【導(dǎo)讀】：在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展日新月異，涌現(xiàn)了許多富有創(chuàng)造力的自動(dòng)化產(chǎn)品，給我們的日常生活帶來了深遠(yuǎn)的影響。而作為主導(dǎo)并享受這場(chǎng)科學(xué)盛宴的人們，很有必要思考一下產(chǎn)生這一幕的主角——自動(dòng)化儀器儀表和智能儀器的發(fā)展之路......
一、自動(dòng)化儀器儀表　?。?、概述　　自動(dòng)化儀表，是由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的，具有較完善功能的自動(dòng)化技術(shù)工具。它一般同時(shí)具有數(shù)種功能，如測(cè)量、顯示、記錄或測(cè)量、控制、報(bào)警等。自動(dòng)化儀表本身是一個(gè)系統(tǒng)，又是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。自動(dòng)化儀表是一種“信息機(jī)器”，其主要功能是信息形式的轉(zhuǎn)換，將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)。信號(hào)可以按時(shí)間域或頻率域表達(dá)，信號(hào)的傳輸則可調(diào)制成連續(xù)的模擬量或斷續(xù)的數(shù)字量形式。　　眾所周知，自動(dòng)化儀器儀表是科學(xué)進(jìn)步的前提和生產(chǎn)活動(dòng)的依據(jù)。當(dāng)人類活動(dòng)的領(lǐng)域越過感覺器官極限的時(shí)候，儀器儀表就成了科學(xué)進(jìn)步和一切事業(yè)取得成功的前提。許多科學(xué)的進(jìn)展首先取決于儀器儀表的進(jìn)展。儀器儀表技術(shù)是通過測(cè)量獲得數(shù)據(jù)信息的信息技術(shù)，自動(dòng)化儀器儀表工業(yè)是信息工業(yè)的源頭，它的根本屬性就是信息性。在生產(chǎn)過程中，自動(dòng)化儀器儀表對(duì)“物質(zhì)流”信息進(jìn)行檢測(cè)、傳輸、顯示、控制與執(zhí)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理和決策。它主要包括各種電量與非電量的傳感器、變送器及自動(dòng)檢測(cè)儀表、自動(dòng)顯示儀表、自動(dòng)調(diào)節(jié)儀表、系統(tǒng)控制裝置、執(zhí)行器等，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的重要技術(shù)裝備之一。 　　在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，儀器儀表作為其構(gòu)成元素，它的技術(shù)進(jìn)展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展的。常規(guī)的自動(dòng)化儀器儀表適應(yīng)常規(guī)控制系統(tǒng)的要求，它們以經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論為基礎(chǔ)，以控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為依據(jù)。當(dāng)今，控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段，自動(dòng)化儀器儀表的智能化就成為必然和必須。本文將就自動(dòng)化儀器儀表的智能化的狀況與進(jìn)展，以及當(dāng)今對(duì)智能儀器儀表研究、開發(fā)熱點(diǎn)做概要的分析與表述。作者建議人們關(guān)注自動(dòng)化儀器儀表智能化技術(shù)的進(jìn)展，關(guān)注儀器儀表裝置與控制系統(tǒng)技術(shù)的互動(dòng)發(fā)展，這對(duì)推進(jìn)我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)水平的進(jìn)一步提高將是大為有益的?！?b>2、什么是智能化的儀器儀表？　　至今雖然沒有一個(gè)明確的統(tǒng)一的定義，但作者感到在儀器儀表的刊物、廣告、產(chǎn)品說明書等中不恰當(dāng)?shù)氖褂谩爸悄芑钡那闆r較多，把一些還不具有智能功能的儀表也稱為智能儀表的現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)。到底應(yīng)該如何理解和表達(dá)儀器儀表的“智能化”，什么樣的儀器儀表才能稱作智能化的儀器儀表，作者希望理論界和實(shí)業(yè)界達(dá)到一個(gè)共同認(rèn)識(shí)，能對(duì)實(shí)際的儀器儀表有一個(gè)合理的、恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)。雖然，什么是“智能”？目前沒有統(tǒng)一的定義，但一般認(rèn)為“智能”是指“一種根據(jù)外界變化的條件，確定正確行為的能力”。因此，智能化的儀器儀表應(yīng)能隨著外界條件的變化做出正確的反應(yīng)，模仿和擴(kuò)充人的智能行為。從信息技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)層次看，“數(shù)字化”是最低層次，“智能化”是最高層次。它具有總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、理解、推理、判斷和分析的能力?！爸悄芑钡臉?biāo)志是知識(shí)的表達(dá)與應(yīng)用。因此，在儀器儀表中，“智能”的含義可有兩個(gè)層面:即采用人工智能的理論方法和技術(shù);具有擬人智能的特性和功能。 　　經(jīng)常出現(xiàn)的情況是，把帶有微處理器的儀器儀表稱作智能儀表，其實(shí)，應(yīng)該有所區(qū)分:如果該儀器儀表采用了人工智能的理論方法和技術(shù)或該儀器儀表具有擬人智能的特性和功能，該儀器儀表就可稱為智能儀表。也就是說，帶有微處理器的儀器儀表不一定是智能儀表，而相反智能儀表必然帶有微處理器。沒有微處理器的儀表很難實(shí)現(xiàn)智能儀器儀表應(yīng)具有的特性和功能?！?b>3、自動(dòng)化儀器儀表技術(shù)的進(jìn)展歷程簡(jiǎn)要回顧　　(1) 模擬儀表時(shí)代　　從20世紀(jì)60年代開始，為滿足工業(yè)發(fā)展的需要，將測(cè)量記錄和控制功能組合在一起，這類儀表稱為“基地式”儀表。通常是以在帶有調(diào)節(jié)單元的顯示記錄儀“基地”上，配上測(cè)量元件及執(zhí)行器構(gòu)成簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)生了以功能劃分的“單元組合式”儀表。根據(jù)不同的控制要求，選擇相應(yīng)儀表單元組合起來構(gòu)成各種不同復(fù)雜程度的控制系統(tǒng)。無論是“基地式”儀表還是“單元組合式”儀表，它們的共同特點(diǎn)都是模擬式的，采用的是模擬技術(shù)，而控制系統(tǒng)以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)。 　　(2) 數(shù)字化儀表時(shí)代　　20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其在儀器儀表中的應(yīng)用，以微處理器為核心器件的微機(jī)化儀表應(yīng)運(yùn)而生，產(chǎn)生了各種數(shù)字式變送器、數(shù)字式調(diào)節(jié)器、數(shù)字式顯示記錄儀、可編程控制器和智能儀表。數(shù)字化儀表與模擬式儀表相比，其功能、性能、可靠性、通信功能等均有了質(zhì)的飛躍。主要的特點(diǎn)是采用數(shù)字技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)用于儀器儀表和控制領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)控制中得到應(yīng)用與推廣?！　?b>(3) 儀器儀表新概念—虛擬儀表技術(shù)　　虛擬儀表技術(shù)從根本上開創(chuàng)了儀器儀表的新概念，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展儀器的功能。它是計(jì)算機(jī)硬件資源、儀器儀表測(cè)控硬件并用于數(shù)據(jù)分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件之間的有效結(jié)合，是一種功能意義上的而非物理意義上的儀器儀表概念，軟件是關(guān)鍵。在虛擬儀表中，計(jì)算機(jī)作為一個(gè)控制和數(shù)據(jù)處理中心，傳統(tǒng)儀表的硬件被軟件所代替，用戶可以僅僅通過修改軟件而達(dá)到改變儀表功能的目的?？梢?，儀器儀表本身的硬件和軟件的界限已經(jīng)模糊化了，儀器儀表設(shè)計(jì)的主要基礎(chǔ)是它的軟件，而不是傳統(tǒng)儀器儀表的硬件。在這種情況下，儀器儀表工作者從觀念到知識(shí)結(jié)構(gòu)和素質(zhì)，都要以信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)思想來指導(dǎo)儀器儀表的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。　　(4) 儀器儀表真正意義上的智能化—采用人工智能技術(shù)的智能儀表　 智能化的自動(dòng)化儀器儀表應(yīng)以智能控制理論為基礎(chǔ)，體現(xiàn)人的智能行為。人工智能是智能控制理論的基本組成部分之一，它以知識(shí)為基礎(chǔ)，它的目標(biāo)是建造智能化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用來模擬和執(zhí)行人類的智力功能，如判斷、理解、推理、識(shí)別、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等等，進(jìn)而用自動(dòng)機(jī)模仿人類的思維過程和智能行為?；谥悄芸刂评碚摶A(chǔ)的智能儀器儀表目前大致有幾方面的進(jìn)展:•專家控制器　　專家控制系統(tǒng)(expert control system, ECS)是典型的基于知識(shí)控制系統(tǒng)，它是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。它運(yùn)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復(fù)雜問題。專家控制器的結(jié)構(gòu)按控制要求的不同而有所不同。典型的結(jié)構(gòu)由知識(shí)庫、推理機(jī)、人機(jī)接口等組成。其中，知識(shí)的獲取、知識(shí)庫的建立是關(guān)鍵。人們已經(jīng)總結(jié)出的方法是領(lǐng)域?qū)＜液椭R(shí)專家的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)收集、歸納有經(jīng)驗(yàn)的操作員方面的知識(shí)。然后把獲取的知識(shí)變成可用的規(guī)則，以期在推理過程中得到更高的命中率。專家控制已在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。•模糊控制器　　模糊控制器(FC-Fuzzy Controller)，也稱模糊邏輯控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)。自然界的事物都具有一定的模糊性，模糊邏輯在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用產(chǎn)生了模糊控制技術(shù)。由于模糊控制技術(shù)具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力，對(duì)無法建造數(shù)學(xué)模型的被控過程能進(jìn)行有效的控制，能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題，因而模糊控制在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。模糊控制器一般由輸入標(biāo)定、模糊化、模糊決策、清晰化、輸出標(biāo)定等幾個(gè)部分組成。其中，模糊化、模糊決策、清晰化是主要和基本的部分，“模糊化”將輸入量(精確量)變?yōu)槟：浚澳：龥Q策”進(jìn)行模糊運(yùn)算，其過程是由推理機(jī)進(jìn)行預(yù)估輸出推理，得到模糊量輸出?！扒逦睂⒛：枯敵鲛D(zhuǎn)化為精確量，提供給系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器定標(biāo)后使用。當(dāng)前，模糊控制技術(shù)在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在不確定性過程、難于建模的場(chǎng)合發(fā)揮了模糊控制技術(shù)的長(zhǎng)處。模糊控制器在家電和其它行業(yè)同樣得到了廣泛的應(yīng)用。 •神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的信息處理能力，提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，簡(jiǎn)稱神經(jīng)控制，它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)對(duì)復(fù)雜的非線性對(duì)象進(jìn)行建模，或擔(dān)當(dāng)控制器，或優(yōu)化計(jì)算，或進(jìn)行推理，或故障診斷等工作。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度的并行結(jié)構(gòu)和并行實(shí)現(xiàn)能力，具有對(duì)任意非線性關(guān)系的描述能力，具有通過訓(xùn)練學(xué)習(xí)歸納全部數(shù)據(jù)能力，使得它在控制系統(tǒng)中被廣泛靈活地應(yīng)用。•仿人控制器　　仿人控制器比起專家控制、模糊控制等更強(qiáng)調(diào)對(duì)人的控制行為和功能的綜合性模仿。在控制過程中，它利用計(jì)算機(jī)模擬人的控制行為和功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)沒有精確模型的對(duì)象進(jìn)行有效的控制。設(shè)計(jì)仿人控制器必須獲得控制系統(tǒng)的特征信息，即建立系統(tǒng)的特征模型，其方法是定性描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)信息空間劃分出一定的區(qū)域，分別表示系統(tǒng)的一種特征狀態(tài)，所有特征狀態(tài)的集合就構(gòu)成特征模型。仿人控制器的算法設(shè)計(jì)就是根據(jù)特征模型和控制模態(tài)進(jìn)行合理的組合，因而就出現(xiàn)了多種仿人控制模式和算法。仿人控制器的多模態(tài)方式在工業(yè)控制中被廣泛地采用。二、智能儀器　　智能儀器的出現(xiàn)，極大地?cái)U(kuò)充了傳統(tǒng)儀器的應(yīng)用范圍。智能儀器憑借其體積小、功能強(qiáng)、功耗低等優(yōu)勢(shì)，迅速地在家用電器、科研單位和工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。　1、智能儀器的工作原理　　傳感器拾取被測(cè)參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關(guān)；由單片機(jī)逐路選通模擬開關(guān)將各輸入通道的信號(hào)逐一送入程控增益放大器，放大后的信號(hào)經(jīng)A／D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)后送入單片機(jī)中；單片機(jī)根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理（如非線性校正等）；運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打??；同時(shí)單片機(jī)把運(yùn)算結(jié)果與存儲(chǔ)于片內(nèi)FlashROM（閃速存儲(chǔ)器） 或E2PROM（電可擦除存貯器） 內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較后，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和控制要求，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)（如：報(bào)警裝置觸發(fā)、繼電器觸點(diǎn)等）。此外，智能儀器還可以與PC 機(jī)組成分布式測(cè)控系統(tǒng)，由單片機(jī)作為下位機(jī)采集各種測(cè)量信號(hào)與數(shù)據(jù)，通過串行通信將信息傳輸給上位機(jī)——PC機(jī)，由PC機(jī)進(jìn)行全局管理。　2、智能儀器的功能特點(diǎn)　　隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成了CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器甚至A／D、D／A轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片(即單片機(jī))出現(xiàn)了。以單片機(jī)為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，又組成了所謂的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”，也就是智能儀器?！　∨c傳統(tǒng)儀器儀表相比，智能儀器具有以下功能特點(diǎn)：　　2.1 操作自動(dòng)化　　儀器的整個(gè)測(cè)量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動(dòng)閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用單片機(jī)或微控制器來控制操作，實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程的全部自動(dòng)化?！　?b>2.2 具有自測(cè)功能　　包括自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)故障與狀態(tài)檢驗(yàn)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自診斷及量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換等。智能儀表能自動(dòng)檢測(cè)出故障的部位甚至故障的原因。這種自測(cè)試可以在儀器啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行，同時(shí)也可在儀器工作中運(yùn)行，極大地方便了儀器的維護(hù)?！　?b>2.3 具有數(shù)據(jù)處理功能　　　這是智能儀器的主要優(yōu)點(diǎn)之一。智能儀器由于采用了單片機(jī)或微控制器，使得許多原來用硬件邏輯難以解決或根本無法解決的問題，現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決。例如，傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表只能測(cè)量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數(shù)字萬用表不僅能進(jìn)行上述測(cè)量，而且還具有對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行諸如零點(diǎn)平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計(jì)分析等復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能，不僅使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來，也有效地提高了儀器的測(cè)量精度?！　?b>2.4 具有友好的人機(jī)對(duì)話能力　　智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關(guān)，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量功能。與此同時(shí)，智能儀器還通過顯示屏將儀器的運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時(shí)告訴操作人員，使儀器的操作更加方便直觀?！　?b>2.5 具有可程控操作能力　　一般智能儀器都配有GPIB、RS232C、RS485 等標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，可以很方便地與PC 機(jī)和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，來完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。　3、智能儀器的發(fā)展概況　　上世紀(jì)80 年代，微處理器被用到儀器中，儀器前面板開始朝鍵盤化方向發(fā)展，測(cè)量系統(tǒng)常通過IEEE—488 總線連接。不同于傳統(tǒng)獨(dú)立儀器模式的個(gè)人儀器得到了發(fā)展?！　?0 年代，儀器儀表的智能化突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：微電子技術(shù)的進(jìn)步更深刻地影響儀器儀表的設(shè)計(jì)；DSP 芯片的問世，使儀器儀表數(shù)字信號(hào)處理功能大大加強(qiáng)；微型機(jī)的發(fā)展，使儀器儀表具有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；圖像處理功能的增加十分普遍；VXI總線得到廣泛的應(yīng)用?！　〗陙恚悄芑瘻y(cè)量控制儀表的發(fā)展尤為迅速。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了多種多樣智能化測(cè)量控制儀表，例如，能夠自動(dòng)進(jìn)行差壓補(bǔ)償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計(jì)、能夠進(jìn)行程序控溫的智能多段溫度控制儀、能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字PID 和各種復(fù)雜控制規(guī)律的智能式調(diào)節(jié)器，以及能夠?qū)Ω鞣N譜圖進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等?！　?guó)際上智能測(cè)量?jī)x表更是品種繁多，例如，美國(guó)HONEYWELL公司生產(chǎn)的DSTJ－3000 系列智能變送器，能進(jìn)行差壓值狀態(tài)的復(fù)合測(cè)量，可對(duì)變送器本體的溫度、靜壓等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償，其精度可達(dá)到±0.1% FS； 美國(guó)RACA- DANA 公司的9303 型超高電平表，利用微處理器消除電流流經(jīng)電阻所產(chǎn)生的熱噪聲，測(cè)量電平可低達(dá)- 77dB； 美國(guó)FLUKE 公司生產(chǎn)的超級(jí)多功能校準(zhǔn)器5520A，內(nèi)部采用了3 個(gè)微處理器，其短期穩(wěn)定性達(dá)到1ppm，線性度可達(dá)到0.5ppm；美國(guó)FOXBORO 公司生產(chǎn)的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器，采用了專家系統(tǒng)技術(shù)，能夠像有經(jīng)驗(yàn)的控制工程師那樣，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)迅速地整定調(diào)節(jié)器。這種調(diào)節(jié)器特別適合于對(duì)象變化頻繁或非線性的控制系統(tǒng)。由于這種調(diào)節(jié)器能夠自動(dòng)整定調(diào)節(jié)參數(shù)，可使整個(gè)系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中始終保持最佳品質(zhì)?！?b>4、智能儀器儀表的研究開發(fā)與實(shí)用化的進(jìn)展　　智能儀器儀表發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了各種智能化儀表，例如，具有自動(dòng)進(jìn)行差壓補(bǔ)償?shù)闹悄芄?jié)流式流量計(jì)，具有對(duì)圖譜進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理的智能色譜儀等等。國(guó)際上品種更多，例如，美國(guó)Honeywell公司生產(chǎn)的DSTJ-3000系列智能變送器，能進(jìn)行差壓值狀態(tài)的復(fù)合測(cè)量，可對(duì)變送器本體的溫度、靜壓等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償;美國(guó)Foxboro公司生產(chǎn)的數(shù)字化自整定調(diào)節(jié)器，采用了專家系統(tǒng)技術(shù)，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)迅速地整定調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)參數(shù)。智能儀器儀表的研究開發(fā)是當(dāng)前自動(dòng)控制領(lǐng)域熱點(diǎn)之一，有相當(dāng)多的智能儀器儀表已進(jìn)入實(shí)用化階段。大致可從兩方面了解：(1) 傳感器、變送器、執(zhí)行器等現(xiàn)場(chǎng)儀表智能化是主要熱點(diǎn)；(2) 智能控制器乃是儀器儀表智能化開發(fā)、應(yīng)用的主流方向。　5、智能儀器的發(fā)展趨勢(shì)　　　5.1 微型化　　微型智能儀器指微電子技術(shù)、微機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等綜合應(yīng)用于儀器的生產(chǎn)中，從而使儀器成為體積小、功能齊全的智能儀器。它能夠完成信號(hào)的采集、線性化處理、數(shù)字信號(hào)處理，控制信號(hào)的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的交互等功能。微型智能儀器隨著微電子機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)不斷成熟，價(jià)格不斷降低，因此其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大。它不但具有傳統(tǒng)儀器的功能，而且能在自動(dòng)化技術(shù)、航天、軍事、生物技術(shù)、醫(yī)療領(lǐng)域起到獨(dú)特的作用。例如，目前要同時(shí)測(cè)量一個(gè)病人的幾個(gè)不同的參量，并進(jìn)行某些參量的控制，通常病人的體內(nèi)要插進(jìn)幾個(gè)管子，這增加了病人感染的機(jī)會(huì)，微型智能儀器能同時(shí)測(cè)量多參數(shù)，而且體積小，可植入人體，使得這些問題得到解決。　　5.2 多功能化　　多功能本身就是智能儀器儀表的一個(gè)特點(diǎn)。例如，為了設(shè)計(jì)速度較快和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)，儀器生產(chǎn)廠家制造了具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器。這種多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上（如準(zhǔn)確度）比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，而且在各種測(cè)試功能上提供了較好的解決方案?！　?b>5.3 人工智能化　　人工智能是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)嶄新領(lǐng)域，利用計(jì)算機(jī)模擬人的智能，用于機(jī)器人、醫(yī)療診斷、專家系統(tǒng)、推理證明等各方面。智能儀器的進(jìn)一步發(fā)展將含有一定的人工智能，即代替人的一部分腦力勞動(dòng)，從而在視覺（圖形及色彩辨讀）、聽覺(語音識(shí)別及語言領(lǐng)悟)、思維（推理、判斷、學(xué)習(xí)與聯(lián)想） 等方面具有一定的能力。這樣，智能儀器可無需人的干預(yù)而自主地完成檢測(cè)或控制功能。顯然，人工智能在現(xiàn)代儀器儀表中的應(yīng)用，使我們不僅可以解決用傳統(tǒng)方法很難解決的一類問題，而且可望解決用傳統(tǒng)方法根本不能解決的問題?！　?b>5.4 融合ISP 和EMIT 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器儀表系統(tǒng)的Internet 接入（網(wǎng)絡(luò)化）　　伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展， Internet 技術(shù)正在逐漸向工業(yè)控制和智能儀器儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域滲透，實(shí)現(xiàn)智能儀器儀表系統(tǒng)基于Internet 的通訊能力以及對(duì)設(shè)計(jì)好的智能儀器儀表系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)、功能重置和系統(tǒng)維護(hù)?！　≡谙到y(tǒng)編程技術(shù)（In- SystemProgramming，簡(jiǎn)稱ISP 技術(shù)）是對(duì)軟件進(jìn)行修改、組態(tài)或重組的一種最新技術(shù)。它是LATTICE 半導(dǎo)體公司首先提出的一種使我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，甚至在產(chǎn)品賣給最終用戶以后，具有對(duì)其器件、電路板或整個(gè)電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時(shí)進(jìn)行組態(tài)或重組能力的最新技術(shù)。ISP技術(shù)消除了傳統(tǒng)技術(shù)的某些限制和連接弊病，有利于在板設(shè)計(jì)、制造與編程。ISP 硬件靈活且易于軟件修改，便于設(shè)計(jì)開發(fā)。由于ISP器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板（PCB）上處理，因此編程ISP 器件不需要專門編程器和較復(fù)雜的流程，只要通過PC機(jī)、嵌入式系統(tǒng)處理器甚至INTERNET遠(yuǎn)程網(wǎng)進(jìn)行編程?！　MIT 嵌入式微型因特網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)是EmWare 公司創(chuàng)立ETI（Extend the Internet）擴(kuò)展Internet聯(lián)盟時(shí)提出的，它是一種將單片機(jī)等嵌入式設(shè)備接入Internet 的技術(shù)。利用該技術(shù)，能夠?qū)? 位和16 位單片機(jī)系統(tǒng)接入Internet，實(shí)現(xiàn)基于Internet 的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、智能控制、上傳／下載數(shù)據(jù)文件等功能。　　目前美國(guó)ConnectOne 公司、emWare 公司、TASKING 公司和國(guó)內(nèi)的P＆S 公司等均提供基于Internet的Device睳etworking 的軟件、固件(Firmware)和硬件產(chǎn)品?！?b>5.5 虛擬儀器是智能儀器發(fā)展的新階段　　5.5.1 新的智能化儀器　　測(cè)量?jī)x器的主要功能都是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等三大部分組成的。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分析和顯示完全用PC 機(jī)的軟件來完成。因此，只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可以與PC 機(jī)組成測(cè)量?jī)x器。這種基于PC 機(jī)的測(cè)量?jī)x器稱為虛擬儀器。在虛擬儀器中，使用同一個(gè)硬件系統(tǒng)，只要應(yīng)用不同的軟件編程，就可得到功能完全不同的測(cè)量?jī)x器?？梢姡浖到y(tǒng)是虛擬儀器的核心，“軟件就是儀器”。傳統(tǒng)的智能儀器主要在儀器技術(shù)中用了某種計(jì)算機(jī)技術(shù)，而虛擬儀器則強(qiáng)調(diào)在通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)中吸收儀器技術(shù)。　　5.5.2 虛擬儀器的前景　　我們注意到，“軟件就是儀器”的斷言將會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，它是儀器儀表概念的根本突破。首先，如前所述，虛擬儀表已開創(chuàng)了儀器儀表的新概念，虛擬儀表的功能基本是由軟件實(shí)現(xiàn)的。虛擬儀表技術(shù)本身正在飛速的發(fā)展著，就以NI LabVIEW的發(fā)展可見一般:1983年是基于文本的編程，為測(cè)量任務(wù)帶來了更強(qiáng)的靈活性。1993年LabVIEWTM圖形化開發(fā)環(huán)境使復(fù)雜的應(yīng)用變得直觀。2003年LabVIEW 7 Express-Express(快速)技術(shù)極大的簡(jiǎn)化了軟件的復(fù)雜性，并保留了強(qiáng)大的功能和靈活性?？梢姡摂M儀表的軟件功能正在進(jìn)一步的、快速的增強(qiáng)。其次，軟測(cè)量技術(shù)解決了難于或不能測(cè)量的問題，軟測(cè)量技術(shù)的基本方法是把自動(dòng)控制理論與生產(chǎn)過程知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)于難于測(cè)量或暫時(shí)不能測(cè)量的重要變量，選擇容易測(cè)量的變量，通過構(gòu)成一定的數(shù)學(xué)關(guān)系來推斷和估計(jì)，以軟件來代替硬件功能。軟測(cè)量技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中取得了不少成功的實(shí)例。國(guó)外有Inferential Control 等公司以商品化軟件形式推出各自的軟測(cè)量?jī)x表，廣泛應(yīng)用于石油化工企業(yè)的控制之中，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。更值得注意的是，工程項(xiàng)目中，硬件成本所占的比例在不斷減少。這是因?yàn)楝F(xiàn)代工程項(xiàng)目主要通過計(jì)算機(jī)專用或共用平臺(tái)，配上功能強(qiáng)大的軟件，在局域網(wǎng)或遠(yuǎn)程網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)的緣故。三、結(jié)束語　　進(jìn)入21世紀(jì)，迎來了控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制新時(shí)代，自動(dòng)化儀器儀表也進(jìn)入了數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的新階段。智能化已經(jīng)成為儀器儀表目前技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一?？刂评碚撆c控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了儀器儀表技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，而儀器儀表技術(shù)的新進(jìn)步，同樣對(duì)控制系統(tǒng)的發(fā)展起到了支持、推進(jìn)的作用。理論和實(shí)踐表明，不能孤立地看待儀器儀表技術(shù)的發(fā)展，而應(yīng)從控制系統(tǒng)的角度，把儀器儀表技術(shù)融入控制系統(tǒng)技術(shù)之中。關(guān)注儀器儀表技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其與控制系統(tǒng)技術(shù)之間的互動(dòng)，有助于國(guó)家自動(dòng)化技術(shù)的新進(jìn)展和提高國(guó)家的自動(dòng)化水平。附（引用文獻(xiàn)）：1、《百度百科》2、文鵬,趙維琴.關(guān)注自動(dòng)化儀器儀表智能化技術(shù)的狀況與進(jìn)展.3、孫瑞強(qiáng).智能儀器功能原理及其發(fā)展趨勢(shì).4、趙茂泰.《智能儀器原理及應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社,2009.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?a href="http://www.openheartcreations.com/" target="_blank" class="keylink">自動(dòng)化網(wǎng)莫銘編輯）