近20年來(lái)，儀器儀表發(fā)展尤為迅速，特別是這些年來(lái)計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，廣泛滲透到儀器儀表領(lǐng)域，出現嶄新的一代儀器儀表――智能儀器、虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò )化儀器。

    智能儀器

    智能儀器是將人工智能的理論、方法和技術(shù)應用于儀器，使其具有類(lèi)似人智能特性或功能的儀器。為了實(shí)現這種特性或功能，智能儀器中一般都使用嵌入微處理器的系統芯片（SOC）、或數字信號處理器（DSP）及專(zhuān)用電路（ASIC），儀器內部帶有處理能力很強的智能軟件。儀器儀表已不再是簡(jiǎn)單的硬件實(shí)體，而是硬件、軟件相結合，軟件在儀器智能高低方面起重要作用的新型儀器。

    儀器與微處理器相結合，取代了許多笨重的硬件，內部結構和前面板大為改觀(guān)，節省許多開(kāi)關(guān)和調節旋鈕。微處理器通過(guò)鍵盤(pán)或遙控接口接受命令和信號，并用來(lái)控制儀器的運行，執行常規測量，對數據進(jìn)行智能分析和處理，數字顯示或傳送，而傳統的模擬方法是很難做到的。智能儀器具有如下特點(diǎn)：

    （1）采集信息　借助于傳感器和變送器，按處理器的要求采集電量和非電量。

    （2）與外界對話(huà)　使用智能接口進(jìn)行人機對話(huà)及與外部?jì)x器設備對話(huà)，接入自動(dòng)測試系統，甚至接入Internet。另一方面，使用者借助面板上的鍵盤(pán)和顯示屏，可用對話(huà)方式選擇測量功能、設置參數。當然，通過(guò)顯示器等也可獲得測量結果。

    （3）記憶信息　智能儀器的存儲器既用來(lái)存儲測量程序、相關(guān)的數學(xué)模型以及操作人員輸入的信息，又用來(lái)存儲以前測得的和現在測得的各種數據。

    （4）處理信息　按設置的程序對測得的數據進(jìn)行算術(shù)運算，求均值、對數、方差、標準偏差等數學(xué)運算FFT變換，求解代數方程，比較、判斷、推理等。

    （5）控制　以分析、比較和推理的結果輸出相應的控制信息。

    （6）自檢自診斷　自測試（自檢）程序對儀器自身各部分進(jìn)行檢測，驗證能否正常工作。自檢及格時(shí)顯示通過(guò)信息或發(fā)出相應聲音。否則，運行自診斷程序，進(jìn)一步檢查儀器的哪一部分出了故障，并顯示相應的信息。若儀器中考慮了替換方案，則經(jīng)內部協(xié)調和重組還可自動(dòng)修復。

    （7）自補償自適應　智能儀器能適應外界的變化。比如，能自動(dòng)補償環(huán)境溫度、壓力等對被測量的影響，能補償輸入的非線(xiàn)性，并根據外部負載的變化自動(dòng)輸出與其匹配的信號等等。

    （8）自校準自學(xué)習　智能儀器常常通過(guò)自校準（校準零點(diǎn)、增益等）來(lái)保證自身的準確度。不僅如此，它們還能通過(guò)自學(xué)習學(xué)會(huì )處理更多更復雜的測控程序。

    虛擬儀器

    虛擬儀器是充分利用計算機技術(shù)，并可由用戶(hù)自己設計、自己定義的儀器。它通常由計算機、儀器模塊和軟件三部分組成。儀器模塊的功能主要靠軟件實(shí)現，通過(guò)編程在顯示屏上構成波形發(fā)生器、示波器或數字萬(wàn)用表等傳統儀器的軟面板，而波形發(fā)生器發(fā)生的波形、頻率、占空比、幅值、偏置等，或者示波器的測量通道、標尺比例、時(shí)基、極性、觸發(fā)信號（沿口、電平、類(lèi)型……)等都可用鼠標或按鍵進(jìn)行設置，如同常規儀器一樣使用，不過(guò)，虛擬儀器具有更強的分析處理能力。隨著(zhù)計算機技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)只能使用制造商提供的儀器功能的傳統觀(guān)念正在改變，而用戶(hù)自己設計、定義的范圍進(jìn)一步擴大；同一臺虛擬儀器可在更多場(chǎng)合應用，比如既可在電量測量中應用，又可在振動(dòng)、運動(dòng)和圖像等非電量測量中應用，甚至在網(wǎng)絡(luò )測控中應用。

    軟件技術(shù)是虛擬儀器的核心技術(shù)。常用的儀器用開(kāi)發(fā)軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等。這些軟件已相當完善，而且還在升級、提高。以L(fǎng)abVIEW為例，這是基于圖形化編程語(yǔ)言G的開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于如GPIB、VXI、PXI、PCI儀器及數據采集卡等硬件的系統構成，而且，具有很強的分析處理能力。去年，LabVIEW 6i 問(wèn)世，將智能化測量與控制技術(shù)進(jìn)一步擴展到了Internet網(wǎng)。

    網(wǎng)絡(luò )化儀器與遠程測控

    網(wǎng)絡(luò )化儀器是適合在遠程測控中使用的儀器。這是計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)與儀表技術(shù)相結合所產(chǎn)生的一種新型儀器。許多儀器儀表具有遠程通信能力，這是早就知道的事情，不過(guò)最近這幾年正發(fā)生著(zhù)許多新的、重要的變化，最重要的一點(diǎn)是擴展了Web技術(shù)的應用，特別是擴展了傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò )協(xié)議（TCP/IP）、瀏覽器和嵌套服務(wù)器的應用。比如，通過(guò)GPIB-ENET轉換器、RS232/RS485-TCP/IP轉換器，將數據采集儀器的數據流轉換成遵循TCP/IP協(xié)議的形式，然后上Intranet/Internet網(wǎng)；而基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )化智能儀器則通過(guò)嵌入式TCP/IP軟件，使現場(chǎng)變送器或儀器直接具有Intranet/ Internet功能。它們與計算機一樣，成了網(wǎng)絡(luò )中的獨立節點(diǎn)，很方便地就能與就近的網(wǎng)絡(luò )通信線(xiàn)纜直接連接，而且“即插即用”，直接將現場(chǎng)測試數據送上網(wǎng)；用戶(hù)通過(guò)瀏覽器或符合規范的應用程序即可實(shí)時(shí)瀏覽到這些信息（包括處理后的數據、儀器儀表的面板圖像等）。虛擬儀器(VI)把傳統儀器的前面板移植到Web頁(yè)面上，通過(guò)Web服務(wù)器處理相關(guān)的測試需求，通過(guò)Intranet/ Internet實(shí)時(shí)地發(fā)布和共享測試數據。

    考慮遠程測量/控制和集中數據收集/處理，儀器需要這種強有力的有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)連通性能。這種連通性能給用戶(hù)帶來(lái)許多實(shí)惠：
    1.通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)能夠遠程監測/控制過(guò)程和實(shí)驗數據，而且實(shí)時(shí)性非常好。一旦過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，有關(guān)數據也會(huì )立即展現在用戶(hù)面前，以便采取相應措施（包括向遠方制造商咨詢(xún)等），可靠性大為增強。

    2.通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)用戶(hù)能遠程監控多個(gè)過(guò)程，而多個(gè)用戶(hù)也能同時(shí)對同一過(guò)程進(jìn)行監控。例如,工程技術(shù)人員在他的辦公室里監測一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，質(zhì)量控制人員可在另一地點(diǎn)同時(shí)收集這些數據，建立數據庫。

    3.通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，大大增強了用戶(hù)的工作能力。用戶(hù)可利用普通儀器設備采集數據，然后指示另一臺功能強大的遠方計算機分析數據，并在網(wǎng)絡(luò )上實(shí)時(shí)發(fā)布。

    4.通過(guò)網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)還可就自己感興趣的問(wèn)題在世界范圍內進(jìn)行合作和訪(fǎng)問(wèn)，比如，軟件工程師可以利用網(wǎng)絡(luò )化軟件工具把開(kāi)發(fā)程序或應用程序下載給遠方的目標系統，進(jìn)行調試或實(shí)時(shí)運行，就像目標系統在隔壁房間一樣方便。

    總之，網(wǎng)絡(luò )通過(guò)釋放系統的潛力，改變了測量技術(shù)的以往面貌，打破了在同一地點(diǎn)進(jìn)行采集、分析和顯示的傳統模式；依靠Internet和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，人們已能夠和將能夠有效地控制遠程儀器設備，在任何地方進(jìn)行采集、任何地方進(jìn)行分析、任何地方進(jìn)行顯示。不久的將來(lái)，越來(lái)越多的測試和測量?jì)x器將融入Internet網(wǎng)。