現代儀器(qì)儀表的發(fā)展在工業的(de)發展進程中占有至關重要的地位,我們需要關注儀器(qì)儀表的發展。在現(xiàn)代科學技術和生(shēng)產力的推動(dòng)下(xià),最初作為測量器具的(de)儀器已發展成一門較為完(wán)整的學科,並在當今國民經濟(jì)和科技(jì)發展中發揮著日益(yì)重要的作用。
我國(guó)儀器儀(yí)表業將發生新的重大轉(zhuǎn)折:
隨著科學技術的飛速發展(zhǎn)和(hé)自動化程度的不斷提高,我國儀器儀表行業也將(jiāng)發生新的變化並獲得新的發展。高科技(jì)化不但是現代儀器儀表的主要特征,而且是振興儀表工業的必由之路,也是新世紀儀器儀表(biǎo)及(jí)其產業的發展主流。
伴隨現場總線的問世,過程測控(kòng)儀表發展曆程出(chū)現了重大轉折(shé)和難得機遇。
目前現場總線已(yǐ)成為全球自動化技術的(de)熱點。現場總線是(shì)用於現場智能化儀(yí)表與控製室之(zhī)間的一(yī)種開放、全數(shù)字化、雙向、多站的(de)通信(xìn)係統。它的產生,既是廣大用戶的(de)實際需求和製造廠商間技術競爭的結果,也是計算機技術、通信技術和控製技術在工業控製領域相結合的產物和產品升級,以及為實現進一步的高精(jīng)度、高(gāo)性能(特別是(shì)多參數在線實時測控與自動測控)、高穩定、高可靠、高適應性,多(duō)功(gōng)能、低消耗等提供了巨大動力和發展空間。
應用領域,特別是非傳統應(yīng)用(yòng)領域的進一步拓展,為儀器儀表工業的持續發展注入(rù)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“二十化”。縱觀曆史,剖析現狀,展望未來,可以提出如下結論:日後(hòu),傳統的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長(zhǎng)壽命的“六(liù)高一長”的(de)方向發展。
國際儀器儀表發展趨勢:
國際儀器(qì)儀表(biǎo)發展極為迅速,近10幾年來國際儀器儀表(biǎo)發展的主要(yào)趨勢是(shì):
數字技術的(de)出現把模擬儀器的精度、分辨力與測量速度提高了幾個量級,為實現測試自動化打下了良好的基礎。計算(suàn)機的引入,使儀器的功能發(fā)生了質的變(biàn)化,從個別參量的測量轉變成測量整個係(xì)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(cóng)用單(dān)個儀器進行測量轉變成用測量係統進行測量。計算機(jī)技術在(zài)儀器儀表中的進一步(bù)滲透,使電子儀器在傳統的時域與頻(pín)域之外,又出現了(le)數(shù)據域測試。90年代,儀器儀表與測量(liàng)科學技術突破(pò)性進展是(shì)儀器儀表智能化程度的提高;DSP芯片的(de)大量問世,使儀器儀表數(shù)字(zì)信號處(chù)理功能大大加(jiā)強;微型機的(de)發展,使儀器儀表具有更強(qiáng)的數據(jù)處理能力和圖象(xiàng)處理功能;現場總線技術是90年代迅速發展起(qǐ)來的一種用於各種現場自動化設備與其控製(zhì)係統的網絡通信技術(shù),Internet和Internet技術(shù)也將進入控製領域。現代儀器儀表產品將(jiāng)向著計(jì)算機化、網絡化、智能(néng)化、多(duō)功能化的方(fāng)向發展,跨(kuà)學科的綜合設計、高精尖的製造技術使(shǐ)它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測、控製對象的全方位信息。未來10年,而更高程度的智能(néng)化應(yīng)包括理解、推理、判斷與分析等一係列功能,是數值、邏輯與知識的結合分析結果,智能化的標誌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新(xīn)型(xíng)高靈(líng)敏度、高穩定性、強抗幹擾(rǎo)能力傳感(gǎn)器技術和測試儀器儀表。如:利用高溫超導量(liàng)子幹涉儀(SGUID)開發計(jì)量測試儀器、物(wù)理學(xué)測試儀器、地理(lǐ)和地(dì)質學儀器、化學分析儀器、醫療儀器、無損材料檢測儀器(qì)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(biǎo)麵精細結構,同時根據近場光學反射偏振信息可以分辨出被(bèi)測物體的材料(liào),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)用於高精密(mì)的幾何量與機械量和多種無形態的量的測量(liàng),開發以新一代微型光纖傳導激光幹涉儀,它的測量範圍可以從(cóng)納(nà)米到幾(jǐ)米或更大的範圍,分辨率可達10mm。
現代(dài)儀(yí)器儀表產品技術趨勢:
儀器儀表作為信息工業的源頭,是以電腦和微處理器的技術為核心技術,以計算機、網絡、係統、通信、圖像顯示(shì)、自動(dòng)控製理論為共性關鍵技術(shù)基礎。這些信息技術應(yīng)用到(dào)儀器儀表中,促成儀器儀表產品(pǐn)升級為智能儀器儀(yí)表,發展成為信息工業領域中一大係(xì)列產品群體。儀器儀表產品正向智能化、微型化、網絡化和(hé)虛擬化方向迅速(sù)邁進。
微型化:儀器儀表產品微型化主要歸結(jié)於超(chāo)大(dà)規模集成(VLSI)新器件、微機電係統(MEMS)、圓片規模集成(chéng)(WSI)和多芯片(piàn)模塊(kuài)(MCM)等;采用微控技術(shù)、微加工技術、微檢(jiǎn)測技術、微(wēi)光源、微分光光學係統、微傳感器等,使(shǐ)儀器儀表產品體積縮小,精度提高。
智能化:儀器(qì)儀表產品智能化主要歸結於微處理器和人工智能技術的發展與應用。以美國德州儀器(qì)公司提出的“DSPC”概念為例(lì),以(yǐ)DSP芯(xīn)片為(wéi)核心,配合(hé)先(xiān)進的混合信號電路、ASIC電路、元件及開發工具等提供整個應用係統的解決方案。目前DSP的生產工藝正在由0.35μm轉向0.25μm、0.18μm、0.13μm,2005年可達到(dào)0.075μm。到2010年,DSP芯片的集成度將會提高11倍,單個芯片上將會集成5億隻晶體(tǐ)管。
網絡化:由(yóu)於測量(liàng)設備自動化、智能化水平的提高,多台儀器聯網已推廣應用,虛擬儀器、三維多媒體等新技術開始實用化。儀器儀(yí)表產品網絡化主要歸結於現場總線(xiàn)技術。基於現場總線的FCS(FieidbusControlSystem)將取代DCS成為控製係統(tǒng)的主角,Internet和Intranet技術也進入控製(zhì)領域,網絡化係統滲透到企業從生產到管理、直(zhí)到經營等各方麵。通過Internet網,儀器用戶之間(jiān)可異地交換信息和瀏覽,廠商能直接(jiē)與異地用戶交(jiāo)流,能及時完(wán)成(chéng)如儀器故障診斷、指(zhǐ)導用戶維修或交換新儀器改進(jìn)的(de)數據、軟件(jiàn)升級等工(gōng)作。國外著名儀器廠商正在積極研製和開發新型網絡化智能化測量設備,如美國P&SDataCom(Microchip)公司(sī)通過多年對智能(néng)設備與網絡間通訊方式(shì)的(de)研究和開發,發明了具有專利的通用(yòng)網絡(luò)通訊控製器芯片--WebChipTM,並提(tí)供了一種簡單、低價(jià)格、完整的智(zhì)能設備網(wǎng)絡連接方案。
虛(xū)擬(nǐ)化:儀器儀表產品虛擬化主要歸結於虛擬現實技術。它是一(yī)種(zhǒng)由計算機全部或部分生成的多維感覺環境,給參與者產生各種感官信息,使參與者有身臨(lín)其境的感覺,能體驗(yàn)、接受和認識客觀世界中的客觀事物,深化概念和建造新(xīn)的構想和創意。
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