛的應用與發展。
近年來，可以看到智能化測量控製儀表的發展很明顯，成果很顯著。在國內市場上已經出現了各種各樣的智能化測量控製的儀表，例如，能夠自動進行差壓分析進行補償的智能節流式的流量計，也有能夠進行程序控溫方麵的智能多段溫度的控製儀，還有能夠實現數字化PID和許多複雜控製規律方麵的智能式調節器。
國際上涉及智能測量儀表的品種更是繁多，例如，HONEYWELL公司生產的DSTJ-3000係列新型智能變送器，能針對差壓值狀態的複合測量，可對變送器本體附近的溫度、靜壓等實現自動的補償，其精度最高可達到±0.1%FS；美國RACA-DANA公司的9303型產品超高電平表，利用微信處理器消除電流流經電阻所發出的熱噪聲，測量的電平可低達-77dB；美國FLUKE公司生產的超級多功能校準器5520A，內部采用了3個微處理器，其短期穩定性達到1ppm，線性度可達到0.5ppm；美國FOXBORO公司生產的數字化自整定的調節器，采用了先進技術，能夠像經驗豐富的工程是一樣，根據現場參數快速地整定調節器的參數設置。這種調節器尤其適合於對象變化頻繁或非線性的控製係統。由於這種調節器能夠自動整定調節參數，可使整個係統在生產過程的時候始終保持最佳的品質。
2.21世紀智能儀器的發展趨勢
微型智能儀器隻要包括微電子技術、微機械技術、信息技術等集成應用於儀器的生產設計中，從而使儀器成為體積小、功能齊全的智能儀器。它能夠完成信號的采集、線性化處理、數盡可能的成為信號處理，控製信號的輸出、放大、和其他儀器的接口、與人的交流等功能的設備。微型智能儀器伴隨著微電子機械技術斷的發展，其技術也隨之不斷成熟，價格不斷的降低，所以其應用的領域也將不斷的擴大。它不但具有傳統設備的功能，並且在航天、自動化技術、軍事、醫療、生物技術等領域起到獨特作用。例如，目前要同時測量一個病人的幾個不同的參量，並進行某些參量的控製，通常病人的體內要插進幾個管子，這增加了病人感染的機會，微型智能儀器能同時測量多參數，而且體積小，可植入人體，使得這些問題得到解決。
多功能本身就是智能儀器儀表的一個特點。例如，為了設計速度較快和結構較複雜的數字係統，儀器生產廠家製造了具有脈衝發生器、頻率合成器和任意波形發生器等功能的函數發生器。這種多功能的綜合型產品不但在性能上如準確度比專用脈衝發生器和頻率合成器高，而且在各種測試功能上提供了較好的解決方案。人工智能是計算機應用的一個嶄新領域，利用計算機模擬人的智能，用於機器人、專家係統、推理證明、醫療診斷、等各方麵。智能儀器的進一步發展將含有一定的人工智能，即代替人的一部分腦力勞動，從而在視覺圖形及色彩辨讀、思維推理、判斷、聽覺語音識別及語言領悟、學習與聯想等方麵具有一定的能力。這樣，智能儀器可無需人的幹預而自主地完成檢測或控製功能。顯然，人工智能在現代儀器儀表中的應用，使我們不僅可以解決用傳統方法很難解決的一類問題，而且可望解決用傳統方法根本不能解決的問題。