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1、测量技术与仪器开展的新趋势zhangting导语:20世纪70年代以来,计算机、微电子等技术迅猛开展。1.引言20世纪70年代以来,计算机、微电子等技术迅猛开展。在它们的推动下,同时也是为适应当代化工农业消费甚至战争的新需求,测量技术与仪器不断进步,相继诞生了智能仪器、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器及互换性虚拟仪器等微机化仪器及其自动测试系统,计算机与当代仪器设备间的界限日渐模糊,测量领域和范围不断拓宽。近10年来,以Internet为代表的网络技术的出现以及它与其他高新科技的互相结合,不仅己开场将智能互联网产品带入当代生活,而且也为测量与仪器技术带来了前所未有的开展空间和机遇,网络化测量技术
2、与具备网络功能的新型仪器应运而生。2.计算机、微电子、通讯和网络等技术是网络化测量技术与仪器产生并迅速开展的强劲支撑2.1“计算机就是仪器自从迅猛开展的计算机技术及微电子技术浸透到测量和仪器仪表技术领域,便使该领域的相貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器,都无一例外地利用计算机的软件和硬件上风,进而既增加了测量功能,又进步了技术性能。由于信号被收集变换成数字形式后,更多的分析和处理工作都由计算机来完成,故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来,新型微处理器的速度不断进步,采用流水线、RISC构造和cachE等先进技术,又极大进步了计算机的数值处理才能和速
3、度。在数据收集方面,数据收集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断晋级和更新,也有效地加快了数据收集的速率和效率。与计算机技术严密结合,已是当今仪器与测控技术开展的主潮流。对微机化仪器作一详细分析后,不难见,配以相应软件和硬件的计算机将可以完成很多仪器、仪表的功能,本质上相当于一台多功能的通用测量仪器。这样的当代仪器设备的功能已不再由按钮和开关的数目来限定,而是取决于其中存储器内装有软件的多少。从这个意义上可以为,计算机与当代仪器设备日渐趋同,两者间已表现出全局意义上的相通性。据此,有人提出了“计算机就是仪器软件就是仪器的概念。2.2“计算机就是测控系统的中坚总线式仪器、虚拟仪器等微机化
4、仪器技术的应用,使组建集中和分布式测控系统变得更为轻易。但集中测控越来越知足不了复杂、远程异地和范围较大的测控任务的需求,对此,组建网络化的测控系统就显得非常必要,而计算机软、硬件技术的不断晋级与进步、给组建测控网络提供了越来越优异的技术条件。Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等网络化计算机操纵系统,为组建网络化测试系统带来了方便。标准的计算机网络协议,如OSI的开放系统互连参考模型RM、Internet上使用的TCPIP协议,在开放性、稳定性、可靠性方面均有很大上风,采用它们很轻易实现测控网络的体系构造。在开发软件方面,比方NI公司的Labview和LabW
5、indowsCVI,HP公司的VEE,微软公司的的VB、VC等,都有开发网络应用工程的工具包。软件是虚拟仪器开发的关键,如Labview和LabWindowsCVI的功能都特别强大,不仅使虚拟仪器的开发变得简单方便,而且为把虚拟仪器做到网络上,提供了可靠,便利的技术支持。LabWindowsCVI中封装了TCP类库,可以开发基于TCPIp的网络应用。Labview的TCPIP和UDP网络VI可以与远程应用程序建立通讯,其具有的Internet工具箱还为应用系统增加了E-mail、FTP和Web才能;利用远程自动化VI,还可对控制其他设备的分散的VI进展控制。Labview51中还十分增加有网络
6、功能,进步了开发网络应用程序的才能。将计算机、高档外设和通讯线路等硬件资源以及大型数据库、程序、数据、文件等软件资源纳入网络,可实现资源的分享。其次,通过组建网络化测控系统增加系统冗余度的方法能进步系统的可靠性,便于系统的扩展和变动。由计算机和工作站作为结点的网络也就相当于当代仪器的网络。计算机已成为当代测控系统的中坚。2.3网络技术已越来越成为测控技术知足实际需求的关键支撑当今时代,以Internet为代表的计算机网络的迅速开展及相关技术的日益完善,打破了传统通讯方式的时空限制和地域障碍,使更大范围内的通讯变得特别轻易,Internet拥有的硬件和软件资源正在越来越多的领域中得到应用,比方电
7、子商务、网上教学、远程医疗、远程数据收集与控制、高档测量仪器设备资源的远程实时调用,远程设备故障诊断,等等。与此同时,高性能、高可靠性、低本钱的网关、路由器、中继器及网络接口芯片等网络互联设备的不断进步,又方便了Internet、不同类型测控网络、企业网络间的互联。利用现有Internet资源而不需建立专门的拓扑网络,使组建测控网络、企业内部网络以及它们与Internet的互联都特别方便,这就为测控网络的普遍建立和广泛应用铺平了道路。把TCPIP协议作为一种嵌入式的应用,嵌入现场智能仪器主要是传感器的ROM中,使信号的收、发都以TCPIP方式进展,如此,测控系统在数据收集、信息发布、系统集成等
8、方面都以企业内部网络Intranet为依托,将测控网和企业内部网及Internet互联,便于实现测控网和信息网的统一。在这样构成的测控网络中,传统仪器设备充当着网络中独立节点的角色,信息可跨越网络传输至所及的任何领域,实时、动态包括远程的在线测控成为现实,将这样的测量技术与过去的测控、测试技术相比不难发现,今天,测控能节约大量现场布线、扩大测控系统所及地域范围。使系统扩大和维护都极大便利的原因,就是由于在这种当代测量任务的执行和完成经过中,网络发挥了不可替换的关键作用,即网络实实在在地参与了当代测量与测控的全经过。基于Web的信息网络Intranet,是目前企业内部信息网的主流。应用Inter
9、net的具有开放性的互联通讯标准,使Intranet成为基丁TCPIP协议的开放系统,能方便地与外界连接,尤其是与Internet连接。借助Internet的相关技术,Intranet给企业的经营和治理能带来极大便利,已被广泛应用于各个行业。Internet也已开场对传统的测控系统产生越来越大的影响。目前,测控系统的设计思想明显受到计算机网络技术的影响,基于网络化、模块化、开放性等原那么,测控网络由传统的集中形式转变为分布形式,成为具有开放性、可互操纵性、分散性、网络化。智能化的测控系统。网络的节点上不仅有计算机、工作站,还有智能测控仪器仪表,测控网络将有与信息网络相似的体系构造和通讯模型。比
10、方目前测控系统中迅猛开展的现场总线,它的通讯模型和OSI模型对应,将现场的智能仪表和装置作为节点,通过网络将节点连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的测控系统。测控网络的功能将远远大于系统中各独立个体功能的总和。结果是测控系统的功能显著增强,应用领域及范围明显扩大。Jini软件技术问世。Jini软件技术旨在使各种电器设备、测量仪器及采用JAVA芯片的各种装置能连接上网,Jini软件连同以Java语言编写的简单程序,可使联网的任何仪器设备实现其自身功能的同时,还能为其他仪器设备加以利用。网络技术的出现,正在并将极大地改变人们生活的各个方面。详细到计量测试、测控技术及仪器仪表领域,微机化仪器的联网,高档测量仪器设备以及测量信息的地区性、全国性乃至全球性资源分享,各等级计量标准跨地域施行直接的数字化溯源比对,远程数据收集与测控,远程设备故障诊断,电、水、燃气、热能等的自动抄表,等等,都是网络技术进步并全面参与其中发挥关键作用的必然结果。0