國際儀器儀表產品技術發展趨勢

儀器（qì）儀表作為信息工業的源頭，是以電腦和微處（chù）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、自動控製理論為共性關鍵技術基礎。這些信（xìn）息技術應（yīng）用到儀（yí）器儀表中（zhōng），促成儀器儀表產品升級為智能儀器儀表，發展成為信息工業領域中一大係列（liè）產品群體。儀器儀表產品正向智能化、微型化（huà）、網絡化和虛擬化方向迅速邁進。  

　　微型化  

　　儀器儀（yí）表（biǎo）產品微（wēi）型化（huà）主要歸結於超大規模集成（VLSI）新器件、微機電係統（MEMS）、圓片規模集（jí）成（WSI）和多芯片模塊（MCM）等；采（cǎi）用微（wēi）控技術、微加工技術、微檢測技術、微光（guāng）源、微分光光（guāng）學係統、微傳感器（qì）等，使儀器儀表產品體積縮（suō）小，精度提高。  

　　微（wēi）電（diàn）子（zǐ）機械係統（MEMS）技術是在（zài）微電子器件製造工藝技術基（jī）礎上進一步融入微（wēi）機械加工技（jì）術，並把兩者結合起來的（de）微製（zhì）造技術，加（jiā）工尺度在微米、納米級（jí）。應用MEMS技術的（de）微型儀器被（bèi）稱為芯片上的儀器，MEMS產品包括生物芯片，汽車加（jiā）速計，壓力、化（huà）學、流量計，微光譜儀等產品，廣泛（fàn）應用於生命科學、環境（jìng）科學、航天、生物醫療、汽車工業、軍事、工業（yè）控製等領域。美國德州儀器、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（guǎng）泛應（yīng）用了該技（jì）術。  

　　智能化  

　　儀器儀表產品智能化主要歸結於微處理（lǐ）器和人工智（zhì）能技術的發展與應用（yòng）。  

　　由於微電子技術的進步，儀器儀表產品進一（yī）步與微處理器、微（wēi）控製器、DSP芯片級嵌入式係統（tǒng）以及嵌入式（shì）軟件融合，儀器儀表的數字（zì）化、智能化水（shuǐ）平不斷得（dé）到提高。以美國德州儀器（qì）公司提出的“DSPC”概念為例，以DSP芯片為（wéi）核心，配（pèi）合先進的混合信號電路、ASIC電路、元件及開發工具等提供（gòng）整個應用係統的解決方案。目前DSP的生產工藝正（zhèng）在由0.35μm轉向0.25μm、0.18μm、0.13μm，2005年可達到（dào）0.075μm。到2010年，DSP芯片的（de）集成度將會提（tí）高11倍，單（dān）個芯片上將會集成5億隻晶（jīng）體管。  

　　儀器儀表（biǎo）中采用了大量的超（chāo）大規模集成（VLSI）的新器件、表麵貼裝技術（SMT）、多層線路板（bǎn）印刷、圓（yuán）片規模集成（WSI）和多芯片模塊（MCM）等新工藝（yì），CAD、CAM、CAPP、CAT等計算機輔助手段，使（shǐ）多媒體技術、人（rén）機交互、模糊控製、人工神經元網絡等新技術（shù）在現代儀器（qì）儀表中得到了（le）廣泛應（yīng）用。無論在測量速（sù）度、精確度、靈敏度、自動化程度和性能價格比等方麵，智（zhì）能儀器都具有傳統儀（yí）器所不能比擬的優點。智能化光（guāng）儀器儀表產品不（bú）勝枚舉：由矽製成的微傳感器可（kě）按需要把信號放大、處理及（jí）控製集成到一塊矽芯片上，做成新型（xíng）變送（sòng）器。利用嵌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。光譜儀器向全自動化方向發展（如內裝機械手等機器人係統，實現無人操作）。  

　　網（wǎng）絡化  

　　由於（yú）測量設（shè）備（bèi）自動化、智能化水平的提高，多台儀器（qì）聯網已推廣（guǎng）應用，虛擬儀器、三維多媒體等新技術開（kāi）始（shǐ）實用化（huà）。儀器（qì）儀表產品網絡化主要歸結於現場總線技術（shù）。基於現場總線的FCS（Fieidbus Control System）將取代DCS成為控製係統的主角（jiǎo），Internet和Intranet技術也進入控製領域，網絡化係統滲透到企業從生產到管理、直到經營等各方麵。通過Internet網，儀器用戶之間可異地交換信息和瀏（liú）覽（lǎn），廠商能直接與異地用戶交流，能及時完成如儀器故障診斷、指導用戶維修或（huò）交換（huàn）新儀器改進的數據、軟件升級等工作。國外著名儀器（qì）廠商正在積極研製和開發新型網絡化智能化測量設備，如美國P&S DataCom（Microchip）公司通過（guò）多年對智能設備與網絡間（jiān）通訊方式的研究和開發，發明了具有專利的通用網絡通訊控製器芯片（piàn）--WebChipTM，並提（tí）供了一種（zhǒng）簡單、低價格、完整的智能設備網絡連接方案。  

　　虛擬化（huà）  

　　儀器儀表產品虛擬化主（zhǔ）要（yào）歸結於虛擬現實技術。它是一種由計算機全部或部分生成的多維感（gǎn）覺環境，給參與者（zhě）產生各種（zhǒng）感官信（xìn）息，使參與者有身臨其境（jìng）的感覺，能體驗、接受和認識客觀世界中的客觀事（shì）物，深化概念和建造新的構想和創意。  

　　虛擬化創造了新的儀器模式——虛擬儀器，特（tè）別適用於現代越來越複（fù）雜的（de）測試係（xì）統。軟（ruǎn）件是虛擬儀器的核心，利用計算（suàn）機、一組軟件和極少的必需硬件，就可在屏幕（mù）上虛擬出與傳（chuán）統儀器相似的顯示麵板，使用者通過鼠標和（hé）鍵盤操縱麵板上的虛擬按鈕、開關、旋鈕來實現傳統（tǒng）儀器的（de）各種功能操作，並通（tōng）過麵板上的虛擬顯示屏、數碼顯示器和指示燈了（le）解（jiě）儀器的狀態讀取或打印（yìn）測量結果。