试论现代测量技术的主要进步特征及发展趋势

李寿麟

摘要：数字化、可重构化、模型化、高可靠化、实时化、网络化、智能化以及自确认化，是现代测量技术的主要进步特征。在这些发展和进步的推动和影响下，现代测量技术逐渐朝着按不同测量任务自动重构测量仪器软硬件，智能地构建测量模型并执行测量任务的方向发展.这些进步特征共同反映出，测量仪器的自主工作能力将越来越强。

关键词：测量技术 数字化 模型化 网络化 智能化 自主化

一、现代测量技术的主要进步特征

（一）数字化

一般意义上的测量就是通过一定的方式流程将被测对象的属性以标准单位为基数进行数字化，这可以理解成实际事物的抽象信息化过程。之所以要信息化，是因为数字信息容易保存，通过计算机和网络设备，可以极为快速的对其进行计算、传输和备份，跟传统测量处理流程比起来要高效无数倍，数字化的测量仪器可以说是大势所趋。

（二）可重构化

如果测量仪器不可以重构的话，我们在进行一次系统性的全面测量的时候，就需要大量的设备进行辅助。但是如果可以重构的话，那么仪器的通用性得到了强化，以更少的设备就可以进行更完整的测量手段，节约了成本。重构化氛围软件重构和硬件重构，其实现的基础是内部的架构变化，但是输入输出的接口却能保持很长时间的一致性。

（三）模型化

模型化的意义在于，我们实际的测量工作，往往不是测量某个物体的单一属性，而是需要了解其系统性的全方位的属性，这就需要我们有模型化的思想，才能最准确的了解到我们最少需要多少种属性才能最精确的去描述某个事物，或者满足我们的工作需要，这种思想还在不断的发展，但是可以预见的是这种思想是未来发展的关键瓶颈。

（四）高可靠化

测量工作最重视的就是测量结果的可靠性，这是始终坚持的发展方向，从目前智能化的测量设备来讲，我们提高可靠性的途径有两种，而且这两种方式相互不冲突，往往可以一起使用。

第一，硬件方面。这是提高我们测量可靠性的基础，工艺精度越高的设备，测量得到的结果自然也是越可靠的，还可以优化其测量结构，改进设备的测量方式。同时最近这些年还提出了冗余设计的理念进一步强化测量的可靠性。

第二，软件方面。因为我们为了计算和处理的方便，测量的结果都抽象信息化了，而这个过程本身其实也会造成一定的可靠性失真。而且由于计算机本身原理的限制性，在对测量得来的数据继续处理的时候也会失真，所以我们也要不断的优化软件。

（五）实时化

测量运用的最广泛的领域是工业上的过程控制领域，而工业的过程控制对于测量数据的时效性要求很高，也就是说我们的测量设备才测量的时候，流程要够短。而想要解决测量数据实时化的问题，需要的是一整套的系统进行配合，整个网络从上端到下端对于信息的传递、转换和获取都要足够迅速。目前国际上，西门子和德州仪器等知名大企业已经有了很显著的进展。

（六）智能化

随着计算机技术的发展，传统的手动控制仪器已经逐渐被人们所嫌弃，大家都希望使用更加智能化的设备来完成工作，因为智能化的设备可以提供给他们更便捷的工作体验。智能化仪器的制造方式有两种：第一，就是利用嵌入式的技术，直接将我们的高性能计算与传统仪器结合到一起，改造之后的仪器也可以认为是一台计算机，这样仪器自然就是智能化的；第二，则是将仪器与计算机独立，专注于使用计算机上的软件程序来提供智能化仪器，这种发展目前在德州仪器以及NI公司的虚拟仪器产品上有了很大的成效。

（七）自确认化

自确认测量技术的实现，可从硬件和软件两方面着手。硬件上除采用前面曾提及的冗余设计方法，以敏感元件间的相互印证及其他信息处理方法实现自确认外，还可依据不同类传感器提供的不同属性信息互相印证来实现自确认。软件方面，可使用已有的故障诊断方法，也可建立专门模型，即对测量数据及测量系统建立动态模型，以描述其行为特征。

二、现代测量技术的发展趋势

由于我们工程规模的不断提成，日常测量需求中需要测量的属性和事物越来越多，甚至不确定性也越来越强，很多时候已经是不知道如何测量，甚至不知道测量什么。很多属性只能通过其他数据进行估计，然而不可测的属性是客观存在的事实，并不是一味提高仪器的性能就能解决的，所以如何通过其他属性对不可测属性进行更精确的估算也是当下的研究热门。

被测对象的复杂度的提高，使得我们利用现有测量精度的仪器进行测准的时候，手段和方式越来越复杂。实际使用中对于资金的限制是很大的，所以我们要很好的整合现有的资源，才能最经济化的突破资源的限制。

随着计算机技术的发展，以及半导体产业对于其他产业的渗透，我们对于智能化测量仪器的需求将会越来越强烈，大家都希望有更大自主性的仪器来方便自己的工作。这种智能化只得并不仅仅是仪器自动完成既定步骤的测量工序得到我们想要的参数，同时也应当智能化的及时对测量的数据进行处理，要么是将各项参数进行整合直接给出一个较为直观的简易数学模型，要么是可以给出一个大致估算出的不可测参数表格。同时最新的人工智能技术对于测量技术的影响也十分深远，以往我们是人工的决定测量的工序和测量的方式，但是现在完全可以通过人工智能的方式让智能设备自己决定。并且测量技术跟控制技术在工业应用领域是密不可分的，工业上之所以要测量数据本身就是为了将这些数据用于实时的控制。测量过程中，测量仪器自主寻找测量目标，实时调整测量方案、测量模型及系统软硬件结构，并利用自确认技术评估自身工作质量及工作状态，以确保高可靠地完成测量任务。且随着科学技术和现代化生产制造业的发展，测控将越来越密不可分，测量仪器与其他设备的界限也可能越来越模糊，变得你中有我、我中有你；仪器设备自主寻找并高度智能化地完成测量任务指日可待。

参考文献：

[1]孙启春.现代工程测量技术与地形测量分析[J].城市建設理论研究，2011，（26）.

[2]苏志毅，赵伟，黄松岭等.多传感器信息融合技术在现代测量领域的地位和重要作用[J].电测与仪表，2013，（03）.endprint