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智能儀表及其技術的發展歷程
日期：2025-11-16 15:56
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摘要：
| 智能儀表建立在微電子技術發展的基礎上，超大規模集成電路的嵌入， 將CPU、存儲器、A/D轉換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上， 甚至將PID控制組件也置入其中。加之現場總線的應用, 智能儀表與控制系統之間的數字通訊將替代以往的模擬傳遞， 大大提高了精度和可靠性，避免了模擬信號在傳輸過程中的衰減， 長期難以解決的干擾問題得到解決。此外，由于數字通訊， 節省了大量電纜、安裝材料和安裝費用。 智能儀表及其技術的發展歷程 歷經以模擬技術為特征的電動單元組合儀表、以數模混合技術 為特征的DDZ-S系列儀表的開發后，1983年，美國霍尼韋爾公司向 制造工業率先推出了新一代智能型壓力變送器，這標志著模擬儀表 向數字化智能儀表的轉變。當時的這種智能變送器已具有高精度、 遠距離校驗和靈活組態的特點，并告知用戶：盡管初期購置費用較高， 但會被較低的運行和維護費用所補償。緊隨其后的十年里，國外其他 公司的智能壓力變送器也陸續在一些生產線上被采用，它們 包括：Rosemount、Foxboro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。 但由于缺少高速的智能通訊標準、用戶對于高精度監控要求并不突出、 培訓等服務機制相對薄弱，當時的智能應用并不樂觀，只占到了約20%的市場。 隨著微電子、計算機、網絡和通訊技術的飛速發展以及綜合自動化 程度的不斷提高，目前廣泛應用于工業自動化領域的智能儀表，其技術 也同樣在過去的二十多年里得到了迅猛的發展。目前國外智能儀表占據 了國際應用市場的絕大比重，如何結合目前智能儀表的工業應用經驗并 快速跟蹤國際智能前沿技術應用于我國智能儀表的開發研究成為振興 民族智能儀器儀表的一大突出問題。 智能儀表的優勢和特點 智能儀表在工業自動化領域的廣泛應用得益于其突出的技術優勢和特點， 諸如其高穩定性、高可靠性、高精度、易維護性。以智能變送器為例， 智能儀表具備如下優點： （1）精度高 智能變送器具有較高的精度。利用內裝的微處理器，能夠實時測量出靜壓、 溫度變化對檢測元件的影響，通過數據處理，對非線性進行校正，對滯后及 復現性進行補償，使得輸出信號更**。一般情況，精度為*大量程的±0.1%， 數字信號可達±0.075%。 （2）功能強 智能變送器具有多種復雜的運算功能，依賴內部微處理器和存儲器， 可以執行開方、溫度壓力補償及各種復雜的運算。 （3）測量范圍寬 普通變送器的量程比*大為10:1，而智能變送器可達40:1或100:1， 遷移量可達1900%和-200%，減少變送器的規格，增強通用性和互換性， 給用戶帶來諸多方便。 （4）通信功能強 智能變送器均可實現手操器進行操作，既可在現場將手操器插到變送器 的相應插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號線上， 進行零點及量程的調校及變更。有的變送器具有模擬量和數字量 兩種輸出方式（如HART協議），為實現現場總線通訊奠定了基礎。 （5）完善的自診斷功能 通過通信器可以查出變送器自診斷的故障結果信息。 對于智能儀表技術及其應用未來發展方向的建議 （1）智能儀表的智能化程度有待進一步提高 智能儀表的智能化程度表征著其應用的廣度和深度，目前的智能 儀表還只是處于一個較低水平的初級智能化階段，但某些特殊工藝及 應用場合則對儀表的智能化提出了較高的要求，而當前的智能化理論， 如：神經網絡、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經具備潛在的 應用基礎，這就意味著我們有必要也有能力結合具體的應用需要下 大氣力開發**智能化的儀表技術。 （2）智能儀表的穩定性、可靠性有待長期和持續的關注 儀表運行的穩定性、可靠性是用戶首要關心的問題，智能儀表 也不例外，隨著智能儀表技術的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸 續投放市場，這需要我們始終把握一個原則：每一項智能新技術的 應用有待實踐的檢驗，是否用戶有信心和勇氣敢于做“**個吃 螃蟹的人”。這就需要**性、可靠性技術的并行開發。 （3）智能儀表的潛在功能應用有待*大化 目前工業自動化領域的實際應用尚未將智能儀表的功能發揮* 大化，而更多的只是應用了其總體功能的半數左右，而這一應用現 狀的主要原因是，控制系統的總體架構忽略了諸如現場總線的技術 優勢，這需要儀表廠商與用戶建立良好的合作伙伴關系，加強長期 合作，以短期投資促長期效益，通過建立“智能儀表現場總線”的 控制系統架構，確立優化的投資觀念，達成和諧共贏的目標。 （4）繼續加大國內智能儀表的開發投入 智能儀表技術及應用還需要經歷一個較為漫長的成熟發展期， 而對于國內智能儀表技術及產品開發已經面臨著更大的挑戰，這 種局面召喚著國內儀表行業共同探討智能儀表的發展問題，應對 激烈的國際競爭市場，擔負儀表產業的歷史使命，在日益優厚的 國家及政府扶持政策下，堅持產、學、研的密切結合，繼續加大 國內智能儀表的開發投入，積聚力量，贏在明天！ |