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摘要：计量仪器对人类认识和改造物质世界具有重要的意义，对我国的经济发展具有非常重要的影响，在国防建设、社会生产等方面发挥着重要的作用，人们的生活也越来越离不开计量测试仪器。本文详细说明了计量测试仪器的概念和特征，对现代计量测试仪器的特性和功能做出了阐述，并对计量测试仪器发展趋势做出了预想。最后，本文对计量测试科学未来的发展之路做出了展望。
关键词：计量测试仪器；特点；发展方向
1 前言
计量测试仪器的发展是人类进步与社会发展的重要标志。计量测试技术是支撑现代工业生产五大支柱之一。西方国家对计量测试仪器的发展给予了高度的重视，制订了一系列政策来支持计量测试仪器的发展，将计量测试仪器列为信息学科和信息产业。计量测试仪器并不能给国家带来巨大的工业产值，但却是影响国家工业生产的一大因素，关系到国民经济的发展。
我国也必须重视计量测试仪器的发展，在经济、政策等方面都要给予适当的支持，以此来推动计量测试仪器的发展，从而推动国民经济的发展。
2 计量测试仪器的基本概念
2.1仪器仪表与计量测试的关系。
仪器仪表与计量测试既相互联系又相互区别，仪器仪表通常是检测物理、化学等数值的设备，注重研究测量的原理、方法、工艺，关注的是其实现的过程。计量测试不仅仅是通过测量获取信息，还要对信息进行处理，即计量测试包含测量与计算两个方面。计量测试要通过仪器仪表来达到对被测量的观测的目的，并进一步处理观测所得的信息。从而完善观测结果。仪器仪表是顺利进行计量测试的桥梁，计量测试则为仪器仪表提供了发挥作用的舞台，二者的关系密不可分。
2.2现代计量测试仪器的范畴
科技的日新月异也带动着计量测试仪器向智能化方向发展，现代计量测试仪器已经以迅猛的速度超越了传统，计量测试的范畴已经不再局限于传统的“仪器”、“仪表”、“计量”、“测试”，它包含“智能仪表”、“自动测试系统”和基于多传感智能检测的“专家系统”，它是一切以计算机为信息处理核心的智能检测设备的总称。且现代计量测试仪器已经将仪表仪器无计量测试完美结合到一起，二者已经成为密切合作的整体。
计量测试仪器在各种新兴科学技术的影响下已经能实现自动化测量，智能化信息处理以及仪器仿人化功能也取得了巨大的进步。计量测试仪器的智能化和自动化也大大节约了人力资源，过去依靠人工计算和测量难度大且信息处理速度慢。现代计量测试仪器能自动采集测量信号，自动调节测量量程，自动控制测量过程，还能自动处理测量信息，大大提高了工作效率，也使测量结果的准确性更有保障。除此之外，很多人工无法观测的数据和领域在现代计量测试仪器的帮助下也能实现准确测量，这更使得现代计量测试仪器具有无可比拟的优越性。
3 现代计量测试仪器的特点
随着第四次工业革命的到来，现代信息技术已经广泛应用到工业生产领域的各个方面，计量测试仪器智能化是现代测量仪器的主要特点，采用先进的智能检测技术，可将样品采集、检测、故障诊断、信息处理及结果输出等多项内容进行自动化处理。
3.1 测量速度快 现代计量测试仪器的高速测量是其主要特点之一，计量测试仪器检测速度的计算从采集样品开始计算，经过信号放大、整流滤波、线性补偿、A/D 转换、数据计算和结果输出几项过程所用的时间。当前常用的 32 位 PC 机的时钟频率在 500MHz 以上，而高速 A/D 转换的采样频率则在 1GHz 以上；除此之外，测量仪器所需用的其他部件的性能，如显示、通信、存储、打印、绘图等设备也不断完善，这为现代测量仪器测量速度的提升提供了有利条件。
3.2 高智能化 ①量程选择功能智能化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现代计量测试仪器的量程可通过自动化转换技术实现智能化，从而完成采样方式与信号通道的智能化选择，根据测量信号的振动幅度调节测量通道的程控增益，实现仪器对待测样品的最优化跟踪检测的目标。②故障诊断功能智能化。现代计量测试仪器功能越来越完善，测量通道不断增多，仪器故障出现频率较高。现代计量测试仪器根据测量通道的工作特性和计算机自身的自我诊断能力，检查仪器各个单元的故障，并对其进行部位显现、原因分析、解决方法进行自动化提示，从而提高了测量仪器的可实用性。③其他智能化功能。现代测量仪器除具备传统的测量功能外，还可实现人机对话功能、自我校准功能、自我补偿功能、自动稳零功能、自动信息存储、报表生成、报警功能等一系列智能化功能，提高了计量测试仪器的人性化服务。
3.3 高灵活性 传统计量测试仪器的硬件检测设备生成工艺较为复杂，各部分零件参数分散性较大，若需要更改部分参数，则需更改元器件和系统结构；而现代计量测试仪器则以软件为工作中心，可轻松更改仪器的各项功能和性能指标，其通用化程度和灵活扩展能力是传统计量测试仪器无法比拟的。
3.4 多参数检测与信息化技术的融合 现代计量测试仪器具备多个测量通道，通过计算机对不同通道的扫描采样工作进行控制，以实现仪器对不同地点，不同时间的多次测量。然后模拟人类自身的信息综合加工能力，根据多次测量的信息数据之间的关系，实现计量测试仪器的多传感器信息融合，充分利用传感器资源提高系统的准确化、可靠化、合理化及智能化。一般计量测试仪器配备的多传感器可从多个侧面观测待测对象，以保证某部分传感器失效时仍能得到准确的测量结果。
4 现代计量测试仪器的发展方向
随着科学技术的不断进步，信息化技术在计量仪器中的应用越来越广泛，可靠性高、智能化将是现代计量测试仪器发展的方向。
4.1 数据处理方法的进一步升级 现代数据融合技术、人工神经网络技术和模糊信息处理技术在计量测试仪器中的应用，进一步提高了测量仪器的工作性能。例如，利用融合技术将多传感器与温度自动测试仪器进行连接，提高测量结果的准确度，保障了热处理产品的质量；人工神经网络具有与人类类似的学习能力、记忆能力、联想能力、容错能力以及并行处理能力，其拓扑结构及权重自适应方面具有高灵活性，可在计量测试仪器的故障诊断中推广使用；模糊信息处理技术具有简单、方便、易于逻辑计算的优点，智能传感器和智能仪器可采用该技术建立可用于检测仪器的有效算法。
4.2 智能化进一步升级 计量测试仪器在未来发展中，将远远超过现有的语言能力，其指令功能将异常强大、图形指令进一步丰富、软件设计不断简化，以提高仪器的实用性；利用虚拟现实技术，提高计量测试仪器功能的同时，降低硬件成本；计算机单片机的发展、PC 机、工控机和系统机的进步，将不断深入计量测试仪器中，提高仪器的工作性能及智能化程度；现代计量测试仪器的智能化和系统可靠性的实现，需要智能传感器、控制器、数字信号处理器、数字电位器等多个零件的协同发展；人工智能系统、专家系统、纳米技术、新材料技术等多个学科技术的交叉渗透是当前科技发展的主要特点，计量测试仪器在未来发展过程中，也将不断引进多种交叉学科，以提高仪器的整体性能。
4.3 标准化程度不断提高 现代计量测试仪器的通用化和标准化对其信息获取和传输、系统升级具有十分重要的作用。当前测量仪器的接口及总线系统数目较多，各个接口的标准不一，致使其通用性大大受阻，严重影响了计量测试仪器的应用范围。在未来发展中，将制定全球范围内通用的几种接口及总线系统标准，以提高不同设备之间的兼容性，为后期的设备及系统的组建、更改、升级可扩展打下良好基础。
提高计量测试仪器的通用化及标准化，可实现分散仪器设备的联网使用。当需要观测多个目标、信息量较大时，可将各部分器件进行连接，组装成大型智能检测系统或巨型智能检测网络；当观测目标单一，不需要大系统检测时，可通过指令命令单个部件进行检测工作，以减少系统不必要的损耗。
5结语
社会生产、科学研究甚至军事建设等方面均无法脱离计量测试仪器而发展，它是新技术、新材料和新工艺相融合的结晶。现代计量测试仪器的发展离不开创新，计量测试技术的从业人员要注重基础研究的重要性，将理论运用到实践中，发掘生活中能推动计量测试仪器发展的新信息，不断将新科技运用到计量测试仪器的研发上，加快计量测试仪器的发展。
参考文献
[1] 计量测试技术手册编写组 . 计量测试技术手册 [M]. 北京：中国计量出版社，1996.
[2] 叶声华，秦树人.现代测试计量技术及仪器的发展[J].中国测试，2009.3.35（2）：1-6
[3] 滕召胜，现代计量测试仪器的特点与发展方向[J].测量与设备，2001（2）：12-15.
论文作者:刘普之
论文发表刊物:《探索科学》2017年2期
论文发表时间:2017/8/25
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