儀器儀表與測量技術的發展方向解析
http://www.1718001.com 2013-12-31 07:58:18

  相繼出現的智能儀器、總線儀器和虛擬儀器等微機化儀器,都無一例外地利用計算機的軟件和硬件優勢,從而既增加了測量功能,又提高了技術性能。

  20世紀70年代以來,計算機、微電子等技術迅猛發展。在它們的推動下,同時也是爲適應現代化工農業生産甚至戰爭的新需求,測量技術與儀器不斷進步,相繼誕生了智能儀器、PC儀器、VXI儀器、虛擬儀器及互換性虛擬儀器等微機化儀器及其自動測試系統,計算機與現代儀器設備間的界限日漸模糊,測量領域和範圍不斷拓寬。近10年來,以Internet爲代表的網絡技術的出現以及它與其他高新科技的相互結合,不僅己開始將智能互聯網産品帶入現代生活,而且也爲測量與儀器技術帶來了前所未有的發展空間和機遇,網絡化測量技術與具備網絡功能的新型儀器應運而生。

  計算機、微電子、通信和網絡等技術是網絡化測量技術與儀器産生並迅速發展的強勁支撐

  計算機就是儀器

  自從迅猛發展的計算機技術及微電子技術滲透到測量和儀器儀表技術領域,便使該領域的面貌不斷更新。相繼出現的智能儀器、總線儀器和虛擬儀器等微機化儀器,都無一例外地利用計算機的軟件和硬件優勢,從而既增加了測量功能,又提高了技術性能。由于信號被采集變換成數字形式後,更多的分析和處理工作都由計算機來完成,故很自然使人們不再去關注儀器與計算機之間的界限。近年來,新型微處理器的速度不斷提高,采用流水線、RISC結構和cachE等先進技術,又極大提高了計算機的數值處理能力和速度。在數據采集方面,數據采集卡、儀器放大器、數字信號處理芯片等技術的不斷升級和更新,也有效地加快了數據采集的速率和效率。與計算機技術緊密結合,已是當今儀器與測控技術發展的主潮流。對微機化儀器作一具體分析後,不難見,配以相應軟件和硬件的計算機將能夠完成許多儀器、儀表的功能,實質上相當于一台多功能的通用測量儀器。這樣的現代儀器設備的功能已不再由按鈕和開關的數量來限定,而是取決于其中存儲器內裝有軟件的多少。從這個意義上可認爲,計算機與現代儀器設備日漸趨同,兩者間已表現出全局意義上的相通性。據此,有人提出了計算機就是儀器/軟件就是儀器的概念。

  計算機就是測控系統的中堅

  總線式儀器、虛擬儀器等微機化儀器技術的應用,使組建集中和分布式測控系統變得更爲容易。但集中測控越來越滿足不了複雜、遠程(異地)和範圍較大的測控任務的需求,對此,組建網絡化的測控系統就顯得非常必要,而計算機軟、硬件技術的不斷升級與進步、給組建測控網絡提供了越來越優異的技術條件。

  UNIx、WindowsNT、Windows2000、Netware等網絡化計算機操作系統,爲組建網絡化測試系統帶來了方便。標准的計算機網絡協議,如OSI的開放系統互連參考模型RM、Internet上使用的TCP/IP協議,在開放性、穩定性、可靠性方面均有很大優勢,采用它們很容易實現測控網絡的體系結構。在開發軟件方面,比如NI公司的labview和LabWindows/CVI,HP公司的VEE,微軟公司的的VB、VC等,都有開發網絡應用項目的工具包。軟件是虛擬儀器開發的關鍵,如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分強大,不僅使虛擬儀器的開發變得簡單方便,而且爲把虛擬儀器做到網絡上,提供了可靠,便利的技術支持。LabWindows/CVI中封裝了TCP類庫,可以開發基于TCP/Ip的網絡應用。Labview的TCP/IP和UDP網絡VI能夠與遠程應用程序建立通信,其具有的Internet工具箱還爲應用系統增加了E-mail、FTP和Web能力;利用遠程自動化VI,還可對控制其他設備的分散的VI進行控制。Labview5.1中還特別增加有網絡功能,提高了開發網絡應用程序的能力。

  將計算機、高檔外設和通信線路等硬件資源以及大型數據庫、程序、數據、文件等軟件資源納入網絡,可實現資源的共享。其次,通過組建網絡化測控系統增加系統冗余度的方法能提高系統的可靠性,便于系統的擴展和變動。由計算機和工作站作爲結點的網絡也就相當于現代儀器的網絡。計算機已成爲現代測控系統的中堅。

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