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儀器儀表新的增長點“三化”成主流趨勢

[2011/6/23]

　　儀器儀表產(chǎn)品廣泛運用于企業(yè)、科研生產(chǎn)等各個領域，在教育領域主要用于學校實驗室建設和教學。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(yè)呈現(xiàn)出快速、健康的發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)全世界各大儀表企業(yè)的動作，我們不難發(fā)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化的儀器產(chǎn)品將成為市場主流。除了產(chǎn)品的進一步提高外，工程和項目集成技術、軟件開發(fā)、應用和維修服務等將成為行業(yè)新的增長點。

　　數(shù)字技術的出現(xiàn)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(xiàn)測量控制自動化打下了良好的基礎。計算機的引入，使儀器的功能發(fā)生了質的變化，從個別參量的測量轉變成測量整個系統(tǒng)的特征參數(shù)，從單純的接收、顯示轉變?yōu)榭刂、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(tǒng)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(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)處理能力和圖像處理功能;現(xiàn)場總線技術是九十年代迅速發(fā)展起來的一種用于各種現(xiàn)場自動化設備與其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信技術，Internet和Intranet技術也將進入控制領域，F(xiàn)代儀器儀表產(chǎn)品將向著數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、集成化的方向發(fā)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。

　　具體來說測量控制與儀器儀表的國際發(fā)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(yè)參數(shù)測量提高至0.02%以上，航空航天參數(shù)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(fā)展。提高測量速度(響應速度)，靜態(tài)0.1～0.02ms，動態(tài)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(wěn)定性(年變化)<±0.05%(高精度儀器)或<±0.1%(一般儀器)。提高產(chǎn)品環(huán)境適應性，根據(jù)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。

　　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(fā)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(fā)現(xiàn)如信息論、控制論、系統(tǒng)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(wǎng)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(fā)展的重要動力。儀器儀表不僅本身已成為高技術的新產(chǎn)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(tǒng)層出不窮。

　　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(guī)模和超大規(guī)模集成電路、計算機及專家系統(tǒng)等信息技術產(chǎn)品，不斷向微小型化、智能化發(fā)展，從目前出現(xiàn)的“芯片式儀器儀表”，“芯片實驗室”、“芯片系統(tǒng)”等看，測量單元的微小型化和智能化將是長期發(fā)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(lián)網(wǎng)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(tǒng)化、網(wǎng)絡化發(fā)展隨著儀器儀表所測控的既定區(qū)域不斷向立體化、全球化甚至星球化發(fā)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(tǒng)化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。例如一個大型水電站的測控系統(tǒng)，僅檢測大壩安全性的傳感器就達數(shù)千個，此外各個發(fā)電機組狀態(tài)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(fā)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(wǎng)絡系統(tǒng)。又例如衛(wèi)星測控系統(tǒng)，運載火箭上配置的各種傳感器就達到數(shù)千，而衛(wèi)星上各種測控裝置構成一個完整的自動測控系統(tǒng)，然后和多個地面站的測控系統(tǒng)構成一個廣域測控系統(tǒng)。

　　便攜式、手持式以至個性化儀器儀表大量發(fā)展隨著生產(chǎn)的發(fā)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(yī)療儀器是今后發(fā)展的一個重要趨勢？茖W儀器的現(xiàn)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(fā)展。

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

　　國內儀器儀表行業(yè)仍存在技術水平低，開發(fā)能力弱等問題。產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性的問題依然突出，用戶反映強烈;重大工程項目產(chǎn)品成套率下降(由“八五”的80%下降到50%左右);高檔產(chǎn)品主要被國外產(chǎn)品占領，特別是大型精密儀器、成套項目中的核心控制系統(tǒng)及技術基本上依賴進口;中檔產(chǎn)品面臨強烈沖擊;加入WTO后，形勢更加嚴峻。在行業(yè)整體結構上，專門從事對行業(yè)發(fā)展進行基礎性、前瞻性、戰(zhàn)略性及重大專項研究的力量薄弱而分散。由于行業(yè)科技基礎薄弱，自主開發(fā)創(chuàng)新能力較差，擁有自主知識產(chǎn)權的主要產(chǎn)品和技術(包括軟硬件)少，大部分重要產(chǎn)品的核心開發(fā)技術和高新技術產(chǎn)品大多仍來源于國外。國際上早已普及的CAD、CAT、CAM、數(shù)控機床、加工中心、表面貼裝及柔性加工技術在行業(yè)尚未大面積使用。適合儀器儀表生產(chǎn)特點的專用、關鍵工藝技術掌握很少;生產(chǎn)組織、技術、經(jīng)營以及人事勞動用工制度等方面的管理與產(chǎn)業(yè)特性嚴重不適應。

　　而且目前國內大多數(shù)企業(yè)都存在負擔重、高負債經(jīng)營、自籌能力低、投融資渠道不暢等問題，這使得整體研發(fā)和改造投入比例偏低，大部分企業(yè)研發(fā)投資占銷售收入的比例不到2%，只有少數(shù)企業(yè)達到5%，不利于企業(yè)的技術進步。