【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不了復(fù)雜、遠(yuǎn)程（異地）和范圍較大的測(cè)控任務(wù)的需求，對(duì)此，組建網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)控系統(tǒng)就顯得非常必要，而計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的不斷升級(jí)與進(jìn)步、給組建測(cè)控網(wǎng)絡(luò)提供了越來越優(yōu)異的技術(shù)條件。Unix、WindowsNT、Windows2000、Netware等網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，為組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)帶來了方便。標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如OSI的開放系統(tǒng)互連參考模型RM、Internet上使用的TCP/IP協(xié)議，在開放性、穩(wěn)定性、可靠性方面均有很大優(yōu)勢(shì)，采用它們很容易實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。在開發(fā)軟件方面，比如NI公司的Labview和LabWindows/CVI，HP公司的VEE，微軟公司的的VB、VC等，都有開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用項(xiàng)目的工具包。軟件是虛擬儀器開發(fā)的關(guān)鍵，如Labview和LabWindows/CVI的功能都十分強(qiáng)大，不僅使虛擬儀器的開發(fā)變得簡(jiǎn)單方便，而且為把虛擬儀器做到網(wǎng)絡(luò)上，提供了可靠，便利的技術(shù)支持。LabWindows/CVI中封裝了TCP類庫，可以開發(fā)基于TCP/Ip的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。Labview的TCP/IP和UDP網(wǎng)絡(luò)VI能夠與遠(yuǎn)程應(yīng)用程序建立通信，其具有的Internet工具箱還為應(yīng)用系統(tǒng)增加了Email、FTP和Web能力；利用遠(yuǎn)程自動(dòng)化VI，還可對(duì)控制其他設(shè)備的分散的VI進(jìn)行控制。Labview5．1中還特別增加有網(wǎng)絡(luò)功能，提高了開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的能力。將計(jì)算機(jī)、高檔外設(shè)和通信線路等硬件資源以及大型數(shù)據(jù)庫、程序、數(shù)據(jù)、文件等軟件資源納入網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)資源的共享。其次，通過組建網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)增加系統(tǒng)冗余度的方法能提高系統(tǒng)的可靠性，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和變動(dòng)。由計(jì)算機(jī)和工作站作為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)也就相當(dāng)于現(xiàn)代儀器的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代測(cè)控系統(tǒng)的中堅(jiān)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已越來越成為測(cè)控技術(shù)滿足實(shí)際需求的關(guān)鍵支撐當(dāng)今時(shí)代，以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展及相關(guān)技術(shù)的日益完善，突破了傳統(tǒng)通信方式的時(shí)空限制和地域障礙，使更大范圍內(nèi)的通信變得十分容易，Internet擁有的硬件和軟件資源正在越來越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，比如電子商務(wù)、網(wǎng)上教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制、高檔測(cè)量?jī)x器設(shè)備資源的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)用，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，等等。與此同時(shí)，高性能、高可靠性、低成本的網(wǎng)關(guān)、路由器、中繼器及網(wǎng)絡(luò)接口芯片等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的不斷進(jìn)步，又方便了Internet、不同類型測(cè)控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)。利用現(xiàn)有Internet資源而不需建立專門的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，使組建測(cè)控網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)以及它們與Internet的互聯(lián)都十分方便，這就為測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的普遍建立和廣泛應(yīng)用鋪平了道路。把TCP/IP協(xié)議作為一種嵌入式的應(yīng)用，嵌入現(xiàn)場(chǎng)智能儀器（主要是傳感器）的ROM中，使信號(hào)的收、發(fā)都以TCP/IP方式進(jìn)行，如此，測(cè)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、信息發(fā)布、系統(tǒng)集成等方面都以企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（Intranet）為依托，將測(cè)控網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)及Internet互聯(lián)，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)和信息網(wǎng)的統(tǒng)一。在這樣構(gòu)成的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中，傳統(tǒng)儀器設(shè)備充當(dāng)著網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的角色，信息可跨越網(wǎng)絡(luò)傳輸至所及的任何領(lǐng)域，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)（包括遠(yuǎn)程）的在線測(cè)控成為現(xiàn)實(shí)，將這樣的測(cè)量技術(shù)與過去的測(cè)控、測(cè)試技術(shù)相比不難發(fā)現(xiàn)，今天，測(cè)控能節(jié)約大量現(xiàn)場(chǎng)布線、擴(kuò)大測(cè)控系統(tǒng)所及地域范圍。使系統(tǒng)擴(kuò)充和維護(hù)都極大便利的原因，就是因?yàn)樵谶@種現(xiàn)代測(cè)量任務(wù)的執(zhí)行和完成過程中，網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵作用，即網(wǎng)絡(luò)實(shí)實(shí)在在地介入了現(xiàn)代測(cè)量與測(cè)控的全過程。測(cè)控技術(shù)與儀器基于Web的信息網(wǎng)絡(luò)Intranet，是目前企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)的主流。應(yīng)用Internet的具有開放性的互聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)，使Intranet成為基丁TCP/IP協(xié)議的開放系統(tǒng)，能方便地與外界連接，尤其是與Internet連接。借助Internet的相關(guān)技術(shù)，Intranet給企業(yè)的經(jīng)營和管理能帶來極大便利，已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。Internet也已開始對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生越來越大的影響。目前，測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想明顯受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響，基于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、開放性等原則，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)由傳統(tǒng)的集中模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植寄Ｊ?，成為具有開放性、可互操作性、分散性、網(wǎng)絡(luò)化。智能化的測(cè)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上不僅有計(jì)算機(jī)、工作站，還有智能測(cè)控儀器儀表，測(cè)控網(wǎng)絡(luò)將有與信息網(wǎng)絡(luò)相似的體系結(jié)構(gòu)和通信模型。比如目前測(cè)控系統(tǒng)中迅猛發(fā)展的現(xiàn)場(chǎng)總線，它的通信模型和OSI模型對(duì)應(yīng)，將現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表和裝置作為節(jié)點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)將節(jié)點(diǎn)連同控制室內(nèi)的儀器儀表和控制裝置聯(lián)成有機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的功能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)中各獨(dú)立個(gè)體功能的總和。結(jié)果是測(cè)控系統(tǒng)的功能顯著增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域及范圍明顯擴(kuò)大。測(cè)控技術(shù)與儀器Jini軟件技術(shù)問世。Jini軟件技術(shù)旨在使各種電器設(shè)備、測(cè)量?jī)x器及采用JAVA芯片的各種裝置能連接上網(wǎng)，Jini軟件連同以Java語言編寫的簡(jiǎn)單程序，可使聯(lián)網(wǎng)的任何儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)其自身功能的同時(shí)，還能為其他儀器設(shè)備加以利用。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，正在并將極大地改變?nèi)藗兩畹母鱾€(gè)方面。具體到計(jì)量測(cè)試、測(cè)控技術(shù)及儀器儀表領(lǐng)域，微機(jī)化儀器的聯(lián)網(wǎng)，高檔測(cè)量?jī)x器設(shè)備以及測(cè)量信息的地區(qū)性、全國性乃至全球性資源共享，各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)跨地域?qū)嵤┲苯拥臄?shù)字化溯源比對(duì)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與測(cè)控，遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，電、水、燃?xì)?、熱能等的自?dòng)抄表，等等，都是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步并全面介入其中發(fā)揮關(guān)鍵作用的必然結(jié)果。編輯本段目前發(fā)展(1)以自然基準(zhǔn)溯源和傳遞，同時(shí)在不同量程實(shí)現(xiàn)國際比對(duì)。如果自己沒有能力比對(duì)就要依靠其它國家。(2)高精度。目前半導(dǎo)體工藝的典型線寬為。如果定位要求占線寬的1/3，那么就要求10nm量級(jí)的精度，而且晶片尺寸還在增大，達(dá)到300mm。這就意味著測(cè)量定位系統(tǒng)的精度要優(yōu)于310的8次方，相應(yīng)的激光穩(wěn)頻精度應(yīng)該是10的9次方數(shù)量級(jí)。(3)高速度。目前加工機(jī)械的速度已經(jīng)提高到1m/sec以上，上世紀(jì)80年代以前開發(fā)研制的儀器已不適應(yīng)市場(chǎng)的需求。例如惠普公司的干涉儀市場(chǎng)大部分被英國Renishaw所占領(lǐng)，其原因是后者的速度達(dá)到了1m/sec。(4)高靈敏，高分辨，小型化。如將光譜儀集成到一塊電路板上。(5)標(biāo)準(zhǔn)化。通訊接口過去常用GPIB，RS232，目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是USB、IEEE1394和VXI?，F(xiàn)在，技術(shù)領(lǐng)先者設(shè)法控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參與標(biāo)準(zhǔn)制訂是儀器開發(fā)的基礎(chǔ)研究工作之一。編輯本段未來趨勢(shì)1．發(fā)展方向與學(xué)科前沿(1)配合數(shù)控設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新(如主軸速度，精度創(chuàng)成)數(shù)控設(shè)備的主要誤差來源可分為幾何誤差（共有21項(xiàng)）和熱誤差。對(duì)于重復(fù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，可采用軟件修正；對(duì)于隨機(jī)誤差較大的情況，要采用實(shí)時(shí)修正方法。對(duì)于熱誤差，一般要通過溫度測(cè)量進(jìn)行修正。中國機(jī)床行業(yè)市場(chǎng)萎縮同時(shí)又大量進(jìn)口國外設(shè)備的原因之一就是因?yàn)檫@方面的技術(shù)沒有得到推廣應(yīng)用。為此，需要高速多通道激光干涉儀：其測(cè)量速度達(dá)60m/min以上，采樣速度達(dá)5000次/sec以上，以適應(yīng)熱誤差和幾何誤差測(cè)量的需要?？諝庹凵渎蕦?shí)時(shí)測(cè)量應(yīng)達(dá)到210的7次方水平，其測(cè)量結(jié)果和長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果可同步輸入計(jì)算機(jī)。測(cè)控技術(shù)與儀器(2)運(yùn)行和制造過程的監(jiān)控和在線檢測(cè)技術(shù)綜合運(yùn)用圖像、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質(zhì)相互作用原理的傳感器具有非接觸、高靈敏度、高柔性、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。在這個(gè)領(lǐng)域綜合創(chuàng)新的天地十分廣闊，如振動(dòng)、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。(3)配合信息產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新為了在開放環(huán)境下求得生存空間，沒有自主創(chuàng)新技術(shù)是沒有出路的。因此應(yīng)該根據(jù)有專利權(quán)、有技術(shù)含量、有市場(chǎng)等原則選擇一些項(xiàng)目予以支持。根據(jù)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，信息、生命醫(yī)學(xué)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域需要的產(chǎn)品應(yīng)給予優(yōu)先支持。如醫(yī)學(xué)中介入治療的精密儀器設(shè)備、電子工業(yè)中的超分辨光刻和清潔方法和機(jī)理研究等。2．優(yōu)先領(lǐng)域在基礎(chǔ)研究的初期，對(duì)于能否有突破性進(jìn)展是很難預(yù)測(cè)的。但是，當(dāng)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展時(shí)，則需要有一個(gè)轉(zhuǎn)化機(jī)制以進(jìn)入市場(chǎng)。測(cè)控技術(shù)與儀器(1)納米溯源技術(shù)和系統(tǒng)。(2)介入安裝和制造的坐標(biāo)跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。關(guān)鍵理論和技術(shù)：超半球反射器(n=2或在機(jī)構(gòu)上創(chuàng)新)，快速、多路干涉儀(頻差3～5兆)，二維精密跟蹤測(cè)角系統(tǒng)(″～″)，通用信號(hào)處理系統(tǒng)(工作頻率5兆)，無導(dǎo)軌半導(dǎo)體激光測(cè)量系統(tǒng)(分辨率1μm)，熱變形仿真，力變形仿真。這些內(nèi)容不局限于一種技術(shù)方案，而是幾種不同技術(shù)方案中概括出來的共同點(diǎn)。如采用無導(dǎo)軌干涉儀，對(duì)跟蹤系統(tǒng)的要求可以降低；采用二維精密跟蹤測(cè)角系統(tǒng)在1M3測(cè)量范圍內(nèi)可以得到高精度；有了超半球反射鏡可以提高4路跟蹤方案的精度。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行介入制造和裝配不能等待很長(zhǎng)時(shí)間，力和熱變形的補(bǔ)償是必須的而且需要足夠快，現(xiàn)在的技術(shù)還有相當(dāng)大的差距，所以這些進(jìn)展是關(guān)鍵性的。應(yīng)用范圍：新型并行機(jī)構(gòu)機(jī)床的鑒定，飛機(jī)裝配型架的鑒定，大型設(shè)備安裝，用于生物芯片精密機(jī)器人校準(zhǔn)等。測(cè)控技術(shù)與儀器(3)非接觸測(cè)頭以及各種掃描探針顯微鏡航空航天行業(yè)對(duì)此已經(jīng)提出迫切要求，這是今后坐標(biāo)測(cè)量機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前接觸式測(cè)頭已完全被國外所壟斷，非接