傳感器與測(cè)控電路的基本概念

　　一、測(cè)控技術(shù)的定義

　　測(cè)控技術(shù)是以研究自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換以及信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。

　　測(cè)控技術(shù)屬于信息科學(xué)的范疇，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)成完整的新信息技術(shù)學(xué)科。測(cè)量是指以確定被測(cè)對(duì)象屬性量值為目的全部操作。測(cè)試是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，或者可以理解為測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。

　　檢測(cè)就是借助專門的技術(shù)工具確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中常借助專門的設(shè)備，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)箅把被測(cè)對(duì)象直接或間接地與同類已知單位進(jìn)行比較，用數(shù)值和單位共同表示被測(cè)對(duì)象的暈值的過(guò)程。檢測(cè)是揭示客觀世界規(guī)律的手段。廣義地說(shuō)，任何科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，都是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)推斷的結(jié)果，而數(shù)據(jù)的取得，只有靠檢測(cè)來(lái)完成。廣義地講，測(cè)控技術(shù)是自動(dòng)化技術(shù)四個(gè)支柱之一，從信息科學(xué)角度考察，測(cè)控技術(shù)任務(wù)為：尋找與自然信息具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的種種表現(xiàn)形式的信號(hào)，以及確定二者間的定性、定量關(guān)系;從反映某一信息的多種信號(hào)表現(xiàn)屮挑選出在所處條件下最為適宜的表現(xiàn)形式，以及尋求最佳的采集、變換、處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示等的方法和相應(yīng)的設(shè)備。

　　佶息采集是指從自然界諸多被測(cè)暈如物理量、化學(xué)量、生物量與社會(huì)力量等中提取有用的信息。

　　信息變換是將所提取出的有用信息進(jìn)行電量形式的幅值、功率等的轉(zhuǎn)換。信息處理的任務(wù)，視輸出環(huán)節(jié)的需要，可將變換后的電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算如求均值、極值等、模擬量/數(shù)字量之間變換等處理。

　　信息傳輸?shù)娜蝿?wù)是在排除干擾的情況下經(jīng)濟(jì)地、準(zhǔn)確無(wú)誤地把信息進(jìn)行遠(yuǎn)、近距離的傳遞。

　　雖然測(cè)控技術(shù)服務(wù)的領(lǐng)域非常廣泛，但是從這門課程的研究?jī)?nèi)容來(lái)看，不外乎是傳感器技術(shù)、誤差理論、測(cè)試計(jì)量技術(shù)、抗干擾技術(shù)以及電量間互相轉(zhuǎn)換的技術(shù)等。提髙自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的檢測(cè)分辨率、精度、穩(wěn)定性和可靠性是本門技術(shù)的研究課題和方向。

　　自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)是自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)計(jì)量、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)診斷、自動(dòng)信號(hào)處理等諸系統(tǒng)的總稱。在以上諸系統(tǒng)中，都包含被測(cè)量、敏感元件、電子測(cè)量電路和輸出單元，它們之間的區(qū)別僅在于輸出單元。如果輸出單元是顯示器或記錄器，則該系統(tǒng)稱為自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng);如果輸出單元是計(jì)數(shù)器或累加器，則該系統(tǒng)稱為自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)﹔如果輸出單元是報(bào)警器，則該系統(tǒng)是自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)或自動(dòng)診斷系統(tǒng)﹔如果輸出單元是處理電路，則該系統(tǒng)是部分?jǐn)?shù)據(jù)分析系統(tǒng)、自動(dòng)管理系統(tǒng)或自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　二、測(cè)控與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　檢測(cè)的目的是在限定的時(shí)間內(nèi)，盡可能正確地收集被測(cè)對(duì)象的有關(guān)信息，以便獲取被測(cè)對(duì)象的參數(shù)，從而管理和控制生產(chǎn)。檢測(cè)是生產(chǎn)過(guò)程控制中最重要的一環(huán)，生產(chǎn)過(guò)程中，不能沒有檢測(cè)與控制系統(tǒng)。

　　檢測(cè)系統(tǒng)包括測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和測(cè)控系統(tǒng)三種類型。檢測(cè)系統(tǒng)不僅僅用于工業(yè)領(lǐng)域，也廣泛地應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、地質(zhì)勘探、交通和醫(yī)療健康等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域以及人們的日常生活中。測(cè)量就是把被測(cè)對(duì)象中的某種信息檢測(cè)出來(lái)并加以度量，是人類感覺器官的延伸，控制系統(tǒng)則是人類肢體的延伸﹔測(cè)控就是通過(guò)專門的裝置把被測(cè)系統(tǒng)所存在的某種信息激發(fā)出來(lái)并加以測(cè)量與控制。所以，測(cè)控系統(tǒng)拓展了人們認(rèn)識(shí)和改造自然的能力。

　　人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和改造自然界的過(guò)程中，需從各個(gè)方面，采用各種方法觀察和研究事物的發(fā)展過(guò)程和規(guī)律，不可避免地要采用測(cè)量手段研究事物在數(shù)量上的信息。被測(cè)對(duì)象可分為電量和非電量。顯然，相對(duì)于電量而言，非電量在種類和數(shù)量上都多而復(fù)雜。在許多領(lǐng)域需要測(cè)量的是非電量，如機(jī)械量、熱學(xué)量、化學(xué)量、光學(xué)量、聲學(xué)量和放射量等。這些非電量都可以用非電的方法測(cè)量。但非電方法的測(cè)量?jī)?yōu)越性遠(yuǎn)不如電測(cè)法，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電測(cè)法更具有突出的優(yōu)勢(shì)。

　?、倬哂袠O寬的測(cè)量范圍。采取電子技術(shù)，可以很方便地改變儀器的靈敏度和測(cè)量范圍。

　?、陔娮訙y(cè)量?jī)x器具有極小的慣性。既能測(cè)量變化緩慢的量，又可測(cè)量快速變化的量。

　?、劭梢院芊奖愕貙?shí)現(xiàn)遙測(cè)。

　?、鼙阌趯?duì)信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算、處理、顯示和記錄。

　　為實(shí)現(xiàn)非電量的電測(cè)量，首先要實(shí)現(xiàn)從非電量到電量的變換，這一變換是靠傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。傳感器接口電路是為了與傳感器配合，將傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成低輸出阻抗的電壓信號(hào)以方便后續(xù)電路的處理。通常信號(hào)都需要進(jìn)--步放大并濾除噪聲。放大后的信號(hào)經(jīng)模擬/數(shù)字變換后得到數(shù)字信號(hào)，以便于微處理器(microprocessor)或微控制器(microcontrol-ler)處理。微處理器或微控制器是檢測(cè)系統(tǒng)的核心，它主要有兩個(gè)作用:一是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理并將信號(hào)輸出顯示、存儲(chǔ)和控制;二是管理檢測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)部分以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的智能化，即根據(jù)信號(hào)和測(cè)量條件的變化，自動(dòng)地改變放大器的增益、濾波器的參數(shù)及其他的電路參數(shù)。

　　在選用合適的傳感器之后，就要設(shè)計(jì)傳感器的接口電路。從電子技術(shù)的角度來(lái)看，不同的傳感器具有不同的電特性和需要不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(有的傳感器不需要驅(qū)動(dòng)信號(hào))，為取得更高的精度和最佳的性能,需要設(shè)計(jì)傳感器接口電路。

　　由傳感器接口電路輸出的信號(hào)往往幅值較低，因此需要將信號(hào)進(jìn)一步放大，放大到后續(xù)電路所需要的幅值。

　　在信號(hào)的檢測(cè)過(guò)程中，必然夾雜著許多噪聲和存在各式各樣的干擾，濾除噪聲和抑制干擾是測(cè)控系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié)。模擬濾波器是濾除噪聲的有效手段。

　　信號(hào)變換也是測(cè)控系統(tǒng)中經(jīng)常要用到的電路。

　　廣義的信號(hào)處理包括信號(hào)放大、信號(hào)濾波和信號(hào)比較等內(nèi)容。從另一個(gè)角度來(lái)看，信號(hào)處理又分為線性處理和非線性處理。信號(hào)線性處理主要包括信號(hào)線性放大和信號(hào)濾波等內(nèi)容﹔信號(hào)非線性處理則主要包括信號(hào)比較和信號(hào)非線性放大等內(nèi)容。

　　現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)通常使用微處理器或微控制器作為系統(tǒng)的核心，但微處理器和微控制器只能處理數(shù)字信號(hào)，因而在測(cè)控系統(tǒng)中，往往需要把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。完成把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路稱為模擬/數(shù)字變換器(analogtodigitalconverter)，或簡(jiǎn)稱模數(shù)變換器(ADC)。

　　關(guān)于微處理器或微控制器的內(nèi)容很多，可通過(guò)專門的課程學(xué)習(xí)?，F(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中的信號(hào)存儲(chǔ)和記錄已很少采用傳統(tǒng)盒式磁帶和描筆式記錄儀，現(xiàn)在已普遍采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤和光盤來(lái)存儲(chǔ)信號(hào)，采用打印機(jī)來(lái)記錄信號(hào)。這部分內(nèi)容很多，限于學(xué)識(shí)和篇幅，這些內(nèi)容不在本書中介紹。

　　經(jīng)微處理器處理的信號(hào)，可以輸出顯示或控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。往往有些顯示或輸出需要模擬信號(hào)，把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)字/模擬變換器(digitaltoanalogconvert-er)，或簡(jiǎn)稱數(shù)模變換器(DAC)。

　　測(cè)量系統(tǒng)的主要目的是把所測(cè)量和處理的結(jié)果顯示出來(lái)。

　　一般來(lái)說(shuō)，測(cè)控系統(tǒng)放大、處理信號(hào)和微處理器輸出的控制信號(hào)，或數(shù)模變換器的輸出信號(hào)往往是小功率的信號(hào)，而所控制的對(duì)象又往往需要較大功率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。實(shí)現(xiàn)這一功能的電路稱為功率驅(qū)動(dòng)電路。

　　三、測(cè)控與轉(zhuǎn)換技術(shù)的任務(wù)

　　客觀世界的一切物質(zhì)都以不同形式在不斷地運(yùn)動(dòng)著。運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)是以一定的能量或狀態(tài)表現(xiàn)出來(lái)的，這就是信號(hào)。人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，就必須尋找表征物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的各種信號(hào)以及信號(hào)與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

　　測(cè)控的基本任務(wù)是獲取有用的信息，通常包含測(cè)量、計(jì)量、計(jì)算、檢驗(yàn)、判斷等多種含義，具有比單純的測(cè)量更為豐富的內(nèi)容，故測(cè)試的范疇如下。

　　過(guò)程中參數(shù)測(cè)量功能:將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以獲得被測(cè)對(duì)象的數(shù)值結(jié)果。過(guò)程中參數(shù)檢測(cè)控制功能:將被測(cè)量與設(shè)定值進(jìn)行比較，以獲得被測(cè)對(duì)象在性能、參數(shù)、質(zhì)量、功能等方面的評(píng)價(jià)。這種評(píng)價(jià)常采用通過(guò)/不通過(guò)、合格/不合格、正常/不正常、好/壞等定性指標(biāo)來(lái)表示或采用分成若干等級(jí)的分類值來(lái)表示。

　?、蹨y(cè)量數(shù)據(jù)分析處理功能:對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，根據(jù)測(cè)試要求不同，處理結(jié)果可形成各種信息，也可去執(zhí)行各種操作。

　　眾所周知，測(cè)控技術(shù)早已滲透到人類的生產(chǎn)活動(dòng)、科學(xué)研究、工程實(shí)踐和日常生活的各個(gè)方面。在生產(chǎn)活動(dòng)中廣泛應(yīng)用測(cè)試技術(shù)，如計(jì)時(shí)、產(chǎn)品交換、氣候和季節(jié)的變化規(guī)律、生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的控制、節(jié)能和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化等。這些都要測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的有關(guān)參數(shù)并進(jìn)行反饋控制，以保證生產(chǎn)過(guò)程中的這些參數(shù)處于最佳最優(yōu)狀態(tài)。

　　在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)，廣泛地應(yīng)用測(cè)控技術(shù)，如生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量的控制、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化等。

　　在科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，人們通過(guò)觀察、試驗(yàn)并用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、對(duì)比、概括、推理。通過(guò)不斷觀察、實(shí)驗(yàn)，從而找出新的規(guī)律，再上升為理論。因而能否通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)得到結(jié)果，而且是可靠的結(jié)果，取決于檢測(cè)技術(shù)的水平，所以，從這個(gè)意義上講，科學(xué)的發(fā)展、突破是以檢測(cè)技術(shù)的水平為基礎(chǔ)的。例如，人們?cè)诠鈱W(xué)顯微鏡出現(xiàn)以前，只能用肉眼來(lái)分辨物質(zhì)。而自從出現(xiàn)了光學(xué)顯微鏡，人們能借助顯微鏡觀察細(xì)胞，從而大大推動(dòng)了生物科學(xué)的發(fā)展。而到20世紀(jì)30年代，出現(xiàn)了電子顯微鏡，又使人們的觀察能力進(jìn)入微觀世界，這又推動(dòng)了生物科學(xué)、電子科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展。當(dāng)然，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又反過(guò)來(lái)促進(jìn)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。

　　檢測(cè)通常包括兩個(gè)過(guò)程:一是能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過(guò)程;二是將被測(cè)變量與其相應(yīng)的測(cè)量單位進(jìn)行比較。前者一般包括檢測(cè)用敏感元件、變換器、信號(hào)傳輸?shù)炔糠蜘r后者一般包括信號(hào)處理、測(cè)量電路及顯示裝置等部分。檢測(cè)元件一般將被測(cè)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，也就是把被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓、電流或電路參數(shù)(電阻、電感、電容)等電信號(hào)輸出﹔再利用變換器、信號(hào)傳輸和信號(hào)處理等部分，把信號(hào)轉(zhuǎn)換成傳輸方便、功率較大，可以傳輸、存儲(chǔ)、記錄，并具有驅(qū)動(dòng)能力的電壓。信號(hào)的顯示和記錄由顯示器、指示器和記錄儀完成，信號(hào)的處理和分析用數(shù)據(jù)分析儀、頻譜分析儀、計(jì)算機(jī)等完成，通過(guò)對(duì)信號(hào)的處理和分析，找出被測(cè)信息的規(guī)律，從而為研究和鑒定工作提供有效依據(jù)，為控制提供有用信號(hào)。

　　人們?cè)谌粘Ｉ钪?，已愈?lái)愈離不開測(cè)控技術(shù)。例如現(xiàn)代化起居室中的溫度、濕度、亮度、空氣新鮮度、防火、防盜和防塵等的測(cè)試、控制，以及由有視覺、聽覺、嗅覺、觸覺和味覺等感覺器官，并有思維能力的機(jī)器人來(lái)參與各種家庭事務(wù)管理和勞動(dòng)等，都需要各種測(cè)控技術(shù)。尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)出現(xiàn)以后，要求生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)能自動(dòng)進(jìn)行。這時(shí)就產(chǎn)生了自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)。

　　科學(xué)的發(fā)展突破是以測(cè)試技術(shù)的水平為基礎(chǔ)的，同時(shí)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展。測(cè)試技術(shù)屬于信息科學(xué)范疇，是信息技術(shù)三大支柱即測(cè)試控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)之一。

　　科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)水平的高度發(fā)達(dá)，要求有更先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)與儀器操作基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì):大型發(fā)電機(jī)組需要3000只傳感器及其配套監(jiān)測(cè)儀表﹔大型石油化工廠需要6000只傳感器及其配套監(jiān)測(cè)儀表;一個(gè)鋼鐵廠需要20000只傳感器及其配套監(jiān)測(cè)儀表;一個(gè)電站需要5000只傳感器及其配套監(jiān)測(cè)儀表;一架飛機(jī)需要3600只傳感器及其配套監(jiān)測(cè)儀表;一輛汽車需要30~100只傳感器及其配套監(jiān)測(cè)儀表。

　　在各種現(xiàn)代裝備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造工作中，檢測(cè)工作已占首位。測(cè)控系統(tǒng)的成本已達(dá)到該裝備系統(tǒng)總成本的50%~70%，它是保證現(xiàn)代工程裝備系統(tǒng)實(shí)際性能指標(biāo)和正常工作的重要手段，是其先進(jìn)性能及使用水平的重要標(biāo)志。

　　以電廠為例，為了實(shí)現(xiàn)安全高效供電，電廠除了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、諧波分量等電氣量外，還要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)各部位振動(dòng)的振幅、速度、加速度以及壓力、溫度、流量、液位等多種非電氣量，并實(shí)施分析處理、判斷決策、調(diào)節(jié)控制，以使系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。為了對(duì)以上部件進(jìn)行精密機(jī)械加工，需要在加工過(guò)程中對(duì)各種參數(shù)，如位移量、角度、圓度、孔徑等直接相關(guān)量以及振動(dòng)、溫度、刀具磨損等間接相關(guān)參量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，然后由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)給出進(jìn)刀量、進(jìn)刀速度等控制調(diào)節(jié)指令，才能保證預(yù)期高質(zhì)量要求，否則得到的將是次品或廢品。

　　四、測(cè)控技術(shù)的發(fā)展方向

　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，測(cè)控技術(shù)正在迅速地發(fā)展，現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)將向著高可靠性、高智能化方向發(fā)展。反過(guò)來(lái)測(cè)控技術(shù)的發(fā)展又進(jìn)一步促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。人類的信息化時(shí)代必將為智能測(cè)試提供更為廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)從如下幾個(gè)方面介紹測(cè)控技術(shù)的發(fā)展。

　　(1)測(cè)控理論方面

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和強(qiáng)度的提高，對(duì)于生產(chǎn)控制與管理的要求也越來(lái)越高，因而需要收集生產(chǎn)過(guò)程中信息的種類也越來(lái)越多，這就對(duì)參數(shù)檢測(cè)提出了更高要求。參數(shù)的檢測(cè)理論和方法與物理、化學(xué)、電子學(xué)、材料、信息等學(xué)科密切相關(guān)，隨著這些學(xué)科的發(fā)展，測(cè)控技術(shù)現(xiàn)已有很大發(fā)展。在現(xiàn)代科技領(lǐng)域，出現(xiàn)了許多新的測(cè)控技術(shù)。它們往往是利用各種不同波長(zhǎng)的電磁波的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)工作。例如，用核輻射、激光、紅外、微波、超聲波等進(jìn)行檢測(cè)。

　　這些檢測(cè)技術(shù)從廣義上來(lái)說(shuō)也是一神傳感技術(shù)，因?yàn)樗鼈円彩菍⒋郎y(cè)參量經(jīng)過(guò)某種電磁波或聲波的中介作用和一系列轉(zhuǎn)換，最后變?yōu)殡娏慷甘境霰粶y(cè)參量值。這與普通傳感器的作用相同，只是不再像普通傳感器那樣是單個(gè)的器件而是由若干個(gè)起不同作用的器件集合組成。這些傳感測(cè)控技術(shù)現(xiàn)已獲得越來(lái)越多的應(yīng)用，特別是在一些環(huán)境惡劣、高溫、高壓、高速度和遠(yuǎn)距離等的場(chǎng)合下,它們更具優(yōu)越性。

　　(2)測(cè)控領(lǐng)域采用新型信息處理方法

　　近年來(lái)，新型信息處理技術(shù)，如數(shù)據(jù)融合技術(shù)、模糊信息處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，在現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)中得到了有效應(yīng)用。例如，熱處理爐溫自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用多傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，可以提高溫度測(cè)量的可靠性與準(zhǔn)確性，從而提高熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益。數(shù)據(jù)融合技術(shù)、模糊信息處理技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新型信息處理技術(shù)的發(fā)展方興未艾，隨著新型信息處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的信息處理方法必將有根本的改變。

　　工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使新的測(cè)控領(lǐng)域、新的測(cè)控對(duì)象和新的測(cè)控要求不斷出現(xiàn)。如過(guò)程工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù)檢測(cè)已逐漸地由對(duì)表征生產(chǎn)過(guò)程的間接參數(shù)，如溫度、壓力、流量、物位的檢測(cè)轉(zhuǎn)向?qū)Ρ碚魃a(chǎn)過(guò)程本質(zhì)的物性、成分、能量等參數(shù)的檢測(cè)﹔對(duì)于裝置的檢測(cè)，已逐漸由單參數(shù)發(fā)展到多參數(shù)的綜合檢測(cè);參數(shù)的顯示已逐漸地由模擬式變?yōu)閿?shù)字式或圖像顯示等。

　　(3)測(cè)量工具和方法的更新

　　隨著新的測(cè)量領(lǐng)域的出現(xiàn)，新的測(cè)控方法和測(cè)量工具也隨之出現(xiàn)。如利用激光脈沖原理測(cè)量遠(yuǎn)距離，可以大大提高精度。計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，使得測(cè)控技術(shù)和儀器儀表得到了飛速發(fā)展。儀器儀表向智能化、數(shù)字化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能化方向發(fā)展。近年來(lái)，由于儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的深層次結(jié)合產(chǎn)生了全新的儀器結(jié)構(gòu)概念。微型、智能、集成傳感器的迅速開發(fā)，使儀器儀表的面貌發(fā)生了很大的變化。

　　從虛擬儀器、卡式儀器、VXI總線儀器……直至集成儀器概念。一般來(lái)說(shuō)，將數(shù)據(jù)采集卡插入計(jì)算機(jī)控制槽中，利用軟件在屏幕上生成虛擬面板，在軟件引導(dǎo)下進(jìn)行信號(hào)采集、運(yùn)算、分析和處理，實(shí)現(xiàn)儀器功能并完成測(cè)試的全過(guò)程，這就是虛擬儀器。在此同-平臺(tái)上，調(diào)用不同的測(cè)試軟件就可構(gòu)成不同功能的虛擬儀器，故可方便地將多種測(cè)試功能集于一體，實(shí)現(xiàn)多功能集成儀器。測(cè)控技術(shù)中數(shù)據(jù)處理能力和在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)分析的能力大大增強(qiáng)，儀器儀表的功能得以進(jìn)一步擴(kuò)大，精度及可靠性有了很大的提高。這種發(fā)展的總趨勢(shì)，今后將變得更快更深更廣。

　　(4)采用高智能化軟件

　　在測(cè)試平臺(tái)上，調(diào)用不同的測(cè)試軟件就構(gòu)成不同功能的儀器，因此軟件在系統(tǒng)中占有十分重要的地位。在大規(guī)模集成電路迅速發(fā)展的今天，系統(tǒng)的硬件越來(lái)越簡(jiǎn)化，軟件越來(lái)越復(fù)雜﹔集成電路器件的價(jià)格逐年大幅下降，而軟件成本費(fèi)用則大幅上升。測(cè)試軟件不論對(duì)大的測(cè)試系統(tǒng)還是單臺(tái)儀器子系統(tǒng)來(lái)講都是十分重要的，而且是未來(lái)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

　　信號(hào)分析與處理要求取得特征值，如峰值、真有效值、均值、均方值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差等，若用硬件電路來(lái)獲取，其電路是極為復(fù)雜的，若要獲得多個(gè)特征值，電路系統(tǒng)則很龐大﹔而另一些數(shù)據(jù)特征值，如相關(guān)函數(shù)、頻譜、概率密度函數(shù)等則是不可能用--沒硬件電路來(lái)獲取的，即使是具有微處理器的智能化儀器，如頻譜分析儀﹑傳遞函數(shù)分析儀等(其價(jià)格極其昂貴)。而在測(cè)試平臺(tái)上，信號(hào)數(shù)據(jù)特征的定義使用軟件編程很容易實(shí)現(xiàn)，從而使得那些昂貴的分析儀器才具有的信號(hào)分析與測(cè)量功能得以在一般工程測(cè)量中實(shí)現(xiàn)，使得信號(hào)分析與處理技術(shù)能夠廣廣泛深入地為工程實(shí)踐服務(wù)。

　　軟件技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的重要性，表明計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)中的重要地位。但不能認(rèn)為，掌握了計(jì)算機(jī)技術(shù)就等于掌握了測(cè)試技術(shù)。這是因?yàn)?其一，計(jì)算機(jī)軟件永遠(yuǎn)不可能全部取代測(cè)試系統(tǒng)的硬件﹔其二，不懂得測(cè)試系統(tǒng)的基本原理不可能正確地組建測(cè)試系統(tǒng)，不可能正確應(yīng)用計(jì)算機(jī)。一個(gè)專門的程序設(shè)計(jì)者，可以熟練而又巧妙地編制科學(xué)算題的程序，但若不懂測(cè)試技術(shù)則根本無(wú)法編制測(cè)試程序。因此，現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)要求測(cè)試人員既要熟熟練掌握計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，更要深入掌握測(cè)試技術(shù)的基本理論和測(cè)試方法。

　　(5)網(wǎng)絡(luò)化

　　網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及與發(fā)展，為測(cè)試技術(shù)帶來(lái)了前所未有的發(fā)展空間和機(jī)遇，將現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)相連接，不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作與控制，而且可以把測(cè)試結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)顯示在世界各地的WEB瀏覽器中，以便實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)的共享。

　　(6)通用化與標(biāo)準(zhǔn)化

　　為便于獲取和傳輸信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更改與升級(jí)，現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)十分重要。目前的接口與總線系統(tǒng)較多，隨著智能測(cè)試技術(shù)的不斷發(fā)展，有望制定全世界通用的幾種統(tǒng)一接口與總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，或者制定幾種互相兼容的接口與總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，以便于系統(tǒng)的組建、更改、升級(jí)和連接。由于采用通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)代測(cè)試儀器將易于實(shí)現(xiàn)分散使用與大范圍聯(lián)網(wǎng)使用。當(dāng)不需要使用整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)工作，而僅僅需要進(jìn)行某個(gè)觀測(cè)目標(biāo)的單一檢測(cè)時(shí)，可令系統(tǒng)中的某個(gè)智能部件單獨(dú)工作;當(dāng)觀測(cè)目標(biāo)多、信息量較大時(shí)，則可將許許多多的智能部件連接成大型智能測(cè)試系統(tǒng)，也可將多個(gè)智能測(cè)試系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，組成巨型智能測(cè)試網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代測(cè)試儀器還可以與其他非檢測(cè)性網(wǎng)絡(luò)連接，獲得其他系統(tǒng)的信息，為其他系統(tǒng)提供現(xiàn)代測(cè)試儀器的觀測(cè)、估計(jì)、判斷與決策結(jié)果。