現(xiàn)代國情下的儀器儀表地位和未來發(fā)展趨勢

視點在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的推動下，*初作為測置器具的儀器己發(fā)展成一為個完整的學(xué)科，并在當(dāng)今國民經(jīng)濟和科技發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。專家總作用稱：儀器儀表是科學(xué)研究的“先行官”，工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器'**上的”戰(zhàn)斗力“，國民活動中的”物化法“。

在92歲高齡的王大士心目中，“儀器儀表往往被看作科研和工配角，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廈門宇電溫控儀這一關(guān)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(guān)重要的地位，謝門需要關(guān)注儀器儀表的發(fā)展。

現(xiàn)代儀器儀表：看似配角的主角現(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(yīng)用領(lǐng)域和自身技術(shù)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(xué)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。

1、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(yīng)用的各類檢測儀表、執(zhí)行機構(gòu)與自動控制系統(tǒng)裝置。

2、科學(xué)儀器主要指應(yīng)用于科學(xué)研究、教學(xué)實驗、計量測試、環(huán)境監(jiān)測、質(zhì)量和**檢等各個方面的儀器儀表。

3、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。

4、醫(yī)療儀器主要指用于生命科學(xué)研究和臨床診斷**的儀器。

5、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(lǐng)域應(yīng)用的專用儀器。

6、傳感器高精度溫度計與儀器儀表元器件及材料。

我國儀器儀表此將發(fā)生新的重大轉(zhuǎn)折隨著科學(xué)技術(shù)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(shù)。計算機技術(shù)。精密機械技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)。集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)和生物技術(shù)等高新技術(shù)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(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)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(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等在內(nèi)的一大批當(dāng)代*新技術(shù)成果的競相問世，使得儀器儀表領(lǐng)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)場總線廈門宇電無紙記錄儀的問世，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(shù)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(shù)競爭的結(jié)果，也是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)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(yīng)性，多功能、低消耗等提供了巨大動力和發(fā)展空間。

應(yīng)用領(lǐng)域，特別是非傳統(tǒng)（應(yīng)用領(lǐng)域的進一步）拓展，為儀器儀表工業(yè)的持續(xù)發(fā)展注人了新活力、新動力。

儀器儀表產(chǎn)品的總體發(fā)展趨勢是日后，傳統(tǒng)的儀器儀表將仍然朝著高性能、篼精度、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(shù)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ft級，為實現(xiàn)測試自動化打下了良好的基礎(chǔ)。計算機的引人，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。計箅與顯示輸出，從用單個儀器進行測量轉(zhuǎn)變成用測童系統(tǒng)進行測童。計算機技術(shù)在儀器儀表中的進一步滲透，使電子儀器智能調(diào)節(jié)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(xué)技術(shù)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(shù)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(shè)備與其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，Internet和Internet技術(shù)也將進入控制領(lǐng)域?，F(xiàn)代儀器儀表產(chǎn)品將向著計算機化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，多功能化的方向發(fā)展，跨學(xué)科的綜合設(shè)計、高精尖的制造技術(shù)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(yīng)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(biāo)志是知識的表達與應(yīng)用。

利用物理學(xué)的新效應(yīng)和高新技術(shù)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(shù)和測試儀器儀表。如：利用高溫超導(dǎo)童子干涉儀（SGUID）開發(fā)計量測試儀器，物理學(xué)測試儀器、地理和地質(zhì)學(xué)儀器?；瘜W(xué)分析儀器廈門宇電巡檢儀、醫(yī)療儀器、無損材料檢測儀器等。利用橢偏技術(shù)來檢測光纖、光學(xué)玻璃等，它與近場光學(xué)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(xué)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(shù)用于高精密的幾何童與機械童和多種無形態(tài)的量的測量，開發(fā)以新一代微型光纖傳導(dǎo)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1mm。

現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)：

（1）傳感技術(shù)：傳感技術(shù)不僅是儀器儀表實現(xiàn)檢測的基礎(chǔ)，它也是儀器儀表實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。

（2）系統(tǒng)集成技術(shù)：系統(tǒng)集成技術(shù)直接影響儀器儀表和測童控制科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用廣度和水平，特別是對大工程、大系統(tǒng)。大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響。

（3）智能控制技術(shù)：智能控制技術(shù)是人類以接近*佳方式，通過測控系統(tǒng)以接近*佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備電爐控制柜、系統(tǒng)達到既定目標(biāo)的技術(shù)，是直接涉及測控系統(tǒng)的效益發(fā)揮的技術(shù)，是從信息技術(shù)向知識經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。智能控制技術(shù)可以說是測控系統(tǒng)中*重要和*關(guān)鍵的軟件資源。

（4）人機界面技術(shù)：人機界面技術(shù)主要為方便儀器儀表操作人員或配有儀器儀表的主設(shè)備、主系統(tǒng)的操作員操作儀器儀表或主設(shè)備、主系統(tǒng)服務(wù)。

（5）可靠性技術(shù)：隨著儀器儀表和測控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，可靠性技術(shù)特別是在一些**、航空航天、電力、核工業(yè)設(shè)施，大型工程和工業(yè)生產(chǎn)中起到提高戰(zhàn)斗力和維護正常工作的重要作用。

現(xiàn)代儀器儀表產(chǎn)品技術(shù)趨勢儀器儀表作為信息工業(yè)的源頭，是以電腦和微處理器的技術(shù)為核心技術(shù)，以計算機、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、通信。圖像顯示。

自動控制理論為共性關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。這些信息技術(shù)應(yīng)用到儀器儀表中，促成儀器儀表產(chǎn)品升級為智能儀器儀表，發(fā)展成為信息工業(yè)領(lǐng)域中一大系列產(chǎn)品群體。

儀器儀表產(chǎn)品正向智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化方向迅速邁進

微型化：儀器儀表產(chǎn)品微型化主要歸結(jié)于超大規(guī)模集成（VLSI）新器件，微機電系統(tǒng)（MEMS）、圓片規(guī)模集成（WSI）和多芯片模塊（MCM）等，采用微控技術(shù)、微加工技術(shù)。微檢測技術(shù)，微光源宇電流量積算儀、微分光光學(xué)系統(tǒng)。微傳感器等，使儀器儀表產(chǎn)品體積縮小，精度提高。

智能化：儀器儀表產(chǎn)品智能化主要歸結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。以美國德州儀器公司提出的件及開發(fā)工具等提供整個應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。目前DSP的生產(chǎn)工藝正在由0.35mm轉(zhuǎn)向0.25nm、0.18mm、0.13mm，2005年可達到0.075nm.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5億只晶體管。

網(wǎng)絡(luò)化：由于測量設(shè)備自動化、智能化水平的提篼，多臺儀器聯(lián)網(wǎng)已推廣應(yīng)用，虛擬儀器、三維多媒體等新技術(shù)開始實用化。儀器儀表產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化主要歸結(jié)于現(xiàn)場總線技術(shù)?；诂F(xiàn)場總線的FCS（Fieidbus Control System）將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角，Intemet和Intranet技術(shù)也進人控制領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)滲透到企業(yè)從生產(chǎn)到管理、直到經(jīng)營等各方面。通過Internet網(wǎng)，儀器用戶之間可異地交換信息和瀏覽，廠商能直接與異地用戶交流，能及時完成如儀器故障診斷、指導(dǎo)用戶維修或交換新儀器改進的數(shù)據(jù)、軟件升級等工作。國外有名儀器廠商正在積極研制和開發(fā)新型網(wǎng)絡(luò)化智能化測童設(shè)備，如美國PSData Com（Microchip）公司通過多年對智能設(shè)備宇電PID調(diào)節(jié)儀與網(wǎng)絡(luò)間通訊方式的研究和開發(fā)，發(fā)明了具有**的通用網(wǎng)絡(luò)通訊控制器芯片一一Web ChipTM，并提供了一種簡單、低價格，完整的智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接方案。

虛擬化：儀器儀表產(chǎn)品虛擬化主要歸結(jié)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)。它是一種由計算機全部或部分生成的多維感覺環(huán)境，給參與者產(chǎn)生各種感官信息，使參與者有身臨其境的感覺，能體驗、接受和認識客觀世界中的客觀事物，深化概念和建造新的構(gòu)想和創(chuàng)意。