張雪梅

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所 黑龍江哈爾濱 1 5 0 0 2 8

隨著世界各國(guó)現(xiàn)代化步伐的加快，對(duì)檢測(cè)技術(shù)的大量需求與日俱增；而科學(xué)技術(shù)，尤其是大規(guī)模集成電路技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、微機(jī)械和新材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，則大大促進(jìn)了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。目前，現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)大體有以下幾個(gè)方面。

1 不斷拓展測(cè)量范圍，努力提高檢測(cè)精度和可靠性

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)儀器和檢測(cè)系統(tǒng)的性能要求，尤其是精度、測(cè)量范圍、可靠性指標(biāo)要求越來(lái)越高。以溫度為例，為滿足某些科研實(shí)驗(yàn)的需求，不僅要求研制測(cè)溫下限接近絕對(duì)零度（-273.15℃），且測(cè)溫范圍盡可能達(dá)到15K（約-258℃）的高精度超低溫檢測(cè)儀表；同時(shí)，某些場(chǎng)合需連續(xù)測(cè)量液態(tài)金屬的溫度或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量2500-3000℃的高溫介質(zhì)溫度。目前雖然已能研制和生產(chǎn)最高上限超過(guò)2800℃的熱電偶，但測(cè)溫范圍一旦超過(guò)2500℃，其準(zhǔn)確度將下降，而且極易氧化從而嚴(yán)重影響其使用壽命與可靠性；因此，尋找能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)準(zhǔn)確檢測(cè)上限超過(guò)2000℃被測(cè)介質(zhì)溫度的新方法[1]。

新材料和研制（尤其是適合低成本大批量生產(chǎn)）出相應(yīng)的測(cè)量傳感器是各國(guó)科技工作者的許多年來(lái)一直努力試圖解決的課題。目前，非接觸式輻射型溫度檢測(cè)儀表測(cè)溫度上限原理上最高可達(dá)105℃以上，但與聚核反應(yīng)優(yōu)化控制理想溫度約108℃相比還相差3個(gè)數(shù)量級(jí)，這就說(shuō)明超高溫檢測(cè)的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前溫度檢測(cè)所能達(dá)到的技術(shù)水平。僅在十余年前，如果在長(zhǎng)度、位移檢測(cè)中僅存在幾絲（m）的測(cè)量誤差，則一定會(huì)被大家認(rèn)為這是高清度測(cè)量；但隨著近幾年許多國(guó)家大力開(kāi)展微機(jī)電系統(tǒng)、超精細(xì)加工等高技術(shù)研究，“微米（10-6m）、納米（10-9m）技術(shù)”很快成了人們熟知的詞匯，這就意味著科技的發(fā)展迫切需要有達(dá)到納米級(jí)，甚至更高精度檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)系統(tǒng)。

目前，除了超高溫、超低溫度檢測(cè)仍有待突破外，諸如混相流量檢測(cè)、脈動(dòng)流量檢測(cè)、微差壓（幾十個(gè)帕）、超高壓檢測(cè)、高溫高壓下物質(zhì)成分檢測(cè)、分子量檢測(cè)，高精度（0.02%以上）、大噸位（3×107N以上）重量檢測(cè)等都是需要今早攻克的檢測(cè)課題[2]。

2 傳感器逐漸向集成化、組合式、數(shù)字化方向發(fā)展

鑒于傳感器與信號(hào)調(diào)理電路分開(kāi)，微弱的傳感器信號(hào)在通過(guò)電纜傳輸?shù)倪^(guò)程中容易受到各種電磁干擾信號(hào)的影響；以及各種傳感器輸出信號(hào)形成眾多，而使檢測(cè)儀器與傳感器的接口電路無(wú)法統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)施起來(lái)頗為不便。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，采用貼片封裝方式、體積大大縮小的通用和專用集成電路越來(lái)越普遍；因此，目前已有不少傳感器實(shí)現(xiàn)了敏感元件與信號(hào)調(diào)理電路的集成和一體化，對(duì)外直接輸出標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電信號(hào)；成為名符其實(shí)的變送器。這對(duì)檢測(cè)儀器整機(jī)研發(fā)與系統(tǒng)集成提供了很大的方便，從而亦使得這類傳感器身份倍增。其次，一些廠商把兩種或兩種以上的敏感元件集成于一體，而成為可實(shí)現(xiàn)多種功能新型組合式傳感器。例如，將熱敏元件、濕敏元件和信號(hào)調(diào)理電路集成在一起，傳感器可同時(shí)完成溫度和濕度的測(cè)量。

此外，還有廠商把敏感元件與信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)處理電路統(tǒng)一設(shè)計(jì)并集成化，成為能直接輸出數(shù)字信號(hào)的新型傳感器。例如，美國(guó)DALLAS公司推出的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，可測(cè)溫度范圍為-55至+150℃、精度0.5℃，封裝和形狀與普通小功率三極管十分相似，采用獨(dú)特的一線制數(shù)字信號(hào)輸出。

3 重視非接觸式檢測(cè)技術(shù)研究

在檢測(cè)過(guò)程中，把傳感器置于被測(cè)對(duì)象上，敏感被測(cè)參量的變化，這種接觸式檢測(cè)方法通常比較直接、可靠，測(cè)量精度較高；但在某些情況下，因傳感器加入會(huì)對(duì)被測(cè)對(duì)象的工作狀態(tài)產(chǎn)生干擾，而影響測(cè)量的精度。而在有些被測(cè)對(duì)象上，根本不允許或不可能安裝傳感器，例如測(cè)量高速旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、轉(zhuǎn)矩等。因此，各種可行的非接觸式檢測(cè)技術(shù)的研究愈來(lái)愈受到重視，目前已商品化的光電式傳感器、電渦流式傳感器、超聲波檢測(cè)儀表、核輻射檢測(cè)儀表等正是在這些背景下不斷發(fā)展起來(lái)的。今后不僅需要繼續(xù)改進(jìn)和克服非接觸式（傳感器）檢測(cè)儀器易受外界干擾及絕對(duì)精度較低等問(wèn)題，而且相信對(duì)一些難以采用接觸式檢測(cè)，或無(wú)法采用接觸方式進(jìn)行檢測(cè)，尤其是那些具有重大軍事、經(jīng)濟(jì)或其他應(yīng)用價(jià)值的非接觸檢測(cè)技術(shù)課題的研究投入會(huì)不斷增加，非接觸檢測(cè)技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用步伐都將明顯加快。

4 檢測(cè)系統(tǒng)智能化

近十年來(lái)，由于包括微處理器、單片機(jī)在內(nèi)的大規(guī)模集成電路的成本和價(jià)格不斷降低，功能和集成度不斷提高，使得許許多多以單片機(jī)、微處理器或微型計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代檢測(cè)儀器（系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)了智能化，這些現(xiàn)代檢測(cè)儀器通常具有系統(tǒng)故障自檢、自診斷、自調(diào)解、自校準(zhǔn)、自選量程、自動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)分選功能、自校正功能、強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)功能、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信和輸入、輸出功能，可配置各種數(shù)字通訊接口，傳遞檢測(cè)數(shù)據(jù)和各種操作命令等，可方便地接入不同規(guī)模的自動(dòng)檢測(cè)、控制與管理信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)相比智能化的現(xiàn)代檢測(cè)系統(tǒng)具有更高的精度和性能、價(jià)格比[3]。

正是由于智能化檢測(cè)儀器、檢測(cè)系統(tǒng)具有上述優(yōu)點(diǎn)，所以其市場(chǎng)占有率多年來(lái)一直維持強(qiáng)勁的上升趨勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)、機(jī)電一體化、微機(jī)械和新材料等技術(shù)的發(fā)展，則大大促進(jìn)了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。目前，現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)將向著提高精度和可靠性、集成化和數(shù)字化、智能化及非接觸式檢測(cè)技術(shù)的趨勢(shì)發(fā)展。