“科(kē)學是從測量開始的。”著名科學家門捷列夫這樣說。
在現代科學技術和生產力的推動(dòng)下,最初作為測量器具的儀器已(yǐ)發展(zhǎn)成一門較為(wéi)完整的學(xué)科,並在當今國民經濟和(hé)科技發展中發揮著日益重要的作用。專家總結其作用稱:儀器儀表是科學研究的“先行官”,工業生產的“倍(bèi)增器”,軍(jun1)事上的“戰鬥力”,國民活動中的“物化法官(guān)”。
在92歲高齡的(de)王大珩(héng)院士心目(mù)中,“儀器儀表往往被看作科研和工業生產的‘配角’,然而它早已成為(wéi)我國科技發展和提升工業產品質量的核心組成(chéng)部分,作用舉足輕重。事實證明,中國(guó)科技實(shí)力與經濟發展的‘咽喉’,部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上。”
現代儀器儀表的發展在(zài)工業的發展進程中占有至關重要的地位,我們需要關注儀(yí)器儀表的發(fā)展。
現代儀器儀表的分類:
根據國際發展潮流和我國的現狀,現代儀器儀表按其應用領域(yù)和自身(shēn)技術特性大致(zhì)劃分為6個大(dà)類,即工(gōng)業自動化(huà)儀表與控製係統、科學儀器、電子與電工測量、醫療儀器、各(gè)類專用儀器(qì),傳感器與儀器儀表元(yuán)器件及(jí)材料。
?工業(yè)自動化儀表與控製係(xì)統,主(zhǔ)要(yào)指工業,特別是流程產業生產過程中應用的各類檢(jiǎn)測儀表(biǎo)、執行機構與(yǔ)自(zì)動控製係統裝置。
?科學儀器主要指應用於(yú)科學研究、教學實驗、計(jì)量(liàng)測試、環境監測、質量和安(ān)全檢查等各(gè)個方麵的儀器儀表。
?電子與電(diàn)工測量儀器,主要(yào)指(zhǐ)低頻、高頻、超高頻、微波等(děng)各個頻段測(cè)試計量專用和通用儀器儀表(biǎo)。
?醫療儀器主要指用於生命科學研(yán)究和臨床診斷治療的儀器。
?各類專用儀器指(zhǐ)農業、氣象、水文、地質、海洋、核工業、航空、航(háng)天等各個領域應用的專用儀器(qì)。
?傳感器與儀器儀表元器件及材料。
我(wǒ)國儀器儀表業將發生新的(de)重大轉折(shé):
隨著科學技術的飛速發展和自動化程度的不(bú)斷提高,我國儀器儀表行業也將發生新的變化並(bìng)獲得新(xīn)的發展。
世界近20年來,微電(diàn)子技術、計算機技術、精(jīng)密機(jī)械技術、高密封技術、特種(zhǒng)加工技術、集成技術、薄膜技術(shù)、網絡技術、納米技術、激光技術、超導技術和生(shēng)物技術等高新技術得到了迅(xùn)猛發展。近10年來,由於包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代(dài)化學(xué)研究成果、基因層次的(de)生物(wù)學研究成(chéng)果,以及高精(jīng)密超性能特種功能材料研究(jiū)成(chéng)果和全球網絡技術推廣應(yīng)用成(chéng)果等在內的一大(dà)批當代最(zuì)新技術成果的競相問世,使得(dé)儀器儀表(biǎo)領域發生了根本性的變革(gé)。通過分析可以看(kàn)出,高科技化不但是現代儀器儀表的主要特征,而且是振興儀(yí)表工業的必由之路,也(yě)是新世紀儀器儀表(biǎo)及(jí)其產業的發展主(zhǔ)流。
伴隨現(xiàn)場總線(xiàn)的問世,過(guò)程測控儀表發展曆程出現了(le)重大轉折和難得機遇。
目前現場總線已成為全球自動化技術的熱點。現場總線是用於現(xiàn)場智能化儀表與控製室(shì)之間的一種開放(fàng)、全數字(zì)化、雙向、多站的通(tōng)信係統。它的產生,既是廣大用戶(hù)的實際需(xū)求和製造(zào)廠商間技術競爭的結果,也是計算機技術(shù)、通(tōng)信(xìn)技術和控製技術在工業控製領域相(xiàng)結合的產物和產品升級(jí),以及為實現進一步的高精度、高性能(特別是多參(cān)數在(zài)線實(shí)時測控與自(zì)動測控)、高(gāo)穩定、高可靠、高適應性(xìng),多功能、低消耗等提供了(le)巨大動力和發展空間。
應用領域,特別是非傳統應用領域(yù)的進一步拓(tuò)展,為儀器儀表(biǎo)工業的持續發展注入了新活力、新動力。
儀器儀表產品的總體發展趨勢是“六高一長”和(hé)“二十化”。縱觀曆史(shǐ),剖析現(xiàn)狀(zhuàng),展望未來,可以提出如下結論(lùn):日後,傳統的儀器儀表將仍然朝著高性能(néng)、高精度、高靈敏(mǐn)、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的“六高一長”的(de)方向發展。
國際儀器儀表發展(zhǎn)趨勢(shì):
國際儀器儀表發展極(jí)為迅(xùn)速(sù),近10幾(jǐ)年來國際(jì)儀器儀表發展的主(zhǔ)要趨勢是:
數字技(jì)術的出現把模擬(nǐ)儀器的精度、分辨力與測量速度提高了幾個量(liàng)級(jí),為實現測試自動化打下了良好的基礎。計算機的引入,使儀器的功能發生了質的變化,從(cóng)個別(bié)參量的測(cè)量(liàng)轉變成測量整個(gè)係統的特征參數,從單純的接受、顯示轉變為控製、分析、處理、計算與顯示輸出,從用單個儀器進行測量轉變成用測量係統進行測量。計算機技術在儀器儀(yí)表中(zhōng)的進一步滲透,使電子儀器在傳統的時(shí)域與(yǔ)頻域之外,又出現了數據域測試。90年代,儀器儀表與測量科學技術突破性進(jìn)展是儀器儀表智能化程度的提高;DSP芯片的大量問(wèn)世,使(shǐ)儀器(qì)儀表數(shù)字信號處理功能大大加強(qiáng);微型機的發展,使儀器儀表具有更強的數據處理能力和(hé)圖象處理功能;現場總線技術是90年代迅速發展起來的(de)一種用於各種(zhǒng)現場自動化設備與(yǔ)其控製係(xì)統的網絡通信技術,Internet和Internet技術也將進入控製領域。現代儀器儀表產品將向著計算機化、網絡化、智(zhì)能化、多功能化的方(fāng)向發展,跨學科的綜合設計、高精尖的製(zhì)造技術使它能更高速、更(gèng)靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢(jiǎn)測(cè)、控製對象的全方位信息。未來10年,而更高程度的智能化應包括理解、推理(lǐ)、判斷與分析等一係列功能,是(shì)數值、邏輯(jí)與知識(shí)的結合分析結果,智能化的標誌是知識的表達與應用(yòng)。利用(yòng)物理學的新效應和高新技術及其(qí)成就(jiù)開發新型高靈敏度、高穩定性、強抗幹擾(rǎo)能(néng)力傳感器技術(shù)和測試儀器儀表(biǎo)。如:利用高溫超(chāo)導量子幹涉儀(SGUID)開發計量測試儀器(qì)、物理學測試儀器、地理和地質學儀器(qì)、化學分析儀器(qì)、醫療儀器、無損材料檢測儀器等。利用橢偏技(jì)術來檢測光(guāng)纖、光學玻璃等,它與近場光學相結合,不僅可以測量表麵精細結構,同時根據近場光學反射偏振信息可(kě)以分辨出被測物體的材料,這是目前實驗研究新探索。將可調諧穩頻激光光譜儀技術(shù)用(yòng)於高精密的幾何量與機械量和多(duō)種無形態的量的測量,開發以(yǐ)新一代微(wēi)型光纖傳導激(jī)光幹涉儀,它的測量範(fàn)圍可以從納(nà)米到幾米或更大的範圍,分辨率可達10mm。
現代儀器儀表發展關鍵技術:
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