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現(xiàn)代儀器儀表:看似配角的主角

發(fā)布時間:2008-03-04 作者: 來源: 瀏覽:1167

   “科學是從測量開始的?!敝茖W家門捷列夫這樣說。
      在現(xiàn)代科學技術和生產(chǎn)力的推動下,最初作為測量器具的儀器已發(fā)展成一門較為完整的學科,并在當今國民經(jīng)濟和科技發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。專家總結(jié)其作用稱:儀器儀表是科學研究的“先行官”,工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”,軍事上的“戰(zhàn)斗力”,國民活動中的“物化法官”。

      在92歲高齡的王大珩院士心目中,“儀器儀表往往被看作科研和工業(yè)生產(chǎn)的‘配角’,然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的核心組成部分,作用舉足輕重。事實證明,中國科技實力與經(jīng)濟發(fā)展的‘咽喉’,部分地被卡在儀器儀表這一關上?!?

      現(xiàn)代儀器儀表的發(fā)展在工業(yè)的發(fā)展進程中占有至關重要的地位,我們需要關注儀器儀表的發(fā)展。

      現(xiàn)代儀器儀表的分類:

      根據(jù)國際發(fā)展潮流和我國的現(xiàn)狀,現(xiàn)代儀器儀表按其應用領域和自身技術特性大致劃分為6個大類,即工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)、科學儀器、電子與電工測量、醫(yī)療儀器、各類專用儀器,傳感器與儀器儀表元器件及材料。

    ?工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng),主要指工業(yè),特別是流程產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中應用的各類檢測儀表、執(zhí)行機構(gòu)與自動控制系統(tǒng)裝置。

    ?科學儀器主要指應用于科學研究、教學實驗、計量測試、環(huán)境監(jiān)測、質(zhì)量和安全檢查等各個方面的儀器儀表。

    ?電子與電工測量儀器,主要指低頻、高頻、超高頻、微波等各個頻段測試計量專用和通用儀器儀表。

    ?醫(yī)療儀器主要指用于生命科學研究和臨床診斷治療的儀器。

    ?各類專用儀器指農(nóng)業(yè)、氣象、水文、地質(zhì)、海洋、核工業(yè)、航空、航天等各個領域應用的專用儀器。

    ?傳感器與儀器儀表元器件及材料。

      我國儀器儀表業(yè)將發(fā)生新的重大轉(zhuǎn)折:

      隨著科學技術的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高,我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。

      世界近20年來,微電子技術、計算機技術、精密機械技術、高密封技術、特種加工技術、集成技術、薄膜技術、網(wǎng)絡技術、納米技術、激光技術、超導技術和生物技術等高新技術得到了迅猛發(fā)展。近10年來,由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W研究成果,以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡技術推廣應用成果等在內(nèi)的一大批當代最新技術成果的競相問世,使得儀器儀表領域發(fā)生了根本性的變革。通過分析可以看出,高科技化不但是現(xiàn)代儀器儀表的主要特征,而且是振興儀表工業(yè)的必由之路,也是新世紀儀器儀表及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。

      伴隨現(xiàn)場總線的問世,過程測控儀表發(fā)展歷程出現(xiàn)了重大轉(zhuǎn)折和難得機遇。

      目前現(xiàn)場總線已成為全球自動化技術的熱點?,F(xiàn)場總線是用于現(xiàn)場智能化儀表與控制室之間的一種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。它的產(chǎn)生,既是廣大用戶的實際需求和制造廠商間技術競爭的結(jié)果,也是計算機技術、通信技術和控制技術在工業(yè)控制領域相結(jié)合的產(chǎn)物和產(chǎn)品升級,以及為實現(xiàn)進一步的高精度、高性能(特別是多參數(shù)在線實時測控與自動測控)、高穩(wěn)定、高可靠、高適應性,多功能、低消耗等提供了巨大動力和發(fā)展空間。

    應用領域,特別是非傳統(tǒng)應用領域的進一步拓展,為儀器儀表工業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了新活力、新動力。

    儀器儀表產(chǎn)品的總體發(fā)展趨勢是“六高一長”和“二十化”。縱觀歷史,剖析現(xiàn)狀,展望未來,可以提出如下結(jié)論:日后,傳統(tǒng)的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩(wěn)定、高可靠、高環(huán)保和長壽命的“六高一長”的方向發(fā)展。

    國際儀器儀表發(fā)展趨勢:

    國際儀器儀表發(fā)展極為迅速,近10幾年來國際儀器儀表發(fā)展的主要趨勢是:

    數(shù)字技術的出現(xiàn)把模擬儀器的精度、分辨力與測量速度提高了幾個量級,為實現(xiàn)測試自動化打下了良好的基礎。計算機的引入,使儀器的功能發(fā)生了質(zhì)的變化,從個別參量的測量轉(zhuǎn)變成測量整個系統(tǒng)的特征參數(shù),從單純的接受、顯示轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂?、分析、處理、計算與顯示輸出,從用單個儀器進行測量轉(zhuǎn)變成用測量系統(tǒng)進行測量。計算機技術在儀器儀表中的進一步滲透,使電子儀器在傳統(tǒng)的時域與頻域之外,又出現(xiàn)了數(shù)據(jù)域測試。90年代,儀器儀表與測量科學技術突破性進展是儀器儀表智能化程度的提高;DSP芯片的大量問世,使儀器儀表數(shù)字信號處理功能大大加強;微型機的發(fā)展,使儀器儀表具有更強的數(shù)據(jù)處理能力和圖象處理功能;現(xiàn)場總線技術是90年代迅速發(fā)展起來的一種用于各種現(xiàn)場自動化設備與其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信技術,Internet和Internet技術也將進入控制領域。現(xiàn)代儀器儀表產(chǎn)品將向著計算機化、網(wǎng)絡化、智能化、多功能化的方向發(fā)展,跨學科的綜合設計、高精尖的制造技術使它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象的全方位信息。未來10年,而更高程度的智能化應包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能,是數(shù)值、邏輯與知識的結(jié)合分析結(jié)果,智能化的標志是知識的表達與應用。利用物理學的新效應和高新技術及其成就開發(fā)新型高靈敏度、高穩(wěn)定性、強抗干擾能力傳感器技術和測試儀器儀表。如:利用高溫超導量子干涉儀(SGUID)開發(fā)計量測試儀器、物理學測試儀器、地理和地質(zhì)學儀器、化學分析儀器、醫(yī)療儀器、無損材料檢測儀器等。利用橢偏技術來檢測光纖、光學玻璃等,它與近場光學相結(jié)合,不僅可以測量表面精細結(jié)構(gòu),同時根據(jù)近場光學反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料,這是目前實驗研究新探索。將可調(diào)諧穩(wěn)頻激光光譜儀技術用于高精密的幾何量與機械量和多種無形態(tài)的量的測量,開發(fā)以新一代微型光纖傳導激光干涉儀,它的測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍,分辨率可達10mm。

    現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展關鍵技術:

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