內(nèi)容編輯儀器儀表發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)
中國的儀器儀表的發(fā)展隨著國際的儀器儀表的發(fā)展而前進(jìn)，下面分析一下現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。
① 傳感技術(shù)
傳感技術(shù)不僅是儀器儀表實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的基礎(chǔ)，它也是儀器儀表實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。這不僅因?yàn)榭刂票仨氁詸z測(cè)輸入的信息為基礎(chǔ)，并且是由于控制達(dá)到的精度和狀態(tài)，必需感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的控制。
廣義而言傳感技術(shù)必須感知三方面的信息，它們是客觀世界的狀態(tài)和信息，被測(cè)控系統(tǒng)的狀態(tài)和信息以及操作人員需了解的狀態(tài)信息和操控指示。在這里應(yīng)注意到客觀世界無窮無盡，測(cè)控系統(tǒng)對(duì)客觀世界的感知主要集中于與目標(biāo)相關(guān)的客觀環(huán)境(簡稱既定目標(biāo)環(huán)境)，既定目標(biāo)環(huán)境之外的環(huán)境信息可通過其它方法采集。被測(cè)控系統(tǒng)可以是簡單的物或單一的樣本，可以是復(fù)雜的無人直接操縱的自動(dòng)系統(tǒng)，可以是有人(群)在內(nèi)操作的大型自動(dòng)化系統(tǒng)或社會(huì)活動(dòng)系統(tǒng)，也可以是人體。以人體健康、生理、心理狀態(tài)為目標(biāo)的傳感技術(shù)是醫(yī)療診治儀器的基礎(chǔ)和核心。操作人員可以是單人，但在系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的情況下常為不同崗位下的操作人員群體。
窄義而言，傳感技術(shù)主要是客觀世界有用信息的檢測(cè)，它包括有用被測(cè)量敏感技術(shù)，涉及各學(xué)科工作原理、遙感遙測(cè)、新材料等技術(shù)；信息融合技術(shù)，涉及傳感器分布，微弱信號(hào)提取(增強(qiáng))，傳感信息融合，成像等技術(shù)；傳感器制造技術(shù)，涉及微加工，生物芯片，新工藝等技術(shù)。
② 系統(tǒng)集成技術(shù)
系統(tǒng)集成技術(shù)直接影響儀器儀表和測(cè)量控制科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用廣度和水平，特別是對(duì)大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動(dòng)化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級(jí)層次上的信息融合控制技術(shù)，包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術(shù)，物理層配置技術(shù)，系統(tǒng)各部份信息通信轉(zhuǎn)換技術(shù)，應(yīng)用層控制策略實(shí)施技術(shù)等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還包括各級(jí)操作人員需求分析技術(shù)。
③ 智能控制技術(shù)
智能控制技術(shù)是人類以接近Zui佳方式，通過測(cè)控系統(tǒng)以接近Zui佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)達(dá)到既定目標(biāo)的技術(shù)，是直接涉及測(cè)控系統(tǒng)的效益發(fā)揮的技術(shù)，是從信息技術(shù)向知識(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。智能控制技術(shù)可以說是測(cè)控系統(tǒng)中Zui重要和Zui關(guān)鍵的軟件資源。從目前發(fā)展趨勢(shì)看，在企業(yè)信息化ERP/MES/PCS三級(jí)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，軟件的價(jià)格已超過硬件的3倍。而有關(guān)石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的先井控制軟件價(jià)格就超過系統(tǒng)硬件價(jià)格。智能控制技術(shù)包括仿人的特征提取技術(shù)，目標(biāo)自動(dòng)辨識(shí)技術(shù)，知識(shí)的自學(xué)習(xí)技術(shù)，環(huán)境的自適應(yīng)技術(shù)，Zui佳決策技術(shù)等。
④ 人機(jī)界面技術(shù)
人機(jī)界面技術(shù)主要為方便儀器儀表操作人員或配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的操作員操作儀器儀表或主設(shè)備、主系統(tǒng)服務(wù)。它使儀器儀表成為人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的直接操作工具。儀器儀表、甚至配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的可操作性、可維護(hù)性主要由人機(jī)界面技術(shù)完成。儀器儀表具有一個(gè)美觀、精致、操作簡單、維護(hù)方便的人機(jī)界面，常成為人們選用儀器儀表及配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的一個(gè)重要條件。
人機(jī)友好界面技術(shù)包括顯示技術(shù)、硬拷貝技術(shù)、人機(jī)對(duì)話技術(shù)、故障人工干預(yù)技術(shù)等?？紤]到操作人員從單機(jī)單人向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化情況下的許多不同崗位的操作人員群體發(fā)展、人機(jī)友好界面技術(shù)正向人機(jī)大系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展。此外，隨著儀器儀表的系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，識(shí)別特定操作人員、防止非操作人員的介入技術(shù)也日益受到重視。
⑤ 可靠性技術(shù)
隨著儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，可靠性技術(shù)特別是在一些軍事、航空航天、電力、核工業(yè)設(shè)施，大型工程和工業(yè)生產(chǎn)中起到提高戰(zhàn)斗力和維護(hù)正常工作的重要作用。這些部門一旦出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因此裝置的可靠性、安全性、可維性、特別是包括受測(cè)控系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、安全性、可維性顯得特別重要。像2003年8月15日美國、加拿大大面積停電的事故，是決不應(yīng)由部分設(shè)備故障而擴(kuò)展造成！
儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的可靠性技術(shù)除了測(cè)控裝置和測(cè)控系統(tǒng)自身的可靠性技術(shù)外，同時(shí)還要包括受測(cè)控裝置和系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的故障處理技術(shù)。測(cè)控裝置和系統(tǒng)可靠性包括故障的自診斷、自隔離技術(shù)，故障自修復(fù)技術(shù)，容錯(cuò)技術(shù)，可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠性制造技術(shù)等。
① 傳感技術(shù)
傳感技術(shù)不僅是儀器儀表實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的基礎(chǔ)，它也是儀器儀表實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。這不僅因?yàn)榭刂票仨氁詸z測(cè)輸入的信息為基礎(chǔ)，并且是由于控制達(dá)到的精度和狀態(tài)，必需感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的控制。
廣義而言傳感技術(shù)必須感知三方面的信息，它們是客觀世界的狀態(tài)和信息，被測(cè)控系統(tǒng)的狀態(tài)和信息以及操作人員需了解的狀態(tài)信息和操控指示。在這里應(yīng)注意到客觀世界無窮無盡，測(cè)控系統(tǒng)對(duì)客觀世界的感知主要集中于與目標(biāo)相關(guān)的客觀環(huán)境(簡稱既定目標(biāo)環(huán)境)，既定目標(biāo)環(huán)境之外的環(huán)境信息可通過其它方法采集。被測(cè)控系統(tǒng)可以是簡單的物或單一的樣本，可以是復(fù)雜的無人直接操縱的自動(dòng)系統(tǒng)，可以是有人(群)在內(nèi)操作的大型自動(dòng)化系統(tǒng)或社會(huì)活動(dòng)系統(tǒng)，也可以是人體。以人體健康、生理、心理狀態(tài)為目標(biāo)的傳感技術(shù)是醫(yī)療診治儀器的基礎(chǔ)和核心。操作人員可以是單人，但在系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化的情況下常為不同崗位下的操作人員群體。
窄義而言，傳感技術(shù)主要是客觀世界有用信息的檢測(cè)，它包括有用被測(cè)量敏感技術(shù)，涉及各學(xué)科工作原理、遙感遙測(cè)、新材料等技術(shù)；信息融合技術(shù)，涉及傳感器分布，微弱信號(hào)提取(增強(qiáng))，傳感信息融合，成像等技術(shù)；傳感器制造技術(shù)，涉及微加工，生物芯片，新工藝等技術(shù)。
② 系統(tǒng)集成技術(shù)
系統(tǒng)集成技術(shù)直接影響儀器儀表和測(cè)量控制科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用廣度和水平，特別是對(duì)大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動(dòng)化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級(jí)層次上的信息融合控制技術(shù)，包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術(shù)，物理層配置技術(shù)，系統(tǒng)各部份信息通信轉(zhuǎn)換技術(shù)，應(yīng)用層控制策略實(shí)施技術(shù)等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還包括各級(jí)操作人員需求分析技術(shù)。
③ 智能控制技術(shù)
智能控制技術(shù)是人類以接近Zui佳方式，通過測(cè)控系統(tǒng)以接近Zui佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)達(dá)到既定目標(biāo)的技術(shù)，是直接涉及測(cè)控系統(tǒng)的效益發(fā)揮的技術(shù)，是從信息技術(shù)向知識(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。智能控制技術(shù)可以說是測(cè)控系統(tǒng)中Zui重要和Zui關(guān)鍵的軟件資源。從目前發(fā)展趨勢(shì)看，在企業(yè)信息化ERP/MES/PCS三級(jí)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，軟件的價(jià)格已超過硬件的3倍。而有關(guān)石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)的先井控制軟件價(jià)格就超過系統(tǒng)硬件價(jià)格。智能控制技術(shù)包括仿人的特征提取技術(shù)，目標(biāo)自動(dòng)辨識(shí)技術(shù)，知識(shí)的自學(xué)習(xí)技術(shù)，環(huán)境的自適應(yīng)技術(shù)，Zui佳決策技術(shù)等。
④ 人機(jī)界面技術(shù)
人機(jī)界面技術(shù)主要為方便儀器儀表操作人員或配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的操作員操作儀器儀表或主設(shè)備、主系統(tǒng)服務(wù)。它使儀器儀表成為人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的直接操作工具。儀器儀表、甚至配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的可操作性、可維護(hù)性主要由人機(jī)界面技術(shù)完成。儀器儀表具有一個(gè)美觀、精致、操作簡單、維護(hù)方便的人機(jī)界面，常成為人們選用儀器儀表及配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的一個(gè)重要條件。
人機(jī)友好界面技術(shù)包括顯示技術(shù)、硬拷貝技術(shù)、人機(jī)對(duì)話技術(shù)、故障人工干預(yù)技術(shù)等?？紤]到操作人員從單機(jī)單人向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化情況下的許多不同崗位的操作人員群體發(fā)展、人機(jī)友好界面技術(shù)正向人機(jī)大系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展。此外，隨著儀器儀表的系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，識(shí)別特定操作人員、防止非操作人員的介入技術(shù)也日益受到重視。
⑤ 可靠性技術(shù)
隨著儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，可靠性技術(shù)特別是在一些軍事、航空航天、電力、核工業(yè)設(shè)施，大型工程和工業(yè)生產(chǎn)中起到提高戰(zhàn)斗力和維護(hù)正常工作的重要作用。這些部門一旦出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因此裝置的可靠性、安全性、可維性、特別是包括受測(cè)控系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、安全性、可維性顯得特別重要。像2003年8月15日美國、加拿大大面積停電的事故，是決不應(yīng)由部分設(shè)備故障而擴(kuò)展造成！
儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的可靠性技術(shù)除了測(cè)控裝置和測(cè)控系統(tǒng)自身的可靠性技術(shù)外，同時(shí)還要包括受測(cè)控裝置和系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)的故障處理技術(shù)。測(cè)控裝置和系統(tǒng)可靠性包括故障的自診斷、自隔離技術(shù)，故障自修復(fù)技術(shù)，容錯(cuò)技術(shù)，可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，可靠性制造技術(shù)等。
