电子信息类论文：智能科技在仪器仪表及测量中的应用与发展__58期

所属栏目：智能科学技术论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:169

副标题#e#摘要：本文深刻全面地论述了仪器仪表及测量在当今社会的重要地位和作用，我国仪器仪表与测量的基本概况以及今后发展的趋势和特点，阐述了我国仪器仪表与测量近年来的重大进展，指明了我国仪器仪表与测量自主创新的发展方向以及当今的智能自动化在仪器仪表当中的应用。
　　关键词：发展的趋势仪器仪表智能自动化
　　一、引言
　　当今的智能科技分支林立，蓬勃兴旺，在国内外已获得了飞速发展，诸如模糊逻辑、遗传算法、神经网络、专家系统、仿人智能、粗糙集理论、物元可拓方法、知识工程、模式识别、定性控制、小波分析、分形几何、混沌控制、数据融合技术等等，真可谓是八仙过海，各显神通。其各有所长，分别组合，取长补短，相得益彰智能自动化技术的应用正在全面渗入到仪器仪表工业。
　　二、仪器仪表与测量控制的重要地位和作用
　　众所周知，当今世界已经进入信息时代，信息技术成为推动科学技术高速发展的关键技术。著名科学家钱学森明确指出，“信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术是基础。”信息技术的快速发展，产生了新兴的庞大的信息产业，信息产业已经成为带动世界经济发展的龙头产业。测量技术是信息技术的基础和源头，仪器仪表行业是信息产业的重要组成部分。不言而喻，仪器仪表与测量控制在当今信息时代推动科学技术和国民经济的发展具有何等重要的地位。近年来我国仪器仪表与测量控制得到了迅速的发展。
　　三、智能科技正在全面渗入到仪器仪表工业
　　1、在仪器仪表结构、性能改进中的应用
　　首先，智能自动化技术为仪器仪表与测量的相关领域的应用开辟了广阔的前景。运用智能化软硬件，使每台仪器或仪表能随时准确地分析、处理当前的和以前的数据信息，恰当地从低、中、高不同层次上对测量过程进行抽象，以提高现有测量系统的性能和效率，扩展传统测量系统的功能，如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术，使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。
　　其次，也可在分散系统的不同仪器仪表中采用微处理器、微控制器等微型芯片技术，设计模糊控制程序，设置各种测量数据的临界值，运用模糊规则的模糊推理技术，对事物的各种模糊关系进行各种类型的模糊决策。其优势在于不必建立被控对象的数学模型，也不需大量的测试数据，只需根据经验，总结合适的控制规则，应用芯片的离线计算、现场调试，按我们的需要和精确度产生准确的分析和准时的控制动作。特别是在传感器测量中，智能自动化技术的应用更为广泛。用软件实现信号滤波，如快速傅立叶变换、短时傅立叶变换、小波变换等技术，是简化硬件，提高信噪比，改善传感器动态特性的有效途径，但需要确定传感器的动态数学模型，而且高阶滤波器的实时性较差。运用神经网络技术，可实现高性能的自相关滤波和自适应滤波。充分利用人工神经网络技术强有力的自学习、自适应、自组织能力，联想、记忆功能以及对非线性复杂关系的输入、输出间的黑箱映射特性，无论在适用性和快速实时性等各方面都将大大超过复杂函数式，可充分利用多传感器资源，综合获取更准确、更可信的结论。其中实时与非实时的、快变与缓变的、模糊和确定性的数据信息，可能相互支持，也可能相互矛盾，此时，对象特征的提取、融合，直至最终决策，作出正确的判断，将成为难点。于是神经网络或模糊逻辑将成为最值得选用的方法。如今可利用小波变换进行数据压缩和特征提取，然后将数据输入用遗传算法训练过的模糊神经网络，则大大提高了对简单复合味的识别率。再如，在布匹面料质量的评定，柔性操作手对触觉信号的处理，机器的故障诊断领域，智能自动化技术也都取得了大量的成功实例。
　　2、在虚拟仪器结构设计中的应用
　　计算机的硬件软化和软件模块#p#副标题#e#化的虚拟仪器的迅猛发展，以及其与网络化系统资源程序的统一和优化性能配置，为仪器仪表的智能化水平的迅速提高，创造了越来越优越的条件。
　　在仪器仪表结构设计中，仪器厂家过去都是以源代码形式向用户提供智能虚拟仪器即插即用的仪器驱动器，为了简化最终用户的使用操作与开发过程，不断提高运行效率，以及编程质量和编程灵活性，相关仪器厂家在vxI即插即用的总线仪器驱动器标准的基础上作出了一套新的智能化仪器驱动软件规范，在虚拟仪器结构与性能上进行了下述几方面改进：首先，考虑要兼顾用户的直观、易用与尽可能提高运行效率，并保持原来VXI总线即插即用标准的高层编程接口，以提供相同的功能函数调用格式。其次，在最新内建的开发工具基础上，运用智能化手段，使智能虚拟仪器(IVI)的仪器驱动器代码，可以在人机交互作用下自动生成，这样既简化了大量编程工作量，又统一了驱动器代码的编程结构和风格，还大大方便了不同水平用户的使用和维护。再次，应用一系列智能手法，识别、跟踪和管理所有各种仪器状态和设置，使用户能直接进入所有低层设置，并通过智能状态管理，使用户可根据需要，在“测试开发”和“正常运行”两种模式之间随意切换。在“测试开发”模式下，驱动器可智能自动化地完成一系列状态检查，以帮助发现各种编程错误。当程序调试正常投入使用后，用户即可切换到“正常运行”模式，以使驱动软件高速运行。这样既保证了仪器的安全性和可靠性，又可使软件随时投入高速运行，尽可能提高其运行效率。另外，也由于采用了各种智能化方法，使驱动器可实现多线程同时安全运行，进行多线程并行测试；同时，驱动器还具有强大的仿真功能，可以在不连接实际仪器的情况下，开发测试程序。最后一个特点是驱动器运行只与测试功能相关，而与仪器采用的接口总线方式无关。
　　四、仪表与测量控制系统的在电子与测量仪器的未来发展
　　电子与电工测量仪器：电子与电工测量仪器取得了突出的进展。如：微波毫米波矢量网络分析仪器已跨入世界先进行列，电能表综合技术达到国际先进水平。矢量网络分析仪是现代电子装备必备的关键测试设备。我国在前几年研制成功矢量网络分析仪基础上，将其应用领域从线性网络向非线性、大功率网络的测试和分析发展。掌握了多种以矢量网络分析仪为核心的自动测试技术和自动测试系统构成及应用，我国矢量网络分析仪的设计、制造和应用水平已跨入了国际先进行列。我国是电能表生产大国，近年来非常注意在准确度、可靠性、功能、能耗、产品兼容性、环境适应性及可维护性等方面提高技术水平，在国际市场上占有重要地位。
　　四、结束语
　　总之，仪器与测量技术和计算机技术的结合，不但大大提高了测量精确度与智能自动化水平，由于虚拟仪器采用了一系列智能自动化手段，彻底改变了以往VXI总线即插即用标准仪器驱动器的运行效率低，编程的结构、风格不一致，编程困难，质量低，工作量大，使用、维护麻烦等等一系列缺陷，从而在高效、高质量、安全可靠、使用方便、灵活。我国仪器仪表与测量控制正处在高速发展的时期，我们每一位工作者肩负着时代的期望和历史的重任，让我们团结一致，努力奋斗，为促进我国仪器仪表与测量控制更快更大的发展，彻底摆脱被动落后的局面作出应有的贡献。
　　参考文献：
　　[1]中国仪器仪表学会．2006仪器科学与技术学科发展报告[R]．2007．
　　[2]中国仪器仪表学会．中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划建议[R]．2004．
　　[3]中国科学技术协会．2008仪器科学与技术学科发展报告[M]．北京：中国科学技术出版社，2009．