儀器儀表設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化和智能化研究

隨著智能化、數(shù)字化儀器儀表的發(fā)展，以及我國(guó)改革開(kāi)放政策的深化，近年來(lái)我們引進(jìn)了大批的上高水平的儀器儀表，進(jìn)口數(shù)量也在逐年增加。這不僅對(duì)國(guó)內(nèi)測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)研制、元器件、生產(chǎn)工藝帶來(lái)很大的沖擊，更是對(duì)我國(guó)儀器儀表的設(shè)計(jì)理論和制造方法的巨大震動(dòng)。事實(shí)上，對(duì)比我國(guó)的儀器儀表現(xiàn)狀，國(guó)外許多先進(jìn)的智能式儀器儀表的設(shè)計(jì)方法和理論，應(yīng)是我們首先要引進(jìn)、消化和吸收的。本文歸納了以下六個(gè)方面的問(wèn)題加以簡(jiǎn)要論述，以便立足國(guó)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的國(guó)產(chǎn)化、現(xiàn)代化，智能化。

　　一、要重視可靠性設(shè)計(jì)

　　可靠性（Realizability）理論廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，其分支——可靠性分析和設(shè)計(jì)更是在先進(jìn)的智能式儀器儀表設(shè)計(jì)中得到重視和應(yīng)用。我們必須深刻認(rèn)識(shí)到高水平的產(chǎn)品離開(kāi)高可靠性做保證就是廢品。*的智能式儀器儀表，在設(shè)計(jì)階段就十分注意可靠性的分析與設(shè)計(jì)。運(yùn)用可靠性分配理論，將可靠性指標(biāo)從系統(tǒng)整機(jī)到部件級(jí)、元器件級(jí)逐級(jí)分配，從而使整機(jī)的可靠性得到保證。當(dāng)某一部分的可靠性指標(biāo)無(wú)法滿足時(shí)，可采用冗金設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。從一些可靠性設(shè)計(jì)的流程圖可以看出，儀表設(shè)計(jì)中一般采用并聯(lián)冗余法。在高可靠性場(chǎng)合（可靠性R≥0.999）時(shí)，尤其是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，也采用冗余法。
　
　　國(guó)外智能式儀表不僅注重儀表本身的可靠性設(shè)計(jì)，并對(duì)使用可壞性也要加以設(shè)計(jì)考慮。一般電子儀器儀表產(chǎn)品的可靠性屬于指數(shù)分布，而機(jī)械加工件多的儀表其可靠性屬于正態(tài)分布，實(shí)際計(jì)算起來(lái)并不很復(fù)雜。我國(guó)的儀表設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)此加以重視，這是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　二、注重維修性設(shè)計(jì) 　　

　　維修住（Maintainability），不僅包括使用中產(chǎn)品的維修，還包括生產(chǎn)階段儀器的校準(zhǔn)功能、調(diào)試功能和維修功能等技術(shù)指標(biāo)，維修住必須在設(shè)計(jì)階段加以保證。國(guó)外智能儀器儀表，具有較高的維修度，使其使于生產(chǎn)調(diào)試和維修，包括在設(shè)計(jì)中實(shí)施于自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。這樣設(shè)計(jì)的產(chǎn)品給用戶在測(cè)量和使用過(guò)程中提供了極大的方便性。

　　三、先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段和方法
　
　　國(guó)外智能儀器儀表的設(shè)計(jì)，廣泛使用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)手段，如邏輯分析儀、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)等，這樣可使設(shè)計(jì)調(diào)試效率提高幾十倍甚至數(shù)百倍。因此我國(guó)儀器儀表行業(yè)要重視和執(zhí)行CAD／CAM的應(yīng)用工作。

　　四、產(chǎn)品系列化和通用化

　　國(guó)外的儀器儀表制造廠家，其產(chǎn)品系列化工作做得很好。幾乎每一種類型產(chǎn)品，都先后推出系列產(chǎn)品。有簡(jiǎn)單到復(fù)雜的功能型系列；有低到高的量程范圍型系列；有儀表附件、接口等不同的附件系列等。這樣會(huì)給用戶帶來(lái)巨大的吸引力，而帶來(lái)的效益也十分可觀。

　　先進(jìn)的智能式儀器儀表，其通用性都很強(qiáng)。這突出反映在絕大多數(shù)產(chǎn)品都有通用接口系統(tǒng)，可以很方便地將系統(tǒng)互聯(lián)并與計(jì)算機(jī)組建成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。這樣就使得儀器與儀表的用途和使用范圍大大地?cái)U(kuò)展了。

　　五、同步發(fā)展自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 　

　　新型儀器儀表大多是基于微處理機(jī)（μP）化的智能式設(shè)計(jì)。這樣，人工調(diào)試非常困難，有時(shí)是不可能的。因此，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATS）就要隨著儀器儀表的發(fā)展而同步研制。有了ATS的強(qiáng)大的，才能使精心設(shè)計(jì)的智能式儀表的大量生產(chǎn)得到可靠保證。國(guó)外大的儀器和計(jì)算機(jī)制造廠家，無(wú)一例外的都配備有高水平的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)校準(zhǔn)和在線維修技術(shù)的功能和系統(tǒng)。

　　六、完善的配套服務(wù)設(shè)施

　　智能儀表都配有詳細(xì)的使用說(shuō)明，給出許多實(shí)用的操作使用程序，并附有各種可選擇的、用于擴(kuò)大應(yīng)用范圍的附件。這些附件的設(shè)計(jì)都要同主機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行一體化考慮，對(duì)儀表的易損件和定期更換件都配套供應(yīng)，使用戶感到十分方便。這種“軟科學(xué)”發(fā)展了，儀器儀表硬件電路的智能化水平就能迅速提高。這方面英國(guó)廠家是一個(gè)很好的例證。英國(guó)的集成電路工業(yè)較薄弱，但儀表工業(yè)卻很先進(jìn)。這主要在于用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)思想和方案來(lái)組織設(shè)計(jì)用進(jìn)口元器件所構(gòu)成的儀表。我國(guó)儀器儀表工業(yè)的現(xiàn)代化，應(yīng)首先是儀器儀表設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化和智能化。只有這樣才會(huì)進(jìn)入一個(gè)良性循環(huán)，使儀器儀表的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)立足國(guó)產(chǎn)化，推動(dòng)我國(guó)儀器儀表的迅速發(fā)展。