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儀器儀表發展史級未來趨勢
日期:2024-08-09 07:41
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摘要:
應用效果實現如下 1、 集中管理各地客戶資源,統一客戶信息的平臺。 2、 提高工作效率,并對現有資源進行整合、共享。 3、 使業務人員的行為更加有效,了解業務員的行動狀態。 4、 梳理現在的業務狀態,實現銷售的過程化管理。 臺灣富貴 臺灣固緯 日本橫河 日本日置 日本建伍 德國惠美 日本菊水 日本巖崎 日本愛德萬 日本目黑 韓國NEX1 美國勝利 日本安立 臺灣京迎 日本三和 日本共立 日本泰仕 韓國金進 美國鳥牌 美國艾法斯 優利德 上海三科 常州同惠 廣州測之寶 杭州遠方 南京普盛 山東精久 北京普源 成都前鋒 深圳澤豐盛 寧波中策 艾德克斯 杭州威博 成都五行 1.稱重器和計時器人類*早的度量器具是稱重器和計時器,反映了人類早期的認識和生活需求。現已發現公元前2500年使用天平的證據,而在普通貿易中使用天平的*早跡象是在公元前1350年。天平桿為木制,砝碼則是用青銅做成的各類鳥獸形狀。原始的計時器主要有影鐘、水鐘和水運天文臺3種。公元前1450年,古埃及就有綠石板影鐘。至公元14世紀,用以表示時間的**可靠的方法是日晷或影鐘。 公元前600年至公元前525年,也有用棕櫚葉和鉛垂線記錄夜間時間和特定天體的儀器。當天體通過子午線時,從棕櫚葉的開口中觀察到天體穿過鉛垂線的過程。在中國江蘇儀征,出土了東漢中期的小型折疊銅質民間測影儀器,外形與現代醫學上使用的臺式血壓計相似。 公元1400年前,埃及記錄較短時間的儀器叫水鐘,水鐘內有刻度,下有小孔,整個水鐘用雪花石膏做成瓶狀。在希臘,羅馬有當時世界上**的機械計時儀——水儀。通過水的傳遞計量時間,記錄的是不斷流動的概念而不是連續相等的時間,非常不**。中國北宋時期的蘇頌和韓公謙于1088年制作了天文計時器——天文儀象臺。它采用民間的水車、筒車、桔槔、凸輪和天平秤桿等,是集觀測、演示和報時為一身的“自動化”天文鐘,被稱為水運天文臺。 2.指南針、渾天儀、地動儀 在中國,公元前300~公元前100年,有人利用天然磁石的性質,發明了磁羅盤,即定向儀器;指南針到宋代發展成熟。中國西夏時候就有觀測和記錄天文的儀器,叫渾天儀元代的郭守儀(1231年~1361年)對渾天儀進行了改造,制成簡儀,其制造水平在當時遙遙**,其原理在現代工程測量、地形觀測和航海儀器中廣泛使用。東漢時期,張衡發明了世界上**臺自動天文儀——渾天儀和世界上**臺觀測氣象的候風儀,開創了人類使用儀器測量地震的歷史。 (二)古代的精密儀器 至1500年,世界上已有了精密儀器。這時的天文儀器已經比較**,主要有赤道經緯儀、子午渾儀、視差儀,以及希臘的角度儀、水準儀及星盤等;計時儀器有便攜式日昝和水鐘;計算和證明儀器有天球儀、日歷、小時計算器等。這些儀器的制造工藝和使用材料等在當時都有相當高的水平和測量精度。780年,穆斯林造幣廠的工人把天平放在密閉容器中,以兩次的稱量結果相比較,天平經過無數次擺動達到平衡后讀取數據,能稱出1 /3毫克。這是分析天平的始祖。 ?。ㄈ┕糯目茖W儀器 15世紀后期,隨著自然科學的發展,早期的科學儀器也以不同的背景和形式逐漸形成,主要有光學儀器、溫度計、擺鐘、數學儀器等。 1.光學儀器 1590年左右,荷蘭人扎哈里那斯·詹森制造了**個非常**的復合顯微鏡,這就是今天人們常說的顯微鏡。 另一荷蘭人漢斯·利佩于1608年發明了單筒望遠鏡,后來又發明了雙筒望遠鏡。伽利略把望遠鏡和顯微鏡**次用于科學實驗,并于1609年后制造了**臺長29米、直徑42毫米的鉛管儀器,所以后來人們常把伽利略作為望遠鏡和顯微鏡的實際***。1611年,刻卜勒出版了《屈光學》,解釋了望遠鏡和顯微鏡的光學原理,并提出了“天文望遠鏡”的設想。再后來,沙伊納制造**架天文望遠鏡,牛頓于1668年制成了**架天文反射望遠鏡。 18世紀后半葉,所有的光學儀器都是在開普勒式透鏡組合的基礎上改造。 2.溫度計 伽利略在他早期的實驗中,用玻璃管制成了空氣溫度計。后來,托斯卡斯的大公斐迪南二世改良制成液體溫度計。 大約1714年,華倫海特創造了以其名字命名的溫度計,被稱為華氏溫度計。17世紀末,氣壓計和溫度計與刻度標尺、指針和其它配件配合安裝在一起,成為儀器大家庭中的重要組成部分,也是儀器制造貿易中的重要部分。 3.數學儀器 英格蘭的吉米尼( Thomas Gemini)率先進行數學儀器(1524年~1562年)的制造,之后不久英國雕刻匠和制模匠科爾(Humfray Cole)開始從事儀器的專門制作,從此開始出現了大批的儀器供應商,產品范圍也由星盤、日昝和象限儀擴展到觀測和測量用儀器,以及一系列演示“自然科學實驗”的儀器。 4.其它儀器 到1650年后,新型的精密儀器就不斷地被制造出來。如測量用的圓周儀、量角器,航海用的高度觀測儀和反向式八分儀,繪圖和校儀用的分度尺和繪圖儀,還有經緯儀、氣泡水平儀、新型望遠準鏡、測探儀、海水取暖器、玻意爾制造的比重計、擺鐘,等等。這些精密儀器為17世紀后自然科學的發展提供了重要保障,是科學技術發展的標志,也為科學儀器的進一步發展打下了良好的基礎。 1.以蒸汽機的發明為標志,一種將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械,引起了18世紀的工業**,人類進入了工業化時代。 1800年,英國的特里維西克設計了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機,這是機車的雛型。英國的史蒂芬孫將機車不斷改進,在1829年創造了“火箭”號蒸汽機車,該機車拖帶一節載有30位乘客的車廂,時速達46公里/時,引起了各國的重視,開創了鐵路時代。 2.自從奧斯特1820發現了電流的磁效應,奧斯特做了六十多個實驗,考察電流對磁針作用的強弱、電流對磁針的影響;并在1820年7月21日發表了題為《關于磁針上電流碰撞的實驗》的論文,向科學界宣布了電流的磁效應,揭開了電磁學的序幕,標志著電磁學時代的到來。 1831年8月26日,法拉第用伏打電池在給一組線圈通電(或斷電)的瞬間,在另一組線圈獲得的感生電流,稱之為“伏打電感應”。同年10月17日,法拉第完成了在磁體與閉合線圈相對運動時在閉合線圈中激發電流的實驗,稱之為“磁電感應”,并提出磁場的概念,實現了“磁生電”,創造電磁力學,設計了圓盤發電機,宣告了電氣時代的到來,以電磁為核心的**代電磁式儀器開始逐步走向成熟。 電磁效應的發現與應用,為原始的機械式儀器儀表向電磁式儀器儀表發展提供了理論和技術保障,使**代指針式儀器儀表正式形成與發展。 3.麥克斯韋繼法拉第之后集電磁學大成,在1865年他預言了電磁波的存在,說并指出電磁波只可能是橫波,計算出電磁波的傳播速度等于光速。麥克斯韋于1873年建立電磁理論,在出版的科學名著《電磁理論》中系統、**、**地闡述了電磁場理論,成為經典物理學的重要支柱之一。4.1886 年至1888 年,德國物理學家赫茲通過試驗驗證了麥克斯韋爾的理論,證明了無線電輻射具有波的所有特性,進而發現了無線電波,設計出了雷達,開啟了無線電波通信技術,使遠距離無線測量儀器的出現成為可能,讓電話、電視等電器有了飛躍發展。 5.隨著X射線、γ射線先后被德國科學家倫琴、法國科學家P.V.維拉德發現,因其超強穿透力這一特性,使儀器的功能與概念被進一步推向更深的領域,如廣東正業的X光檢查機、檢孔機ASIDA-JK2400、線寬檢測儀等儀器,就采用了X射線、γ射線的超強穿透力研發的先進檢測儀器設備。 6.20世紀初,電子技術的發展使各類電子儀器快速產生,如今后普及全球的電子計算機,便是從這一時代開始崛起的。同時,隨著工業化程度的不斷提高,各行各業的電子儀器如雨后春筍般地出現,如計量、分析、生物、天文、汽車、電力、石油、化工儀器等。 電子儀器的產生使儀器儀表從模擬式儀器過渡到數字式儀器。 伴隨著計算機、通訊、軟件和新材料、新技術等的快速發展與成熟,人工智能、在線測控成為可能,使儀器走向智能化、虛擬化、網絡化。 數字儀器、智能儀器、個人計算機儀器、虛擬儀器和網絡儀器代表了20世紀現代科學儀器發展的主流與方向。 以數字技術為基礎,以大規模集成電路為主體構成數字式儀器,對被測量的模擬信號進行A /D轉換后,傳輸、處理、存貯和顯示的信號均為數字信號,使測試速度快,準確性也大大提高,常見的代表儀器有恒溫恒濕箱、溫度傳感器等。 數字化是智能儀器、個人儀器和虛擬儀器的基礎,是計算機技術進入測量儀器的前提。廣泛應用于電子數字計算機、數控技術、通訊設備、數字儀表等方面,諸如人類**臺電子數字計算機ENIAC,愛思達金相顯微鏡,體視顯微鏡,X光檢查機等。 嵌入的計算機系統可以是芯片級,如單片機、數字信號處理(Digital Signal Processing,DSP)等,模板級如PC - 4。也可以是系統級,如微型計算機系統,可編程單芯片系統( System on a ProgrammableChip,SOPC)等。 智能儀器在結構上自成一體,有的儀器內部還帶有專用的微型計算機系統和通用接口總線( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口,能獨立完成測試。智能儀器由于引入了計算機,功能強大,性能優異,使用靈活、方便,是現階段**電子儀器的主體。如離子污染測試儀,上PIN機,雙盤研磨機,剝離強度測試儀,拉脫強度測試儀等都采用智能技術的現代化精密檢測儀器,又比如納米智能機器人。 隨著新技術、新工藝和嵌入式系統技術的不斷進步,智能儀器還在不斷發展,不斷推陳出新,不斷提高智能水平。 虛擬儀器實質上是“軟硬結合”、“虛實結合”的產物。它充分利用計算機技術來實現和擴展傳統儀器的功能。在虛擬儀器中,硬件只是信號傳輸的介質,軟件才是整個儀器系統的關鍵。 用戶可根據自己的需要通過編制不同的測試軟件來構建不同功能的測試系統。其中,許多硬件功能可直接由軟件實現,系統具有極強的通用性和多功能性。 網絡化儀器可實現任意時間、任何地點對系統的遠程訪問,實時獲得儀器的工作狀態;通過友好的用戶界面,不僅可對遠程儀器進行功能控制和狀態檢測,還能將遠程儀器測得的數據快速傳遞給本地計算機。與傳統的儀器相比,網絡儀器具有無可比擬的優勢,如功能分散、危險分散、地理分散、管理集中、通信功能強、網絡隔離度高、分布廣泛;系統操作簡單,人機界面友好,便于擴展和維護;通信標準公開、一致、開放,儀器間信息資源共享,具有互操作性,可組建大規模分布式測控網絡,等等。因此,網絡儀器已成為現代儀器儀表發展的突出方向。 高新技術研究成果的廣泛采用,跨學科的綜合設計、高精尖的制造技術等,使儀器儀表領域發生了根本性的變革。現代儀器儀表作為典型的高科技產品,完全突破了傳統的光、機、電構架,向著計算機化、網絡化、智能化、多功能化的方向迅速發展,向著更高速、更靈敏、更可靠、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象全方位信息的方向邁進。 隨著微機技術、網絡通信技術的不斷拓展,新世紀的測試儀器將是一個開放的系統概念??茖W測試儀器正由單臺智能化逐步走向通用模件化,并實現即插即用,靈活方便地組成針對不同對象的自動測試系統;難于實現網絡化的大型科學儀器,向更高的測量精度、高可靠性和環境適應性方向發展,其使用的自動化水平不斷提高,并普遍具有自補償、自診斷、自故障處理等功能。近年來,納米級的精密機械、分子層次的現代化學、基因層次的生物學,以及高精密超性能特種功能材料研究成果等當代*新技術成果的問世,使儀器儀表不斷向更深領域發展。 縱觀儀器儀表的發展歷程,可以得出未來儀器儀表的總體發展趨勢是“六高一長二十化”,即傳統的儀器儀表朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環保和長壽命的方向發展;而新型的儀器儀表與元器件將朝著小型化(微型化) 、集成化、成套化、電子化、數字化、多功能化、智能化、網絡化、計算機化、綜合自動化、光機電一體化;服務上的專門化、簡捷化、家庭化、個人化、無維護化以及組裝生產自動化、無塵(或超凈)化、專業化、規模化的方向發展。 世界近20年來,微電子技術、計算機技術、精密機械技術、高密封技術、特種加工技術、集成技術、薄膜技術、網絡技術、納米技術、激光技術、超導技術和生物技術等高新技術得到了迅猛發展。 這一背景和形勢,不斷地向儀器儀表提出了更高、更新、更多的要求,如要求速度更快、靈敏度更高、穩定性更好、樣品量更少、檢測微損甚至無損、遙感遙測更遠距、使用更方便、成本更低廉、無污染等,同時也為儀器儀表科技與產業的發展提供了強大的推動力,并成了儀器儀表進一步發展的物質、知識和技術基礎。 尤其需要指出:近10年來,由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學研究成果、基因層次的生物學研究成果,以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網絡技術推廣應用成果等在內的一大批當代*新技術成果的競相問世,使得儀器儀表領域發生了根本性的變革。通過分析可以看出,高科技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及其產業的發展主流。 在現實實際工作中,我們經常將儀器儀表分為兩個大類:自動化儀表和便攜式儀器儀表,自動化儀表指需要固定安裝在現場的儀表,也稱現場安裝儀器儀表或者表盤安裝儀器儀表,這類儀表需要和其他設備配套使用,以完成某一項或幾項功能;便攜式儀器儀表是指單獨使用,有時也叫檢測儀器儀表,一般分臺式和手持兩種。 儀器儀表還有一種分類,叫一次儀表和二次儀表,一次儀表指傳感器這類直接感觸被測信號的部分,二次儀表指放大、顯示、傳遞信號部分。 科學技術的進步不斷對儀器儀表提出更高更新的要求。儀器儀表的發展趨勢是不斷利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件,例如利用超聲波、微波、射線、紅外線、核磁共振、超導、激光等原理和采用各種新型半導體敏感元件、集成電路、集成光路、光導纖維等元器件。其目的是實現儀器儀表的小型化,減輕重量、降低生產成本和更便于使用與維修等。另一重要的趨勢是通過微型計算機的使用來提高儀器儀表的性能,擔高儀器儀表本身自動化、智能化程度和數據處理能力。儀器儀表不僅供單項使用,而且可能過標準接口和數據通道與電子計算機結合起來,組成各種測試控制管理綜合系統,滿足更高的要求。 工業自動化儀表重點發展基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表;**擴大服務領域,推進儀器儀表系統的數字化、智能化、網絡化,完成 自動化儀表從模擬技術向數字技術的轉變,5年內數字儀表比例達到60%以上;推進具有自主版權自動化軟件的商品化。 電工儀器儀表重點發展長壽命電能表、電子式電度表、特種專用電測儀表和電網計量自動管理系統。2005年,中低檔電工儀器儀表國內市場占有率要達到95%;到2010年,高中檔電工儀器儀表國內市場占有率達到80%。 科學測試儀器重點發展過程分析儀器、環保監測儀器儀表、工業爐窯節能分析儀器以及圍繞基礎產業所需的汽車零部件動平衡、動力測試及整車性能檢測儀、大地測量儀器、電子速測儀、測量型全球定位系統以及其他試驗機、實驗室儀器等新產品。產品以技術含量較高的中檔產品為主,到2005年在總產值中占50%~60%。 環保儀器儀表重點發展大氣環境、水環境的環保監測儀器儀表、取樣系統和環境監測自動化控制系統產品,2005年技術水平達到20世紀90年代后期******,國內市場占有率達到50%~60%,到2010年國內市場占有率達到70%以上。 儀器儀表儀器儀表元器件“十五”及2010年前,盡快開發出一批適銷對路、市場效果好的產品,品種占有率達到70%~80%,**產品市場占有率達60%以上;通過科技攻關、新品開發,使產品質量水平達到國際20世紀90年代末水平,部分產品接近國外同類產品先進水平。 信息技術電測儀器主要發展電測儀器軟件化、智能化技術,總線式自動測試技術,綜合自動化測試系統,新型元器件測量技術及測試儀器,在線測試技術,信息產業產品測試技術,多媒體測量技術以及相應測試儀器,用電監控管理技術等。 市場分析 中、低檔電工儀器儀表產品國內市場占有率達到95%,**產品的國內市場占有率和中低檔產品的國外市場占有率在現有基礎上有大幅度提高。中國儀表產業在2010年的市場發展將有望提高。產品結構調整目標。其中工業自動化儀表,重點發展基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表、特種和專用的自動化儀表。產品技術水平達到20世紀90年代后期國外先進水平,2005年銷售額占到國產儀表銷售額的30%。面向市場,**擴大服務領域,推進儀表系統的數字化、智能化、網絡化,完成自動化儀表從模擬技術向數字技術的轉變,“十五”末數字儀表的品種數達到60%以上。
儀器儀表品牌一覽表:
美國力科 美國安捷倫 美國吉時利 美國泰克儀器儀表發展史
古代儀器儀表
?。ㄒ唬┰缙谥饕臏y量、度量器具天文鐘/水運天文臺
渾天儀
近代儀器儀表的形成與發展
到了18世紀初,由于科學研究和科學課堂的需求,制造者們開始設計和生產標準的儀器和配件;儀表工匠與其它專業制造者聯合起來,制造了光學、氣動、磁力和電力等方面的儀器,從此將儀器與儀表正式結合起來,使儀器儀表融為一體,成為一個專門的學科。雷達
五大發展趨勢
20世紀中期以后,隨著自動控制理論的產生和自動控制技術的成熟,以A /D (數字/模擬轉換)環節為基礎的數字式儀器得到快速發展。數字儀器
數字技術(Digital Technology)是指借助一定的設備將各種信息,包括、圖、文、聲、像等,轉化為電子計算機能識別的二進制數字“0”和“1”后進行運算、加工、存儲、傳送、傳播、還原的技術。通常也稱為數碼技術。智能儀器
智能儀器是把一個微型計算機系統嵌入到數字式電子測量儀器中而構成的獨立式儀器。彩印儀器卡
個人儀
把測試功能的硬件模塊,做成一個I/O插卡(儀器卡),直接插入個人計算機( PC)擴展插槽,再配置相應的測試軟件,使計算機能夠完成測量儀器的功能,構成一個以PC為基礎的個人計算機儀器。個人計算機儀器充分吸取了GP IB標準化和智能儀器智能化的優點,同時又能共享PC機的硬件、外設和軟件資源,使其顯示出強大的生命力。虛擬儀器
虛擬技術是利用計算機界面和在線幫助功能,建立儀器虛擬板面,通過計算操作完成對對象的測試分析功能。網絡儀器
基于Internet和Intranet的網絡儀器是計算機技術、虛擬技術、網絡技術的**結合,代表了當前和今后儀器儀表領域的發展潮流,已在測量與測控領域內顯現。如網絡化流量計、網絡化傳感器、網絡化示波器、網絡化分析儀和網絡化計量表等,都成為人們的新寵。未來總體趨勢
進入21世紀以來,網絡、在線、智能等高科技化已成為現代儀器*主要的特征和發展趨勢。發展主流
隨著科學技術的飛速發展和自動化程度的不斷提高,中國儀器儀表行業也將發生新的變化并獲得新的發展。儀器儀表產品的高科技化,必將成為日后儀器儀表科技與產業的發展主流。分類
分類標準
儀器儀表是多種科學技術的綜合產物,品種繁多,使用廣泛,而且不斷更新,有多種分類方法。按使用目的和用途來分,主要有量具量儀、汽車儀表、拖拉機儀表、船用儀表、航空儀表、導航儀器、駕駛儀器、無線電測試儀器、載波微波測試儀器、地質勘探測試儀器、建材測試儀器、地震測試儀器、大地測繪儀器、水文儀器、計時儀器、農業測試儀器、商業測試儀器、教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。機械工業產品儀器儀表分類
屬于機械工業產品的儀器儀表有工業自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器,分析儀器、實驗室儀器與裝置、材料試驗機、氣象晦洋儀器、電影機械、照相機械、復印縮微機械、儀器儀表元器件、儀器儀表材料、儀器儀表工藝裝備等十三類。它們通用性較強,批量較大,或為儀器儀表工業所必需的基礎。按不同特征分類
各類儀器儀表按不同特征,例如功能、檢測控制對象、結構、原理等還可再分為若干的小類或子類。如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、回路顯示儀表、調節儀表和執行器等;其中檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表和機械量測量儀表等;溫度測量儀表按測量方式又分為接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表;接觸式測溫儀表又可分為熱電式、膨脹式、電阻式等。其它分類方法
其他各類儀器儀表的分類法大體類似,主要與發展過程、使用習慣和有關產品的分類有關。儀器儀表在分類方面尚無統一的標準,儀器儀表的命名也存在類似情況。性能
衡量儀器儀表性能的主要技術指標有**度、靈敏度、響應時間等。**度表示儀表測量結果與被測量真值的一致程度。儀器儀表的**度常用**度等級來表示,例如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級等。0.1級表儀表總的誤差不超過±1.0%范圍。**度等級數小,說明儀表的系統誤差和隨機誤差都小,也就是這種儀表精密。靈敏度表示當被測的量有一個很小的增量時與此增量引起儀表示值增量之比,它反映儀表能夠測量的*小被測量。響應時間是指儀表輸入一個階躍量時,其輸出由初始值**次到達*終穩定值的時間間隔,一般規定以到達穩定值的95%時的時間為準。此外,還有重復性、線性度、滯環、死區、漂移等性能技術指標。發展趨勢
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