计量仪器的微机化与智能化
本文作者(孙惠芳 曹世伟),请您在阅读本文时尊重作者版权。
摘要：计量仪器是人们用来对外界事物进行测量的工具，随着计算机的发展，计量仪器不断实现微机化与智能化，并将软件应用到计量仪器中，智能仪器是将编程技术的方法及理论应用于计量仪器中，使仪器具有自动化的功能及智能特征，本文首先介绍了智能化仪器的实现方式，为了适应仪器仪表发展的新特点，重点介绍了计量仪器设计的两种新方法。
关键词：计量仪器 智能化 微机化
1 概述
计量仪表仪器在人类的认知中是指用来测量液体的压力以及流量或者温度等的设备，按照不同的形式可以划分为工程计量、法制计量和科学计量。工程计量是为现代化的工程施工服务的，为工程实际提供相应的检测工具，并具有一定的标准；法制计量所承担的任务是服务于人民生活大众的一种行为准则，并由政府职能部门进行法制管理，保证在计量行为中对大众利益的保护；科学计量为工程计量和法制计量提供基本保障，并建立和研究计量标准。进入二十一世纪以来，我国计量仪器行业得到了快速发展，并且紧跟国际步伐，在国际通用标准的前提下，有些行业有自己的计量标准，传统的计量仪器不断的被集成化模块所代替，向微型化、智能化方向发展，并几乎在不同的计量仪器行业出现了创新。但我们必须认识到，即使我国的计量仪器行业在不断的创新与发展，但与国际的水平还相差较远，我国的计量仪器虽然有了一定的智能化技术，但与国际的计量仪器相比，还处于相对低端的水平，在测量方面，稳定性、测量精度等关键性的指标还不能全部的达到要求，很多高技术的计量仪器还需要进口，以及在维修时还必须依赖国外厂家，因此我国的计量仪器行业虽然有了一定的发展，但还需要进一步向智能化、高精密度发展。
随着计算机技术不断在计量行业的应用，计量仪器仪表不断由大型化转化为小型化、智能化，并由传统计量仪器仅以计量为目的，转化为以计量为主要实现目的，并辅助以信息分析，数据管理，统计分布以及存储等智能化的功能。从而形成了一个集成化、微机化、智能化的综合系统[2]。
近年来国内外的公司相继推出具有计算机管理系统的智能化仪器，严格来讲，所有具有计算机管理系统，并可进行数据分析的都可以叫智能化系统，因为他们内部都具有集成化模块，几乎都应用单片机控制，而这里所说的智能化计量仪器，指的是基本的测量用A/D转换，将测量到的数据进行采集，通过高能单片机、DSP或者PC机对数据进行处理，这些计量仪器由于使用的处理器比单片机的性能更加高，因而使他们在人机交互、数据管理与处理、计量能力等方面更智能化，与传统的计量设备在根本上有着明显的区别。
本文将主要从计量仪器智能化的实现方式及设计方法等方面进行探讨。
2 计量仪器微机化与智能化实现方式
智能化仪器是利用计算机技术，通过编程或者集成化模块功能，使计量仪器具有人工特性。为了达到智能化功能，计量仪器中一般都会嵌入专用电路、数字处理器以及计算机芯片等，并且在仪器内部安装数据处理软件，对采集到的数据进行处理，如今的仪器已不在单纯的是硬件，而是软件与硬件的结合，而软件的应用对仪器的测量水平起着关键作用[3]。
通过计量仪器硬件与软件的结合，实现了计量仪器的微型化，将传统大型化的仪器替代，操作机构与传统相比有了明显变化，由于计算机的应用使计量仪器实现了半自动化甚至全自动化，通过人工指令的输入或者远程控制，使计量仪器实现测量功能，并对采集到的数据管理分析，甚至将测量的数据进行远程输送，而传统的计量仪器是无法完成的。
计量仪器智能化与微机化的方式实现主要有以下四种：第一种方式是智能化的实现通过DSP处理为核心，DSP是专门为高速计算而研发的集成化模块，因此数据处理是它的强大优势，随着DSP发展，DSP集成了通讯、存储、远程控制等功能，从而仅利用DSP模块就可使计量仪器实现智能化功能，这类模块主要应用于对数据处理要求高的仪器方面，从而使计算能力大大提高，在实际应用中提高了工作效率。第二种方式是对于测量部分使用专用的处理器，数据管理则使用工控机进行处理，这样的计量仪器可以利用工控机的存储显示等功能，更好的实现完备的接口和对数据的处理以及管理等功能，更重要的是可以开发相配套的软件，使计量仪器实现更强大的功能。第三种方式是数据处理单元与测量单元分开设计，测量单元作为直接的测量部件，是数据采集和测量的核心，一般不具有显示及数据处理功能，而是通过接口与数据处理单元连接，通过外部电脑实现数据的分析与处理，最终实现数据的显示，这种处理方式比上两种更容易实现人工控制，操作更方便，且可将测量部件微型化。第四种方式是以计算机或者工控机作为主体，并配以不同的数据采集单元，形成一个虚拟仪器形式的计量仪器，这种方式一般在计量要求不高的情况下使用。
3 计量仪器设计的新方法
为了适应计量仪器仪表发展的新特点，各种新型的设计工具和设计方法不断涌现。在这里我们选择具有代表性的两种设计方法进行介绍。
3.1 计量仪器的虚拟化设计与LabVIEW图形化工具 通过计算机与计量仪器的结合，产生了一种新的计量模式，那就是虚拟仪器，虚拟仪器更加注重软件的应用，甚至软件就是计量测试系统。