現代儀器儀表分類(lèi)和發(fā)展趨勢

 1、現代儀器儀表的分類(lèi) 

       根據國際發(fā)展潮流和我國的現狀，現代儀器儀表按其應用領(lǐng)域和自身技術(shù)特性大致劃分為6個(gè)大類(lèi)，即工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統、科學(xué)儀器、電子與電工測量、儀器、醫療儀器、各類(lèi)專(zhuān)用儀器，傳感器與儀器儀表元器件及材料。工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統，主要指工業(yè)，特別是流程產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應用的各類(lèi)檢測儀表、執行機構與自動(dòng)控制系統裝置�？茖W(xué)儀器主要指應用于科學(xué)研究、教學(xué)實(shí)驗、計量測試、環(huán)境監測、質(zhì)量和安全檢查等各個(gè)方面的儀器儀表。電子與電工測量?jì)x器，主要指低頻、高頻、超高頻、微波等各個(gè)頻段測試計量專(zhuān)用和通用儀器儀表。醫療儀器主要指用于生命科學(xué)研究和臨床診斷治療的儀器。各類(lèi)專(zhuān)用儀器指農業(yè)、氣象、水文、地質(zhì)、海洋、核工業(yè)、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域應用的專(zhuān)用儀器�？茖W(xué)儀器可以細分為14個(gè)小類(lèi)，即電子光學(xué)儀器，離子光學(xué)儀器，X射線(xiàn)儀器，光譜儀器，色譜儀器，波譜儀器，電化學(xué)儀器，生化分離分析儀器，氣體分析儀器，顯微鏡和成像系統，化學(xué)反應及熱分析儀器，聲學(xué)振動(dòng)儀器，力學(xué)性能測試儀器（材料試驗機），光電測量?jì)x器。其中，發(fā)展最快，應用最廣和市場(chǎng)容量最大的是各類(lèi)光學(xué)儀器和分析儀器�，F代儀器儀表雖然作了大致分類(lèi)，實(shí)際上存在著(zhù)許多交叉，比如各類(lèi)專(zhuān)用儀器中許多都是科學(xué)儀器。
 
     2、現代儀器儀表的發(fā)展趨勢 

       國際儀器儀表發(fā)展極為迅速，僅以科學(xué)儀器中的分析儀器為例，世界分析儀器市場(chǎng)年銷(xiāo)售總額由2000年256億美圓到2002年增至316億美圓，年增長(cháng)11%以上，是全球經(jīng)濟增長(cháng)速度的3—4倍。近10幾年來(lái)國際儀器儀表發(fā)展的主要趨勢是： 

       數字技術(shù)的出現把模擬儀器的精度、分辨力與測量速度提高了幾個(gè)量級，為實(shí)現測試自動(dòng)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(zhì)的變化，從個(gè)別參量的測量轉變成測量整個(gè)系統的特征參數，從單純的接受、顯示轉變?yōu)榭刂�、分析、處理、計算與顯示輸出，從用單個(gè)儀器進(jìn)行測量轉變成用測量系統進(jìn)行測量。計算機技術(shù)在儀器儀表中的進(jìn)一步滲透，使電子儀器在傳統的時(shí)域與頻域之外，又出現了數據域測試。90年代，儀器儀表與測量科學(xué)技術(shù)突破性進(jìn)展是儀器儀表智能化程度的提高；DSP芯片的大量問(wèn)世，使儀器儀表數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據處理能力和圖象處理功能；現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是90年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種用于各種現場(chǎng)自動(dòng)化設備與其控制系統的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，Internet和Internet技術(shù)也將進(jìn)入控制領(lǐng)域�，F代儀器儀表產(chǎn)品將向著(zhù)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)科的綜合設計、高精尖的制造技術(shù)使它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測、控制對象的全方位信息。未來(lái)10年，而更高程度的智能化應包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數值、邏輯與知識的結合分析結果，智能化的標志是知識的表達與應用。利用物理學(xué)的新效應和高新技術(shù)及其成就開(kāi)發(fā)新型高靈敏度、高穩定性、強抗干擾能力傳感器技術(shù)和測試儀器儀表。如：利用高溫超導量子干涉儀（SGUID）開(kāi)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、化學(xué)分析儀器、醫療儀器、無(wú)損材料檢測儀器等。利用橢偏技術(shù)來(lái)檢測光纖、光學(xué)玻璃等，它與近場(chǎng)光學(xué)相結合，不僅可以測量表面精細結構，同時(shí)根據近場(chǎng)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(shí)驗研究新探索。將可調諧穩頻激光光譜儀技術(shù)用于高精密的幾何量與機械量和多種無(wú)形態(tài)的量的測量，開(kāi)發(fā)以新一代微型光纖傳導激光干涉儀，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10mm。它還可用于稱(chēng)重，研制新型電子天平、高精度的電子皮帶稱(chēng)、高分辨率的壓力計等。發(fā)展納米測量技術(shù)，建立納米計量測試標準，這是當今在計量與測試技術(shù)研究中十分活躍的課題。分析儀器正在經(jīng)歷一場(chǎng)革命性的變化，傳統的光學(xué)、熱學(xué)、電化學(xué)、色譜、波譜類(lèi)分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精密機械電子結構、實(shí)驗室內人工操作應用模式，轉化為光、機、電、算（計算機）一體化、自動(dòng)化的結構，并正向更名副其實(shí)的智能系統發(fā)展（帶有自診斷自控、自調、自行判斷決策等高智能功能）。由于以信息技術(shù)為代表高新科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使科學(xué)儀器的工作原理，設計思想、設計方法發(fā)生了明顯的變化，其關(guān)鍵技術(shù)主要表現為：

     （1）微分析技術(shù)即分析儀器的微型化和微量化，其共性技術(shù)有微控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測技術(shù)、微光源、微分光光學(xué)系統、微傳感器等，應用上述技術(shù)的微分析儀器如：微流控制芯片、芯片實(shí)驗室、微近紅外光譜儀等。

     （2）生物、化學(xué)傳感器包括新型傳感技術(shù)在分析儀器中的應用，將生物芯片技術(shù)，新型化學(xué)傳感技術(shù)，智能傳感器技術(shù)應用于分析儀器的研制。

     （3）成像技術(shù)包括廣義成像，納米級超高分辨成像，信息處理等，具體的領(lǐng)域有：核磁共振技術(shù)、圖像自動(dòng)分析及綜合技術(shù)、成像光譜技術(shù)、近場(chǎng)光學(xué)成像技術(shù)。

     （4）儀器的聯(lián)用技術(shù)通過(guò)信息分離、專(zhuān)用軟件接口技術(shù)，實(shí)現多種科學(xué)技術(shù)間的聯(lián)用以實(shí)現復雜系統的痕量成份分析、結構分析、形態(tài)分析等綜合分析，如：色譜—質(zhì)譜聯(lián)用、色譜—光譜聯(lián)用等。多臺儀器、多個(gè)實(shí)驗室結合的綜合分析管理系統(LIMS, Laboratory Information Management System)已經(jīng)推廣應用；儀器可以上網(wǎng)、制造廠(chǎng)商進(jìn)行遠距診斷、指導正確使用或提出維修指導，各同類(lèi)儀器用戶(hù)或相同分析工作用戶(hù)直接進(jìn)行數據、情報共享，儀器的遠程校準和量值溯源等已指日可待。分析儀器在生物、環(huán)保、醫學(xué)等有關(guān)人的生存、發(fā)展領(lǐng)域的應用日新月異，現代高科技軍事方面的發(fā)展也促進(jìn)了分析技術(shù)和分析儀器的應用拓展，靈敏、準確的現場(chǎng)毒物檢測、生命保障任務(wù)也大大擴大了分析了儀器的應用領(lǐng)域。