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現(xiàn)代儀表今后的發(fā)展方向
2018-08-21 01:23:59
縱觀現(xiàn)代儀表所呈現(xiàn)出的上述發(fā)展特點(diǎn)和趨勢，各類儀器儀表在按上述特點(diǎn)發(fā)展的同時也表現(xiàn)出不同發(fā)展方向，并且今后將會向著如下方向發(fā)展：
(1)工業(yè)自動化儀表其發(fā)展重點(diǎn)將是基于現(xiàn)場總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表。將過去需要多臺變送器多個任務(wù)系統(tǒng)共同完成的工作由一臺智能化儀表來完成，并且具有自診斷、自校正、自動維護(hù)等多種智能化功能。另外，隨著數(shù)字處理技術(shù)的快速發(fā)展，以及工業(yè)現(xiàn)場處理對控制速度和精度要求的提高，數(shù)字技術(shù)在工業(yè)儀表中的應(yīng)用日益廣泛，推進(jìn)了工業(yè)儀器儀表的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程，今后將逐步完成自動控制儀表從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變?！ ?br />
(2)電工儀器儀表電工儀表是實(shí)現(xiàn)電磁測量過程中所需技術(shù)工具的總稱。按測量對象不同可分為電流表、電壓表、功率表、電度表、歐姆表等。這類儀表的工作原理大多基于磁電轉(zhuǎn)換原理構(gòu)成，目前已發(fā)展的比較完善，今后將會從儀表的長壽命、數(shù)字化以及便攜式和低能耗等方面進(jìn)一步增強(qiáng)其功能，另外，一些特種專用電測儀表和電網(wǎng)計(jì)量自動管理系統(tǒng)的發(fā)展也會使上述儀表的使用和管理更加方便。
(3)科學(xué)測試儀器尤其是煤質(zhì)分析儀器面對資源短缺，水資源危機(jī)、生態(tài)環(huán)境惡劣的嚴(yán)峻局面，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，必須加強(qiáng)生命科學(xué)、食品安全、環(huán)境保護(hù)、公共安全(包括反恐、反毒)、商品質(zhì)檢、臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)等領(lǐng)域的研究和發(fā)展，因此，科學(xué)測試儀器的發(fā)展將主要滿足這些領(lǐng)域的未來需求，今后的發(fā)展也以上述領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)，不斷涌現(xiàn)出過程分析儀器、環(huán)保監(jiān)測儀器儀表、工業(yè)爐窯節(jié)能分析儀器以及工業(yè)、汽車排放檢測儀、大地測量儀、電
子速測儀、測量型全球定位系統(tǒng)以及其他實(shí)驗(yàn)機(jī)、實(shí)驗(yàn)室儀器等新產(chǎn)品。
(4)各類專用儀器這類儀表指在環(huán)境、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。這些儀表根據(jù)其所在領(lǐng)域的不同具有不同的發(fā)展趨勢，本文僅以環(huán)保儀器儀表和分析化學(xué)儀器為例對其發(fā)展方向作一簡要說明。環(huán)保儀器儀表：隨著全球性水資源的缺乏以及人類生態(tài)環(huán)境的惡化，國際社會以及我國都越來越注重加強(qiáng)對生存環(huán)境的保護(hù)，其中對大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境的環(huán)保監(jiān)測是重中之中，因此，相應(yīng)的環(huán)保自動化檢測與控制儀表是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向；分析化學(xué)儀器：分析化學(xué)的突破將促進(jìn)生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、新材料科學(xué)及制藥工業(yè)的實(shí)質(zhì)性發(fā)展，其水平高低極大地影響國際貿(mào)易、醫(yī)藥和食品安全及其標(biāo)準(zhǔn)制定，分析檢測直接影響到工業(yè)生產(chǎn)過程控制和產(chǎn)品的質(zhì)量，能從多方面拉動國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這是中科院有關(guān)專家的感言。
隨著生命、環(huán)境、新材料科學(xué)的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)、光學(xué)、微加工、數(shù)據(jù)處理和模擬技術(shù)的引入，分析化學(xué)進(jìn)入了一個新的階段。但總體上與國際水平仍有較大的差距，特別是在新技術(shù)、新方法和新儀器的研究和應(yīng)用方面的差距更為明顯。今后應(yīng)重點(diǎn)研究的方向包括：高通量分析，即在單位時間內(nèi)可分析測試大量的樣品；極端條件分析，其中單分子單細(xì)胞分析與操縱為目前熱門的課題；在線、實(shí)時、現(xiàn)場或原位分析，即從樣品采集到數(shù)據(jù)輸出，實(shí)現(xiàn)快速的或一條龍的分析；聯(lián)用技術(shù)，即將兩種(或兩種以上)分析技術(shù)聯(lián)接，互相補(bǔ)充，從而完成更復(fù)雜的分析任務(wù)。
(5)醫(yī)療儀器：在先進(jìn)科技的推動下，醫(yī)療儀器相關(guān)技術(shù)日新月異，納米機(jī)械元件、隨身佩戴式化學(xué)感測器、居家保健應(yīng)用醫(yī)療器材等已成為未來醫(yī)療儀器的代表產(chǎn)品。
美國的前瞻科技已發(fā)展出一種體積小、可攜式、并可像徽章一般隨身佩戴的化學(xué)感測器。這類化學(xué)感測器的主要構(gòu)造非常精密，包含超細(xì)具納米級皺紋的金質(zhì)底片，金質(zhì)底片的表面布滿覆有超薄液態(tài)晶體的點(diǎn)狀化學(xué)接收器?？捎迷诙嘣獞?yīng)用領(lǐng)域中，包含軍事、醫(yī)療、食品及工業(yè)安全等用途。其最難得的技術(shù)則屬把所有技術(shù)集中于體積微小的個人用產(chǎn)品上，如貼片或徽章般可隨身使用的物件。這種微小化感測器除了可檢測特定癌癥產(chǎn)生的蛋白質(zhì)外，還可檢測藥品臨床實(shí)驗(yàn)的功效，是一種能辨視蛋白質(zhì)且具即時感測功能的偵測器。醫(yī)療儀器在朝著微型化方向發(fā)展的同時也會重點(diǎn)發(fā)展醫(yī)用光學(xué)儀器、以數(shù)字成像、高檔黑白超、彩超、彩超換能器為研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的超聲醫(yī)用儀器、X線圖像處理系統(tǒng)、開放式超導(dǎo)型核磁共振系統(tǒng)等大型醫(yī)療儀器和臨床信息系統(tǒng)、高能智能化腫瘤治療大型儀器系統(tǒng)?！ ?br />
(6)傳感器20世紀(jì)80年代以來，在世界范圍內(nèi)，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)了一批新型傳感器、新型功能材料。由于在制造中引進(jìn)了微細(xì)加工技術(shù)與現(xiàn)代集成技術(shù)等先進(jìn)工藝使得傳感器技術(shù)得到飛速發(fā)展。目前，新型傳感器主要包括光纖、固態(tài)圖像、紅外、生物、機(jī)器人、氣體、濕度、非晶態(tài)合金、智能、微波、和其他新型傳感器(如超導(dǎo)、液晶、射線式、聲傳感器)等?！?br />
其主要研究和發(fā)展方向有如下方面：
發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、開發(fā)新材料、采用新工藝。發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)和生物效應(yīng)等新現(xiàn)象是發(fā)現(xiàn)新型傳感器的基礎(chǔ)。功能材料是發(fā)展新型傳感器的另一個重要基礎(chǔ)。例如控制半導(dǎo)體氧化物的成分，可以制造出各種氣體傳感器；光導(dǎo)纖維是傳感器功能材料的一個重
發(fā)現(xiàn)；有機(jī)材料作為功能材料正引起國內(nèi)外科學(xué)家的極大關(guān)注。傳感器的敏感元件除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關(guān)。許多現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)引入到傳感器的制造技術(shù)，例如集成、離子注入、薄膜技術(shù)等?！ ?br />
研究多功能集成傳感器和智能式傳感器。多功能集成傳感器是在一個芯片上集成多種功能敏感元件或同一功能的多個敏感元件。智能傳感器是一種帶微型計(jì)算機(jī)兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。它可以確定傳感器的工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，用軟件解決硬件難于解決的問題，完成數(shù)據(jù)計(jì)算與處理工作等?！ ?br />
研究仿生傳感器。仿生傳感器是模仿人的感覺器官的傳感器，即視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等。目前，只有視覺傳感器與觸覺傳感器解決得比較好，其他幾種遠(yuǎn)不能滿足機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的需求?！?/p>
縱觀儀器儀表的發(fā)展呈現(xiàn)出來高、精、尖的發(fā)展方向和微型化、集成化、智能化、系統(tǒng)化、多功能化等等特點(diǎn)，同時，對于不同類別的儀器儀表根據(jù)所處領(lǐng)域和應(yīng)用場合的不同也具有不同的發(fā)展方向，在今后儀表的研究、設(shè)計(jì)和使用過程中，我們應(yīng)該根據(jù)其特點(diǎn)和發(fā)展趨勢因勢利導(dǎo)，促進(jìn)我國儀器儀表的健康快速發(fā)展。
