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測量控制與儀器儀表的國際發展趨勢

2019-6-28 11:58:03      點擊:

 數字技術的出現把模擬儀器儀表的測量控制精度、靈敏度、速度及可靠性提高了幾個量級,為實現測量控制自動化打下了良好的基礎。

 

    具體來說測量控制與儀器儀表的國際發展趨勢,可以總結為以下主要特點:

 

    技術指標不斷提高就如奧林匹克運動的口號是更高、更快、更強一樣,測量控制與儀器儀表在提高測量控制的技術指標和功能上是永遠的追求,測量控制與儀器儀表的技術指標水平是一個國家測量控制與儀器儀表水平的量化標志。

 

    以擴大檢測范圍指標來說,如電壓從納伏~100萬伏;電阻從超導至1014Ω。以提高測量精度指標來說,工業參數測量提高至0.02%以上,航空航天參數測量達到0.05%以上,計量精度和科學儀器達到的精度更是與時俱進。以提高測量的靈敏度來說更是向單個粒子、分子、原子級發展。提高測量速度(響應速度),靜態0.1~0.02ms,動態為1us。提高可靠性,一般要求為2~5萬小時,高可靠要求25萬小時。穩定性(年變化)<&#177;0.05%(高精度儀器)或<&#177;0.1%(一般儀器)。提高產品環境適應性,根據不同用戶的要求,有高溫、高濕、高塵、腐蝕、振動、沖擊、電磁場、輻射、深水、雨淋、高電壓、低氣壓等條件下的適應性。

 

    測量單元微小型化、智能化測量控制與儀器儀表大量采用新的傳感器、大規模和超大規模集成電路、計算機及專家系統等信息技術產品,不斷向微小型化、智能化發展,從目前出現的“芯片式儀器儀表”,“芯片實驗室”、“芯片系統”等看,測量單元的微小型化和智能化將是長期發展趨勢。從應用技術看,微小型化和智能化測量單元的嵌入式連接和聯網應用技術得到重視。

 

    測控范圍向立體化、全球化擴展,測量控制向系統化、網絡化發展隨著儀器儀表所測控的既定區域不斷向立體化、全球化甚至星球化發展,儀器儀表和測控裝置已不再呈單個裝置形式,它必然向測控裝置系統化、網絡化方向發展。例如一個大型水電站的測控系統,僅檢測大壩安全性的傳感器就達數千個,此外各個發電機組狀態及水位情況的檢測控制點(I/O測控點)將超過萬點,要達到大型水電站的正常發電和送電,必須將各個測控點的測控裝置形成一個有機的測控網絡系統。又例如衛星測控系統,運載火箭上配置的各種傳感器就達到數千,而衛星上各種測控裝置構成一個完整的自動測控系統,然后和多個地面站的測控系統構成一個廣域測控系統。

 

    便攜式、手持式以至個性化儀器儀表大量發展隨著生產的發展和人民生活水平的提高,人們對自己的生活質量和健康水平日益關注,檢測與人們生活密切相關的各類商品、食品質量的儀器儀表,預防和治療疾病的各種醫療儀器是今后發展的一個重要趨勢。科學儀器的現場化、實時在線化,特別是家庭和個人使用的健康狀況和疾病警示儀器儀表將有較大發展。

 

    國內儀器儀表技術應用現狀及最新發展速度相對較慢。目前,我國儀器儀表行業現狀門類齊全,有一定行業基礎,在發展中國家,屬“上游”,但與發達國家差距明顯。受體制、機制、經濟及科技綜合水平、管理、人才等條件的制約,企業“多、散、弱”,科技開發能力不強,產品穩定性、可靠性有差距,市場出現高中檔產品以三資和進口為主,中低檔產品以中資企業為主的局面,而且由于市場規模、人力成本、行業基礎等比較優勢,一些量大、面廣的產品將成為生產和出口的主力。

 

    2011的中國儀器儀表市場或將沒有2010那樣喜人的增長速度,但是依舊會是一個平穩增長的態勢。今年前5個月儀器儀表及文辦機械制造業投資額達116億元,同比增長39%。海關數據顯示,儀器儀表一季度出口額為94.41億美元,同比增長40.2%。一季度進口額179.70億美元,同比增長35%。

 

    在旺盛市場需求的帶動下和國家宏觀調控政策的引導下,我國的儀器儀表行業呈現出快速、健康的發展態勢。根據全世界各大儀表企業的動作,我們不難發現數字化、智能化、網絡化的儀器產品將成為市場主流。除了產品的進一步提高外,工程和項目集成技術、軟件開發、應用和維修服務等將成為行業新的增長點。

 

    大量采用新的科研成果和高新技術測量控制與儀器儀表作為人類認識世界、改造世界的第一手工具,是人類進行科學研究和工程技術開發的最基本工具。人類很早就懂得“工欲善其事,必先利其器”的道理,新的科學研究成果和發現如信息論、控制論、系統工程理論,微觀和宏觀世界研究成果及大量高新技術如微弱信號提取技術,計算機軟、硬件技術,網絡技術,激光技術,超導技術,納米技術等均成為測量控制與儀器儀表科學技術發展的重要動力。儀器儀表不僅本身已成為高技術的新產品,而且利用新原理、新概念、新技術、新材料和新工藝等最新科技成果集成的裝置和系統層出不窮。

 

    計算機的引入,使儀器的功能發生了質的變化,從個別參量的測量轉變成測量整個系統的特征參數,從單純的接收、顯示轉變為控制、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系統進行測量。

 

    90年代,測量控制與儀器儀表科技的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,使儀器儀表數字信號處理功能大大加強;微型機的發展,使儀器儀表具有更強的數據處理能力和圖像處理功能;現場總線技術是九十年代迅速發展起來的一種用于各種現場自動化設備與其控制系統的網絡通信技術,Internet和Intranet技術也將進入控制領域。現代儀器儀表產品將向著數字化、網絡化、智能化、集成化的方向發展,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。

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