儀器儀表產品技術未來發展趨勢

儀器儀表產品技術未來發展趨勢

　　儀器儀表作為信息工業的源頭，是以電腦和微處理器的技術為核心技術，以計算機、網絡、系統、通信、圖像顯示、自動控制理論為共性關鍵技術基礎。這些信息技術應用到儀器儀表中，促成儀器儀表產品升級為智能儀器儀表，發展成為信息工業領域中一大系列產品群體。儀器儀表產品正向智能化、微型化、網絡化和虛擬化方向迅速邁進。

　　微型化

　　儀器儀表產品微型化主要歸結于超大規模集成（VLSI）新器件、微機電系統（MEMS）、圓片規模集成（WSI）和多芯片模塊（MCM）等;采用微控技術、微加工技術、微檢測技術、微光源、微分光光學系統、微傳感器等，使儀器儀表產品體積縮小，精度提高。

　　微電子機械系統（MEMS）技術是在微電子器件制造工藝技術基礎上進一步融入微機械加工技術，并把兩者結合起來的微制造技術，加工尺度在微米、納米級。應用MEMS技術的微型儀器被稱為芯片上的儀器，MEMS產品包括生物芯片，汽車加速計，壓力、化學、流量計，微光譜儀等產品，廣泛應用于生命科學、環境科學、航天、生物醫療、汽車工業、軍事、工業控制等領域。美國德州儀器、英特爾、羅斯蒙特、德國Karlsruhe研究中心、摩托羅拉公司等產品已廣泛應用了該技術。

　　智能化

　　儀器儀表產品智能化主要歸結于微處理器和人工智能技術的發展與應用。

　　由于微電子技術的進步，儀器儀表產品進一步與微處理器、微控制器、DSP芯片級嵌入式系統以及嵌入式軟件融合，儀器儀表的數字化、智能化水平不斷得到提高。以美國德州儀器公司提出的“DSPC”概念為例，以DSP芯片為核心，配合先進的混合信號電路、ASIC電路、元件及開發工具等提供整個應用系統的解決方案。目前DSP的生產工藝正在由0.35μm轉向0.25μm、0.18μm、0.13μm，2005年可達到0.075μm。到2010年，DSP芯片的集成度將會提高11倍，單個芯片上將會集成5億只晶體管。

　　儀器儀表中采用了大量的超大規模集成（VLSI）的新器件、表面貼裝技術（SMT）、多層線路板印刷、圓片規模集成（WSI）和多芯片模塊（MCM）等新工藝，CAD、CAM、CAPP、CAT等計算機輔助手段，使多媒體技術、人機交互、模糊控制、人工神經元網絡等新技術在現代儀器儀表中得到了廣泛應用。無論在測量速度、度、靈敏度、自動化程度和性能價格比等方面，智能儀器都具有傳統儀器所不能比擬的優點。智能化光儀器儀表產品不勝枚舉：由硅制成的微傳感器可按需要把信號放大、處理及控制集成到一塊硅芯片上，做成新型變送器。利用嵌入式芯片和軟件做成具有推理、學習、聯想功能的智能化儀表。光譜儀器向全自動化方向發展（如內裝機械手等機器人系統，實現無人操作）。

　　網絡化

　　由于測量設備自動化、智能化水平的提高，多臺儀器聯網已推廣應用，虛擬儀器、三維多媒體等新技術開始實用化。儀器儀表產品網絡化主要歸結于現場總線技術。基于現場總線的FCS（FieidbusControlSystem）將取代DCS成為控制系統的主角，Internet和Intranet技術也進入控制領域，網絡化系統滲透到企業從生產到管理、直到經營等各方面。通過Internet網，儀器用戶之間可異地交換信息和瀏覽，廠商能直接與異地用戶交流，能及時完成如儀器故障診斷、指導用戶維修或交換新儀器改進的數據、軟件升級等工作。國外著名儀器廠商正在積極研制和開發新型網絡化智能化測量設備，如美國P&SDataCom（Microchip）公司通過多年對智能設備與網絡間通訊方式的研究和開發，發明了具有的通用網絡通訊控制器芯片--WebChipTM，并提供了一種簡單、低價格、完整的智能設備網絡連接方案。

　　虛擬化

　　儀器儀表產品虛擬化主要歸結于虛擬現實技術。它是一種由計算機全部或部分生成的多維感覺環境，給參與者產生各種感官信息，使參與者有身臨其境的感覺，能體驗、接受和認識客觀世界中的客觀事物，深化概念和建造新的構想和創意。

　　虛擬化創造了新的儀器模式——虛擬儀器，特別適用于現代越來越復雜的測試系統。軟件是虛擬儀器的核心，利用計算機、一組軟件和極少的必需硬件，就可在屏幕上虛擬出與傳統儀器相似的顯示面板，使用者通過鼠標和鍵盤操縱面板上的虛擬按鈕、開關、旋鈕來實現傳統儀器的各種功能操作，并通過面板上的虛擬顯示屏、數碼顯示器和指示燈了解儀器的狀態讀取或打印測量結果。