國際儀器儀表產品技術發展趨勢

儀（yí）器儀表（biǎo）作為信息工業的源頭，是以電腦和微處理器的技術為核心技（jì）術，以計算機、網絡、係統、通信、圖像顯示、自（zì）動控製理論為共性（xìng）關鍵技（jì）術基礎。這些信息技術應用（yòng）到儀器儀表中，促成儀器儀表產（chǎn）品升級為智能儀器儀（yí）表，發展成為信息工業領域中（zhōng）一大係列產品（pǐn）群（qún）體。儀器儀表產品正向智能化、微型化、網絡化（huà）和虛擬化方向（xiàng）迅速邁進。  

　　微型化（huà）  

　　儀器儀表產品微型化主要歸結於超大規模集成（VLSI）新器件（jiàn）、微機電係統（MEMS）、圓片規模集成（WSI）和多芯片模塊（MCM）等；采用微控技（jì）術、微加工技術、微檢測（cè）技術、微光源、微分（fèn）光光（guāng）學係統、微傳（chuán）感器等，使儀器儀表產品體積縮小，精度（dù）提（tí）高。  

　　微電子機械係統（tǒng）（MEMS）技術是在微電子器件製造工藝技術基礎上進（jìn）一步融入微機械加工技術，並把兩者結合起來的微製（zhì）造技術，加工尺度在微米、納（nà）米級。應用MEMS技（jì）術的微型儀器被稱為芯片上的儀器，MEMS產品包括生物芯片，汽（qì）車加速計，壓力、化學、流量計，微光（guāng）譜儀等產品，廣泛（fàn）應用於生命科學（xué）、環境科（kē）學、航天、生物醫（yī）療、汽車工業、軍事、工業控（kòng）製等（děng）領域。美國德州儀器（qì）、英特爾、羅斯蒙特、德國Karlsruhe研究中心、摩托羅拉公司等產品已廣泛應用了該技術（shù）。  

　　智能化  

　　儀器儀表產品智能化主要歸結於微處理器和人工智能技術的發展與應用。  

　　由於微電子技術的（de）進步，儀器儀表產品進一步與微處理器、微控製器、DSP芯片級嵌入式係統以及嵌入式軟件融合，儀器儀表的數字化、智能化水平不斷得到（dào）提（tí）高。以美國德州（zhōu）儀器公司提出的“DSPC”概念為例，以（yǐ）DSP芯片為核心，配合先進的混合信號電路、ASIC電路、元件及開（kāi）發（fā）工具等提供整個應用係統的解決（jué）方（fāng）案。目前DSP的生產工藝正在由0.35μm轉向0.25μm、0.18μm、0.13μm，2005年可達到0.075μm。到2010年，DSP芯片的集成度將會提高11倍，單個芯片上將會集成5億隻晶體管。  

　　儀（yí）器儀（yí）表中采用了大量的超大規模集成（VLSI）的新（xīn）器件、表麵貼裝技（jì）術（SMT）、多（duō）層線路板印刷、圓片規模集（jí）成（WSI）和多芯片（piàn）模塊（MCM）等新工藝，CAD、CAM、CAPP、CAT等計算機（jī）輔助手段，使多媒體技術、人機交互、模糊控製、人工神經元網絡等新技術在現代儀器（qì）儀表中得到了廣（guǎng）泛（fàn）應用。無論在測量速度、精確度、靈敏（mǐn）度、自動化程度和性能價格（gé）比等方麵，智能儀器都具有傳統儀器所不能比擬的優點。智能化光（guāng）儀（yí）器儀表產品不勝（shèng）枚舉：由矽製成的微傳（chuán）感器可按需要把信號放大（dà）、處理（lǐ）及控製集成到一（yī）塊矽芯片上，做（zuò）成新型變送（sòng）器。利用嵌（qiàn）入式芯片和軟件做成具有推理、學習、聯想功能的智能化儀表（biǎo）。光譜（pǔ）儀器（qì）向全自動化方向發展（如（rú）內裝機械手等機器人（rén）係統，實現無人操作）。  

　　網絡化  

　　由於測量設備自動化、智能化水平的提高，多台儀器聯網已推廣應用，虛（xū）擬儀器、三維多媒體等新技（jì）術開始實用化。儀器儀表產（chǎn）品網絡化主要歸結於現場總線（xiàn）技術。基於現場（chǎng）總線的FCS（Fieidbus Control System）將取代（dài）DCS成為控製係統的主角，Internet和Intranet技術也進入控製領域（yù），網（wǎng）絡（luò）化係統滲透到企業從生產到管理、直到經營（yíng）等各方麵。通過Internet網，儀器用戶之間可異地交換信息和瀏覽，廠（chǎng）商能直接與異地用（yòng）戶交流，能及時（shí）完成如儀器故障診斷、指（zhǐ）導用戶維修或交換新儀器改（gǎi）進的數據、軟件升級等工作。國外著名儀器（qì）廠商正（zhèng）在積極研製（zhì）和開發新型網絡化智能化測量設（shè）備，如美國P&S DataCom（Microchip）公司通過多年對智（zhì）能設備與網絡間（jiān）通訊（xùn）方式的研究和開（kāi）發，發明了具有專利的通用網絡通訊控製器芯片--WebChipTM，並提供了一種簡單、低價格、完整的智能設備網（wǎng）絡連接方案。  

　　虛擬化（huà）  

　　儀器儀表產品虛擬化（huà）主要歸結於虛擬（nǐ）現實技術。它是一種由計算機全部或部分（fèn）生成的多（duō）維感覺環境，給參與者產生（shēng）各種感（gǎn）官信息，使（shǐ）參與者有身臨其境的感覺，能（néng）體驗、接受和認識客觀世界中的客觀事物，深化概念和建造新的構想和創意。  

　　虛（xū）擬化創造了新（xīn）的儀器模式——虛擬（nǐ）儀（yí）器，特別（bié）適用於現（xiàn）代越來越複雜的測試（shì）係統。軟件是虛擬儀器的核（hé）心，利用計（jì）算機、一組（zǔ）軟件和極少的必需硬件，就可（kě）在屏幕上虛擬出與傳統儀器相似的顯示麵板，使用者通過鼠標（biāo）和鍵盤操縱麵板上的虛擬按鈕、開關、旋（xuán）鈕來實現傳統儀（yí）器的各種功能操作，並通過麵板上的虛擬顯（xiǎn）示屏、數碼顯示器和指示（shì）燈（dēng）了解儀器的狀態讀取或打印測量結果。