仪器仪表发展史

1、仪器仪表的发展史仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或 设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器 仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控 制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物， 而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能； 另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的 物理量；还有些仪器仪表可

2、以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。仪器仪表发展已有悠久的历史。据韩非子有度记载，中国在战国时期已有了利用 天然磁铁制成的指南仪器，称为司南。古代的仪器在很长的历史时期中多属用以定向、计时 或供度量衡用的简单仪器。（一）早期主要的测量、度量器具称重器和计时器人类最早的度量器具是称重器和计时器，反映了人类早期的认识和生 活需求。现已发现公元前2500年使用天平的证据,而在普通贸易中使用天平的最早迹象是在 公元前1350年。天平杆为木制，砝码则是用青铜做成的各类鸟兽形状。原始的计时器主要有 影钟、水钟和水运天文台3种。公元前1450年，古埃及就有绿石板影钟。至公元14世纪，

3、用以表示时间的唯一可靠的方法是日晷或影钟。公元前600年至公元前525年,也有用棕榈叶和铅垂线记录夜间时间和特定天体的仪器。 当天体通过子午线时，从棕榈叶的开口中观察到天体穿过铅垂线的过程。在我国江苏仪征， 出土了东汉中期的小型折叠铜质民间测影仪器，外形与现代医学上使用的台式血压计相似。公元1400年前，埃及记录较短时间的仪器叫水钟，水钟内有刻度，下有小孔，整个水钟用 雪花石膏做成瓶状。在希腊，罗马有当时世界上唯一的机械计时仪一一水仪。通过水的传递 计量时间,记录的是不断流动的概念而不是连续相等的时间，非常不精确。我国北宋时期的苏 颂和韩公谦于1088年制作了天文计时器一一天文仪象台。它采用民

4、间的水车、筒车、桔槔、 凸轮和天平秤杆等，是集观测、演示和报时为一身的“自动化”天文钟,被称为水运天文台。指南针、浑天仪、地动仪在我国，公元前300公元前100年，有人利用天然磁石的性质，发明了磁罗盘，即定向仪 器;指南针到宋代发展成熟。我国西夏时候就有观测和记录天文的仪器,叫浑天仪元代的郭守 仪（1231年1361年）对浑天仪进行了改造，制成简仪，其制造水平在当时遥遥领先,其原理 在现代工程测量、地形观测和航海仪器中广泛使用。东汉时期，张衡发明了世界上第一台自 动天文仪一一浑天仪和世界上第一台观测气象的候风仪，开创了人类使用仪器测量地震的历 史。（二）古代的精密仪器至1500年，世界上已有了

5、精密仪器。这时的天文仪器已经比较精确,主要有赤道经纬仪、 子午浑仪、视差仪，以及希腊的角度仪、水准仪及星盘等;计时仪器有便携式日咎和水钟;计 算和证明仪器有天球仪、日历、小时计算器等。这些仪器的制造工艺和使用材料等在当时都 有相当高的水平和测量精度。780年，穆斯林造币厂的工人把天平放在密闭容器中，以两次的 称量结果相比较，天平经过无数次摆动达到平衡后读取数据,能称出1 /3毫克。这是分析天 平的始祖。（三）古代的科学仪器15世纪后期，随着自然科学的发展，早期的科学仪器也以不同的背景和形式逐渐形成， 主要有光学仪器、温度计、摆钟、数学仪器等。光学仪器1590年左右，荷兰人扎哈里那斯詹森制造了第

6、一个非常精确的复合显微镜，这就是今 天人们常说的显微镜。温度计伽利略在他早期的实验中，用玻璃管制成了空气温度计。后来，托斯卡斯的大公斐迪南 二世改良制成液体温度计。大约1714年，华伦海特创造了以其名字命名的温度计，被称为华氏温度计。17世纪末， 气压计和温度计与刻度标尺、指针和其它配件配合安装在一起，成为仪器大家庭中的重要组 成部分，也是仪器制造贸易中的重要部分。数学仪器英格兰的吉米尼率先进行数学仪器（1524年1562年）的制造，之后不久英国雕刻匠和 制模匠科尔开始从事仪器的专门制作，从此开始出现了大批的仪器供应商，产品范围也由星 盘、日昝和象限仪扩展到观测和测量用仪器，以及一系列演示“自

7、然科学实验”的仪器。其它仪器到1650年后，新型的精密仪器就不断地被制造出来。如测量用的圆周仪、量角器航海 用的高度观测仪和反向式八分仪，绘图和校仪用的分度尺和绘图仪，还有经纬仪、气泡水平 仪、新型望远准镜、测探仪、海水取暖器、玻意尔制造的比重计、摆钟，等等。这些精密仪 器为17世纪后自然科学的发展提供了重要保障，是科学技术发展的标志，也为科学仪器的进 一步发展打下了良好的基础。随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高，我国仪器仪表行业也将发生新的 变化并获得新的发展。仪器仪表产品的高科技化，必将成为日后仪器仪表科技与产业的发展 主流。世界近20年来，微电子技术、计算机技术、精密机械技术、

8、高密封技术、特种加工 技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术和生物技术等高新 技术得到了迅猛发展。这一背景和形势，不断地向仪器仪表提出了更高、更新、更多的要求， 如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测更 远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等，同时也为仪器仪表科技与产业的发展提供了强 大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。尤其需要指出的是：近10年来，由于包括纳米级的精密机械研究成果、分子层次的现 代化学研究成果、基因层次的生物学研究成果，以及高精密超性能特种功能材料研究成果和 全球网络技术推广应用成果等在

9、内的一大批当代最新技术成果的竞相问世，使得仪器仪表领 域发生了根本性的变革。通过分析可以看出，高科技化不但是现代仪器仪表的主要特征，而 且是振兴仪表工业的必由之路，也是新世纪仪器仪表及其产业的发展主流。伴随现场总线的 问世，过程测控仪表发展历程出现了重大转折和难得机遇。目前现场总线已成为全球自动化 技术的热点。现场总线是用于现场智能化仪表与控制室之间的一种开放、全数字化、双向、 多站的通信系统。它的产生，既是广大用户的实际需求和制造厂商间技术竞争的结果，也是 计算机技术、通信技术和控制技术在工业控制领域相结合的产物和产品升级，以及为实现进 一步的高精度、高性能（特别是多参数在线实时测控与自动测控）、高稳定、高可靠、高适 应性，多功能、低消耗等提供了巨大动力和发展空间。应用领域，特别是非传统应用领域的 进一步拓展，为仪器仪表工业的持续发展注入了新活力、新动力。 仪器仪表产品的总体发 展趋势是“六高一长”和“二十化”。纵观历史，剖析现状，展望未来，可以提出如下结论：日后，传统的仪器仪表将仍然朝 着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展。 新型的仪器仪表与元器件将朝着小型化（微型