儀器儀表與測量控制系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢與重點(diǎn)

     自動化儀表與控制系統(tǒng)和科學(xué)儀器，在產(chǎn)值和市場兩個(gè)方面都占據(jù)著儀器儀表與測量控制總體的一半，是儀器儀表與測量控制體系的兩大支柱。由于發(fā)言時(shí)間有限，下面就讓我們把主要的注意力放在這兩類儀器未來的發(fā)展上。

    自動化儀表與控制系統(tǒng)未來發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是：

    1、功能**

    近年來功能**的重要發(fā)展是，大量經(jīng)過功能**認(rèn)證的儀表推向市場。為了爭取競爭中有利地位，幾乎所有儀表制造商都會開展功能**的研究。

    2、自動化儀表與企業(yè)的信息化

    自動化儀表技術(shù)包括信息采集、處理和應(yīng)用。“企業(yè)信息化”實(shí)際上是企業(yè)信息的集成和整合。為此，必須用自動化和系統(tǒng)的信息模型“簡化”、“規(guī)則”和“抽象”信息，以便*有效地利用信息。這是自動化儀表領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，也是統(tǒng)一信息表達(dá)的重要手段。

    3、無線通信

    工業(yè)無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是自動化儀表領(lǐng)域顯著的亮點(diǎn)，它的特征是：技術(shù)方案多樣化，參與者迅速增加,成立了專業(yè)組織。推出多種無線演示系統(tǒng)、測量儀表樣機(jī)，將成為全球主要自動化儀表展覽的熱點(diǎn)。

    4、自動化儀表工程項(xiàng)目全局信息和全生命周期信息的整合

    這是實(shí)現(xiàn)自動化儀表系統(tǒng)的**可互操作。可互操作是分層次的，實(shí)現(xiàn)需要一個(gè)漫長的過程。近年來IEC62424標(biāo)準(zhǔn)的出版，InTools工具軟件功能的擴(kuò)充以及控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表層各項(xiàng)可互操作標(biāo)準(zhǔn)的推出是發(fā)展中一個(gè)重要標(biāo)志點(diǎn)。

    5、系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷

    系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷越來越受到用戶、制造商和研究者各方的關(guān)注。它分為四個(gè)層次，生產(chǎn)流程的診斷、生產(chǎn)裝備的診斷,自動化控制系統(tǒng)的診斷和現(xiàn)場儀表的診斷。生產(chǎn)流程的診斷原則上不屬于自動化儀表范疇，但是診斷信息的交換涉及自動化儀表系統(tǒng)。針對生產(chǎn)裝備的監(jiān)控，診斷儀表系統(tǒng)已經(jīng)推出了新產(chǎn)品。自動控制系統(tǒng)的診斷通常是控制系統(tǒng)中設(shè)備管理軟件的一個(gè)模塊或一種功能，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)自身以及現(xiàn)場儀表的實(shí)時(shí)診斷和預(yù)測性維護(hù)。現(xiàn)場儀表的診斷難度較大，維護(hù)周期由智能儀表的損耗情況或固定時(shí)間確定。

    6、標(biāo)準(zhǔn)化

    標(biāo)準(zhǔn)化在自動化儀表發(fā)展歷史上發(fā)揮過重要作用，未來還會對我國儀表產(chǎn)品追趕世界水平發(fā)揮重大作用。在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，有大量信息接口標(biāo)準(zhǔn)的需求，它的共同特點(diǎn)就是在相同的技術(shù)水平上可以有很多種標(biāo)準(zhǔn)化方案。現(xiàn)在對高技術(shù)新產(chǎn)品可以先制定標(biāo)準(zhǔn)，完全改變了標(biāo)準(zhǔn)化的理念。

    7、控制網(wǎng)絡(luò)

    未來幾年網(wǎng)絡(luò)控測和網(wǎng)絡(luò)儀表是自動化儀表發(fā)展的重點(diǎn)，發(fā)展方向是大幅提高速度、簡化安裝和調(diào)試的復(fù)雜性、擴(kuò)展無線功能以及發(fā)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

    當(dāng)今，儀器儀表與測量控制發(fā)展的趨勢是：面對產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性要求不斷提高；技術(shù)指標(biāo)和功能不斷提高；*先采用新的科學(xué)研究成果；高新技術(shù)大量采用；儀器及測控單元微小型化、智能化日趨明顯；要求儀器及測控單元可獨(dú)立使用、嵌入式使用和聯(lián)網(wǎng)使用；儀器測控范圍向立體化、全球化擴(kuò)展;測控功能向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；便攜式、手持式以至個(gè)性化儀器大量發(fā)展。
   

    技術(shù)特點(diǎn)是：綜合各種新技術(shù)，在研究儀器儀表相關(guān)類型傳感器、元器件和材料及技術(shù)的基礎(chǔ)上，**開發(fā)新的微弱信號敏感、傳感、檢測、融合技術(shù)，物質(zhì)原子、分子級檢測技術(shù)，復(fù)雜組成樣品的聯(lián)用分析技術(shù)，生命科學(xué)的原位、在位、實(shí)時(shí)、在線、高靈敏度、高通量、高選擇性檢測技術(shù)，創(chuàng)建各類新型檢測儀器儀表;結(jié)合系統(tǒng)論、控制論的發(fā)展，在開發(fā)工業(yè)自動化測控的在線分析和控制、原位分析及控制、高可靠性、高性能和高適應(yīng)性等技術(shù)的基礎(chǔ)上，**發(fā)展工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)；結(jié)合生命科學(xué)、人體科學(xué)的發(fā)展，在開發(fā)醫(yī)療診治的健康狀況監(jiān)測、早期診治、無損診斷、無創(chuàng)和低創(chuàng)直視診療、**定位**技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展醫(yī)療儀器；同時(shí)跟蹤新學(xué)科領(lǐng)域和各類應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，開發(fā)各種專用、快捷、自動化檢測和計(jì)量技術(shù)及專用儀器儀表。
 
    未來應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

    1)精密檢測儀器

    當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)進(jìn)入分子、原子分析檢測新階段，微納科技的發(fā)展直接推動了精密檢測儀器的快速發(fā)展。值得特別關(guān)注是MEMS/NEMS(微電機(jī)系統(tǒng)/納機(jī)電系統(tǒng))測試儀器,以掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡,以及基于STM/AFM的基本原理新發(fā)展起來一系列SPM,如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等這些儀器的新發(fā)展。
 
    2)分析儀器

    光學(xué)捕獲(Opticaltrapping)是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù)。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑，形成梯度來實(shí)現(xiàn)對微小粒子的捕獲和移動。這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種微觀領(lǐng)域的研究。
 
    微型色譜儀將會得到很快的發(fā)展。C2V公司已經(jīng)推出了世界上*小*快的手持式氣相色譜儀，主機(jī)大小僅124×84×60mm，所含柱模塊大小為60×100×12.5mm，可在10-30秒內(nèi)完成天然氣主要成份的全分析。
 
    NMR的微型化近年來已經(jīng)取得重大進(jìn)展，瑞士Neuchatel大學(xué)開發(fā)成功一種高質(zhì)量因子可供微流控芯片NMR全分析系統(tǒng)使用的射頻平面微線圈，所需樣品量僅為1-100納升，并可在幾秒內(nèi)獲得所需的信噪比。NMR微型化應(yīng)當(dāng)是值得關(guān)注的發(fā)展方向。、
 
    光頻光梳光譜法(Opticalfrequencycombspectroscopy)是*新發(fā)展起來的另一種重要的儀器技術(shù)，采用這種技術(shù)可以在極短的時(shí)間內(nèi)以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體，將在臨床診斷領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
 
    3)光譜分析儀器

    過去，光譜分析儀器主要應(yīng)用在基礎(chǔ)學(xué)科研究和礦物分析、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。值得關(guān)注一個(gè)新的發(fā)展動向是，由于人類生存和發(fā)展一些迫切的需求，同時(shí)計(jì)算機(jī)軟硬件、微電子、計(jì)算數(shù)學(xué)、微型器件發(fā)展提供的新技術(shù)成果，使得光譜技術(shù)和儀器向生物、環(huán)境、醫(yī)療等領(lǐng)域快速拓展，無論理論研究、技術(shù)開發(fā)和儀器**都有了明顯的發(fā)展，今后還將更快發(fā)展。
 
    4)光子成像儀器

    一個(gè)以光子學(xué)與生命科學(xué)相互融合的新學(xué)科生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)隨著激光、電子、光譜、顯微及光纖等技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來，應(yīng)運(yùn)而生出現(xiàn)了不少新型科學(xué)儀器。

    應(yīng)用這些儀器不但豐富了人們對于光與生物組織體相互作用機(jī)理的認(rèn)識，而且促進(jìn)了各種新的生物研究儀器和醫(yī)學(xué)診斷儀器的發(fā)明。光子成像技術(shù)主要包括漫射光層析成像、熒光成像、相干層析成像、光聲成像等。光學(xué)相干層像(OCT)結(jié)合了共焦顯微術(shù)和低相干光的外差探測技術(shù)，它是一種在一維光學(xué)低相干反射測量技術(shù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來的二維或三維成像技術(shù)。