第一篇：智能仪器的发展
智能仪器的发展
微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。微处理器在20世纪70年代初期问世不久，就被引进电子测量和仪器领域，所占比重在各项计算机应用领域中名列前茅。在这之后，随着微处理器在体积小、功能强、价格低等方面的进一步发展，电子测量与仪器和计算机技术的结合就愈加紧密，形成了一种全新的微型计算机化仪器。由于这种微型计算机的电子仪器拥有多数据的存储、运算、逻辑判断、自动化操作及与外界通信的功能，具有一定的职能作用，因而被成为智能仪器，以区别于传统的电子仪器。近年来，智能仪器已开始从较为成熟的数据处理向知识处理方面发展，并具有模糊判断、故障判断、容错技术、传感器融合、机件寿命预测能功能，使智能仪器向更高的层次发展。由于智能仪器一开始就显示它强大的生命力，目前已成为仪器仪表发展的一个主导方向。并对自动控制、电子技术、国防工程、航天技术与科学试验产生了极其深远的影响。
智能仪器的软件分为监控程序和接口管理程序两部分。监控程序是面向仪器键盘和显示器的管理程序，其内容包括：通过键盘输入命令和数据，以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置；按照仪器设置的参数，对采集的数据进行相关的处理；以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。接口管理程序是面向通信接口的管理程序，其内容是接收并分析来自通信接口总线的远程命令，包括描述有关功能、操作方式与工作参数的代码；进行有关的数据采集与数据处理；通过通信接口送出仪器的测量结果、数据处理的结果及仪器的现行工作状态信息。
智能仪器仪表是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。作为智能仪器核心部件的单片机计算机技术是推动智能仪器仪表向小型化、多功能化、人工智能化方向发展的动力。
不管是在现在，还是在未来，我们相信智能仪器将会在国家建设、企业发展中将会发挥重要的作用，做一名测控技术与仪器专业的学生，学习和掌握各种智能仪器，对现在的学习，还是对未来就业等问题都会有非常重要的作用。
第二篇：智能仪器学习心得
《智能仪器》学习心得
首先，非常荣幸《智能仪器》这门课程由我们的周老师授课。现在我将学习这门课程的心得、所获得的知识介绍如下。
随着微型计算机及微电子技术在测试领域中的广泛应用，仪器表在测量原理、准确度、灵敏度、可靠性、多种功能及自动化水平等方面都发生了巨大的变化，逐步形成了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器。在信息技术的高速发展和人工智能应用的推动下，智能仪器必将有更大的进展。测试仪器的智能化已是现代仪器发展的主流方向。因此，学习智能仪器的工作原理、掌握新技术和设计方法无疑是十分重要的。
了解教材的特点对我们学习的课程是相当关键的，所以我了解到本教材的特点是：
1、结构合理，章节安排、重点与难点分布符合教学要求，内容系统、新颖、翔实，可教性和可实践性强；
2、紧密结合科研实践，融入了DSP、FPGA/CPLD、∑-△型24位A/D、USB接口、触摸屏、条图显示、非线性决策滤波算法、智能传感器、网络仪器等当今智能仪器的先进技术；
3、较强了软件设计方法、课测试性实践、可靠性设计；
4、有利于授课教师灵活选材，可以选取不同章节，构成深度和学时有区别的课程；
5、通过附录介绍了实验设备和实验项目，形成了完整的教学方案。
下面我就我们学到的知识做一个简单的概况。
本书第一章概述，简要介绍了仪器仪表的分类、重要性及智能仪器的发展概况，重点论述了智能仪器的概念、智能化层次、基本结构
与特点，综述了推动智能仪器的发展的七方面主要介绍和智能仪器微型化技术。
第二章数据采集技术，介绍了集中式和分布式采集系统结构、模拟信号调理，重点论述了普通型和∑-△型A/D转换器原理、接口技术，通过实例深入讨论了采集系统设计、误差分析等问题。智能仪器的数据采集系统简称DAS，是指将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后，以便有计算机进行存储、处理、显示或打印的装置。传统的A/D转换技术在实现极高精度的A/D转换时，在性能、代价等方面搜到了极限性的挑战，而且由于难以与数字电路系统实现单片集成，因而不适应VL-SI技术的发展。近年来∑-△型A/D转换器以其分辨率高、线性度好、成本低等特点得到越来越广泛的应用，特别是在既有模拟又有数字的混合信号处理场合更是如此。过采样∑-△型A/D转换器由于采用了过采样技术和∑-△调制技术，增加了系统总数字的电路的比例，减少了模拟电路的比例，并且易于与数字系统实现单片集成，因而能够以较低成本实现高精度的A/D转换器，适应了VLSI技术发展的要求。过采样技术使得量化噪音功率平均分配到更宽的频带范围中，从而减低了基带内的量化噪声功率。∑-△型A/D转换器一很低的采样分辨率和很高的才艺速率将模拟信号数字化，通过使用过采样、噪声整形和数字滤波等方法增加有效分辨率，然后对A/D转换器输出进行采样抽取处理以降低有效采样速率。
第三章人机对话与数据通信，既介绍键盘、LCD显示、RS-232C
标准串行总线通信等基本信息，又重点增加了条图显示、触摸屏、USB通用串行总线、PTR系列模块和基于移动通信网的无线数据传输等内容。
测量精度和可靠性是仪器的重要指标。所以第四章，主要介绍了基本数据的处理算法，重点讲述克服随机误差的数字滤波算法和消除系统误差的几种校正算法，简要介绍了标度变换。引入数据处理算法后，使许多原来考硬件电路难以实现的信号处理问题得以解决，从而克服和弥补了包括传感器在内的各个测量环节中硬件本身的缺陷或弱点，提高了仪器的综合性能。
高级智能仪器是应用了人工智能的力量、方法和技术，具有拟人智能特性或功能的一起。为了实现这种特性或功能，智能仪器中一般都使用嵌入微处理器的片上系统芯片、数字信号处理及专用信号处理电路，一起内部带有处理能力很强的智能软件。仪器仪表一不再是简单是硬件实体，而是硬件、软件相结合，软件决定仪器智能高低的新型仪器。软件设计成为智能仪器设计中工作量大任务最繁重、最复杂的工作。因此，只有按照软件工程的思想，掌握软件的设计方法，才能够高效率、高质量地完成智能仪器软件设计的任务。第五章软件设计，在介绍软件工程方法的基础上，重点论述基于裸机和嵌入式操作系统的软件设计方法，对软件测试问题作了讨论，新增加软件文档、监控程序设计等内容。
可靠性和抗干扰能力是评价仪器系统质量优劣的重要技术指标。第六章可靠性设计与干扰技术，介绍了可靠性基本的知识，重点论述
硬件和软件可靠性设计方法与技术，对一直电磁干扰的主要技术措施进行了较详细的分析。
第七章可测性设计，介绍了可测试性的基本知识、测试性通用设计原则和机内测试技术——BIT，结合RAM测试、A/D与D/A测试实例，讨论了可测试性设计方法。可测试性是系统和设备的一种便于测试和诊断的重要设计特性，对各种复杂系统尤其是对电子系统和设备的维修性、可靠性和可用性有很大影响。可测试性设计要求在设计研制过程中使系统具有自检测和为诊断提高方便的设计特性。具有良好的可测试性的系统和设备，可用及时、快速、准确地检测与隔离故障，提高执行任务的可靠性与安全性，缩短故障检测与看来时间，进而减少维修时间，提高系统可用性，降低系统的使用维护费用。
第八章智能仪器设计实例，论述了智能仪器的设计原则和研制步骤，比较完整地给出了基于单片机和DSP研制的两种仪器实例。
第九章智能仪器的新发展，简要介绍了虚拟仪器的特点、体系结构、硬件和软件及应用，从基于Web的虚拟仪器、嵌入internet的网络话智能传感器和IEEE1451标准等方面讨论了网络话仪器。
以上是我对我们课程每一章学习到的知识的一些概况。我也认识到只是在我们的课堂要学好一门课程是不够的，要把知识学通、学精，还是需要我们花大量的精力、时间继续努力的。所以，我会努力的！
第三篇：智能仪器实习报告
智能仪器实习报告
课题名称 虚拟数字电压表的设计 院（系）电气工程与控制科学学院专 业 测控技术与仪器 姓 名 _____________ 学 号 _____________ 起止日期 2017/5/10-2017/5/18 指导教师 蒋 书 波
2017 年 5 月 18 日
一、实训要求
在LabVIEW平台下，掌握虚拟数字电压表的前面板设计和框图程序设计。了解被测信号的种类，保证电压测量的精确度。
二、实训目的
1、数字电压表的功能。
2、虚拟数字电压表的前面板设计。
3、虚拟数字电压表的框图程序设计。
4、软件调试及误差分析。
5、电压测量值的存储。
三、实验原理
电压是电路中常用的电信号，通过电压测量，利用基本公式可以导出其他的参数。因此，电压测量是其他许多电参数和非电参数量的基础。测量电压相当普及的一种测量仪表就是电压表，但常用的是模拟电压表。模拟电压表根据检波方式的不同。分为峰值电压表、均值电压表和平均值电压表，它们都各自做成独立的仪表。这样，使用模拟电压表进行交流电压测量时，必须根据测量要求选择仪表。另外，多数电压表的表头是按正弦交流有效值刻度的，而测量非正弦波时，必须经过换算才能得到正确的测量结果，从而给实际工作带来不便。
采用虚拟电压表，可将表征交流电压特征的峰值、平均值和有效值集中显示在一块面板上，测量时可根据波形在面板上选择仪表，用户仅通过面板指示值就能对测量结果进行分析比较，大大简化了测量步骤
四、实验内容及说明
1、前面板的界面友好，操作方便。设计一个数据显示窗口，一个交流/直流选择按钮，一个交流电压测量多选框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一个直流电压输入框，一个启动/停止测量按钮，一个退出系统按钮。
2、显示窗口由三个部分构成，第一个为显示电压值的，第二个是显示AC或DC的，第三个为显示V或mV的。
3、交流/直流选择按钮用于选择测量输入信号的交流成分或者直流成分。
4、交流电压测量多选框在（3）中交流选择情况下可用，分别对应于电压的有效值、峰值和平均值测量，以满足不同场合下测量的需求。
5、直流电压输入值控制器在（3）中直流选择情况下可用，可在其内输入任意直流电压值，单位为V。
6、程序框图由数据采集、数据处理、数据显示和数据存储四个部分组成。作为虚拟数字电压表来说，其交流电压信号由Express VI 仿真信号生成。在数据处理中用到交、直流提取；有效值提取；峰值提取；平均值提取。
7、数据显示主要用于显示数值、AC/DC、V/mV，后面两个布尔型指示器根据测量的不同、数值范围的变化而发生变化。主程序包括一个while循环结构（用于控制启动或者停止测量）和两个case选择结构（一个是进行峰值测量、有效值测量还是平均值测量，另一个是对测量结果是以V还是mV来表示）。
8、数据存储，以文本或数据记录形式，将电压测量日期、测量时间、测量值、测量种类（交流/直流）、交流电压测量选择（若是直流电压，此项为0）、电压值的单位等有效信息，存储到文件中。且此文件用文本处理软件可方便浏览。
9、软件调试中主要由以下几种调试技术：
（1）找出错误：利用查看错误清单，点击任何一个所列错误，再选用Find功能，则出错的对象或窗口就会变成高亮。
（2）设置执行程序高亮：这种执行方式一般用于单步模式，来跟踪框图中的数据流动。
（3）VI程序的单步执行：设置单步执行模式，将要执行的节点就会闪烁，指示将被执行。在次点击单步按钮，程序将会变成连续方式。
（4）探针：利用工具模板中的探针工具，放置于某根连线上，用来指示当前数据上流动的数值。
（5）断点：工具模板中的断点工具，用探针或者单步方式查看数据，点击希望设置或者清除断点的地方。
10、对于虚拟数字电压表来说，其误差分析部分就可以省略了。而如果为实际数字电压表的设计，需要多次重复测量某一电压，考虑重复性和精确性。
五、设计思路
1、前面板的设计
前面板模拟真实电压表的前面板，用于设置输入数值和观察输出量。由于虚拟面板直接面向用户，是虚拟电压表控制软件的核心。设计这部分时，主要考虑界面美观、操作简洁，用户能通过面板上的各种按钮、开关等控件来控制虚拟电压表进行测量工作。根据传统电压表面板控件的功能，利用LabVIEW中的控制模板，分别在设计面板上放入模拟实际电压表控件的数据显示窗口，一个交流/直流选择按钮，一个交流电压测量多选框（PEAK/VIRTUAL VALUE/AVERAGE），一个直流电压输入框，一个启动/停止测量按钮，一个退出系统按钮
2、程序框图的设计
（1）、数据采集部分
整个电压表分为交流和直流两个部分，为了方便交直流的选择，此处采用一个case选择结构作为交直流的切换。其中，直流电压的输入采用了一个double型的数值输入控件，交流电压的输入采用了添加均匀噪声的正弦仿真信号,如图：
（2）、数据处理部分
数据处理过程中，在交流部分再次使用case选择结构来选择交流电压峰值、平均值和有效值的输出，此外还通过电压值与数值1的比较来选择电压的单位为V还是Mv。
（3）、数据显示部分
由于根据实验要求输出电压值，在数据显示部分只需要输出电压数值，提供单位V或者mV以及交流直流的显示，比较简单。
（4）、数据存储部分
这部分首先创建文件，之后设计了一个连接字符串，将需要存储的电压值，电压单位以及交直流说明连接起来，写入文本。为了使存储的数据简单易懂，添加了存储数据产生时间；为了使产生的文本美观，使用了行结束符、制表符等来换行换列。
六、实训感悟
通过这次实训，我收获了很多，一方面学习到了许多以前没学过的专业知识与知识的应用，另一方面还提高了自己动手做项目的能力。本次实训，是对我能力的进一步锻炼，也是一种考验。从中获得的诸多收获，也是很可贵的，是非常有意义的。在实训中我学到了许多新的知识。是一个让我把书本上的理论知识运用于实践中的好机会，原来，学的时候感叹学的内容太难懂，现在想来，有些其实并不难，关键在于理解。在这次实训中还锻炼了我其他方面的能力，提高了我的综合素质。首先，它锻炼了我做项目的能力，提高了独立思考问题、自己动手操作的能力，在工作的过程中，复习了以前学习过的知识，并掌握了一些应用知识的技巧等。
实训过程中，我同时也深深的感觉到自己所学的知识的肤浅和在实践运用中知识的匮乏，刚开始的一段时间里，对一些东西无从下手，茫然不知所措，这让我感到非常的难过。在学校总以为自己学的不错，一旦接触到实践，才发现自己知道的是多么少，这才真正领悟到学无止境的含义。平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，会有更好的认知。我意识到自己的操作能力的不足，在理论上还存在很多缺陷。所以在以后的学习生活中，我会更加努力地加强理论联系实践的学习，在努力学好专业知识的同时努力加强自己的专业技能方面的能力，使自己的知识在实践中不断增长，在实践中锻炼自己，培养自己各方面的能力，不断提高自己的能力。
第四篇：智能仪器点题知识点
智能仪器的组成：由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机联系部件与接口电路、标准通信接口电路等部分。
智能仪器的特点：⒈智能仪器功能多样化；⒉智能仪器系统的集成化、模块化；⒊智能仪器构成的柔性化；⒋智能仪器的网络化；⒌智能仪器的可视化
数据采集系统的基本组成框图：传感器→信号调理电路→采样保持器S/H→A/D转换器→微机系统
连续信号频率：ωs≥2ωm wm为连续信号所含最高频率分量的角频率。
为什么样用采样/保持？模拟信号进行A/D转换时，从启动转换到转换结束输出数字量要一定的转换时间，在这个转换时间内，模拟信号要基本保持不变，否则转换精度没有保证，特别当输入信号频率较高时，会造成很大的转换误差，要防止这种误差的产生，必须在A/D转换开始时将输入信号的电平保持住而在A/D转换结束后又能跟踪输入信号的变化，能完成这种功能的器件叫做采样/保持器，其在保持阶段相当于一个“模拟信号”存储器。
采样/保持器的作用：是在规定的时刻接收输入电压并在输出端保持该电压值，直到下次采样为止。
模拟量输出信号：直流电流信号（远距离传送：抗干扰能力强，信号线电阻不会导致信号的损失）；直流电压信号（传输给多个其他仪器：多用于控制显示等场所）
模拟量输出通道的组成：（1）D/A转换器（2）多路模拟开关（3）采样/保持器；D/A转换器主要技术指标：①分辨率；②稳定时间；③输出电平；④ 输入编码评价智能仪器质量：准确度、可靠性和抗干扰性；
键盘接口设计的主要任务：判断是否有键被按下；识别按键；消除抖动；处理同时按键；根据按下键的内容执行相应的操作。
非编码式键盘接口：独立式连接的非编码式键盘；矩阵式链接的非编码式键盘（扫描方法：定时扫描法，中断扫描法）串行接口 GP-IB接口的24线包括：16跟信号线（8条双向数据线、3条数据传送控制线、5条接口控制线）和8条逻辑地线及屏蔽线
控制器的操作过程：①控制器检测SRQ线，当其为低电平时，通过查询确定请求服务的仪表②控制器的设置ATN为有效（低电平）③控制器发送X0100001，确定地址为1的仪表为听者④控制器发送X1000010，确定地址为2的仪表为讲者⑤控制器设置ATN为有效高电平⑥讲者与听者交换数据⑦控制器发出X0111111关闭听者⑧控制器发出XL011111关闭讲者
串行通信定义：指数据按位依次传输。串行通信中要求发送和接受双方必须遵守统一的规定，这样才能保证通信正常进行。
RS-232C是采用负逻辑来定义逻辑电平的。驱动的输出电平为逻辑“0”：+5V～+15V，逻辑“1”：-15V～-5V；接收器的输入检测电平为：逻辑“0”：>+3V，逻辑“1”：<-3VMAX202芯片只需+5V电源供电，可提供TS-232C电平的发送器和接收器各两个
RS-485串行总线标准的特点：①某一设备与其他设备的连接只需两根导线②不能实行全双工通信USB2.0速率：120~240MB/S
USB特点：使用方便；速度快；接口灵活；独立供电；支持多媒体USB的数据流传输方式：等时传输方式；中断传输方式；控制传输方式；批传输方式测量算法的定义：指直接与测量技术有关的算法重要算法问题：测量结果的非数值处理算法、测量结果的数值处理算法、两层自动转换与标度变换算法和多传感器的信息融合算法排序是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列的过程常用的数字滤波法：限幅滤波；中位值滤波；算术平均滤波；递推平均滤波；加权递推平均滤波；一阶惯性滤波；复合滤波法
修正系统误差：利用误差模型修正；通过曲线拟合修正；校准数据表修正法智能仪器的 主要功能：按照被测控对象的要求对测控对象进行测量后，根据一定的算法对其进行控制。测量的两项基本指标：准确度和可靠性为什么要进行误差的校准和自检？对仪器的误差进行校准可保证仪器具有规定的准确度，而对仪器的自检可及时发现错误，使仪器可靠工作。仪器自检的方式：开机自检；周期性自检；键控自检；连续监控；
故障检测与诊断的目的：（1）能及时、正确的对各种异常状态或故障状态做出诊断，预防或消除故障，提高智能仪器运行的可靠性，安全性和有效性；（2）保证智能仪器发挥最大的设计能力，制定合理的检测维修制度；（3）通过检测监视、故障分析。性能评估等为智能仪器的结构修改、优化设计、合理制造及生产过程提供数据和信息。
故障检测的任务：了解和掌握系统的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态做出报警，以便运行人员及时加以处理，并为设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。
故障诊断的任务：根据状态检测所获得的信息，结合已知的结构特性和参数及环境条件，以及该设备的运行历史，对设备可能要发生的或已发生的故障进行预报和分析、判断，确定故障的性质、类别、程度、原因、部位，指出故障发生和发展的趋势及其后果，提出控制故障继续发展和消除故障的调整、维修和治理对策，并加以实施，最终使设备复原到正常状态。
串模干扰定义：由外界条件引起的、叠加在被测电压上的干扰信号，并通过测量仪器的输入端与被测量信号仪器进入测量仪器而引起参量误差。
抑制串模干扰的措施：（1）采用滤波器（2）选择器件（3）对信号进行预处理（4）电磁屏蔽
共模干扰的定义：同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号，由于被测信号的地和仪器地之间不等点位，两个“地 ”之间的电位差ECM就成为工模干扰源。
抑制共模干扰：利用双端输入的运算放大器作为输入通道的前置放大器抑制工模干扰；利用隔离放大器、变压器或光电耦合器将信号源和仪器隔离，使两个地之间没有直接的导通回路；利用浮地输入双层屏蔽放大器。
第五篇：测绘仪器发展
测绘仪器发展的历史回顾与发展趋势
规112 车馨玥 05
摘要：测量工作的内容主要包括测定和定测两个方面。测定是通过测绘理和测绘仪器, 把地球表面的形状、大小缩绘成各种比例尺的地形图和得到各种相应的空间数字信息, 供国防工程和国民经济建设的规划、设计、施工、管理以及科学研究使用;定测是指利用测绘技术和测绘仪器把图纸上规划设计的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来作为施工的依据。
关键字：测绘仪器，发展，历史。测绘仪器的发展历程
测绘仪器是伴随着测绘科学发展而发展起来的。早在公元前1400 年, 埃及就有了地产边界的测量, 在公元前3 世纪, 中国人就知道天然磁石的磁性, 并有某种形式的磁罗盘, 公元前2 世纪, 司马迁在《史记。夏本记》中有叙述大禹为治水而行进行的测量工作。所谓“左准绳, 右规矩”说明在古代就有了简单的测量工具。使用这类仪器测量, 劳动强度大、速度慢、精度低。公元1730 年, 英国西森研制成第一台游标经纬仪, 随后陆续出现了小平板仪、大平板仪以及水准仪等。20 世纪40 年代出现了光学玻璃度盘,用光学转像系统的度盘对准位置的刻划重合在同一平面上, 根据这一理论就形成了光学经纬仪。光学经纬仪比早期的游标经纬仪大大提高了测角精度, 而且体积小,重量轻, 操作方便。可以说, 从17 世纪到20 世纪中叶是光学测绘仪器时代, 此时测绘科学的传统理论和方法比较成熟。到了20 世纪60 年代, 随着光电技术, 计算机技术和精密机械技术的发展, 1963 年FENNEL 厂研制出第一台编码电子经纬仪, 从此常规的测量方法迈向了自动化的新时代, 到了20 世纪80 年代, 电子测角技术有了进一步发展, 从当初的编码度盘, 又发展到了光栅度盘测角和动态法测角, 随着电子测微技术的进一步发展, 电子测角精度大大提高。早在1943 年, 瑞典物理学家贝尔格斯川采用光电技术在大地测量基线上从事光速值的测定试验获得成功。接着与该国的AGA 仪器公司合作, 于1949 年初步研制成功一种利用白炽灯作为光源的测距仪, 迈出了光电测距的第一步, 尽管这种仪器体积大, 笨重, 耗电大, 精度低, 但从根本上解决了人类多年向往的光电测距技术, 在全世界产生了巨大影响。各国竞相购买仪器, 引进技术, 从而促进了光电测距技术的迅速发展。1960 年美国人梅曼研制成功了世界上第一台红宝石激光器, 第二年就产生了世界上第一台激光测距仪。激光测距仪与第一代光电测仪相比体积小、重量轻、测程远、精度高, 而且可全天候观测。1963 年瑞士威特厂开始研究砷化镓(GaAS)发光
管测距仪, 1963 年定型生产第一台红外测距仪, 进一步促进了测距仪向小型化、高精度方向发展。20 世纪70 年代, 前德国OPTON 厂和瑞典的AGA 厂, 在光电测距和电子测角的基础上, 研制生产出世界上第一台全站仪, 进一步促进了测量向自动化、数字化方向发展。1990 年瑞士徕卡公司根据GACHER 和MULLER 等人的研究成果, 生产出第一台数字水准仪NA2000。NA2000 水准仪首先采用图像处理技术来处理标尺的影像, 并以行阵传感器取代测量员的肉眼进行读数。这种传感器可识别水准标尺上的条码分划, 并用相关技术处理仪器的测量信号, 自动显示与记录视线高和视距, 从而实现了水准测量自动化。1973 年12 月, 美国国防部批准建立新一代导航系统, 简称GPS, 它是一种可以定时和测距的空间交会定点的导航系统。可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息、为陆、海、空三军提供精密导航, 还用于情报收集、应急通讯和卫星定位等一些军事目的。GPS 整个发展计划分三个阶段进行, 即原理可行性论证阶段, 系统的研制和试验阶段,最后为工程发展和完成阶段。直至1994 年7 颗GPS 试验卫星和分布在6 个轨道上的24 颗工作卫星已全部升空到位, 并正常工作。实践证明, GPS 定痊技术完全可以取代常规的测角, 测距手段, 相对定位精度可达cm 级以下, 长距离的相对精度可达10-8,甚至更高。1852 年法国物理学家付科提出地球自转在陀螺仪上产生效应的设想。无需进行任何天文观测和地磁观测, 只要由陀螺观测就可以得出任何地点的子午线位置。直到20 世纪50 年代, 才研制成液浮式矿用陀螺罗盘仪。20 世纪60 年代工, 在矿用陀螺罗盘仪的基础上发展成陀螺经纬仪。20 世纪70 年代, 由于自动控制技术, 计算机技术和通讯技术的发展, 并引进陀螺经纬仪, 研制出自动化陀螺经仪,如瑞士的GGI 型。激光自20 世纪60 年代问世以来, 首先用在测距上, 由于激光有许多其他光源不可比的优越性, 在测绘界广泛应用。如激光指向仪、激光投点仪、激光铅垂仪、激光扫平仪、激光经纬仪、激光水准仪和激光打印机等。随着微电子技术、传感器技术、光电技术、计算机技术、通讯技术、空间技术以及光、机、电技术的一体化等技术的发展, 促进了测绘仪器的发展, 先后出现了许多专用的电子测绘仪器。如电子倾斜仪、回声测深仪、管线探测仪、海底地貌探测仪、电子伸缩仪、重力测量仪、电子气压测量仪等。回顾测绘仪器的发展, 可清楚地看到, 测量仪器从早期的测绳、罗盘仪、游标经纬仪已发展到目前的电子经纬仪、数字水准仪、全站仪、GPS 以及各种专门测绘仪器, 推动了测绘工作向自动化、数字化、智能化方向迈进。测绘仪器发展的现状与展望
测绘仪器发展到如今, 全站仪、数字水准仪、激光类仪器、GPS 以及专用电子测绘仪器等已是测量的常规仪器, 但随着科学技术的进步和现代化进程的加快, 这些常规仪器的精度和自动化, 智能化程度等还不能完全满足现代精密测量和
航空、航天、高能物理等高新科技研究的需要。必须加强新型的高质量的测绘仪器研制。展望未来, 测绘仪器可能在以下几个方面有发展。
2.1 提高现有(常规)仪器的性能
目前常用的测角、测距、测高、定向、定位和绘图类仪器, 与早期的简单工具和后期的光学仪器相比有许多优越性, 但其精度、可靠性、稳定性以及自动排除外界各种干扰的能力还远远不够, 往往是通过多余观测或重复测量来保证精度和稳定性。劳动强度大, 作业时间长, 已不太适应时代的需要。要充分利用已有微电子技术、计算机技术、通讯技术等对仪器进行更新和改造, 不断提高仪器的性能和对外界环境的适应性。可望将来测量结果能像照相机一样, 一次性就能达到精确度、稳定性、可靠性的要求,减小劳动强度, 提高工作效率。
2.2 研制新型的测绘仪器
利用各种传感器各信息传递系统, 研制出新型的全站仪、水准仪、GPS、绘图仪和遥测控制仪器以及自动测定微小信息变化的仪器。可
望不久将会出现全站型测量机器人, 可完成特殊环境和条件下的测量工作, 不用人工具体操作, 凭着测量人员的大脑和思维自动进行工作。比如可自动测量珠峰和海底的平面位置和高程。
2.3 研究人类未知的新的测绘类仪器
有关专家和学者预测, 目前人类对宇宙和地球的规律和奥秘的认识与了解还不到5%, 其中95%有待进一步研究和开发, 测绘学科也不例外, 将要研究人类目前未知的测绘新理论、新技术、新仪器、可能利用纳秋技术、网络技术、宇宙环境、空间信息以及特殊的技术, 研制新一代的定向, 定位, 绘图等多维、智能性的测量仪器。可望不久测量仪器可代替人的大脑和思维, 实现测量定位, 定向, 信息采集和成图一体化, 成果多元化, 施工放样和微小变量监测与灾害预测自动化, 实现测绘科学现代化。
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