仪器仪表新技术

仪器仪表技术和行业历史、现状和未来的自我学习实践总结报告仪器仪表新技术课程5S作为自我成长教育改革和实践之一的专业：测量技术和仪器等级学号：方鹏指导教师：苏承慧日： 2013/9/14概要仪器仪表是各种物理量、物质成分、物性参数真空检测器、压力计、测长器、显微镜、乘法器等属于仪表。 广义上，仪器仪表可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，如工业生产过程自动控制中使用的空气调节仪表、电动调节仪表和集散型仪表控制系统也属于仪器仪表。 现代仪表的发展水平是国家科学技术水平和综合国力的重要体现，仪表的制造水平反映了国家文明程度。 我国政府在国民经济和社会发展第十五年计划纲要中明确指出“把发展仪器仪表放在重要位置”，国家发展改革委员会和科技部的专业支撑仪器仪表发展，今年，国家制定中长期科学和技术发展计划对仪器仪表也给予了高度重视。 引言这次工作的目的首先是了解仪表行业和技术的历史、现状和未来，其次是通过这次工作提高自我学习能力，提高资料的收集、整理、分析、利用和创作能力。 学生在课堂上自己收集资料，了解仪表行业历史的现状和未来，用5S学习法“自我设计、自我管理、自我学习、自我实践、自我改进”完成作业。 不仅可以在这个过程中增强资料收集能力，还可以加深5S学习法的理念。 仪表的发展有着悠久的历史。 公元前1450年，古埃及有一块绿色石板的影子表。 到了公元14世纪，唯一可靠的表示时间的方法是日钟或电影钟。 从公元前600年到公元前525年，也有使用椰叶和垂直线记录夜间时间和特定天体的装置。 当天身体通过子午线时，从棕榈叶的开口观察到天体通过垂直线的过程。 中国江苏省的仪容发现了东汉中期的小型折叠铜民间的测量机器，外形和现代医学使用的台式血压计相似。 公元1400年前，埃及记录的比较短的机器叫水表，水表有刻度，下面有个小孔，整个水表用雪石膏做成瓶状。 古希腊罗马有当时世界上唯一的机械表水表。 如果通过水的传递来测量时间，则记录的不是连续相等的时间，而是持续流动的概念，并不非常准确。 中国北宋时期的苏赞和韩公谦于1088年制作了天文钟天文仪器台。 采用民间的水车、奶酪、橘子、凸轮和天秤棒等，收集观测、示威和时报。 随着x射线、射线相继被德国科学家伦琴、法国科学家P.V .维拉多发现，根据其超渗透力的特性，机器的功能和概念被进一步深入推进，如x射线检测仪、线宽检测仪等仪器，x射线、射线的超渗透力被开发出来的先进检查20世纪初，电子技术的发展迅速诞生了各种电子设备，现在世界性的电子计算机的普及是从这个时代开始的。 同时，随着工业化程度的提高，各行业的电子设备就像雨后的竹笋一样出现，如计量、分析、生物、天文、汽车、电力、石油、化学设备等。 仪器已经成为测量、收集、分析、控制客观世界各种信息的手段和设备，是人类理解世界、改造世界的基础工具，也是信息产业的来源和组成部分。它在当今社会的发展中发挥着极大的作用，在工业、农业、科学研究、军事中发挥着重要的作用，仪表的应用范围已经复盖了人类活动的所有领域，传统的化学成分分析、物理量测量、机械量测量、天文地理观测、工业生产过程自动控制、产品质量测量等传统响应同时，随着新世纪高分子化学、分子生物学、生命科学、临床医学、药学、材料、环境监测和控制等高科技和产业的发展，仪表的应用领域将进一步迅速扩大。 我国仪表行业经过几十年的发展，从特别改革开放后到现在的建设，已经形成了产品门类品种比较完善、具有一定生产规模和开发能力的产业体系，我国也已成为亚洲只有日本的仪表生产大国。 根据部分资料的不完全统计，到2003年，我国仪表制造商已经达到2000多家，工业产值和销售收入突破千亿元，且仍保持良好的发展势头。 工业总产值和销售收入一直保持高增长速度，出口持续增长，出现了科技含量非常高的具有国际竞争力的产品，同时也出现了新兴企业。 但是，我们必须清楚地认识到，目前我国仪表行业还落后于国际先进水平，而且差距很大，是全方位的。 这种差距的原因有两个，第一个原因是技术。 技术落后，不成熟，我国仪表产品主要集中在低端，产品精度不高，种类也不充分，包装上与国际有差距。 技术的不成熟直接导致产品性能的不稳定，整修率提高，这些缺点直接限制了我国仪表行业的发展，每年我国进口近100亿美元的设备。 其中很多在国内也生产，但国产品的质量不能接受。 很多人购买了外国的产品。 引起这一现象的主要原因主要是我国长期无视基础技术的研究和开发，基础薄弱，企业也无视质量问题。 令人高兴的是，近年来，这些问题得到了高度重视，情况也得到了改善。 同时，我国仪表产业规模小，产值低，企业也同样是小值。 2007年，中国仪表产业总产值30元，仅占工业总产值的2.5%。 十年前，美国仪表产业总产值已达到4千亿美元，占工业产值的4%。 目前，美国仪表企业年产值超过20亿美元超过50家，中国最大的仪表企业京计集团年产值为80亿元，川计集团为60亿元。 两相比较，差距真的很大。 产业和企业的规模和产值直接影响产业的活力和发展。 为了缩小和消除这一差距，我们需要奋斗十年二十年。 另一个原因是创新能力不强，不能承担技术创新主体的作用。 国际仪表科技创新发展最快，产品转型周期约2到4年，很多企业的销售额一半以上来自几乎5年内上市的新产品。 中国的仪表产品多遵循1980年代技术引进的产物，相当多的企业产品是十年一贯制，以旧书为生活。 自主创新能力不强的原因是多方面的，影响最大的有两个：一是科技创新开发投资少。 海外企业投入科技创新资金一般销售收入为810%，而中国企业投入资金很少超过35%。 更何况销售收入本来就不太多，大大限制了科学技术创新的有效开展的第二个因素，有的领导不重视自主创新，更多的人缺乏创新人才。 经过有关专家的分析，指出了我国仪表技术应突破的具体方面。 突破1 :数字化、智能化、提高整合水平。现代工业仪器仪表的技术特征和趋势是数字化、智能化、网络化和集成化，而中国产品一般品种多，智能型产品才刚刚起步。 以原子能控制系统和仪表的整合为例，由于基础薄弱，进入数字控制技术时代以来，差距很大。 突破2 :提高产品可靠性的现代工业仪表的整体特征是高可靠性、高性能、高适用性，中国企业产品的大部分和海外产品的差距也是这一点。 例如，中国自主开发的分布式控制系统DCS和电磁流量计，这些产品的基本性能和功能已经接近国际水平，但可靠性和工程应用能力等还存在差异。 突破3 :提高高科技。 国外智能驱动器采用变频调速、新型电机、低功耗、微压电陶瓷I/P转换器、蓝牙通信技术、智能和现场总线等新技术，在国内首次启动。 突破4 :产品的精度更精密。 以质量流量计为例，国外的测量精度分为4个阶段，精度最高，能测量气体的为0.1级，最普遍的为0.15级，但国内只能达到经济的0.2级和适用型的0.5级。 另外，我国加油站的仪表一般是5%的精度，但海外30万吨油轮向我国交货的精度达到0.1%。 突破5 :丰富的品种规格。 以高精度智能压力/差压变送器为例，国产变送器因测量标准量程缺乏1kPa以下的微低压、800kPa以上的差压量程、16MPa以上的高静压、耐腐蚀等规格的产品，无法满足某些工序和系统应用的特殊要求。 突破6 :提高自动化程度。 例如，高性能光电直读分光器虽然用电脑实时监视海外机器的真空度，但国产机器在很多方面仍需要人工操作。 突破7 :扩大高级产品的占有率。 目前我国高级产品很少，甚至是空白。 以原子吸收光度计为例，国外已有塞曼背景校准技术的高级机器，国内尚未开发，高端主要依赖进口。 突破8 :提高市场占有率。 以可编程控制器PLC为例，现在中国PLC市场的95%以上被海外产品占据。 欧美产品在大中型PS领域占压倒性优势，日本产品在小型PS领域占优势，韩国和中国台湾产品也有一定的市场份额。 中国本土自主品牌PS的市场影响非常小，很难形成规模经济。 仪表市场也如上所述。 考虑到仪表行业在当前社会占有的作用和地位，以及我国国民经济、科学技术、国防建设和社会生活各方面发展的迫切需要，仪表必须加快发展。 大家已经在这个问题上形成共识，但是为了发展和超越国际先进水平，我们必须首先理解国际仪表行业的发展趋势，然后，尽快加强中国仪表行业。 党的十七大提出，提高自主创新能力，建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。 企业提高科学技术创新能力已经成为刻不容缓的历史使命。 其次，分析仪器仪表行业在新世纪的发展趋势。 最近的一二十年，微电子技术、数字技术、计算机技术、生物技术、精密机械技术、激光技术等高新技术发展迅速，给仪器仪表的发展带来了活力，大大推动了仪器仪表行业的发展。 数字技术的出现将模拟仪器的精度、分辨率和测量速度提高到了几个水平，为实现测试自动化奠定了良好的基础。 计算机的引进，使机器的功能发生了质量的变化，把个别参数的测量变成了系统整体的特征参数的测量，从单纯的接收显示转换为控制、分析、处理、计算和显示输出可以说这些新技术的应用给仪表领域带来了根本的变革。高科技化不仅是现代仪器仪表的主要特征，也是振兴仪器工业的必由之路，也是新世纪仪器仪表及其产业发展的主流。 其中特别值得关注的几个技术是单微分析技术，即分析仪器的微细化和微量化，其通用技术有微控制技术、微加工技术、微检测技术、微光源、微分光学系统、微传感器等，应用上述技术的分析仪器是微流控制芯片2在包括生物、化学传感器、新型传感器技术在内的分析仪器中的应用，将生物芯片技术、新型化学传感器技术、智能传感器技术应用于分析仪器的研制。 3成像技术包括广义成像、纳米级超高分辨率成像、图像信息处理等，具体领域是核磁共振技术、图像自动分析和综合技术、成像光谱技术、近场光学成像技术。 4仪器联用技术通过信息分离、专用软件接口技术实现了多种学科技术之间的联合实现了复杂系统的痕量成分分析、结构分析、形态分析等综合分析，如色谱质谱联用、色谱谱联用等。 同时，应该看到国外仪表行业发展的几个新动态： 1新技术的普遍应用。 电子设计自动化(EDA )、计算机辅助制造(CAM )、计算机辅助测试(CAT )、数字信号处理(DSP )、专用集成电路(ASIC )和表面安装技术等一般采用的两种产品结构发生了变化。 重视高级机器的开发，同时重视高科技和大量产品的开发和生产。 重视系统整合，不仅重视单体，还重视系统、产品的软件化。 在各种机器上搭载CPU，实现数字化后，向软件投入了大量的人才和财力。 今后的机器设计总结为简单的公式：机器=AD/DA CPU软件，AD芯片将模拟信号转换为数字信号，通过软件处理转换后通过DA输出的3个产品开发标准发生变化。 从技术驱动转变为市场驱动，从追求高精度转变为“正好”。 开发成功产品的标准是，要满足用户的明确需要，必须在最短时间内投入市场的功能和性能正好。 在充分理解我国仪表的现状和国外仪表行业的发展趋势后，根据我国的基本国情，我们应该制定重点突出、结构合理的发展方案。 以下几类仪表是我们应该优先发展的： 1工业自动化仪表：全面扩大基于现场总线技术的主要系统装置和智能仪表、重点发展特殊和专用自动化仪表的服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化， 完成自动仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内将加快数字仪表比例达到60%以上自主知识产权自动化软件的商品化。 双电器仪表：重点发展长寿电器、电子式电器、特殊专用电器和电网计量自动管理系统。 到2005年，中低速电器的国内市场占有率要达到95%，到2010年，高校电气电子设备的国内市场占有率要达到80%。 3科学测试仪器：重点发展过程分析仪器、环保监测仪器、工业炉窑节能分析仪器及围绕基础产业的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能测量仪、大地测量仪、电子速度计、测量型全球定位系统及其他实验仪器、实验室仪器等新产品。 产品以技术含量高的中档为主，到2005年占总产值的50%60%。 4环保仪器仪表：重点发展大气环境、水环境的环境保护监视自动化控制系统产品，到2005年，技术水平达到20世纪90年代后期的国际先进水平，国内市场占有率达到50%60%，到2010年，国内市场占有率达到70%以上。5仪器仪表零部件：“十五”和2010年，要尽快开发商品性好、市场效益好的产品，品种占有率达到70%80%，高级产品的市场占有率达到60%以上。 通过科技宣传、新产品开发，使产品质量水平达到了国际上20世纪90年代末的水平，有些产品接近了国外同类产品的先进水平。 6信息技术电测器：主要发展电测器的软件化智能技术、总线式自动测量技术、综合自动测量系统、新型零件测量技术和测量器、在线测量技术、信息产业产品测量技术、多媒体测量技术和相应的测量器、电气监测管理技术等。 仪表的发展还有很长的路要走。 希望我国仪表行业抓住机遇，迅速发展，早日实现战略目标，为国家振兴作