智能仪器仪表未来发展趋势

随着市场需求不断增长，智能化仪器仪表功能日益强大，已广泛应用于航天航空、军工科研、高等院校、石油石化、冶金电力、轻工食品、医药制造及机械汽车等多个重要领域，发挥着关键作用。

1、 发展历程一

2、 20世纪80年代，微处理器被广泛应用于各类仪器设备中，推动仪器前面板逐步向键盘化演进，测量系统多通过IEEE-488总线实现互联。与此同时，区别于传统独立运行模式的个人化仪器逐渐兴起并得到推广。进入90年代，仪器仪表的智能化水平显著提升，主要体现在多个方面：微电子技术的持续进步深刻改变了仪器的设计思路；数字信号处理芯片（DSP）的出现大幅增强了信号数字化处理能力；微型计算机的发展提升了仪器的数据运算性能；图像处理功能在众多设备中成为标配；VXI总线技术也获得了广泛应用。近年来，具备智能测量与控制功能的仪表发展尤为迅猛，广泛应用于工业、科研和自动化领域，推动了整个测控技术体系的升级与革新。

3、 发展历程二

4、 国际市场上智能测量仪表种类丰富，性能先进。例如，美国霍尼韦尔公司推出的DSTJ-3000系列智能变送器，具备差压状态的综合检测能力，可自动补偿设备自身的温度与静压变化，测量精度高达满量程的0.1%。Raca-Dana公司研制的9303型超高电平表，借助微处理器技术有效消除电阻在电流通过时产生的热噪声干扰，使电平测量下限可达-77分贝，显著提升了低信号检测的可靠性。福禄克公司开发的5520A超级多功能校准仪，内置三枚微处理器协同工作，短期稳定性达到百万分之一（1ppm），线性度更是高达0.5ppm，适用于高精度仪器的校验场合。此外，福克斯波罗公司推出的数字化自整定调节器融合了专家系统算法，能模拟资深控制工程师的操作逻辑，根据现场工况快速调整控制参数。该设备尤其适用于被控对象频繁变动或具有非特性的复杂控制系统。凭借其自动优化调节参数的能力，可在生产运行中持续保障系统处于最优控制状态，从而提升整体运行效率与产品质量稳定性。这些高端仪表代表了当前智能化测量与控制技术的发展方向。

5、 发展历程三

6、 人工智能化已成为计算机应用的重要发展方向，其核心在于借助计算机技术模拟人类智能行为，广泛应用于机器人控制、医疗诊断、专家系统以及逻辑推理等多个领域。随着技术进步，智能仪器将逐步融入更多人工智能元素，部分替代人类的脑力活动，在图像与色彩识别、语音理解与听觉感知、以及逻辑推理、判断决策、自主学习和联想思维等方面展现出更强的能力。与此同时，多功能化也是智能仪器仪表的重要特征之一。现代仪器设计趋向于集成多种功能，以满足复杂系统的测试需求。例如，为应对高速度、高复杂度的数字系统设计，厂商推出了集脉冲发生、频率合成与任意波形生成于一体的多功能函数发生器。这类综合性仪器不仅在测量精度和稳定性等性能指标上优于单一功能设备，而且为多样化的测试任务提供了更加高效、灵活和经济的解决方案，显著提升了使用效率和应用范围。

7、 微型化是现代仪器发展的重要方向之一。微型智能仪器是将微电子技术、微机械技术和信息处理技术深度融合而形成的新型设备，具有体积小巧、功能完备、智能化程度高等特点。这类仪器集成了信号采集、线性化修正、数字处理、控制输出、信号放大、系统通信以及人机交互等多种功能于一体，能够在狭小空间内高效完成复杂任务。随着微电子与微机械技术的持续进步，微型智能仪器的性能不断提升，制造成本逐步下降，应用范围日益广泛。它不仅继承了传统仪器的基本功能，更在自动化控制、航空航天、国防军事、生物工程和医疗健康等领域展现出不可替代的优势。以医疗应用为例，传统方式在监测病人多项生理参数时常需插入多根导管，易引发感染风险；而微型智能仪器可实现多参数同步检测，且体积微小，能够安全植入人体内部，显著降低创伤和感染概率，提升诊疗效率。更重要的是，这类设备具备自主运行能力，无需人为干预即可完成数据检测与反馈控制。人工智能技术的融入，使仪器具备更强的判断与决策能力，不仅能克服传统方法难以解决的技术难题，更有望实现以往无法完成的复杂任务，推动仪器仪表向更高层次的智能化发展。

8、 发展历程四

9、 将ISP与EMIT技术相结合，可有效实现仪器仪表系统的网络化接入。随着互联网技术的迅猛发展，其应用已逐步延伸至工业自动化控制及智能仪器仪表系统的设计领域。通过这一融合，智能仪器仪表不仅具备了基于Internet的通信功能，还能实现远程在线升级、功能调整以及系统维护，显著提升了系统的灵活性与可管理性。

10、 在系统编程技术（In-System Programming，简称ISP）是一种先进的软件配置与重构技术。该技术由Lattice半导体公司率先提出，允许设计人员在产品开发、生产乃至交付用户使用后，仍能对芯片、电路板或整个电子系统的逻辑结构和功能进行实时修改与重新配置。相较于传统编程方式，ISP技术突破了物理连接和编程时序的诸多限制，极大简化了电路板的设计与制造流程，提升了开发效率。

11、 采用ISP技术的器件在封装和焊接工艺上与普通电子元件一致，可直接安装于印刷电路板（PCB）上，无需专用编程设备。编程过程可通过本地计算机、嵌入式处理器，甚至借助Internet实现远程操作。这种高度的灵活性不仅降低了生产成本，也便于后期维护与功能扩展。结合EMIT等嵌入式网络传输技术，系统能够实现实时数据交互与远程控制，为构建智能化、网络化的仪器仪表平台提供了坚实的技术支撑。

12、 发展历程五

13、 emit嵌入式微型因特网互联技术由emware公司提出，作为其创建的eti（扩展互联网）联盟的重要组成部分。该技术致力于将各类嵌入式设备，特别是8位和16位单片机系统，接入互联网，实现设备与网络的深度融合。通过这一技术，用户可以在互联网环境下完成远程数据采集、智能化控制以及数据文件的上传与下载等多种功能，为工业自动化、远程监控和智能设备联网提供了高效解决方案。

14、 测量仪器的基本构成通常包括数据采集、数据分析和数据显示三个核心环节。在虚拟现实系统中，数据分析与显示任务完全由PC机上的软件承担。因此，只需配备相应的数据采集硬件模块，并将其与计算机连接，即可构建一套完整的测量系统。这种以个人计算机为基础的测量装置被称为虚拟仪器。其最大优势在于硬件平台的通用性：同一套硬件配合不同的软件程序，便可实现多种功能各异的仪器，如示波器、频谱分析仪或信号发生器等。

15、 由此可见，软件在虚拟仪器中扮演着核心角色，软件的功能直接决定了仪器的性能与用途，真正实现了软件即仪器的理念。与传统智能仪器主要融合计算机技术不同，虚拟仪器更强调将仪器功能融入通用计算机技术之中。其软件系统具备良好的通用性、易用性、可视化界面、可拓展性及升级能力，极大提升了系统的灵活性和应用范围。正因如此，虚拟仪器在实际应用前景和市场潜力方面远超传统设备，展现出广阔的发展空间。

16、 一次与二次仪表