现代仪器仪表:看似配角的主角-西安华恒仪表制造有限公司
现代仪器仪表:看似配角的主角
信息来源: 华恒 | [ 2013-09-16 ] 点击量: 1134

  在现代科学技术和生产力的推动下,最初作为测量器具的仪器已发展成一门较为完整的学科,并在当今国民经济和科技发展中发挥着日益重要的作用。专家总结其作用称:仪器仪表是科学研究的“先行官”,工业生产的“倍增器”,军事上的“战斗力”,国民活动中的“物化法官”。

  在92岁高龄的王大珩院士心目中,“仪器仪表往往被看作科研和工业生产的‘配角’,然而它早已成为我国科技发展和提升工业产品质量的核心组成部分,作用举足轻重。事实证明,中国科技实力与经济发展的‘咽喉’,部分地被卡在仪器仪表这一关上。”

  现代仪器仪表的发展在工业的发展进程中占有至关重要的地位,我们需要关注仪器仪表的发展。

  现代仪器仪表的分类:根据国际发展潮流和我国的现状,现代仪器仪表按其应用领域和自身技术特性大致划分为6个大类,即工业自动化仪表与控制系统、科学仪器、电子与电工测量、医疗仪器、各类专用仪器,传感器与仪器仪表元器件及材料。

  我国仪器仪表业将发生新的重大转折:随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高,我国仪器仪表行业也将发生新的变化并获得新的发展。世界近20年来,微电子技术、计算机技术、精密机械技术、高密封技术、特种加工技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术和生物技术等高新技术得到了迅猛发展。近10年来,由于包括纳米级的精密机械研究成果、分子层次的现代化学研究成果、基因层次的生物学研究成果,以及高精密超性能特种功能材料研究成果和全球网络技术推广应用成果等在内的一大批当代最新技术成果的竞相问世,使得仪器仪表领域发生了根本性的变革。通过分析可以看出,高科技化不但是现代仪器仪表的主要特征,而且是振兴仪表工业的必由之路,也是新世纪仪器仪表及其产业的发展主流。

  伴随现场总线的问世,过程测控仪表发展历程出现了重大转折和难得机遇。目前现场总线已成为全球自动化技术的热点。现场总线是用于现场智能化仪表与控制室之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。它的产生,既是广大用户的实际需求和制造厂商间技术竞争的结果,也是计算机技术、通信技术和控制技术在工业控制领域相结合的产物和产品升级,以及为实现进一步的高精度、高性能(特别是多参数在线实时测控与自动测控)、高稳定、高可靠、高适应性,多功能、低消耗等提供了巨大动力和发展空间。

  应用领域,特别是非传统应用领域的进一步拓展,为仪器仪表工业的持续发展注入了新活力、新动力。仪器仪表产品的总体发展趋势是“六高一长”和“二十化”。纵观历史,剖析现状,展望未来,可以提出如下结论:日后,传统的仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展。

  国际仪器仪表发展趋势:国际仪器仪表发展极为迅速,近10几年来国际仪器仪表发展的主要趋势是:数字技术的出现把模拟仪器的精度、分辨力与测量速度提高了几个量级,为实现测试自动化打下了良好的基础。计算机的引入,使仪器的功能发生了质的变化,从个别参量的测量转变成测量整个系统的特征参数,从单纯的接受、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出,从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。计算机技术在仪器仪表中的进一步渗透,使电子仪器在传统的时域与频域之外,又出现了数据域测试。

  90年代,仪器仪表与测量科学技术突破性进展是仪器仪表智能化程度的提高;DSP芯片的大量问世,使仪器仪表数字信号处理功能大大加强;微型机的发展,使仪器仪表具有更强的数据处理能力和图象处理功能;现场总线技术是90年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术,Internet和Internet技术也将进入控制领域。现代仪器仪表产品将向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向发展,跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象的全方位信息。

  未来10年,而更高程度的智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能,是数值、逻辑与知识的结合分析结果,智能化的标志是知识的表达与应用。利用物理学的新效应和高新技术及其成就开发新型高灵敏度、高稳定性、强抗干扰能力传感器技术和测试仪器仪表。如:利用高温超导量子干涉仪(SGUID)开发计量测试仪器、物理学测试仪器、地理和地质学仪器、化学分析仪器、医疗仪器、无损材料检测仪器等。利用椭偏技术来检测光纤、光学玻璃等,它与近场光学相结合,不仅可以测量表面精细结构,同时根据近场光学反射偏振信息可以分辨出被测物体的材料,这是目前实验研究新探索。将可调谐稳频激光光谱仪技术用于高精密的几何量与机械量和多种无形态的量的测量,开发以新一代微型光纤传导激光干涉仪,它的测量范围可以从纳米到几米或更大的范围,分辨率可达10mm。

  现代仪器仪表发展关键技术:

  ①传感技术:传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础,它也是仪器仪表实现控制的基础。

  ②系统集成技术:系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平,特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响。

  ③智能控制技术:智能控制技术是人类以接近最佳方式,通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术,是直接涉及测控系统的效益发挥的技术,是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。

  ④人机界面技术:人机界面技术主要为方便仪器仪表操作人员或配有仪器仪表的主设备、主系统的操作员操作仪器仪表或主设备、主系统服务。

  ⑤可靠性技术:随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大,可靠性技术特别是在一些军事、航空航天、电力、核工业设施,大型工程和工业生产中起到提高战斗力和维护正常工作的重要作用。