造紙儀器及（jí）其設（shè）計（jì）的發（fā）展（zhǎn）趨勢

造紙工業是與國民經濟息息相關的行業，其發展直接反映了一個地區或國家經濟發展的（de）水（shuǐ）平。造紙檢（jiǎn）測儀（yí）器作為質量（liàng）控製的基礎在其中占有重要位置。在過去（qù）的（de）一個世紀裏，隨著傳感（gǎn）器技術、機（jī）械加（jiā）工技術、信息技術的發展，傳統造紙（zhǐ）檢測儀（yí）器的發展大致經曆（lì）了（le）純機械儀器、模擬儀器（qì）、數字化儀器（qì）和智能儀器等幾個階段。 
　　機械儀器：我國第一代造紙檢測儀（yí）器，如（rú）早期的紙板撕裂度儀（yí）就是由純機械機構組成的；模擬儀器：測量技術主要是模擬測量，此類（lèi）儀器的基本結構是在機械（xiè）機構基礎上，采用機電一體化控（kòng）製，用指針來顯示測量結果；數字化儀器：大規模集成電路（lù）的發展，使電測部分由模擬技術逐步演（yǎn）化為數（shù）字技術，如數顯耐折度儀；智能儀器：隨著微電子技術、微計算機技術的迅（xùn）速發展，嵌入式微機的運用，使儀器具有控製、存儲、運算、邏輯判斷以及自動操作等（děng）智能特征，並在測量的準確度、靈敏度、可（kě）靠性、自動化程度、運用能力（lì）及解決測量技術問題的深（shēn）度（dù）和廣度等（děng）方麵均取得重大進步。 
　　儀器的智能化（huà）

　　隨（suí）著生產和科學技術的發展，檢測、數據處理的工作量越來越大，因此對檢測儀器的檢測速度、準確度、測量功（gōng）能等方麵提出了（le）更高的要求。計算機技術、自動控製技術及器件、設備（bèi）的發展，標準接口的普及和應用，推動了智能化檢測（cè）儀器的發展。目前，基於嵌入式計算（suàn）機的檢測儀（yí）器已經應用於造紙工業產品的質量檢測，其中傳統測量部分完成對化學、物理等參數的檢測，嵌入（rù）式計算機進行測（cè）量過程的控（kòng）製和對參數的智能處理，兩（liǎng）者相（xiàng）互交叉，相輔相成（chéng）。智能測試儀器應具（jù）備如下（xià）特點：

　　(1) 實現檢測的自動（dòng）化 包括自動檢測、自動校準（zhǔn）、自動故（gù）障診（zhěn）斷、自動數據運算和處理。 
　　(2) 顯（xiǎn）著提高信息的準確度 測試係統（tǒng）實（shí）現了自動校準零點、自動非線性校準、儀器的內外校準。高速多次（cì）采樣後（hòu）的數字濾波處理，減少（shǎo）了噪聲幹擾。 
　　(3) 實現多功能、多參數測量 智能儀器的發展使多功能、多參數同時（shí）測量成為可能，達到（dào）對測量對象的全麵分析和評價。 
　　(4) 提高了儀器（qì）的可靠性 由於計算機的運用，許多工作由軟件代替了（le）硬件，減少了儀器成本、體積和功耗，同時大大提高了（le）儀器的可（kě）靠性。 
　　(5) 簡化操作（zuò），提高測量速度 可（kě）以預先編程控製整個測量過（guò）程，提高測量速度和工作效率。可進行動（dòng）態測量，對測量對象進行（háng）實時監測（cè）。 
　　(6) 縮短儀器的設計研製周期 智能儀器（qì）不再是各種硬件的組（zǔ）合，而（ér）變成了由微處理器和微控製器控（kòng）製的多功能係統。 
　　儀器的智能化反（fǎn）映了傳統儀器設計技術的革新。輕工業自動化研究所研（yán）製的智能紙張拉力儀就是儀器智能化的一例設計（jì），比較傳統機（jī）械式拉力（lì）儀，它的優點是不言（yán）而喻的。

　　計（jì）算技（jì）術、通信技術和自動化技術在各自發展了（le）幾十年之後，正（zhèng）在走向集成並（bìng）綜合應用於檢測設備（bèi），使之能夠處（chù）理規模更大，要求更高、更複雜的係統。測量儀器及檢測技術正日益向數字化、智能（néng）化、模塊化、軟件化和自動測試係統的方向發展。目前，國內先進的造紙儀器正（zhèng）是這種集成（chéng）技術反映的結果。造紙儀器往（wǎng）往是采用光、機、電、計算機技術綜合運用設計的。例如，以往測試設備采用異步電機（jī）定速（sù）或多級變速驅動，現在應用變頻（pín）調速、微步進驅動技術實現無級精確變速驅動；傳統鹵鎢燈作為光源的色度檢測探頭也逐（zhú）漸被脈（mò）衝氙燈所代替。微電子技術、計算技術、自動化技術和多媒體技術的融合，極大的豐富了智能儀器的內涵。 
　　虛擬儀器

　　智能儀器（qì）最初的（de）設計是基於嵌入式微（wēi）處理器，往往是一機專（zhuān）用，智能化的造紙儀器也是（shì）如此。由於（yú）儀（yí）器類型的不斷推（tuī）陳出新，研製過程中要投入大量的人力（lì）物力，而其中的信號處理有相當一部分是雷同的，顯示界麵的單調不能充分體現儀器的性能。近年提出的測試平台和插件儀器的新概念，打破了（le）一機一用的傳統觀念，把智能測試儀器帶入一個全新的領域。美國國家儀器（qì）公司（NI公司（sī））提出了（le）虛擬儀器的概念，它是應用計算機技術在儀器領域形成的一種新型的儀器種類（lèi）(又稱為第四代儀器)，是（shì）計算機硬件資源、儀器測控硬件和用於數據（jù）分析、過程通信及圖（tú）形用戶界麵的（de）軟件之（zhī）間的有效結合。其核心是以計算機作為儀器的硬件平（píng）台，充（chōng）分利用（yòng）其計算、存儲、回放、調用、顯示及文件管理等功能，將傳統儀器的專業化功（gōng）能和麵板控件軟件化，使之與（yǔ）計（jì）算機融為一（yī）體。 
　　目前，較為（wéi）常見的虛擬儀器（qì）係統是數據采（cǎi）集係統、GPIB儀器（qì）係（xì）統、VXI儀器係（xì）統、計算機視（shì）覺（jiào）係統和運動控（kòng）製係統，以及它們之（zhī）間（jiān）的組合。 
　　由基本硬（yìng）件構成虛擬儀器係統後，可通過不同（tóng）軟件實現不同功能。虛擬（nǐ）儀器的開發平台是基於LabVIEW，它采用直觀的前麵板與流程圖式的編程方法。基於圖形化的編程（chéng）語言G的開發環境。 
　　虛擬儀器具有以下特點： 
　　① 基於計算機開放式（shì）標（biāo）準（zhǔn）結構，可方便同外設網絡及其它應用（yòng）連接。 
　　② 軟硬件具有模塊化，可重（chóng）複使用和互換（huàn）性等特點，功能升級成本低。 
　　③ 儀器具（jù）有友好人機界麵，可編（biān）輯、存儲、打印數據。 
　　虛擬儀器以其強大的功能和靈活的構架將成為儀器發展的方向和趨勢。 
　　儀器（qì）的網絡化

　　近幾年來，以Internet為代表的網絡技術的出現（xiàn），為測量與（yǔ）儀（yí）器（qì）技術帶來了新的（de）發展天地，網絡化的新型儀器逐步出現了（le）。總線式儀器、虛擬儀器等微機（jī）化儀器技（jì）術的應用，使組建集中和分布式係統變得更（gèng）加（jiā）容易。但集中測控滿足不了複雜、遠程的測控任務（wù）的需求，對此組建網絡化的測控係統顯（xiǎn）得非常必（bì）要。而計算機軟、硬件技術的不斷進步，給組建（jiàn）測控網絡提（tí）供了更加優異的技術條件。 
　　Unix、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Netware 等（děng）網（wǎng）絡化計算機操作係統，為組建（jiàn）網絡化測試係統帶來了方便。標準的計算機網絡協議，如OSI的開放係（xì）統互連參考模型（xíng）RM、Internet上使用的TCP/IP協議，在開（kāi）放性、穩定性（xìng）、可靠（kào）性方麵均具有很大優勢，采用他們很容易實現測控網絡的體係結構。在開發（fā）軟件方麵，如NI公司的LabVIEW和LabWindows/CVI的功能都十分強大，使虛擬儀器的開（kāi）發（fā）及其網絡化的開發變得簡便、可靠（kào）。LabWindows/CVI中封裝了TCP類庫，可以實現基（jī）於TCP/IP的網絡開發。LabVIEW的TCP/IP和UDP網絡VI能夠與遠程應用程序建立通信，其具有的Internet工具箱為應（yīng）用係統增加了E-mail、FTP和Web能力；利用遠程自動化VI，還可以（yǐ）對其（qí）他設備分散的（de）VI進（jìn）行控製。 
　　把TCP/IP協（xié）議作為一種嵌入式的應用，嵌入到（dào）現場智能儀器中，使信號的收、發都（dōu）以TCP/IP方式進行，使測（cè）控係統在數據采集、信（xìn）息發布、係統集成（chéng）等方麵在企業內部網（wǎng）絡(Intranet)依托下，進行測控網和企業內部網及Internet互聯，實現測控網和信息（xī）網的統一（yī）。測（cè）量信息通過網絡傳輸，使實時、遠程的測控成為現實。與（yǔ）過去的（de）測試技（jì）術相比，顯然（rán）網絡化（huà）的檢測係統滿足了現代工業生產的要（yào）求。 
　　基於（yú）Web的信息網絡Intranet已成為（wéi）企業（yè）內部信息網的主流。借助Internet技（jì）術，方便了企業的（de）經營和管理。測控（kòng）係統的（de）設計思想受網絡技術的影響，由傳統的集中模式轉變為分布模式，成為具有開放性（xìng）、可互操作性、分散性、網絡化、智（zhì）能化的測控係統（tǒng）。測控網絡的（de）功能遠遠大於係統中單個功（gōng）能的總和。造紙工業的現代化，必將要（yào）求造（zào）紙儀器檢測係統的網絡化發展。 
　　當今（jīn），計算機（jī）技（jì）術飛速發展，網絡技術不斷延伸，儀器（qì）將成為更加開放的係統。以PC計算機和工作站為基礎，以網絡為（wéi）橋梁構成（chéng）的測控係統，實現高效率的測量及信息資源共享（xiǎng），越（yuè）來越成為儀器的發展方向。在測控係統中，各種檢測設備（bèi），如各種傳統儀器（qì）、智能儀（yí）器等，利用網絡（luò）資源，可以實現信息共享，提高檢測效率。美國NI公司在虛擬儀器係統中提出“軟件即儀器”的觀點，那（nà）麽（me）現在正（zhèng）是（shì）“網絡（luò）就（jiù）是儀器”提出的時候了。隨著測控網絡的發展，測控網絡和信息網絡（luò）的（de）互聯技術將推動著造紙測試儀器的革命。