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ES SHOW 2022中国(上海)国际嵌入式系统展览会 > 智能仪器设备的技术构成与发展趋势

继模拟仪器、数字仪器及分离仪器之后,仪器设备进入了智能发展时期,不再是传统简单的硬件实体技术,而要求仪器(硬件)与微处理器(软件)相互融合。

随着技术不断迭代,智能仪器设备在采集数据的同时,还可实现数据分析与控制。智能仪器设备使具有相同结构的设备更灵活并可重新配置,有利于提高性能、降低成本。

1. 智能仪器设备的技术构成

1.1传感器技术

传感器技术是智能仪器设备发展的基础。随着智能仪器设备的不断发展,用户对其尺寸、成本、性能、稳定性有了更高要求,这可以借助MEMS来实现。

MEMS具备以下特征:

体积小。小型MEMS可实现数据采集与处理,其尺寸通常在微米至毫米之间。微电子与微机械技术的发展为智能仪器设备开辟了全新的领域。

多样化。目前,全世界研发生产MEMS的企业有数千家,产品呈多样化趋势,其功能也在不断完善。这些产品已广泛应用于微型压力传感器、喷墨打印头、加速度计、数字显微镜等装置。

1.2 嵌入式系统

随着软件技术的不断进步,智能仪器设备也拥有更加丰富的新功能。智能仪器设备中的嵌入式系统可对模块中的数据进行协调与设计,并在它们之间建立链接,进而帮助用户解决问题。嵌入式系统集硬件与软件技术优势于一体,使智能仪器设备更具经济性、简洁性。

嵌入式系统可在智能仪器设备的小芯片上形成所需功能,同时减小产品尺寸、降低功耗、增加集成度,满足了智能仪器设备小型化、多功能的基本要求,助力设计人员在有限的设计空间内实现产品优化升级,有效避免了硬件与软件的技术独立性造成的缺陷。

1.3数模转换技术

为满足智能仪器设备发展的基本需求,数模A/D转换技术也在逐步提高。其中,转化速度与精度的提升已成为智能仪器设备发展的新方向。数模A/D转换技术中的高转速速度不仅在智能仪器设备的发展中发挥着极其重要的作用,同时还对数据采集与信息处理有着极高的要求。利用传统仪器对数据进行检测时,被测数据的变化过程往往非常短暂,而数模A/D转换技术可延长被测数据的变化情况。

此外,智能仪器设备中软件技术的分辨率在不断提高。譬如,小型仪器的可测量值在不断减小、精度在不断提高。相应地,数模A/D转换技术的分辨率需不断提高。

1.4网络通信技术

网络通信技术对智能仪器设备的发展至关重要。传统设备往往通过手工接线缆的方式完成链接,这对设备的布局、线缆深度有极高的要求,且增加了使用成本与维护难度。

在网络通信技术的协助下,这些问题得以解决,具体包括:智能仪器设备上线可完成数据传输、远程控制和故障诊断;智能仪器设备可将不同的测试设备连接到网络,实现信息资源共享,通过网络协调工作,共同完成大型复杂系统的测试任务。

2. 智能仪器设备的发展趋势

2.1 日益智能化

智能仪器设备中的软件技术逐渐实现了对传统设备性能与结构的优化。智能仪器设备的产生实现了代码的自动生成,设备应用与维护更方便,节省了人力、物力、财力。智能仪器设备还可对运行状态进行动态跟踪,因而存在的问题可及时得到解决,确保了运行的稳定性、安全性。

2.2 更快、更强、更节能

智能仪器设备将针对资源需求大、物理成本消耗高等问题进行改进优化,在保护环境的前提下提高检测效率,通过自动化检测形成高效、科学的测控系统,避免人为原因造成的误差,实现更快、更强、更节能的目标。

2.3 实现全方位发展

随着科技的不断进步,智能仪器设备迎来了更加广阔的发展空间。智能仪器设备内的测量网络控制提高了生产效率,实现了资源共享。利用现代工业化手段推动智能仪器设备的发展,有利于促进软件技术系统的开发,提升创新能力。未来,智能仪器设备将实现全方位发展。

智能仪器设备的发展是基于传感器技术、嵌入式系统、数模转换技术及网络通信技术的相互结合。随着经济与社会的不断进步,智能仪器设备将拥有更广阔的应用前景。

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