仪器仪表技术发展趋势研究与分析

　　摘要：作为普遍应用于工业、农业、科研等领域进行测量、采集、分析和控制的手段和设备，仪器仪表产品应用范围几乎覆盖了人类活动的所有领域。不仅应用范围拓展迅速，经过几十年的发展，我国仪器仪表行业已形成产品门类比较齐全、具有一定生产规模和开发能力的产业体系，成长极为迅速。本文就是在此基础之上，对仪器仪表技术的发展趋势进行了分析，内容仅供参考。

　　关键字：仪器仪表；发展现状；发展趋势

　　前言

　　我国仪器仪表行业发展速度极快，在机械工业的13个行业当中，仪器仪表并不属于最发达的行业，但其在进口逆差中是变化最大的一个。仪器仪表发展包含纳米级精密机械的研究，也存在分子层次的现代化学研究成果等。这些内容的研究促使仪器仪表领域产生了重大变革。不仅如此，我国的仪器仪表已经在向海外出口，并且取得了一定的突破。因此，本文对仪器仪表技术发展趋势研究与分析具有一定的意义。

　　1仪器仪表技术研究的意义及现状

　　1.1仪器仪表技术研究的意义

　　仪器是制造业的重要“工具”，是工业生产的“倍增器”，也是智能制造的前提和保障。随着工业的更新换代，仪器仪表升级势在必行。不言而喻，仪器仪表行业在下一轮制造业的春天里，也将具有重要地位。著名科学家钱学森先生指出：新技术革命的关键是信息技术，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。据估算，仪器仪表行业仅占整个工业份额的6%，却能支撑起60%的工业产值。

　　同时，仪器仪表是制造业升级、智能制造的基础。随着现代仪器仪表“数字化、智能化、微型化”的发展，当前微电子技术不断提高，仪器仪表产品进一步与微处理器、PC技术交融，仪器仪表的数字化、智能化程度获得明显进步，它是科技进步、智能制造飞速发展的产物，成为了高精密产业。因此，中国制造业转型升级，离不开仪器仪表行业的有力支撑。

　　1.2仪器仪表研究现状

　　近年来，随着信息、互联网、物联网等技术的快速发展，工业控制系统的智能化、网络化和安全性成为了各国政府和企业关注的焦点，工业自动化仪器仪表则是工业控制系统的核心关键部件。长期以来，该领域中高端产品均被国外垄断企业把持，挟持着我国工业控制系统的发展水平和安全能力。

　　在国家863计划的支持下，上海自动化仪表有限公司与浙江大学共同合作，在研发自主可控的片上控制系统（ControlModuleonChip，简称：CMC）和符合IEC61131-3的软件开发技术的基础上，围绕温度、压力、液位及电动执行机构等四大类工业自动化仪器仪表，建成了基于CMC的智能仪器仪表软硬件开发平台，并解决了基于CMC的智能仪器仪表的低功耗防爆技术、高级故障诊断技术、抗电磁干扰技术以及EPA和MODBUS等工业网络通信技术等问题，提高了国产智能仪器仪表的电路集成度、产品的可靠性和适用性，并提升了产品的性能和功能。

　　CMC自主核心软硬件的智能仪器仪表研制及应用，实现了智能仪器仪表核心技�g国产化，提升了国产仪器仪表的自主可控能力和水平。目前该课题组研制的智能温度、压力、液位变送器和智能电动执行机构等四大类工业自动化仪器仪表产品，已经在流程工业中实现了规模化的工程应用，而且在火电、石化、化工和环保等行业具有广泛的应用前景。

　　2仪器仪表技术的发展特点

　　2.1硬件功能软件化

　　随着我国微电子技术的不断发展，微处理器的速度逐渐提升，价格也越来越低，当前已经被广泛应用在仪器仪表中，这就对实时性功能提出了更高的要求。以前，只能够通过硬件完成的任务，现在可以在软件上完成，甚至于一些硬件不能够解决的问题，也可以通过软件来进行处理。同时，当前数字信号处理技术也得到了快速发展，高速数字信号处理器得到了广大用户的欢迎。

　　2.2模块化

　　模块化功能属于现代化仪器仪表中的重要内容，为仪器仪表的发展提供了强有力的支持。模块化的实现，使得仪器仪表的运行更加灵活，其硬件的组成更加简洁。例如，要是在实际使用的过程中，我们需要根据检测的对象添加一些功能，则主要添加少量的模块化功能硬件即可，然后在对相应的硬件进行调控就可以达到目的。此外，在对仪器仪表进行设计的过程中，因为实现了电子设计自动化，出现了计算机辅助制造和计算机辅助测试等，所以高度集成化功能的实现为其模块化提供了一定的技术条件。

　　2.3参数整定修改实时化

　　随着编程技术的不断发展，编程器件可以对不同现场实现不同的编程工作，且能够进行相应的仪器仪表现场实时设置，并对其进行现场的动态修改。除此之外，还可以对现场的相应参数或者是结构设计的灵活性进行调整，使得后期仪器仪表系统能够在不改变设备硬件的情况下，能够进行系统升级和更换，并保证整个系统运行的安全性和可靠性。

　　2.4硬件平台通用化

　　对于智能化仪表而言，其高度重视软件功能，选择一个带有一定共性的基本仪器硬件，便可以组成一个通用硬件平台，进而对不同软件进行调用，对不同功能的仪器或系统等实施科学扩展。而在整个平台的二次开发过程中，由于仪器仪表使用的通信接口具有多样化的特点，因此可以使得软件的开发更加灵活。

　　3仪器仪表技术的发展趋势

　　3.1分析仪器

　　光学捕获属于一种新型光学操作技术，其能对一束光使用高数值孔径的物镜进行聚焦，形成一个微米级光斑，进而形成梯度，对微小粒子进行捕获或移动，这一技术已被充分应用于不同微观领域的研究当中。在对仪器仪表的发展现状进行分析，发现微型色谱仪的发展十分迅速，并且其应用的范围十分广泛。当前，NMR微型化技术取得了空前发展。

　　3.2精密检测仪器

　　人类社会在仪器仪表检测方面逐渐向着分子和原子的检测阶段迈进。而随着纳米技术的不断研发，其对于精密检测仪器仪表的发展具有十分重要的作用。值得注意的是，MEMS/NEMS测试仪器、扫描隧道显微镜、扫描探针显微镜、以STM/AFM基本原理共同发展起来的一系列SPM等得到了新的发展。

　　3.3光子成像仪器

　　在生物医学光子学的发展过程中，光子与生命学的有效融合对激光、电子、光谱等学科的迅速发展具有一定的积极作用，并且其产生了较多的新型科学仪器仪表。这些仪器仪表在帮助人们丰富对相互作用机理的认识，促使各种新生物研究仪器、医学诊断仪器的诞生等方面具有很重要的影响。而在光子成像技术中，主要有光层析成像、荧光成像以及相干成像等内容。其中，光学相干成像主要由共焦显微技术、低相干光中外差探测技术共同组成，属于一种在一维光学低相干反射技术基础上的扩展技术，进而产生了二维或三维成像技术。

　　3.4光谱分析仪器

　　在传统的光谱分析仪器应用中，其主要是对一些基础的学科或者是矿物质进行分析和检测，随着人类社会的不断发展，这种检测已经不能够满足人们的实际需求，再加上新的科学技术不断的出现，使得仪器仪表向着生物、环境等一些领域拓展。相信，在未来，不论是对其理论知识的研究，还是对相应技术的有效开发，或者是在仪器仪表的完善创新方面，都会得到快速的发展，并促进仪器仪表行业的不断进步。

　　结束语

　　综上所述，本文在对仪器仪表技术研究意义和现状的基础之上，对仪器仪表技术的发展特点以及发展趋势进行了探讨，对仪器仪表技术的发展指明了方向，从而促进了其仪器表行业的可持续发展。本文来自《仪器仪表与分析监测》杂志