現狀
測試儀器的使用總體上可描述如下:測量裝置或測量儀器用于測定幾何量或物理量。在各自的測量過程中,它們通常會通過刻度或數字顯示,就待測的量給出一個定量的表述。這一表述,即測量值,被規定為一個數值與一個計量單位的乘積。作為測量基礎的測量方法在 “測量技術” 中有具體說明。符合德國工業標準(DIN)1319-1 的測量儀器的一般特性在 “測量設備” 中有列出。測量儀器除了可以有可讀的顯示之外,也可能生成一個信號(大多數情況下是電信號),或者以電子方式或記錄在紙上(例如作為記錄儀器或模塊)存儲數據。
“測量設備” 這一術語在德國工業標準(DIN)1319《計量學基礎》中被定義為 “用于獲取測量結果的所有測量儀器和附加裝置的集合”,在簡單的情況下,它由單個測量儀器組成。
用于進行測量的測量儀器通常屬于測量設備類別。根據德國工業標準(DIN)1319-2,如果這些儀器用于測試,它們也被稱為測試設備。
測量儀器可能無法正常工作,測量值可能包含測量偏差,對此需要進行補償,或者必須估計偏差的大小。特別精確的測量儀器可用于對其他測量儀器進行校準、調試或驗證(另見 “測量設備監控”)。對于已確定的值,可以規定測量不確定度。
除了這些對測量儀器仍然有效的要求之外,相關法規的變化促使了測試儀器特性和特點的發展,這些特性和特點改變了日常的常規使用方式,使儀器能夠適應現有的標準和法規,并有助于簡化用戶操作。
除了采用直觀的操作理念之外,還引入了自動測試序列和圖形顯示。新一代的測試儀器必須讓用戶無需參考大量的文檔資料就能操作。
在外觀方面,也不能忽視市場上的新發展所帶來的影響。如今的測試儀器更小巧、更輕便、更堅固,并且盡可能地好的適配各自的應用場景。過去使用的是金屬外殼,而現在塑料在測試儀器領域占據了主導地位。
新標準:
對于新型測試儀器的發展而言,沒有什么比標準和法規的變化影響更大了。如果需要新的測試程序,或者如果限值發生了變化,通常就有必要對相關的測試儀器進行調整。
近年來,在測試儀器和測試軟件的開發過程中,新標準一次又一次地被納入考量。
例如在電氣安全領域,自國際電工委員會(IEC)62353 標準出臺后,測試儀器的格局發生了顯著變化。
醫用技術設備的設計必須滿足由國際電工委員會(IEC)制定并為所有 IEC 成員國所采用的協調標準 60601 的要求。該標準規定了所有產品生產的標準,確保產品在電氣和機械方面的安全性,并以一種降低損害風險的方式進行生產,從而使患者和操作人員都不會面臨風險。醫用電氣設備的所有電氣安全測試可分為兩類:
操作人員防護 —— 保護操作人員和其他人員免受因醫用設備故障而帶來的健康危害(例如觸電風險)
患者防護 —— 保護患者免受健康危害(例如觸電風險)
過去,在設備的預期使用期限內,該標準的部分內容也被用于定期檢測。
國際電工委員會(IEC)62353 標準的目標是提供一個統一的標準,以確保操作流程的安全性,并降低依據 IEC 60601-1 標準進行測試的復雜程度。所有測試均基于符合 IEC 60601 標準的測試要求,但為了提高安全性和功能性,許多方面的要求已被取消。過去,被測設備要接受破壞性測試,而如今已不再需要這樣做了。保護導體測試電流已從 IEC 60601 標準規定的 25 安培降至 IEC 62353 標準規定的 200 毫安至 1 安培的范圍內。因此,相應的測試儀器可以做得更小、更緊湊。
圖形顯示和觸摸屏
過去,字母數字顯示屏是老式測試儀器的標準配置,而如今的多功能測試儀器則需要使用圖形顯示屏。在進行各種各樣的不同測試時,越來越多地會配備幫助屏幕。這使用戶能夠對測試設置進行再次檢查。
要快速且輕松地判斷被測設備是否已正確連接并不難。字母數字顯示屏并不適合顯示這類較為復雜的信息。就編程而言,顯示內容的呈現方式是這兩種顯示屏之間的主要區別。
就編程而言,顯示內容的呈現方式是這兩種顯示屏之間的主要區別。
例如,字母數字顯示屏的液晶顯示器(LCD)控制器存儲器中存儲著來自固定字符集的各個字符的 ASCII 碼。其優點在于:只需向相應的存儲單元寫入一個字節,就能夠讀出一個字符。然而,除了通常的固定字符集之外,無法顯示其他圖形內容。字符的外觀無法更改,也無法選擇諸如字號大小、加粗和斜體等文本屬性。
相比之下,具備圖形顯示功能的顯示屏擁有一個圖像存儲器,其中存儲著每一個像素的信息。其優點顯而易見。任何想要顯示的圖形,如圖像和標志,都可以展示出來。讀出清晰易讀的比例字體,甚至是具有不同屬性的文本,都不成問題。另一方面,這也意味著文本和圖形元素是以像素表示的形式傳輸到顯示存儲器中的,這就需要更復雜的軟件和更多的計算操作。
如今的測試儀器都配備了具備圖形顯示功能的彩色顯示屏。這使得在顯示測試過程和測量結果時能夠額外使用各種顏色。這樣一來,用戶操作起來就更加簡便、直觀。采用彩色圖形顯示屏進行可視化顯示的原因在于,人們對易用性的需求日益增長 —— 測量數據可以以圖形方式呈現,測量序列也能夠顯示出來。
為顯示屏配備觸摸屏,能為測試儀器提供一個直觀的用戶界面。觸摸屏顯示器的優勢在于,它能夠創建符合人體工程學、易于使用的用戶界面,并且當應用場景發生變化時,借助軟件就能輕松對其進行調整,而無需進行復雜且昂貴的硬件改造,從而避免產生額外成本。
使用觸摸玻璃時,需要將從觸摸玻璃上讀取的坐標值轉換為底層顯示屏的像素坐標。許多觸摸功能還需要一個簡單的時間基準,以便區分屏幕被觸摸前后的時間(例如,在按下 “按鈕” 時)。操作元件顯示在顯示屏上,因此顯示屏的功能與觸摸玻璃之間存在著緊密的關聯。
觸摸屏是一種兼具輸入和輸出功能的組合設備,在這種設備中,通過觸摸圖像的某些部分,就可以直接控制技術設備的程序運行順序。用戶看不到指令輸入的技術細節,因此會產生一種感覺,即通過手指點擊就能直接控制測試儀器。由觸摸板(在圖像上方或下方)使其具備觸摸感應功能的圖像,可以通過不同的方式生成。
無需借助鼠標或任何類似設備來控制鼠標指針,而是可以使用手指或觸控筆。在屏幕上快速輕點一下,其效果類似于鼠標點擊。通過用手指或觸控筆在觸摸屏上拖動,就可以執行拖放操作。一些系統能夠處理兩個或更多同時進行的觸摸操作,并將其作為指令(多點觸控),例如用于旋轉或縮放所顯示的元素。“多點觸控” 這個術語通常也與系統識別手勢(例如滑動)的能力相關聯。
直觀操作
“測試儀器應當易于使用,以至于無需操作說明書。”—— 如今,這已是一種非常普遍的需求,并且越來越多的新型測試儀器開始采用直觀的操作理念。
閱讀用戶手冊與直觀交互幾乎沒有關系,或者說毫無關系。對于基本功能而言,不應需要任何說明。尤其是對于提供眾多功能的新一代測試儀器來說,操作不可避免地變得越來越復雜。隨著復雜程度的增加,要對整個系統進行布局,使其所有功能都能被直觀地使用,也變得越來越困難。
為了促進測量和測試儀器的直觀操作,人體工程學的用戶界面、上下文菜單、智能向導,甚至是交互式幫助也都被加以利用。遺憾的是,測試儀器的功能對于用戶來說往往并非一目了然,因此閱讀使用說明以及隨之而來的學習過程是不可避免的。不過,已經有一些實例展示了如何改進操作理念和控制元件,以支持直觀操作。
在配備觸摸感應面板的彩色圖形顯示屏上展示所有可能的功能,并使其操作簡單易懂,這是測試儀器新發展的目標。
自動測試序列
依據現行標準和法規進行的測試,通常會一遍又一遍地遵循相同的模式。各個步驟一個接一個地排列,由用戶依次完成。自動測試序列讓這項任務變得更加輕松,用戶可以借助序列編輯器自行設置自動測試序列,也可以從設備中存儲的現有測試序列中進行選擇。
測試步驟可以通過拖放的方式輕松便捷地進行排序,然后從個人電腦傳輸到測試儀上,并作為一個獨立的序列保存下來。
對于高質量的測試儀器而言,比如用于測試電外科手術中使用的高頻發生器的儀器,即便是包含多達 150 個測試步驟的復雜測試序列,也會與用戶操作說明或自動執行的子步驟相結合。這些儀器能夠自動評估測試結果是否符合標準公差范圍。當然,隨后會根據這些結果自動生成法律規定所需的測試報告,可供打印或保存。測試值可以自動傳輸,或者根據需要手動傳輸到現有的設備管理軟件中。該軟件會發出提醒,告知即將到期的測試截止日期。
抗菌塑料
微生物在物體表面生長通常是人們不希望看到的情況。微生物在物體表面的滋生會構成衛生風險(例如在醫院和公共設施中),會損害物體表面的性能(例如由于腐蝕),還可能導致食品出現危險的變質情況。在醫療保健領域,感染問題尤為突出。在醫院中,致病微生物引發的感染可能會延緩傷口愈合,甚至危及生命,而且這些致病微生物對抗生素的敏感性越來越低(醫院感染)。預計每年歐洲約有 175 萬患者會患上嚴重的醫院感染。
因此,預防可能在醫院中傳播的感染顯得極為重要。在這種背景下,具備強效抗菌功效且價格低廉的材料的可獲得性正變得越來越重要。
即使在物體表面,也能為微生物營造不利生存環境的物質在不斷地被深入研發,并且越來越容易獲得。2015 年底,首批具有抗菌或抑菌特性的測試儀器被引入,應用于醫療保健、制藥和食品行業。
一般來說,我們會區分被動材料,這類材料僅通過其表面結構來防止微生物滋生。
相比之下,活性抗菌材料含有殺生物成分,這些成分會攻擊微生物的細胞壁,或者干擾其新陳代謝或基因組。