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测量控制与仪器仪表的国际发展趋势
点击次数:1139 发布时间:2009-12-22

测量控制与仪器仪表的国际发展趋势

数字技术的出现把模拟仪器仪表的测量控制精度、灵敏度、速度及可靠性提高了几个量级,为实现测量控制自动化打下了良好的基础。计算机的引入,使仪器的功能发生了质的变化,从个别参量的测量转变成测量整个系统的特征参数,从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出,从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。

90 年代,测量控制与仪器仪表科技的突破性进展是仪器仪表智能化程度的提高; DSP 芯片的大量问世,使仪器仪表数字信号处理功能大大加强;微型机的发展,使仪器仪表具有更强的数据处理能力和图像处理功能;现场总线技术是九十年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术, Internet Intranet技术也将进入控制领域。

现代仪器仪表产品将向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向发展,跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象的信息。

未来 10 年,更高程度的智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能,是数值、逻辑与知识的结合分析结果。利用物理学的新效应和高新技术及其成就开发新型高灵敏度、高稳定性、强抗干扰能力传感器技术和测量控制仪器仪表。如:利用高温超导量子干涉器( SGUID )开发计量测试仪器、物理学测试仪器、地学和地质学仪器、化学分析仪器、医学仪器、无损材料检验仪器等。利用椭偏技术来检测光纤、光学玻璃等,它与近场光学相结合,不仅可以测量表面精细结构,同时根据近场光学反射偏振信息可以分辨出被测物体的材料,这是目前实验研究新探索。将可调谐稳频激光光谱仪的技术用于高精密的几何量与机械量和多种无形态量的测量,开发新一代微型光纤激光干涉仪,它的测量范围可以从纳米到几米或更大的范围,分辨率可达 10nm ;它还可用于称重,研制新型电子天平、高分辨率的压力计等。发展纳米测量技术,建立纳米计量测试标准,这是当今在计量与测量技术研究中十分活跃的课题。由于以信息技术为代表的高新科学技术的突飞猛进,科学分析仪器正在经历一场革命性的变化,传统的光学、热学、电化学、色谱、波谱类分析技术都已从经典的化学精密机械电子结构、实验室内人工操作应用模式,转化为光、机、电、算(计算机)一体化、自动化的结构,并正向实时的现场、在线方向和更名副其实的智能系统发展(带有自诊断、自控、自调、自行判断决策等高智能功能)。

促进科学仪器的工作原理、设计思想、设计方法发生明显变化的关键技术主要有:

1 )微分析技术即分析仪器的微型化和微量化,其共性技术有微控技术、微加工技术、微检测技术、微光源、微光学系统、微传感器等,应用上述技术的分析仪器有微流控制芯片、芯片实验室、微近红外光谱仪等。

2)新型生物、化学传感技术,将生物芯片技术,新型化学传感技术,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,纳米级超高分辨成像,图像信息处理等,具体的领域有核磁共振技术、图像自动分析及综合技术、光谱成像技术、近场光学成像技术等。

4 )仪器的联用技术,通过信息分离、专用软件接口技术,实现多学科技术间的联用,以实现复杂系统的痕量成份分析、结构分析、形态分析等综合分析,如:色谱—质谱联用、色谱—光谱联用等。多台仪器、多个实验室结合的综合分析管理系统( LIMS, Laboratory Information ManagementSystem )已经推广应用;仪器可以上网、制造厂商可与全球用户或用户之间实现信息交流,厂商对用户正在使用的仪器进行远距诊断、指导正确使用或提出维修指导,各同类仪器用户或相同分析工作用户直接进行数据、情报共享、仪器的远程校准和量值溯源等已指日可待。

测量控制与仪器仪表在生物、环保、医学等有关人的生存、发展领域的应用日新月异,现代高科技军事方面的发展也促进了测量控制与仪器仪表的应用拓展,灵敏、准确的现场毒物检测、生命保障任务也大大扩大了测量控制与仪器仪表的应用领域。

 

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