第一篇：智能儀器的發展

智能儀器的發展

微電子學和計算機等現代電子技術的成就給傳統的電子測量與儀器帶來了巨大的沖擊和革命性的影響。微處理器在20世紀70年代初期問世不久，就被引進電子測量和儀器領域，所占比重在各項計算機應用領域中名列前茅。在這之后，隨著微處理器在體積小、功能強、價格低等方面的進一步發展，電子測量與儀器和計算機技術的結合就愈加緊密，形成了一種全新的微型計算機化儀器。由于這種微型計算機的電子儀器擁有多數據的存儲、運算、邏輯判斷、自動化操作及與外界通信的功能，具有一定的職能作用，因而被成為智能儀器，以區別于傳統的電子儀器。近年來，智能儀器已開始從較為成熟的數據處理向知識處理方面發展，并具有模糊判斷、故障判斷、容錯技術、傳感器融合、機件壽命預測能功能，使智能儀器向更高的層次發展。由于智能儀器一開始就顯示它強大的生命力，目前已成為儀器儀表發展的一個主導方向。并對自動控制、電子技術、國防工程、航天技術與科學試驗產生了極其深遠的影響。

智能儀器的軟件分為監控程序和接口管理程序兩部分。監控程序是面向儀器鍵盤和顯示器的管理程序，其內容包括：通過鍵盤輸入命令和數據，以對儀器的功能、操作方式與工作參數進行設置；按照儀器設置的參數，對采集的數據進行相關的處理；以數字、字符、圖形等形式顯示測量結果、數據處理的結果及儀器的狀態信息。接口管理程序是面向通信接口的管理程序，其內容是接收并分析來自通信接口總線的遠程命令，包括描述有關功能、操作方式與工作參數的代碼；進行有關的數據采集與數據處理；通過通信接口送出儀器的測量結果、數據處理的結果及儀器的現行工作狀態信息。

智能儀器儀表是計算機科學、電子學、數字信號處理、人工智能等新興技術與傳統的儀器儀表技術的結合。作為智能儀器核心部件的單片機計算機技術是推動智能儀器儀表向小型化、多功能化、人工智能化方向發展的動力。

不管是在現在，還是在未來，我們相信智能儀器將會在國家建設、企業發展中將會發揮重要的作用，做一名測控技術與儀器專業的學生，學習和掌握各種智能儀器，對現在的學習，還是對未來就業等問題都會有非常重要的作用。

第二篇：智能儀器學習心得

《智能儀器》學習心得

首先，非常榮幸《智能儀器》這門課程由我們的周老師授課。現在我將學習這門課程的心得、所獲得的知識介紹如下。

隨著微型計算機及微電子技術在測試領域中的廣泛應用，儀器表在測量原理、準確度、靈敏度、可靠性、多種功能及自動化水平等方面都發生了巨大的變化，逐步形成了完全突破傳統概念的新一代儀器——智能儀器。在信息技術的高速發展和人工智能應用的推動下，智能儀器必將有更大的進展。測試儀器的智能化已是現代儀器發展的主流方向。因此，學習智能儀器的工作原理、掌握新技術和設計方法無疑是十分重要的。

了解教材的特點對我們學習的課程是相當關鍵的，所以我了解到本教材的特點是：

1、結構合理，章節安排、重點與難點分布符合教學要求，內容系統、新穎、翔實，可教性和可實踐性強；

2、緊密結合科研實踐，融入了DSP、FPGA/CPLD、∑-△型24位A/D、USB接口、觸摸屏、條圖顯示、非線性決策濾波算法、智能傳感器、網絡儀器等當今智能儀器的先進技術；

3、較強了軟件設計方法、課測試性實踐、可靠性設計；

4、有利于授課教師靈活選材，可以選取不同章節，構成深度和學時有區別的課程；

5、通過附錄介紹了實驗設備和實驗項目，形成了完整的教學方案。

下面我就我們學到的知識做一個簡單的概況。

本書第一章概述，簡要介紹了儀器儀表的分類、重要性及智能儀器的發展概況，重點論述了智能儀器的概念、智能化層次、基本結構

與特點，綜述了推動智能儀器的發展的七方面主要介紹和智能儀器微型化技術。

第二章數據采集技術，介紹了集中式和分布式采集系統結構、模擬信號調理，重點論述了普通型和∑-△型A/D轉換器原理、接口技術，通過實例深入討論了采集系統設計、誤差分析等問題。智能儀器的數據采集系統簡稱DAS，是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量進行采集、量化轉換成數字量后，以便有計算機進行存儲、處理、顯示或打印的裝置。傳統的A/D轉換技術在實現極高精度的A/D轉換時，在性能、代價等方面搜到了極限性的挑戰，而且由于難以與數字電路系統實現單片集成，因而不適應VL-SI技術的發展。近年來∑-△型A/D轉換器以其分辨率高、線性度好、成本低等特點得到越來越廣泛的應用，特別是在既有模擬又有數字的混合信號處理場合更是如此。過采樣∑-△型A/D轉換器由于采用了過采樣技術和∑-△調制技術，增加了系統總數字的電路的比例，減少了模擬電路的比例，并且易于與數字系統實現單片集成，因而能夠以較低成本實現高精度的A/D轉換器，適應了VLSI技術發展的要求。過采樣技術使得量化噪音功率平均分配到更寬的頻帶范圍中，從而減低了基帶內的量化噪聲功率。∑-△型A/D轉換器一很低的采樣分辨率和很高的才藝速率將模擬信號數字化，通過使用過采樣、噪聲整形和數字濾波等方法增加有效分辨率，然后對A/D轉換器輸出進行采樣抽取處理以降低有效采樣速率。

第三章人機對話與數據通信，既介紹鍵盤、LCD顯示、RS-232C

標準串行總線通信等基本信息，又重點增加了條圖顯示、觸摸屏、USB通用串行總線、PTR系列模塊和基于移動通信網的無線數據傳輸等內容。

測量精度和可靠性是儀器的重要指標。所以第四章，主要介紹了基本數據的處理算法，重點講述克服隨機誤差的數字濾波算法和消除系統誤差的幾種校正算法，簡要介紹了標度變換。引入數據處理算法后，使許多原來考硬件電路難以實現的信號處理問題得以解決，從而克服和彌補了包括傳感器在內的各個測量環節中硬件本身的缺陷或弱點，提高了儀器的綜合性能。

高級智能儀器是應用了人工智能的力量、方法和技術，具有擬人智能特性或功能的一起。為了實現這種特性或功能，智能儀器中一般都使用嵌入微處理器的片上系統芯片、數字信號處理及專用信號處理電路，一起內部帶有處理能力很強的智能軟件。儀器儀表一不再是簡單是硬件實體，而是硬件、軟件相結合，軟件決定儀器智能高低的新型儀器。軟件設計成為智能儀器設計中工作量大任務最繁重、最復雜的工作。因此，只有按照軟件工程的思想，掌握軟件的設計方法，才能夠高效率、高質量地完成智能儀器軟件設計的任務。第五章軟件設計，在介紹軟件工程方法的基礎上，重點論述基于裸機和嵌入式操作系統的軟件設計方法，對軟件測試問題作了討論，新增加軟件文檔、監控程序設計等內容。

可靠性和抗干擾能力是評價儀器系統質量優劣的重要技術指標。第六章可靠性設計與干擾技術，介紹了可靠性基本的知識，重點論述

硬件和軟件可靠性設計方法與技術，對一直電磁干擾的主要技術措施進行了較詳細的分析。

第七章可測性設計，介紹了可測試性的基本知識、測試性通用設計原則和機內測試技術——BIT，結合RAM測試、A/D與D/A測試實例，討論了可測試性設計方法。可測試性是系統和設備的一種便于測試和診斷的重要設計特性，對各種復雜系統尤其是對電子系統和設備的維修性、可靠性和可用性有很大影響。可測試性設計要求在設計研制過程中使系統具有自檢測和為診斷提高方便的設計特性。具有良好的可測試性的系統和設備，可用及時、快速、準確地檢測與隔離故障，提高執行任務的可靠性與安全性，縮短故障檢測與看來時間，進而減少維修時間，提高系統可用性，降低系統的使用維護費用。

第八章智能儀器設計實例，論述了智能儀器的設計原則和研制步驟，比較完整地給出了基于單片機和DSP研制的兩種儀器實例。

第九章智能儀器的新發展，簡要介紹了虛擬儀器的特點、體系結構、硬件和軟件及應用，從基于Web的虛擬儀器、嵌入internet的網絡話智能傳感器和IEEE1451標準等方面討論了網絡話儀器。

以上是我對我們課程每一章學習到的知識的一些概況。我也認識到只是在我們的課堂要學好一門課程是不夠的，要把知識學通、學精，還是需要我們花大量的精力、時間繼續努力的。所以，我會努力的！

第三篇：智能儀器實習報告

智能儀器實習報告

課題名稱 虛擬數字電壓表的設計 院（系）電氣工程與控制科學學院專 業 測控技術與儀器 姓 名 _____________ 學 號 _____________ 起止日期 2017/5/10-2017/5/18 指導教師 蔣 書 波

2017 年 5 月 18 日

一、實訓要求

在LabVIEW平臺下，掌握虛擬數字電壓表的前面板設計和框圖程序設計。了解被測信號的種類，保證電壓測量的精確度。

二、實訓目的

1、數字電壓表的功能。

2、虛擬數字電壓表的前面板設計。

3、虛擬數字電壓表的框圖程序設計。

4、軟件調試及誤差分析。

5、電壓測量值的存儲。

三、實驗原理

電壓是電路中常用的電信號，通過電壓測量，利用基本公式可以導出其他的參數。因此，電壓測量是其他許多電參數和非電參數量的基礎。測量電壓相當普及的一種測量儀表就是電壓表，但常用的是模擬電壓表。模擬電壓表根據檢波方式的不同。分為峰值電壓表、均值電壓表和平均值電壓表，它們都各自做成獨立的儀表。這樣，使用模擬電壓表進行交流電壓測量時，必須根據測量要求選擇儀表。另外，多數電壓表的表頭是按正弦交流有效值刻度的，而測量非正弦波時，必須經過換算才能得到正確的測量結果，從而給實際工作帶來不便。

采用虛擬電壓表，可將表征交流電壓特征的峰值、平均值和有效值集中顯示在一塊面板上，測量時可根據波形在面板上選擇儀表，用戶僅通過面板指示值就能對測量結果進行分析比較，大大簡化了測量步驟

四、實驗內容及說明

1、前面板的界面友好，操作方便。設計一個數據顯示窗口，一個交流/直流選擇按鈕，一個交流電壓測量多選框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一個直流電壓輸入框，一個啟動/停止測量按鈕，一個退出系統按鈕。

2、顯示窗口由三個部分構成，第一個為顯示電壓值的，第二個是顯示AC或DC的，第三個為顯示V或mV的。

3、交流/直流選擇按鈕用于選擇測量輸入信號的交流成分或者直流成分。

4、交流電壓測量多選框在（3）中交流選擇情況下可用，分別對應于電壓的有效值、峰值和平均值測量，以滿足不同場合下測量的需求。

5、直流電壓輸入值控制器在（3）中直流選擇情況下可用，可在其內輸入任意直流電壓值，單位為V。

6、程序框圖由數據采集、數據處理、數據顯示和數據存儲四個部分組成。作為虛擬數字電壓表來說，其交流電壓信號由Express VI 仿真信號生成。在數據處理中用到交、直流提取；有效值提取；峰值提取；平均值提取。

7、數據顯示主要用于顯示數值、AC/DC、V/mV，后面兩個布爾型指示器根據測量的不同、數值范圍的變化而發生變化。主程序包括一個while循環結構（用于控制啟動或者停止測量）和兩個case選擇結構（一個是進行峰值測量、有效值測量還是平均值測量，另一個是對測量結果是以V還是mV來表示）。

8、數據存儲，以文本或數據記錄形式，將電壓測量日期、測量時間、測量值、測量種類（交流/直流）、交流電壓測量選擇（若是直流電壓，此項為0）、電壓值的單位等有效信息，存儲到文件中。且此文件用文本處理軟件可方便瀏覽。

9、軟件調試中主要由以下幾種調試技術：

（1）找出錯誤：利用查看錯誤清單，點擊任何一個所列錯誤，再選用Find功能，則出錯的對象或窗口就會變成高亮。

（2）設置執行程序高亮：這種執行方式一般用于單步模式，來跟蹤框圖中的數據流動。

（3）VI程序的單步執行：設置單步執行模式，將要執行的節點就會閃爍，指示將被執行。在次點擊單步按鈕，程序將會變成連續方式。

（4）探針：利用工具模板中的探針工具，放置于某根連線上，用來指示當前數據上流動的數值。

（5）斷點：工具模板中的斷點工具，用探針或者單步方式查看數據，點擊希望設置或者清除斷點的地方。

10、對于虛擬數字電壓表來說，其誤差分析部分就可以省略了。而如果為實際數字電壓表的設計，需要多次重復測量某一電壓，考慮重復性和精確性。

五、設計思路

1、前面板的設計

前面板模擬真實電壓表的前面板，用于設置輸入數值和觀察輸出量。由于虛擬面板直接面向用戶，是虛擬電壓表控制軟件的核心。設計這部分時，主要考慮界面美觀、操作簡潔，用戶能通過面板上的各種按鈕、開關等控件來控制虛擬電壓表進行測量工作。根據傳統電壓表面板控件的功能，利用LabVIEW中的控制模板，分別在設計面板上放入模擬實際電壓表控件的數據顯示窗口，一個交流/直流選擇按鈕，一個交流電壓測量多選框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一個直流電壓輸入框，一個啟動/停止測量按鈕，一個退出系統按鈕

2、程序框圖的設計

（1）、數據采集部分

整個電壓表分為交流和直流兩個部分，為了方便交直流的選擇，此處采用一個case選擇結構作為交直流的切換。其中，直流電壓的輸入采用了一個double型的數值輸入控件，交流電壓的輸入采用了添加均勻噪聲的正弦仿真信號,如圖：

（2）、數據處理部分

數據處理過程中，在交流部分再次使用case選擇結構來選擇交流電壓峰值、平均值和有效值的輸出，此外還通過電壓值與數值1的比較來選擇電壓的單位為V還是Mv。

（3）、數據顯示部分

由于根據實驗要求輸出電壓值，在數據顯示部分只需要輸出電壓數值，提供單位V或者mV以及交流直流的顯示，比較簡單。

（4）、數據存儲部分

這部分首先創建文件，之后設計了一個連接字符串，將需要存儲的電壓值，電壓單位以及交直流說明連接起來，寫入文本。為了使存儲的數據簡單易懂，添加了存儲數據產生時間；為了使產生的文本美觀，使用了行結束符、制表符等來換行換列。

六、實訓感悟

通過這次實訓，我收獲了很多，一方面學習到了許多以前沒學過的專業知識與知識的應用，另一方面還提高了自己動手做項目的能力。本次實訓，是對我能力的進一步鍛煉，也是一種考驗。從中獲得的諸多收獲，也是很可貴的，是非常有意義的。在實訓中我學到了許多新的知識。是一個讓我把書本上的理論知識運用于實踐中的好機會，原來，學的時候感嘆學的內容太難懂，現在想來，有些其實并不難，關鍵在于理解。在這次實訓中還鍛煉了我其他方面的能力，提高了我的綜合素質。首先，它鍛煉了我做項目的能力，提高了獨立思考問題、自己動手操作的能力，在工作的過程中，復習了以前學習過的知識，并掌握了一些應用知識的技巧等。

實訓過程中，我同時也深深的感覺到自己所學的知識的膚淺和在實踐運用中知識的匱乏，剛開始的一段時間里，對一些東西無從下手，茫然不知所措，這讓我感到非常的難過。在學校總以為自己學的不錯，一旦接觸到實踐，才發現自己知道的是多么少，這才真正領悟到學無止境的含義。平時在學習中不能夠透徹理解的知識，通過動手，會有更好的認知。我意識到自己的操作能力的不足，在理論上還存在很多缺陷。所以在以后的學習生活中，我會更加努力地加強理論聯系實踐的學習，在努力學好專業知識的同時努力加強自己的專業技能方面的能力，使自己的知識在實踐中不斷增長，在實踐中鍛煉自己，培養自己各方面的能力，不斷提高自己的能力。

第四篇：智能儀器點題知識點

智能儀器的組成：由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分主要包括主機電路、模擬量輸入/輸出通道、人機聯系部件與接口電路、標準通信接口電路等部分。

智能儀器的特點：⒈智能儀器功能多樣化；⒉智能儀器系統的集成化、模塊化；⒊智能儀器構成的柔性化；⒋智能儀器的網絡化；⒌智能儀器的可視化

數據采集系統的基本組成框圖：傳感器→信號調理電路→采樣保持器S/H→A/D轉換器→微機系統

連續信號頻率：ωs≥2ωm wm為連續信號所含最高頻率分量的角頻率。

為什么樣用采樣/保持？模擬信號進行A/D轉換時，從啟動轉換到轉換結束輸出數字量要一定的轉換時間，在這個轉換時間內，模擬信號要基本保持不變，否則轉換精度沒有保證，特別當輸入信號頻率較高時，會造成很大的轉換誤差，要防止這種誤差的產生，必須在A/D轉換開始時將輸入信號的電平保持住而在A/D轉換結束后又能跟蹤輸入信號的變化，能完成這種功能的器件叫做采樣/保持器，其在保持階段相當于一個“模擬信號”存儲器。

采樣/保持器的作用：是在規定的時刻接收輸入電壓并在輸出端保持該電壓值，直到下次采樣為止。

模擬量輸出信號：直流電流信號（遠距離傳送：抗干擾能力強，信號線電阻不會導致信號的損失）；直流電壓信號（傳輸給多個其他儀器：多用于控制顯示等場所）

模擬量輸出通道的組成：（1）D/A轉換器（2）多路模擬開關（3）采樣/保持器；D/A轉換器主要技術指標：①分辨率；②穩定時間；③輸出電平；④ 輸入編碼評價智能儀器質量：準確度、可靠性和抗干擾性；

鍵盤接口設計的主要任務：判斷是否有鍵被按下；識別按鍵；消除抖動；處理同時按鍵；根據按下鍵的內容執行相應的操作。

非編碼式鍵盤接口：獨立式連接的非編碼式鍵盤；矩陣式鏈接的非編碼式鍵盤（掃描方法：定時掃描法，中斷掃描法）串行接口 GP-IB接口的24線包括：16跟信號線（8條雙向數據線、3條數據傳送控制線、5條接口控制線）和8條邏輯地線及屏蔽線

控制器的操作過程：①控制器檢測SRQ線，當其為低電平時，通過查詢確定請求服務的儀表②控制器的設置ATN為有效（低電平）③控制器發送X0100001，確定地址為1的儀表為聽者④控制器發送X1000010，確定地址為2的儀表為講者⑤控制器設置ATN為有效高電平⑥講者與聽者交換數據⑦控制器發出X0111111關閉聽者⑧控制器發出XL011111關閉講者

串行通信定義：指數據按位依次傳輸。串行通信中要求發送和接受雙方必須遵守統一的規定，這樣才能保證通信正常進行。

RS-232C是采用負邏輯來定義邏輯電平的。驅動的輸出電平為邏輯“0”：+5V～+15V，邏輯“1”：-15V～-5V；接收器的輸入檢測電平為：邏輯“0”：>+3V，邏輯“1”：<-3VMAX202芯片只需+5V電源供電，可提供TS-232C電平的發送器和接收器各兩個

RS-485串行總線標準的特點：①某一設備與其他設備的連接只需兩根導線②不能實行全雙工通信USB2.0速率：120~240MB/S

USB特點：使用方便；速度快；接口靈活；獨立供電；支持多媒體USB的數據流傳輸方式：等時傳輸方式；中斷傳輸方式；控制傳輸方式；批傳輸方式測量算法的定義：指直接與測量技術有關的算法重要算法問題：測量結果的非數值處理算法、測量結果的數值處理算法、兩層自動轉換與標度變換算法和多傳感器的信息融合算法排序是將一組“無序”的記錄序列調整為“有序”的記錄序列的過程常用的數字濾波法：限幅濾波；中位值濾波；算術平均濾波；遞推平均濾波；加權遞推平均濾波；一階慣性濾波；復合濾波法

修正系統誤差：利用誤差模型修正；通過曲線擬合修正；校準數據表修正法智能儀器的 主要功能：按照被測控對象的要求對測控對象進行測量后，根據一定的算法對其進行控制。測量的兩項基本指標：準確度和可靠性為什么要進行誤差的校準和自檢？對儀器的誤差進行校準可保證儀器具有規定的準確度，而對儀器的自檢可及時發現錯誤，使儀器可靠工作。儀器自檢的方式：開機自檢；周期性自檢；鍵控自檢；連續監控；

故障檢測與診斷的目的：（1）能及時、正確的對各種異常狀態或故障狀態做出診斷，預防或消除故障，提高智能儀器運行的可靠性，安全性和有效性；（2）保證智能儀器發揮最大的設計能力，制定合理的檢測維修制度；（3）通過檢測監視、故障分析。性能評估等為智能儀器的結構修改、優化設計、合理制造及生產過程提供數據和信息。

故障檢測的任務：了解和掌握系統的運行狀態，包括采用各種檢測、測量、監視、分析和判別方法，結合系統的歷史和現狀，考慮環境因素，對設備運行狀態做出報警，以便運行人員及時加以處理，并為設備的故障分析、性能評估、合理使用和安全工作提供信息和準備基礎數據。

故障診斷的任務：根據狀態檢測所獲得的信息，結合已知的結構特性和參數及環境條件，以及該設備的運行歷史，對設備可能要發生的或已發生的故障進行預報和分析、判斷，確定故障的性質、類別、程度、原因、部位，指出故障發生和發展的趨勢及其后果，提出控制故障繼續發展和消除故障的調整、維修和治理對策，并加以實施，最終使設備復原到正常狀態。

串模干擾定義：由外界條件引起的、疊加在被測電壓上的干擾信號，并通過測量儀器的輸入端與被測量信號儀器進入測量儀器而引起參量誤差。

抑制串模干擾的措施：（1）采用濾波器（2）選擇器件（3）對信號進行預處理（4）電磁屏蔽

共模干擾的定義：同時疊加在兩條被測信號線上的外界干擾信號，由于被測信號的地和儀器地之間不等點位，兩個“地 ”之間的電位差ECM就成為工模干擾源。

抑制共模干擾：利用雙端輸入的運算放大器作為輸入通道的前置放大器抑制工模干擾；利用隔離放大器、變壓器或光電耦合器將信號源和儀器隔離，使兩個地之間沒有直接的導通回路；利用浮地輸入雙層屏蔽放大器。

第五篇：測繪儀器發展

測繪儀器發展的歷史回顧與發展趨勢

規112 車馨玥 05

摘要：測量工作的內容主要包括測定和定測兩個方面。測定是通過測繪理和測繪儀器, 把地球表面的形狀、大小縮繪成各種比例尺的地形圖和得到各種相應的空間數字信息, 供國防工程和國民經濟建設的規劃、設計、施工、管理以及科學研究使用;定測是指利用測繪技術和測繪儀器把圖紙上規劃設計的建筑物、構筑物的位置在實地標定出來作為施工的依據。

關鍵字：測繪儀器，發展，歷史。測繪儀器的發展歷程

測繪儀器是伴隨著測繪科學發展而發展起來的。早在公元前1400 年, 埃及就有了地產邊界的測量, 在公元前3 世紀, 中國人就知道天然磁石的磁性, 并有某種形式的磁羅盤, 公元前2 世紀, 司馬遷在《史記。夏本記》中有敘述大禹為治水而行進行的測量工作。所謂“左準繩, 右規矩”說明在古代就有了簡單的測量工具。使用這類儀器測量, 勞動強度大、速度慢、精度低。公元1730 年, 英國西森研制成第一臺游標經緯儀, 隨后陸續出現了小平板儀、大平板儀以及水準儀等。20 世紀40 年代出現了光學玻璃度盤,用光學轉像系統的度盤對準位置的刻劃重合在同一平面上, 根據這一理論就形成了光學經緯儀。光學經緯儀比早期的游標經緯儀大大提高了測角精度, 而且體積小,重量輕, 操作方便。可以說, 從17 世紀到20 世紀中葉是光學測繪儀器時代, 此時測繪科學的傳統理論和方法比較成熟。到了20 世紀60 年代, 隨著光電技術, 計算機技術和精密機械技術的發展, 1963 年FENNEL 廠研制出第一臺編碼電子經緯儀, 從此常規的測量方法邁向了自動化的新時代, 到了20 世紀80 年代, 電子測角技術有了進一步發展, 從當初的編碼度盤, 又發展到了光柵度盤測角和動態法測角, 隨著電子測微技術的進一步發展, 電子測角精度大大提高。早在1943 年, 瑞典物理學家貝爾格斯川采用光電技術在大地測量基線上從事光速值的測定試驗獲得成功。接著與該國的AGA 儀器公司合作, 于1949 年初步研制成功一種利用白熾燈作為光源的測距儀, 邁出了光電測距的第一步, 盡管這種儀器體積大, 笨重, 耗電大, 精度低, 但從根本上解決了人類多年向往的光電測距技術, 在全世界產生了巨大影響。各國競相購買儀器, 引進技術, 從而促進了光電測距技術的迅速發展。1960 年美國人梅曼研制成功了世界上第一臺紅寶石激光器, 第二年就產生了世界上第一臺激光測距儀。激光測距儀與第一代光電測儀相比體積小、重量輕、測程遠、精度高, 而且可全天候觀測。1963 年瑞士威特廠開始研究砷化鎵(GaAS)發光

管測距儀, 1963 年定型生產第一臺紅外測距儀, 進一步促進了測距儀向小型化、高精度方向發展。20 世紀70 年代, 前德國OPTON 廠和瑞典的AGA 廠, 在光電測距和電子測角的基礎上, 研制生產出世界上第一臺全站儀, 進一步促進了測量向自動化、數字化方向發展。1990 年瑞士徠卡公司根據GACHER 和MULLER 等人的研究成果, 生產出第一臺數字水準儀NA2000。NA2000 水準儀首先采用圖像處理技術來處理標尺的影像, 并以行陣傳感器取代測量員的肉眼進行讀數。這種傳感器可識別水準標尺上的條碼分劃, 并用相關技術處理儀器的測量信號, 自動顯示與記錄視線高和視距, 從而實現了水準測量自動化。1973 年12 月, 美國國防部批準建立新一代導航系統, 簡稱GPS, 它是一種可以定時和測距的空間交會定點的導航系統。可向全球用戶提供連續、實時、高精度的三維位置、三維速度和時間信息、為陸、海、空三軍提供精密導航, 還用于情報收集、應急通訊和衛星定位等一些軍事目的。GPS 整個發展計劃分三個階段進行, 即原理可行性論證階段, 系統的研制和試驗階段,最后為工程發展和完成階段。直至1994 年7 顆GPS 試驗衛星和分布在6 個軌道上的24 顆工作衛星已全部升空到位, 并正常工作。實踐證明, GPS 定痊技術完全可以取代常規的測角, 測距手段, 相對定位精度可達cm 級以下, 長距離的相對精度可達10-8,甚至更高。1852 年法國物理學家付科提出地球自轉在陀螺儀上產生效應的設想。無需進行任何天文觀測和地磁觀測, 只要由陀螺觀測就可以得出任何地點的子午線位置。直到20 世紀50 年代, 才研制成液浮式礦用陀螺羅盤儀。20 世紀60 年代工, 在礦用陀螺羅盤儀的基礎上發展成陀螺經緯儀。20 世紀70 年代, 由于自動控制技術, 計算機技術和通訊技術的發展, 并引進陀螺經緯儀, 研制出自動化陀螺經儀,如瑞士的GGI 型。激光自20 世紀60 年代問世以來, 首先用在測距上, 由于激光有許多其他光源不可比的優越性, 在測繪界廣泛應用。如激光指向儀、激光投點儀、激光鉛垂儀、激光掃平儀、激光經緯儀、激光水準儀和激光打印機等。隨著微電子技術、傳感器技術、光電技術、計算機技術、通訊技術、空間技術以及光、機、電技術的一體化等技術的發展, 促進了測繪儀器的發展, 先后出現了許多專用的電子測繪儀器。如電子傾斜儀、回聲測深儀、管線探測儀、海底地貌探測儀、電子伸縮儀、重力測量儀、電子氣壓測量儀等。回顧測繪儀器的發展, 可清楚地看到, 測量儀器從早期的測繩、羅盤儀、游標經緯儀已發展到目前的電子經緯儀、數字水準儀、全站儀、GPS 以及各種專門測繪儀器, 推動了測繪工作向自動化、數字化、智能化方向邁進。測繪儀器發展的現狀與展望

測繪儀器發展到如今, 全站儀、數字水準儀、激光類儀器、GPS 以及專用電子測繪儀器等已是測量的常規儀器, 但隨著科學技術的進步和現代化進程的加快, 這些常規儀器的精度和自動化, 智能化程度等還不能完全滿足現代精密測量和

航空、航天、高能物理等高新科技研究的需要。必須加強新型的高質量的測繪儀器研制。展望未來, 測繪儀器可能在以下幾個方面有發展。

2.1 提高現有(常規)儀器的性能

目前常用的測角、測距、測高、定向、定位和繪圖類儀器, 與早期的簡單工具和后期的光學儀器相比有許多優越性, 但其精度、可靠性、穩定性以及自動排除外界各種干擾的能力還遠遠不夠, 往往是通過多余觀測或重復測量來保證精度和穩定性。勞動強度大, 作業時間長, 已不太適應時代的需要。要充分利用已有微電子技術、計算機技術、通訊技術等對儀器進行更新和改造, 不斷提高儀器的性能和對外界環境的適應性。可望將來測量結果能像照相機一樣, 一次性就能達到精確度、穩定性、可靠性的要求,減小勞動強度, 提高工作效率。

2.2 研制新型的測繪儀器

利用各種傳感器各信息傳遞系統, 研制出新型的全站儀、水準儀、GPS、繪圖儀和遙測控制儀器以及自動測定微小信息變化的儀器。可

望不久將會出現全站型測量機器人, 可完成特殊環境和條件下的測量工作, 不用人工具體操作, 憑著測量人員的大腦和思維自動進行工作。比如可自動測量珠峰和海底的平面位置和高程。

2.3 研究人類未知的新的測繪類儀器

有關專家和學者預測, 目前人類對宇宙和地球的規律和奧秘的認識與了解還不到5%, 其中95%有待進一步研究和開發, 測繪學科也不例外, 將要研究人類目前未知的測繪新理論、新技術、新儀器、可能利用納秋技術、網絡技術、宇宙環境、空間信息以及特殊的技術, 研制新一代的定向, 定位, 繪圖等多維、智能性的測量儀器。可望不久測量儀器可代替人的大腦和思維, 實現測量定位, 定向, 信息采集和成圖一體化, 成果多元化, 施工放樣和微小變量監測與災害預測自動化, 實現測繪科學現代化。