世界儀器儀表擴展趨勢

。一、國外儀器儀表擴展特點：

1、新技藝的應用目前普遍采用EDA(電子策劃自動化)、CAM(計算機輔助製造)、CAT(計算機輔助測試)、DSP(數字信號處理)、ASIC(專用集成電路)及SMT(表面貼裝技藝)等。

2、产品結構變化註重性能價錢化。在重視**儀器開發的同時，註重高新技藝和量大面廣产品的開發與生产。註重系統集成，不僅着眼於單機，更註重系統、产品軟化，隨着各類儀器裝上了CPU，達成了數字化後，軟件上投入了巨大的人力、財力、今後的儀器歸納成一個簡單的公式：儀器=AD/DA+CPU+軟件，AD芯片將模擬信號變成數字信號，再經過軟件處理變換後用DA輸出。

3、产品開發準則發生了變化從技藝驅動轉為市場驅動，從一味追求高精尖轉為“恰到好處”。開發一項成功产品的準則是，用戶有明確的需求；能用最短的開發時間投放市場；性能與性能要恰到好處；产品開發準則的另一變化是收縮方向，集中優勢。

4、生产技藝註重專業生产，不大而全生产過程采用自動測試系統。目前多以GP-IB儀器組建自動測試系統。生产線上盡是一個個大的測試櫃，快速地進行自動測試、分析、分析、打印出結果。二、國外儀器儀表擴展趨勢

 1、自動化儀器的擴展趨勢

工業自動化控製儀表主要包括變送器、調節器、調節閥等設備，控製儀表從基地式調節器(變送、指示、調節一體化的儀表)開始，經歷了氣功、電動單元組合儀表到計算機控製系統(DDC)，直到今日的分散控製系統DCS。DCS已經走過了20多年的裏程，DCS，以其高度的可靠性、方便的組態軟件、豐富的控製算法、開放的聯網能力等優點，得到迅速的擴展，成為計算機工業控製系統的主流。PLC以其結構緊湊、性能簡單、速度快、可靠性高、價錢低等優點，迅速獲得廣泛應用，已成為與DCS並駕齊驅的另一種主流工業控製系統。目前以PLC為基礎的DCS擴展很快，PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競爭，已成為當前工業控製系統的擴展趨勢。DCS經歷了初創(1975-1980)、成熟(1980-1985)、擴展(1985年以後)幾個擴展時期，在控製性能完善、信息處理能力、速度及組態軟件等方面取得令人瞩目的成就，已經成為計算機控製系統的主流。當今幾乎每個發達國家都生产自己的DCS，生产廠家一百多家，已銷售幾萬臺套。主要生产廠家集中在美國、日本、德國等多家公司，如美國霍尼韋爾(Honewell)的TDC300、TDC3000X、S9000；Foxboro的I/AS；Westinghouse的WDPF；ABB的MOD300；日本横河(YOKOY2W2)的CENUM、Mxl；日立的HIACS3000、5000；德國西門子(Siemens)的TelenermM、SIPAOS200；貝萊(BAILEY)的N90。

目前世界上約有200家PLC生产廠家，目前占控製市場份額30％。主要生产廠家有美國的AB公司、莫迪康公司、GE公司、德國的西門子公司、法國的TetemeCangue公司、日本的歐姆龍公司；三菱電機公司。PLC將與IPC、DCS集成，PLC逐漸成為占自動化裝置及過程控製系統最大市場份額的产品。據美國專家預測，到2000年PLC占控製市場份額將超過50％。

現場總線技藝是九十年代迅速擴展起來的一種用於各種現場自動化設備與其控製系統的網絡通信技藝，是一種用於各種現場儀表(包括變送器、執行器、記錄儀、單回路調節器、可編程序控製器、流程分析器等)與基於計算機的控製系統之間進行的數據通信系統。有人預測：基於現場總線FCS(FieidbusControlSystem)將取代DCS成為控製系統的主角，Internet和Intranet技藝也將進入控製範圍，計算機自動化系統滲透到産業從生产到管理、直到經營的方方面面。

全球的自動化儀表产品市場需求將快速增長。過程自動化儀表产品市場銷售額，在1996年達到461億美元，到2001年將增長到599億美元，預計到2006年將達到700億美元。從1996年到2001年間的年平均增長率為3．9％，而從2001年到2006年年平均增長率將達到4.6％，以不變價錢計算，則2006年的銷售額為761億美元。主要應用於玻璃、陶瓷、鋼鐵和有限金屬工業、軋鋼和鋁板材工業、化學、食品和製藥業、石化工業、紙漿和造紙業、環保、礦山、石油和天燃氣工業等。

在1996年的自動化产品，系統和維修的461億美元中，有406億美元是屬於自動化工程項目方面，有54億美元是用於操作方面。測量和自動化技藝作為新的投資，在工廠現代化技資中將增長2~3倍。到2006年全球過程自動化产品的市場需求情況為：礦山工業為70億美元、原材料工業為90億美元、過程工業為360億美元、電站為110億美元、環保工業為70億美元。就全球地區而言，北美占27.2％、西歐占26％、亞非(不包括日本)占21.1％、日本占12.3％、東歐占4.7％、南美占4.9％，其它地區占3.7％，從中看出亞非地區的市場擴展前景最好。2．科學儀器的擴展趨勢

(1)現代光學儀器的擴展趨勢

從傳統光學儀器轉變現代光學儀器，關鍵在於計算機化，而微電子技藝是基礎。光譜儀器擴展最快，發達國家80年代巳達成微機化，現已向聯用技藝、全自動化(如內裝機械手等機器人系統，達成元人操作)，實驗室信息管理系統自動化及智能化方向擴展。光學計量儀器從大型精密儀器——三座標測量機到傳統的自準直儀和投影儀都已達成微機化、光電化；激光技藝的結合和CCD等光電器件的引人，更為快速、準確、可靠的在線檢測和監控創造了條件。

未來10年，由於高新技藝的擴展和應用，將進一步推動光學儀器達成光機電算一體化和智能化。現今的智能化儀器更確切地應稱為“微機化”儀器。而更高程度的智能化是信息技藝的最高層次，應包括理解、推理、判斷與分析等一系列性能，是數值、邏輯與知識的結合分析結果，智能化的標誌是知識的表達與應用。電子技藝、計算機技藝和光電器件的不斷擴展和性能的完善，為儀器向更**次的智能擴展創造了條件。

未來10年，光和電的滲透會進一步強化，另外的新技藝、新器件推廣應用，因而在光機電算一體化的基礎上融入不同原理，派生出新用途的产品，以滿足各範圍日益增長的需求。具有優異性能的光電器件和性能材料的開發和應用，將加速現代光學儀器的擴展。如CCD器件、半導體激光器、光纖傳感器等製造技藝趨於成熟，達成應用已獲突破，顯示了廣泛的應用前景。它必將使光學儀器範圍發生重要變革，推動产品向小型化、高分辨、光電化和自動化擴展。

(2)光學計量儀器的擴展趨勢

未來的光學計量儀器儀表是簡化策劃，大量壓縮零部件，提高智能化和便於操作，擴展在線計量測試儀器儀表。

利用物理學的新效應和高新技藝及其成就開發新型計量測試儀器儀表和新型高靈敏度、高穩定性、強抗幹擾能力的新型傳感器技藝。如：利用高溫超導量子幹涉器(SGUID)開發計量測試儀器、物理學測試儀器、地學和地質學儀器、化學分析儀器、醫學儀器、無損材料檢驗儀器等。利用橢偏技藝來檢測光纖、光學玻璃等，這是大家所共知的，它與近場光學相結合，不僅可以測量表面精細結構，同時根據近場光學反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料，這是目前實驗研究的新探索。將可調諧穩頻激光光譜儀的技藝用於高精密的幾何量與機械量和多種無形態的量的測量。開發以新一代微型光纖傳導激光幹涉儀，它的測量範圍可以從納米到幾米或更大的範圍，分辨率可達10nm，並且克服了HP激光幹涉儀的缺點，它具有四激光幹涉儀的一切性能；另外，它還可用於稱重，研製新型電子天平、高精度的電子皮帶稱、高分辨率的壓力計等。擴展納米測量技藝，建立納米計量測試標準，這是當今在計量與測量技藝研究中十分活躍的課題。

擴展微量機器人。類似的測量儀器己出現，即Zeiss的Scan Max三坐標測量機。它是利用了智能機器人技藝，但要保證測量量值的計量正確性是一個十分復雜理論和技藝問題。目前已得到了初步解決。

環境保護科學儀器儀表的擴展與進步，將是當今和21世紀的重點研究範圍。有關環保科學儀器儀表的檢測和有關這方面的配套的計量儀器儀表還缺乏。

用於生产**與防護的科學儀器儀表也還需大力開發與擴展。它將成為儀器儀表工業的新分支。

(3)分析儀器的擴展趨勢

分析儀器正向智能化方向擴展，擴展趨勢主要表現是：基於微電子技藝和計算機技藝的應用達成分析儀器的自動化，通過計算機控製器和數字模型進行數據采集、運算、分析、分析、處理，提高分析儀器數據處理能力，數字圖像處理系統達成了分析儀器數字圖像處理性能的擴展；分析儀器的聯用技藝向測試速度超高速化、分析試樣超微量化、分析儀器超小型化的方向擴展。

世界分析儀器事業持續快速擴展從技藝擴展角度來看，世紀之交的世界分析儀器技藝可以說正在經歷一場**性的變化，傳統的光學、熱學、電化學、色譜、波譜類分析技藝都已從經典的化學精密機械電子學結構、實驗室內人工操作應用模式，轉化為光、機、電、算(計算機)一體化、自動化的結構，並正向更名副其實的智能系統擴展(帶動有自診斷自控、自調、自行判斷決策等高智能性能)。

多臺儀器、多個實驗室結合的彙總分析管理系統(LIMS，Laboratory information ManagementSystem)已經推廣應用；儀器計算機內裝上調製解調器可以上網、製造廠商可與全球用戶或用戶之間達成信息交流(例如廠商對用戶正在使用的儀器進行遠距診斷、指導正確使用或提出維修指導，各同類儀器用戶或相同分析工作用戶直接進行數據交換、情報共享等)，已經不是研究開發的方向，普遍應用已指日可待。

從世界分析儀器銷售增勢來看，世紀之交在農業、能源、信息、環境、材料、生物、醫學等範圍快速擴展的全球需求刺激下，加上分析儀器技藝擴展推動的分析儀器更新換代周期不斷縮短，使多年來世界分析儀器市場銷售額保持10％左右甚至更高的年增長率，這說明分析儀器工業不是“夕陽产業”，而是能不斷更新保持Ⅵ盛的生命力。

世界分析儀器技藝更新快、高科技含量增長迅猛。為適應現代高科技研究和产業的迅猛擴展，作為信息時代信息獲取——處理——傳輸鏈的源頭技藝，分析儀器技藝的擴展是必然的。沒有新的分析方法、分析技藝和相應的全新分析儀器，不能更高、更**、更靈敏、更可靠、更方便地獲取研究、生产、社會、環境等範圍中全方位的分析檢測信息，21世紀的信息時代就無從談起。這是我們在世紀之交期間面臨新形勢的一個特征，也是分析儀器新技藝、新元器件、新产品會不斷湧現、高科技含量越來越大的緣由。從另一個角度來說，也是被世界科技和产業、人類社會擴展大形勢的要求逼出來的，是分析儀器技藝適應大形勢擴展的結果。

分析技藝和分析儀器的應用日益拓展。在20世紀前些年經典的分析技藝和分析儀器主要是為現代产業大生产效勞，主要為了適應分析、監控工農業生产、保證产品品質、保障大生产流程**高效的要求而擴展、提高的；當今世紀之交分析技藝和分析儀器的“用武之地”已經大大拓展，最引人註目的是在生物、環保、醫學等有關人的生存、擴展範圍的應用日新月異，現代高科技在**方面的擴展也促進了分析技藝和分析儀器的應用拓展(例如生物**、化學**戰爭中調整、靈敏、準確的現場毒物檢測、生命保障任務也大大擴大了分析儀器的應用範圍)。

可以肯定：在新世紀到來後，分析技藝和分析儀器的應用由“物”到“人”的拓展趨勢將更加顯著。我們必須看準這個擴展潮流，在分析儀器事業的擴展思路中擺正位置、選好方向。

21世紀初，世界分析儀器市場的年銷售額遞增率為8-10％。2000年世界市場將達300億美元，世界分析儀器最大的市場是美國，約占總銷售額的40％，其次是歐洲約占27％島，第三是日本，約占20％，中國進口分析儀器僅占世界銷售額的1.4％。

（中國電子工程師博客網 雨辰）