从模拟到虚拟,仪器设备的发展经历了哪些阶段呢?

2017-08-08 10:11 测控要闻   来源:中国化工仪器网

导读仪器设备作为科研信息的源头,是人类获取有关自然界知识,认识世界的重要工具,它在人与自然的逻辑关系中起着桥梁和纽带的作用。那么仪器设备的发展经历了哪些阶段呢?纵观仪器技术的发展,仪器设备技术的发展经历主要有:模拟仪器、数字仪器、智能仪器和虚拟仪器。  

仪器设备作为科研信息的源头,是人类获取有关自然界知识,认识世界的重要工具,它在人与自然的逻辑关系中起着桥梁和纽带的作用。那么仪器设备的发展经历了哪些阶段呢?纵观仪器技术的发展,仪器设备技术的发展经历主要有:模拟仪器数字仪器智能仪器虚拟仪器

模拟仪器设备

20世纪50年代以前,电测量技术主要是模拟测量,此类仪器的基本结构是电磁机械式,主要是借助指针来显示测量结果。宏观物理量本质上大都是固定或连续变化的模拟量,直接对模拟量的测量称“模拟测量”。由于仪器本身的局限性,示值的分辨力只能达到2--3位有效数字,而模拟信号(测量数据)在测量过程中易受噪声和干扰的影响而变化。

数字仪器设备

20世纪50年代,数字技术的引入和集成电路的出现,使电测仪器由模拟式逐渐演化为数字式。其特点是将模拟信号测量转化为数字信号测量,并以数字方式输出最终结果,适用于快速响应和较高准确度的测量。这类仪器目前相当普及,如数字电压表、数字频率计等。

随着数字仪器的不断发展,传统模拟式仪器正在逐渐被替代。虽然数字化仪器具有很多优点,但是它仍然存在一些非常重要而又易于被忽略的问题,其中有些问题是测试仪器固有的,有些则是仪器数字化带来的。

智能仪器设备

出现于20世纪70年代,是现代测试技术与计算机技术相结合的产物。智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器,拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能,即具有一定智能作用,故将其称之为“智能仪器”。智能仪器将传统数字仪器中控制环节、数据采集与处理、自调零、自校准、自动调节量程等功能改由微处理器完成,从而提高测量精度和速度。

智能仪器的出现,极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

虚拟仪器设备

这一概念早在20世纪70年代就已提出,但真正得以实现则是在PCI、GPIB、VXI、PXI等总线标准出现之后才变为可能,并随着卡式仪器、VXI总线仪器、PXI总线仪器等的推出而得到迅速发展。虚拟仪器是通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器。其利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。

虚拟仪器是现代计算机技术与仪器技术完美结合的产物,软件在仪器的开发和使用的全过程中起着至关重要的作用,可以说没有了软件就没有虚拟仪器。它基于“软件就是仪器”的思想,利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能,真正实现由用户自己设计和定义满足自己特殊要求的仪器。但是虚拟仪器都是靠数据采集卡,1,频率一定有限制,不会太高,一般就是几个GHz,2可计量性较差,不好溯源。

至今,仪器设备的应用范围已经非常广泛,并且随着科技的进步,仪器设备的应用领域还将获得更为迅速的的拓展。现代科技的进步,使仪器仪表的应用领域越来越广阔,越来越深入。这一切,无疑为仪器仪表的进一步发展提供了强大动力,并展示了光明的前景。

科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件,例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化,减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能,担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用,而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来,组成各种测试控制管理综合系统,满足更高的要求。

仪器仪表行业是中国发展的新型行业,在与国际接轨的同时,中国的仪器仪表行业发展有了长足的进步空间具备了与国际竞争的实力。通过科技攻关、联合开发、合资合作和引进技术消化吸收国产化等多种形式,使中国仪器仪表行业部分中高档主导产品缩小了与国际先进水平的差距,并形成生产能力。一批国有、集体、民营、三资企业和科研院所通过市场竞争,在行业中脱颖而出,并显现出良好发展势头和后劲,已形成主导、核心力量。

未来,我国仪器设备行业还需进一步发展优势产品,扩大出口;提高企业的技术水平和管理水平,加强自主创新能力;努力扩大仪器设备技术应用领域,提高市场竞争能力,使仪器设备行业真正进入一个稳定发展阶段。

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