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现代仪器仪表发展的关键技术

日期:2015年9月2日 14:36

    中国的仪器仪表的发展随着国际的仪器仪表的发展而前进,下面分析一下现代仪器仪表发展的关键技术。

    ①可靠性技术
    随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大,可靠性技术特别是在一些军事、航空航天、电力、核工业设施,大型工程和工业生产中起到提高战斗力和维护正常工作的重要作用。这些部门一旦出现故障,将导致灾难性的后果。因此装置的可靠性、安全性、可维性、特别是包括受测控系统在内的整个系统的可靠性、安全性、可维性显得特别重要。像2003年8月15日美国、加拿大大面积停电的事故,是决不应由部分设备故障而扩展造成!
    仪器仪表和测控系统的可靠性技术除了测控装置和测控系统自身的可靠性技术外,同时还要包括受测控装置和系统出现故障时的故障处理技术。测控装置和系统可靠性包括故障的自诊断、自隔离技术,故障自修复技术,容错技术,可靠性设计技术,可靠性制造技术等。

    ② 系统集成技术
    系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平,特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响,它是系统级层次上的信息融合控制技术,包括系统的需求分析和建模技术,物理层配置技术,系统各部份信息通信转换技术,应用层控制策略实施技术等。在操作人员为多种不同岗位的操作群体情况下,还包括各级操作人员需求分析技术。

    ③人机界面技术
    人机界面技术主要为方便仪器仪表操作人员或配有仪器仪表的主设备、主系统的操作员操作仪器仪表或主设备、主系统服务。它使仪器仪表成为人类认识世界、改造世界的直接操作工具。仪器仪表、甚至配有仪器仪表的主设备、主系统的可操作性、可维护性主要由人机界面技术完成。仪器仪表具有一个美观、精致、操作简单、维护方便的人机界面,常成为人们选用仪器仪表及配有仪器仪表的主设备、主系统的一个重要条件。
人机友好界面技术包括显示技术、硬拷贝技术、人机对话技术、故障人工干预技术等。考虑到操作人员从单机单人向系统化、网络化情况下的许多不同岗位的操作人员群体发展、人机友好界面技术正向人机大系统技术发展。此外,随着仪器仪表的系统化、网络化发展,识别特定操作人员、防止非操作人员的介入技术也日益受到重视。

   ④智能控制技术
    智能控制技术是人类以接近最佳方式,通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术,是直接涉及测控系统的效益发挥的技术,是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。从目前发展趋势看,在企业信息化ERP/MES/PCS三级结构的计算机测控系统中,软件的价格已超过硬件的3倍。而有关石化、冶金、电力、制药行业中自动化测控系统的先进控制软件价格就超过系统硬件价格。智能控制技术包括仿人的特征提取技术,目标自动辨识技术,知识的自学习技术,环境的自适应技术,最佳决策技术等。

    ⑤ 传感技术
    传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础,它也是仪器仪表实现控制的基础。这不仅因为控制必须以检测输入的信息为基础,并且是由于控制达到的精度和状态,必需感知,否则不明确控制效果的控制仍然是盲目的控制。

     广义而言传感技术必须感知三方面的信息,它们是客观世界的状态和信息,被测控系统的状态和信息以及操作人员需了解的状态信息和操控指示。在这里应注意到客观世界无穷无尽,测控系统对客观世界的感知主要集中于与目标相关的客观环境(简称既定目标环境),既定目标环境之外的环境信息可通过其它方法采集。被测控系统可以是简单的物或单一的样本,可以是复杂的无人直接操纵的自动系统,可以是有人(群)在内操作的大型自动化系统或社会活动系统,也可以是人体。以人体健康、生理、心理状态为目标的传感技术是医疗诊治仪器的基础和核心。操作人员可以是单人,但在系统化、网络化的情况下常为不同岗位下的操作人员群体。

     窄义而言,传感技术主要是客观世界有用信息的检测,它包括有用被测量敏感技术,涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术;信息融合技术,涉及传感器分布,微弱信号提取(增强),传感信息融合,成像等技术;传感器制造技术,涉及微加工,生物芯片,新工艺等技术。

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