儀器儀表作為信息工業(yè)的源頭,是以電腦和微處理器的技術(shù)為核心技術(shù),以計算機、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、通信、圖像顯示、自動控制理論為共性關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。這些信息技術(shù)應用到儀器儀表中,促成儀器儀表產(chǎn)品升級為智能儀器儀表,發(fā)展成為信息工業(yè)領(lǐng)域中一大系列產(chǎn)品群體。儀器儀表產(chǎn)品正向智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化方向迅速邁進。
微型化
儀器儀表產(chǎn)品微型化主要歸結(jié)于超大規(guī)模集成(VLSI)新器件、微機電系統(tǒng)(MEMS)、圓片規(guī)模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等;采用微控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測技術(shù)、微光源、微分光光學系統(tǒng)、微傳感器等,使儀器儀表產(chǎn)品體積縮小,精度提高。
微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)是在微電子器件制造工藝技術(shù)基礎(chǔ)上進一步融入微機械加工技術(shù),并把兩者結(jié)合起來的微制造技術(shù),加工尺度在微米、納米級。應用MEMS技術(shù)的微型儀器被稱為芯片上的儀器,MEMS產(chǎn)品包括生物芯片,汽車加速計,壓力、化學、流量計,微光譜儀等產(chǎn)品,廣泛應用于生命科學、環(huán)境科學、航天、生物醫(yī)療、汽車工業(yè)、軍事、工業(yè)控制等領(lǐng)域。美國德州儀器、英特爾、羅斯蒙特、德國Karlsruhe研究中心、摩托羅拉公司等產(chǎn)品已廣泛應用了該技術(shù)。
智能化
儀器儀表產(chǎn)品智能化主要歸結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應用。
由于微電子技術(shù)的進步,儀器儀表產(chǎn)品進一步與微處理器、微控制器、DSP芯片級嵌入式系統(tǒng)以及嵌入式軟件融合,儀器儀表的數(shù)字化、智能化水平不斷得到提高。以美國德州儀器公司提出的“DSPC”概念為例,以DSP芯片為核心,配合先進的混合信號電路、ASIC電路、元件及開發(fā)工具等提供整個應用系統(tǒng)的解決方案。目前DSP的生產(chǎn)工藝正在由0.35μm轉(zhuǎn)向0.25μm、0.18μm、0.13μm,2005年可達到0.075μm。到2010年,DSP芯片的集成度將會提高11倍,單個芯片上將會集成5億只晶體管。
儀器儀表中采用了大量的超大規(guī)模集成(VLSI)的新器件、表面貼裝技術(shù)(SMT)、多層線路板印刷、圓片規(guī)模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等新工藝,CAD、CAM、CAPP、CAT等計算機輔助手段,使多媒體技術(shù)、人機交互、模糊控制、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)在現(xiàn)代儀器儀表中得到了廣泛應用。無論在測量速度、精確度、靈敏度、自動化程度和性能價格比等方面,智能儀器都具有傳統(tǒng)儀器所不能比擬的優(yōu)點。智能化光儀器儀表產(chǎn)品不勝枚舉:由硅制成的微傳感器可按需要把信號放大、處理及控制集成到一塊硅芯片上,做成新型變送器。利用嵌入式芯片和軟件做成具有推理、學習、聯(lián)想功能的智能化儀表。光譜儀器向全自動化方向發(fā)展(如內(nèi)裝機械手等機器人系統(tǒng),實現(xiàn)無人操作)。