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外國儀器儀表的發展趨勢

 儀器儀表發展概況:
    50年代初期, 儀器儀表 取得了重大突破,數字技術的出現使各種數字儀器得以問世,把模擬儀器的精度、分辨力與測量速度提高了幾個量級,為實現測試自動化打下了良好的基礎。
    60年代中期,測量技術又一次取得了進展,計算機的引入,使儀器的功能發生了質的變化,從個別電量的測量轉變成測量整個系統的特征參數,從單純的接收、顯示轉變為控制、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進行測量。
    70年代,計算機技術在儀器儀表中的進一步滲透,使電子儀器在傳統的時域與頻域之外,又出現了數據域(Datadomain)測試。
    80年代,由于微處理器被用到儀器中,儀器前面板開始朝鍵盤化方向發展,過去直觀的用于調節時基或幅度的旋轉度盤,選擇電壓電流等量程或功能的滑動開關,通、斷開關鍵已經消失。測量系統的主要模式,是采用機柜形式,全部通過IEEE-488總線送到一個控制器上。測試時,可用豐富的BASIC語言程序來高速測試。不同于傳統獨立儀器模式的個人儀器(Personalinstrument)已經得到了發展。
    90年代,儀器儀表與測量科學進一步取得重大的突破性進展。這個進展的主要標志是儀器儀表智能化程度的提高。突出表現在以下幾個方面。
    1.微電子技術的進步將更深刻地影響儀器儀表的設計;
    2.DSP芯片的大量問世,使儀器儀表數字信號處理功能大大加強;
    3.微型機的發展,使儀器儀表具有更強的數據處理能力;
    4.圖像處理功能的增加十分普遍;
    5.VXI總線得到廣泛的應用。

 2.科學儀器的發展趨勢|:
    科學儀器含 光學儀器 和分析析器
    A.光學儀器
    光學儀器是工農業生產、資源勘探、空間探索、科學實驗、國防建設以及社會生活各個領域不可缺少的觀察、測試、分析、控制、記錄和傳遞和工具。特別是現代光學儀器的功能已成為人腦神經功能的延伸和拓展。
集成電路生產所用制造設備品種的40%、數量的60%都是光學設備,而檢驗儀器所占比重就更大。計量工作約有90%屬幾何尺寸測量,其中主要用光學計量儀器來完成。過去在計量室測量一個凸輪需要數小時;現在在車間生產現場,用計算機控制的三坐標測量機進行測量只需10分鐘。軋鋼生產現場條件極其惡劣,被測件溫度超過1000℃。運動速度為數米每秒,并伴有振動、高溫、氧化層飛濺、冷卻水霧彌漫和強電磁干擾,但是利用CCD光電在線測徑系統在軋鋼生產中進行在線尺寸檢測,控制了生產流程,就能保證產品高質量和生產率。
    光學遙感儀器幫助人類解決面臨的能源、糧食、氣象預報、環境監測等方面的重大問題。在15號阿波羅飛船上裝載的光學遙感儀器就有近十種。美國在70年代先后發射三顆陸地衛星,化費2.5億美元,但所獲經濟效益大得多,其中僅用遙感儀器監視洪水、探測農作物病蟲害、改進油田勘探以及糧食估產等幾項,每年的經濟收益估計就達15億美元以上。
    由于光電系統具有光學和電子兩方面的技術優勢,從而能滿足生產過程中的自動監控以及圖象分析、精密測量、信息處理和偉輸、微觀觀察、記錄、顯示、傳遞和儲存;利用光電轉換能在太空、深水、高溫、有毒有害氣體、核輻射等各種特殊環境下正常地工作。因此光機電一體化的現代光學儀器或光電儀器設備應用十分廣泛。
    現代光學儀器的發展趨勢
    隨著光學儀器產業結構的全球性調整,主要工業發達國家競相發展高技術產品,使傳統的光學儀器已向現代光學儀器轉變。美日德等國為了發展現代化的光學儀器工業,大力開發和應用各種新技術、新器件、新材料、新原理,系統地應用光機電算綜合技術,以zui快的速度開發新穎的高附加值產品投入市場。使光學儀器向產業高技術化、產品高附加值化和智能化、企業集團化和國際化、制造技術柔性化方向發展。
    ▲現代光學儀器的特征
    (1)現代光學儀器沖破了傳統現論(以幾何光學或物理光學為基礎)的束縛,光學技術同其它學科和技術不斷融化、滲透,派生出新的學科分支,形成許多交叉發展的領域,打破了長期來光學的傳統應用范圍。如以傅里葉變換原理為基礎的各類傅里葉變換光譜儀;基于光聲效應的激光光聲光譜儀;利用激光開拓新的測量原理、方法,使眾多的激光計量檢測儀器問世,激光技術與傳統的顯微鏡相結合,開發出激光掃描顯微鏡系列產品;得用光電轉換原理生產了一大批新穎的光電儀器。許多新技術如激光、紅外、光纖、光信息處理、微光學等得到開發應用。
    (2)在結構上打破了以光學和機械為主體的基本框架,集光學、機械、電子、計算機于一體,電子技術、計算機及其軟件成為儀器不可分割的重要組成部分。
    (3)擺脫了傳統光學儀器離不開人的操作和觀測的經典模式,操作、檢測、數據處理和信息傳遞實現自動化,工作效率、文憑性和可靠性是傳統光學儀器無可比擬的。
    (4)在設計方法上日益采用計算機輔助設計、優化設計和"三化"設計。整個系列產品品種之間零部件通用性強,標準化程度高,標準件多,因而使儀器成本下降,質量提高。
    (5)現代光學儀器的質量評價標準更全面、更嚴格。
過去,評價傳統光學儀器的質量,主要著眼于功能指標,即儀器的使用范圍、精度等級、靈敏度、重復性、穩定性及結構特性等。如今較全面地客觀評價現代光學儀器的質量指標、可靠性、工藝性、經濟性、人機學指標、美學指標、標準化及權指標等八個方面。 

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