仪器仪表的应用介绍配音文案
 发布时间:2014/07/16

仪器仪表的应用介绍配音文案

在21的世纪,科学技术是第一生产力,生活中随处可见,比如说重工业方面,机器上,都离不开它们的身影

仪器仪表
仪器仪表是根据各种科学(如物理,化学)原理对被研究对象(被测量或被控量)进行检测、显示、观察、控制的器具或装置的总称。
1 重要作用
  科学技术是第一生产力,仪器是科学技术发展的重要“工具”。著名科学家王大珩先生指出,“机器是改造世界的工具,仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”,是科学研究的“先行官”,是军事上的“战斗力”,是现代社会活动的“物化法官”。不言而喻,仪器在当今时代推动科学技术和国民经济的发展具有非常重要的地位。
仪器仪表
  1.仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障。人类发展史上任何一次大的飞跃都是基于工具的巨大创新和根本变革驱动的,作为“工具”的科学仪器的发展和创新往往是催生科技创新的重要要素。
  2.仪器是经济发展和国防安全的重要保障。仪器是保障经济发展、国家安全不可或缺的重要基础条件。首先,著名科学家钱学森先生指出:“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。
  3.仪器是推进和谐社会建设的重要力量。目前,全球的资源枯竭、环境污染等问题成为社会健康发展的瓶颈;食品安全问题、公共突发事件、疾病诊断、易燃易爆化学危险品等给人民的生活带来了严重影响,这些重大问题的解决都离不开先进的检测技术和手段。
2 仪器技术
2.1 传感技术
  传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础,它也是仪器仪表实现控制的基础。这不仅因为控制必须以检测输入的信息为基础,并且是由于控制达到的精度和状态,必需感知,否则不明确控制效果的控制仍然是盲目的控制。
  广义而言传感技术必须感知三方面的信息,它们是客观世界的状态和信息,被测控系统的状态和信息以及操作人员需了解的状态信息和操控指示。在这里应注意到客观世界无穷无尽,测控系统对客观世界的感知主要集中于与目标相关的客观环境(简称既定目标环境),既定目标环境之外的环境信息可通过其它方法采集。被测控系统可以是简单的物或单一的样本,可以是复杂的无人直接操纵的自动系统,可以是有人(群)在内操作的大型自动化系统或社会活动系统,也可以是人体。以人体健康、生理、心理状态为目标的传感技术是医疗诊治仪器的基础和核心。操作人员可以是单人,但在系统化、网络化的情况下常为不同岗位下的操作人员群体。
  窄义而言,传感技术主要是客观世界有用信息的检测,它包括有用被测量敏感技术,涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术;信息融合技术,涉及传感器分布,微弱信号提取(增强),传感信息融合,成像等技术;传感器制造技术,涉及微加工,生物芯片,新工艺等技术。
2.2 系统集成技术
  系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平,特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响,它是系统级层次上的信息融合控制技术,包括系统的需求分析和建模技术,物理层配置技术,系统各部份信息通信转换技术,应用层控制策略实施技术等。在操作人员为多种不同岗位的操作群体情况下,还包括各级操作人员需求分析技术。
2.3 智能控制技术
  智能控制技术是人类以接近最佳方式,通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术,是直接涉及测控系统的效益发挥的技术,是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。从目前发展趋势看,在企业信息化ERP/MES/PCS三级结构的计算机测控系统中,软件的价格已超过硬件的3倍。而有关石化、冶金、电力、制药行业中自动化测控系统的先进控制软件价格就超过系统硬件价格。智能控制技术包括仿人的特征提取技术,目标自动辨识技术,知识的自学习技术,环境的自适应技术,最佳决策技术等。
2.4 机界面技术
  人机界面技术主要为方便仪器仪表操作人员或配有仪器仪表的主设备、主系统的操作员操作仪器仪表或主设备、主系统服务。它使仪器仪表成为人类认识世界、改造世界的直接操作工具。仪器仪表、甚至配有仪器仪表的主设备、主系统的可操作性、可维护性主要由人机界面技术完成。仪器仪表具有一个美观、精致、操作简单、维护方便的人机界面,常成为人们选用仪器仪表及配有仪器仪表的主设备、主系统的一个重要条件。
  人机友好界面技术包括显示技术、硬拷贝技术、人机对话技术、故障人工干预技术等。考虑到操作人员从单机单人向系统化、网络化情况下的许多不同岗位的操作人员群体发展、人机友好界面技术正向人机大系统技术发展。此外,随着仪器仪表的系统化、网络化发展,识别特定操作人员、防止非操作人员的介入技术也日益受到重视。
2.5 可靠性技术
  随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大,可靠性技术特别是在一些军事、航空航天、电力、核工业设施,大型工程和工业生产中起到提高战斗力和维护正常工作的重要作用。这些部门一旦出现故障,将导致灾难性的后果。因此装置的可靠性、安全性、可维性、特别是包括受测控系统在内的整个系统的可靠性、安全性、可维性显得特别重要。像2003年8月15日美国、加拿大大面积停电的事故,是决不应由部分设备故障而扩展造成!
  仪器仪表和测控系统的可靠性技术除了测控装置和测控系统自身的可靠性技术外,同时还要包括受测控装置和系统出现故障时的故障处理技术。测控装置和系统可靠性包括故障的自诊断、自隔离技术,故障自修复技术,容错技术,可靠性设计技术,可靠性制造技术等。
3 简要介绍
  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。
4 防护等级
  IP防护等级是由两个数字所组成,第1个数字表示仪器仪表和电器离尘、防止外物侵入的等级,第2个数字表示仪器仪表和电器防湿气、防水侵入的密闭程度,数字越大表示其防护等级越高。[1]
  第1个数字:
  为0-表示没有防护对外界的人或物无特殊防护。
  为1-表示防止>50mm的固体物体侵入,防止人体(手掌)因意外而接触到电器内部的零件,防止>50mm的外物侵入。
  为2-表示防止>12mm的固体物体侵入,防止人体(手指)因意外而接触到电器内部的零件;防止>12mm的外物侵入。
  为3-表示防止>2.5mm的固体物体侵入,防止>2.5mm的细小外物而接触到电器内部的零件。
  为4-表示防止>1.0mm的固体物体侵入,防止>1.0mm的微小外物而接触到电器内部的零件。
  为5-表示防尘,完全防止外物侵入,且侵入的灰尘量不会影响电器的正常工作。
  为6-表示防尘,完全防止外物侵入,且可完全防止灰尘侵入。
  第2个数字:
  为0-表示没有防护。
  为1-表示防止滴水侵入,垂直滴下的水滴不会对电器造成有害影响。
  为2-表示倾斜15时仍可防止滴水侵入,仪器仪表和电器倾斜15时滴水不会对电器造成有害影响。
  为3-表示防止喷洒的水侵入,防雨,或防止与垂直<60方向所喷洒的水侵入仪器仪表和电器造成损坏。
  为4-表示防止飞溅的水侵入,防止各方向飞溅的水侵入仪器仪表和电器造成损坏。
  为5-表示防止喷射的水侵入,防止各方向喷射的水侵入仪器仪表造成损坏。
  为6-表示防止大浪侵入,防止大浪侵入安装在甲板上的仪器仪表和电器造成损坏。
  为7-表示防止浸水时水的侵入,仪器仪表和电器浸在水中一定时间或在一定标准的水压下,能确保仪器仪表和电器不因进水而造成损坏。
  为8-表示防止沉没时水的侵入,仪器仪表和电器无限期的沉没在一定标准的水压下,能确保仪器仪表不因进水而造成损坏。
5 应用效果
  1、 集中管理各地客户资源,统一客户信息的平台。
  2、 提高工作效率,并对现有资源进行整合、共享。
  3、 使业务人员的行为更加有效,了解业务员的行动状态。
  4、 梳理现在的业务状态,实现销售的过程化管理。
6 品牌一览
  美国力科 美国安捷伦 美国吉时利 美国泰克
  台湾富贵 台湾固纬 日本横河 日本日置 日本建伍
  德国惠美 日本菊水 日本岩崎 日本爱德万 日本目黑
  韩国NEX1 美国胜利 日本安立 台湾京迎 日本三和
  日本共立 日本泰仕 韩国金进 美国鸟牌 美国艾法斯
  优利德 上海三科 常州同惠 广州测之宝 杭州远方
  南京普盛 山东精久 北京普源 成都前锋 深圳泽丰盛
  宁波中策 艾德克斯 杭州威博 成都五行
7 发展历史
7.1 古代仪器仪表
  (一)早期主要的测量、度量器具
仪器仪表
1.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,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。在中国江苏仪征,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——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。中国北宋时期的苏颂和韩公谦于1088年制作了天文计时器——天文仪象台。它采用民间的水车、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。
仪器仪表
2.指南针、浑天仪、地动仪
  在中国,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。中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——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昝和水钟;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。
  1.光学仪器
  1590年左右,荷兰人扎哈里那斯·詹森制造了第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。
  另一荷兰人汉斯·利佩于1608年发明了单筒望远镜,后来又发明了双筒望远镜。伽利略把望远镜和显微镜第一次用于科学实验,并于1609年后制造了第一台长29米、直径42毫米的铅管仪器,所以后来人们常把伽利略作为望远镜和显微镜的实际发明者。1611年,刻卜勒出版了《屈光学》,解释了望远镜和显微镜的光学原理,并提出了“天文望远镜”的设想。再后来,沙伊纳制造第一架天文望远镜,牛顿于1668年制成了第一架天文反射望远镜。
  18世纪后半叶,所有的光学仪器都是在开普勒式透镜组合的基础上改造。
  2.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。
  3.数学仪器
  英格兰的吉米尼( Thomas Gemini)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(Humfray Cole)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“自然科学实验”的仪器。
  4.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。
7.2 近代仪器仪表的形成与发展
  到了18世纪初,由于科学研究和科学课堂的需求,制造者们开始设计和生产标准的仪器和配件;仪表工匠与其它专业制造者联合起来,制造了光学、气动、磁力和电力等方面的仪器,从此将仪器与仪表正式结合起来,使仪器仪表融为一体,成为一个专门的学科。
  1.以蒸汽机的发明为标志,一种将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械,引起了18世纪的工业革命,人类进入了工业化时代。
  1800年,英国的特里维西克设计了可安装在较大车体上的高压蒸汽机,这是机车的雏型。英国的史蒂芬孙将机车不断改进,在1829年创造了“火箭”号蒸汽机车,该机车拖带一节载有30位乘客的车厢,时速达46公里/时,引起了各国的重视,开创了铁路时代。
  2.自从奥斯特1820发现了电流的磁效应,奥斯特做了六十多个实验,考察电流对磁针作用的强弱、电流对磁针的影响;并在1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文,向科学界宣布了电流的磁效应,揭开了电磁学的序幕,标志着电磁学时代的到来。
  1831年8月26日,法拉第用伏打电池在给一组线圈通电(或断电)的瞬间,在另一组线圈获得的感生电流,称之为“伏打电感应”。同年10月17日,法拉第完成了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验,称之为“磁电感应”,并提出磁场的概念,实现了“磁生电”,创造电磁力学,设计了圆盘发电机,宣告了电气时代的到来,以电磁为核心的第一代电磁式仪器开始逐步走向成熟。
  电磁效应的发现与应用,为原始的机械式仪器仪表向电磁式仪器仪表发展提供了理论和技术保障,使第一代指针式仪器仪表正式形成与发展。
仪器仪表
3.麦克斯韦继法拉第之后集电磁学大成,在1865年他预言了电磁波的存在,说并指出电磁波只可能是横波,计算出电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦于1873年建立电磁理论,在出版的科学名著《电磁理论》中系统、全面、完美地阐述了电磁场理论,成为经典物理学的重要支柱之一。4.1886 年至1888 年,德国物理学家赫兹通过试验验证了麦克斯韦尔的理论,证明了无线电辐射具有波的所有特性,进而发现了无线电波,设计出了雷达,开启了无线电波通信技术,使远距离无线测量仪器的出现成为可能,让电话、电视等电器有了飞跃发展。
  5.随着X射线、γ射线先后被德国科学家伦琴、法国科学家P.V.维拉德发现,因其超强穿透力这一特性,使仪器的功能与概念被进一步推向更深的领域,如广东正业的X光检查机、检孔机ASIDA-JK2400、线宽检测仪等仪器,就采用了X射线、γ射线的超强穿透力研发的先进检测仪器设备。
  6.20世纪初,电子技术的发展使各类电子仪器快速产生,如今后普及全球的电子计算机,便是从这一时代开始崛起的。同时,随着工业化程度的不断提高,各行各业的电子仪器如雨后春笋般地出现,如计量、分析、生物、天文、汽车、电力、石油、化工仪器等。
  电子仪器的产生使仪器仪表从模拟式仪器过渡到数字式仪器。
8 五大趋势
  20世纪中期以后,随着自动控制理论的产生和自动控制技术的成熟,以A /D (数字/模拟转换)环节为基础的数字式仪器得到快速发展。
  伴随着计算机、通讯、软件和新材料、新技术等的快速发展与成熟,人工智能、在线测控成为可能,使仪器走向智能化、虚拟化、网络化。
  数字仪器、智能仪器、个人计算机仪器、虚拟仪器和网络仪器代表了20世纪现代科学仪器发展的主流与方向。
8.1 数字仪器
  数字技术(Digital Technology)是指借助一定的设备将各种信息,包括、图、文、声、像等,转化为电子计算机能识别的二进制数字“0”和“1”后进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。通常也称为数码技术。
  以数字技术为基础,以大规模集成电路为主体构成数字式仪器,对被测量的模拟信号进行A /D转换后,传输、处理、存贮和显示的信号均为数字信号,使测试速度快,准确性也大大提高,常见的代表仪器有恒温恒湿箱、温度传感器等。
  数字化是智能仪器、个人仪器和虚拟仪器的基础,是计算机技术进入测量仪器的前提。广泛应用于电子数字计算机、数控技术、通讯设备、数字仪表等方面,诸如人类第一台电子数字计算机ENIAC,爱思达金相显微镜,体视显微镜,X光检查机等。
8.2 智能仪器
  智能仪器是把一个微型计算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器。
仪器仪表
  嵌入的计算机系统可以是芯片级,如单片机、数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)等,模板级如PC - 4。也可以是系统级,如微型计算机系统,可编程单芯片系统( System on a ProgrammableChip,SOPC)等。
  智能仪器在结构上自成一体,有的仪器内部还带有专用的微型计算机系统和通用接口总线( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口,能独立完成测试。智能仪器由于引入了计算机,功能强大,性能优异,使用灵活、方便,是现阶段高档电子仪器的主体。如离子污染测试仪,上PIN机,双盘研磨机,剥离强度测试仪,拉脱强度测试仪等都采用智能技术的现代化精密检测仪器,又比如纳米智能机器人。
  随着新技术、新工艺和嵌入式系统技术的不断进步,智能仪器还在不断发展,不断推陈出新,不断提高智能水平。
8.3 个人仪
  把测试功能的硬件模块,做成一个I/O插卡(仪器卡),直接插入个人计算机( PC)扩展插槽,再配置相应的测试软件,使计算机能够完成测量仪器的功能,构成一个以PC为基础的个人计算机仪器。个人计算机仪器充分吸取了GP IB标准化和智能仪器智能化的优点,同时又能共享PC机的硬件、外设和软件资源,使其显示出强大的生命力。
8.4 虚拟仪器
  虚拟技术是利用计算机界面和在线帮助功能,建立仪器虚拟板面,通过计算操作完成对对象的测试分析功能。
  虚拟仪器实质上是“软硬结合”、“虚实结合”的产物。它充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。在虚拟仪器中,硬件只是信号传输的介质,软件才是整个仪器系统的关键。
  用户可根据自己的需要通过编制不同的测试软件来构建不同功能的测试系统。其中,许多硬件功能可直接由软件实现,系统具有极强的通用性和多功能性。
8.5 网络仪器
  基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合,代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流,已在测量与测控领域内显现。如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等,都成为人们的新宠。
  网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问,实时获得仪器的工作状态;通过友好的用户界面,不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测,还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机。与传统的仪器相比,网络仪器具有无可比拟的优势,如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛;系统操作简单,人机界面友好,便于扩展和维护;通信标准公开、一致、开放,仪器间信息资源共享,具有互操作性,可组建大规模分布式测控网络,等等。因此,网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向。
9 总体趋势
  进入21世纪以来,网络、在线、智能等高科技化已成为现代仪器最主要的特征和发展趋势。
  高新技术研究成果的广泛采用,跨学科的综合设计、高精尖的制造技术等,使仪器仪表领域发生了根本性的变革。现代仪器仪表作为典型的高科技产品,完全突破了传统的光、机、电构架,向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向迅速发展,向着更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象全方位信息的方向迈进。
  随着微机技术、网络通信技术的不断拓展,新世纪的测试仪器将是一个开放的系统概念。科学测试仪器正由单台智能化逐步走向通用模件化,并实现即插即用,灵活方便地组成针对不同对象的自动测试系统;难于实现网络化的大型科学仪器,向更高的测量精度、高可靠性和环境适应性方向发展,其使用的自动化水平不断提高,并普遍具有自补偿、自诊断、自故障处理等功能。近年来,纳米级的精密机械、分子层次的现代化学、基因层次的生物学,以及高精密超性能特种功能材料研究成果等当代最新技术成果的问世,使仪器仪表不断向更深领域发展。
  纵观仪器仪表的发展历程,可以得出未来仪器仪表的总体发展趋势是“六高一长二十化”,即传统的仪器仪表朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的方向发展;而新型的仪器仪表与元器件将朝着小型化(微型化) 、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化;服务上的专门化、简捷化、家庭化、个人化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化、专业化、规模化的方向发展。
10 发展主流
  随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高,中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、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: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。
11 种类划分
11.1 分类标准
  仪器仪表是多种科学技术的综合产物,品种繁多,使用广泛,而且不断更新,有多种分类方法。按使用目的和用途来分,主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。
11.2 机械工业产品仪器仪表分类
  属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器,分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强,批量较大,或为仪器仪表工业所必需的基础。
11.3 按不同特征分类
  各类仪器仪表按不同特征,例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、回路显示仪表、调节仪表和执行器等;其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等;温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表;接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。
11.4 其它分类方法
  其他各类仪器仪表的分类法大体类似,主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准,仪器仪表的命名也存在类似情况。
  在现实实际工作中,我们经常将仪器仪表分为两个大类:自动化仪表和便携式仪器仪表,自动化仪表指需要固定安装在现场的仪表,也称现场安装仪器仪表或者表盘安装仪器仪表,这类仪表需要和其他设备配套使用,以完成某一项或几项功能;便携式仪器仪表是指单独使用,有时也叫检测仪器仪表,一般分台式和手持两种。
  仪器仪表还有一种分类,叫一次仪表和二次仪表,一次仪表指传感器这类直接感触被测信号的部分,二次仪表指放大、显示、传递信号部分。
12 性能特点
  衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示,例如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等。0.1级表仪表总的误差不超过±1.0%范围。精确度等级数小,说明仪表的系统误差和随机误差都小,也就是这种仪表精密。灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比,它反映仪表能够测量的最小被测量。响应时间是指仪表输入一个阶跃量时,其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔,一般规定以到达稳定值的95%时的时间为准。此外,还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。
  发展趋势
  科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件,例如利用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理和采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化,减轻重量、降低生产成本和更便于使用与维修等。另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能,担高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用,而且可能过标准接口和数据通道与电子计算机结合起来,组成各种测试控制管理综合系统,满足更高的要求。
  工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表;全面扩大服务领域,推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化,完成 自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变,5年内数字仪表比例达到60%以上;推进具有自主版权自动化软件的商品化。
  电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。2005年,中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%;到2010年,高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。
  科学测试仪器重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪器、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他试验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主,到2005年在总产值中占50%~60%。
  环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品,2005年技术水平达到20世纪90年代后期国际先进水平,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。
  仪器仪表仪器仪表元器件“十五”及2010年前,尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品,品种占有率达到70%~80%,高档产品市场占有率达60%以上;通过科技攻关、新品开发,使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平,部分产品接近国外同类产品先进水平。
  信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术,总线式自动测试技术,综合自动化测试系统,新型元器件测量技术及测试仪器,在线测试技术,信息产业产品测试技术,多媒体测量技术以及相应测试仪器,用电监控管理技术等。
  市场分析
  中、低档电工仪器仪表产品国内市场占有率达到95%,高档产品的国内市场占有率和中低档产品的国外市场占有率在现有基础上有大幅度提高。中国仪表产业在2010年的市场发展将有望提高。产品结构调整目标。其中工业自动化仪表,重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用的自动化仪表。产品技术水平达到20世纪90年代后期国外先进水平,2005年销售额占到国产仪表销售额的30%。面向市场,全面扩大服务领域,推进仪表系统的数字化、智能化、网络化,完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变,“十五”末数字仪表的品种数达到60%以上。
12.1 行业百强企业
13 防冻措施
  采取的措施通常有:选型,保温伴热,维护(点巡检、排污)等。
13.1 一、选型措施
  选带保温装置型仪表。根据仪表的类别用途及拟安装地理位置,提出该仪表的保温防冻需求,再提交与厂家来处理。
  北方有的地方昼夜温差太大,夜间可以到达-20多度,若从选型上解决则性价比相当大不合算.而选择
13.2 二、保温措施
  用保温材料保温,即用保温材料将仪表易冻或怕冻的部位包起来。冬季来临时要检查、经常排污,防止包装的保温材料破损。
13.3 三、伴热措施
  1、蒸汽伴热措施
  即使用管蒸汽暖气保温。冬季保温送汽之前要检查一下蒸汽保温管路是否畅通或堵塞。最好蒸汽是24小时通的,不要太热,有时还要根据天气温度变化来调整供保温汽量,以防止温度太高使变送器引压管内冷凝液汽化影响变送器工作或因温度太低使变送器引压管内冷凝液冷冻影响变送器工作畅通。
  2、保温保护箱措施
  a、电热管伴热保温箱,由箱体、加热器、仪表托架等三大部分组成,其结构形式与保护箱相同,所不同的是箱内装有电器加热装置,起结构形式如图,电热装置是由电热管,温度控制器组成,箱体侧面装有插座,当接通电源后,箱内加热到所需温度时,再由温度控制器接通电源继续升温。通过反复工作使箱内温度能保持在一定范围内。其恒温加热器主要参数:
  ⑴、额定电压200V.50Hz
  ⑵、额定功率300~500W
  ⑶、控制温度可由用户自定
  ⑷、恒温加热器也可做成防爆型
  ⑸、电热管材料有三种:即铜管、碳钢管、不锈钢管。
  b、蒸气管伴热保温箱,伴热管是用金属管制成S型结构.箱体上下采用焊接式穿板接头与伴热管焊接而成,伴热管安装在箱内为上进下出,通过蒸气在管腔内的循环而达到加热目的。伴热管材料一般分为两种,即紫铜管,无缝钢管(碳钢)。
  c、为关键仪表箱再加一层保温棉,在保温箱门口和进出管线口加胶密封,可达到仪表系统更佳保温防冻效果。
  3、电加热带措施
  电伴热保温技术是一种新型的由电能直接转化为热能的供暖技术。加装保温电缆,将伴热带,缠绕在仪表上,或粘在仪表柜内部(但要注意所用伴热带的长度,要经济适度)。
  适用于管道、阀门、泵体的伴热、防冻和保温或者维持仪表管线工艺温度的单相恒功率电热带,单位长度发热量恒定,输出功率不受环境温度变化而改变,使用长度和功率成正比,在安装时可以任意剪接,但必须保留有一个发热节(即至少2.5m),外层编织层具有传热、散热作用,同时能作为防静电的安全接地。主要用于各种管道、仪表的防冻、保温,最高维持温度150℃。注意:对温度要求严格控制的液体管线的伴热和保温(须配用温度控制器)。
  市场上还有一种产品,是软包装的电伴热保护套,专门用于空间比较狭小的仪表伴热,防爆,主要安装在仪表的引压管段和阀门处。
13.4 四、维护措施
  1、安装措施 合理选择安装地点:干燥、无雨雪滴漏的地方。
  2、点检措施 有条件时由专人每日对保温材料的是否破损、蒸汽管路的是否堵塞进行技术确认与技术处置。
  3、报警措施 有条件的可加装蒸汽泄露或断电状态的声光报警小装置,以方便保温防冻措施隐患的发现与及时整治。
  4、巡检措施 由区域仪表维护责任人按预定巡检路线定时巡检。巡检中要检查保温管线阀门是否正常、保温箱是否正常、疏水装置是否正常、保温材料包装是否完好、电伴热供电元器件是否正常等。对易冻装置仪表进行重点检查并做好巡检记录,进行仪表及其保温防冻措施进行干燥、完整、洁净的维护保养,及时解决现场发生的保温伴热问题。
14 应用领域
  仪器仪表应用领域广泛,覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面,在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大,对国民经济有巨大倍增和拉动作用,有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。
  (一)仪器仪表行业市场需求对象及覆盖范围 具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述:
  1..在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下,仪器仪表及其测量控制技术得到日益广泛应用,给仪器仪表行业的快速发展提供了良好契机。仪器仪表是信息产业的源头和组成部分,是信息技术的重要基础。钱学森院士对新技术革命有如下论述:"新技术革命的关键技术是信息技术,信息技术是测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成,测量技术则是关键和基础。"国际上也将信息技术生产行业定性为计算机、通讯、仪器仪表三个行业。
  2..仪器仪表广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制,是现代化大型重点成套装备的重要组成部分,是信息化带动工业化的重要纽带。据有关资料显示,随着装备水平的提高,仪器仪表在工程设备总投资中的比重已达到18%左右;现代化的宝钢技术装备投资中,有1/3的经费用于购置仪器和自控系统。3..高水平科学研究和高新技术产业的发展迅速提高了对仪器仪表的需求,仪器仪表在实施科教兴国、知识创新和技术创新的过程中,正发挥十分重要的作用。各项高水平的科学实验是不能离开科学仪器的,现代科学的进步也越来越依靠尖端仪器的发展。现代生物、医学、生态环境保护、新材料(纳米材料等)、现代农业的发展等,同样是建立在尖端精密仪器科技的发展基础上。
  4..仪器仪表已成为现代国防建设技术装备的重要组成部分,中国航天工业的固定资产1/3是仪器仪表和计算机;运载火箭的仪器开支占全部研制经费的1/2左右;导弹的高精度制导、控制,航天精纬测量和红外成像、专用高温实验设备等都是国防装备中的重点产品。
  5..仪器仪表在探索人类社会可持续发展、抵御自然灾害、依法治国并实施有关法律(质量、商检、计量、环保等)的过程中作为重要实施手段和保障工业被普遍采用。
15 仪器分析
  仪器分析自20世纪30年代后期问世以来,不断丰富分析化学的内涵并使分析化学发生了一系列根本性的变化。随着科技的发展和社会的进步,分析化学将面临更深刻、更广泛和更激烈的变革。现代分析仪器的更新换代和仪器分析新方法、新技术的不断创新与应用,是这些变革的重要内容。因此,仪器分析在高等院校分析化学课程中所处的地位日趋重要。许多地方高校为了使自己培养的人才能从容迎接和面对新世纪科学技术的挑战,已将仪器分析列为化学等专业学生必修的专业基础课。故编写适应地方高校有关专业使用的仪器分析教材是教材改革的重要内容之一。
  2001年,全国新世纪地方高等院校专业系列教材编委会聘请许金生教授主编这本《仪器分析》,并同意由全国7所院校中9名长期从事仪器分析教学和科研的教师参加编写。
  旨在以教材改革的形式实施教育部颁发的《基础教育课程改革(试行)》方案,并着眼于地方高等院校的层次特色和分类属性,提供一部内容新颖,适应地方高校本科人才培养要求,便于教学的仪器分析教材。
  对基本理论的阐述尽量做到深入浅出,言简意明;在内容的安排上避免繁复的数学推导,侧重分析方法的理论依据和实际应用;在描述手法上,采用图文并茂的方式,介绍仪器的基本结构、性能、使用方法及注意事项,并适当简介仪器分析的动态和进展。
  仪器分析就是利用能直接或间接地表征物质的各种特性(如物理的、化学的、生理性质等)的实验现象,通过探头或传感器、放大器、分析转化器等转变成人可直接感受的已认识的关于物质成分、含量、分布或结构等信息的分析方法。也就是说,仪器分析是利用各种学科的基本原理,采用电学、光学、精密仪器制造、真空、计算机等先进技术探知物质化学特性的分析方法。因此仪器分析是体现学科交叉、科学与技术高度结合的一个综合性极强的科技分支。仪器分析的发展极为迅速,应用前景极为广阔。
16 故障诊断
  1、敲击手压法
  我们使用仪器时,经常会遇到仪器运行时好时坏的现象,这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。
  所谓的“敲击”就是对可能产生故障的部位,通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件,看看是否会引起出错或停机故障。所谓“手压”就是在故障出现时,关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢,再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常,再敲打又不正常时,最好先将所有接头重插牢再试,若不成功,只好另想其它办法。
  2、观察法
  利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候,损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点;烧坏的器件会产生一些特殊的气味;短路的芯片会发烫;用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。
  3、排除法
  所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。当拔除某一插件板或器件后仪表恢复正常,就说明故障发生在那里。
  4、替换法
  要求有两台同型号的仪器或有足够的备件。将一个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换,看故障是否消除。
  5、对比法
  要求有两台同型号的仪表,并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备,例如,万用表、示波器等。按比较的性质分有,电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。
  具体方法是:让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行,而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号,若有不同,则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。
  6、升降温法
  有时,仪表工作较长时间,或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障,关机检查正常,停一段时间再开机又正常,过一会儿又出现故障。这种现象是由于个别IC或元器件性能差,高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因,可采用升降温法。
  所谓降温,就是在故障出现时,用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦,使其降温,观察故障是否消除。所谓升温就是人为地将环境温度升高,比如用电烙铁放近有疑点的部位(注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件)试看故障是否出现。
  7、骑肩法
  骑肩法也称并联法。把一块好的IC芯片安在要检查的芯片之上,或者把好的元器件(电阻电容、二极管、三极管等)与要检查的元器件并联,保持良好接触,如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因,则采用这种方法可以排除。
  8、电容旁路法
  当某一电路产生比较奇怪的现象,例如显示器混乱时,可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分。将电容跨接在IC的电源和地端;对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端,观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失,则确定故障就出现在这一级电路中。
  9、状态调整法
  一般来说,在故障未确定前,不要随便触动电路中的元器件,特别是可调整式器件更是如此,例电位器等。但是如果事先采取复参考措施(例如,在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等),必要时还是允许触动的。也许改变之后有时故障会消除。
  10、隔离法
  故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较,而且安全可靠。根据故障检测流程图,分割包围逐步缩小故障搜索范围,再配合信号对比、部件交换等方法,一般会很快查到故障之所在。    
17 仪器仪表差热五个选择
17.1 参比物的选择
  要获得平稳的基线,参比物的选择很重要。要求参比物在加热或冷却过程中不发生任何变化,在整个升温过程中参比物的比热、导热系数、粒度尽可能与试样一致或相近。
  常 用α-三氧化二铝al2o3)或煅烧过的氧化镁(mgo)或石英砂作参比物。如分析试样为金属,也可以用金属镍粉作参比物。如果试样与参比物的热性质相差 很远,则可用稀释试样的方法解决,主要是减少反应剧烈程度;如果试样加热过程中有气体产生时,可以减少气体大量出现,以免使试样冲出。选择的稀释剂不能与 试样有任何化学反应或催化反应,常用的稀释剂有sic、铁粉、fe2o3、玻璃珠al2o等。
17.2 纸速的选择
  在 相同的实验条件下,同一试样如走纸速度快,峰的面积大,但峰的形状平坦,误差小;走纸速率小,峰面积小。因此,要根据不同样品选择适当的走纸速度。不同条 件的选择都会影响差热曲线,除上述外还有许多因素,诸如样品管的材料、大小和形状、热电偶的材质以及热电偶插在试样和参比物中的位置等。市售的差热仪,以 上因素都已固定,但自己装配的差热仪就要考虑这些因素。

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