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國外儀器儀表發(fā)展總趨勢
50年代初期,,儀器儀表取得了重大突破,,數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)使各種數(shù)字儀器得以問世,,把模擬儀器的精度,、分辨力與測量速度提高了幾個量級,為實現(xiàn)測試自動化打下了良好的基礎(chǔ),。
60年代中期,,測量技術(shù)又一次取得了進展,計算機的引入,,使儀器的功能發(fā)生了質(zhì)的變化,,從個別電量的測量轉(zhuǎn)變成測量整個系統(tǒng)的特征參數(shù),從單純的接收,、顯示轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂?、分析、處理,、計算與顯示輸出,,從用單個儀器進行測量轉(zhuǎn)變成用測量系統(tǒng)進行測量。
70年代,,計算機技術(shù)在儀器儀表中的進一步滲透,,使電子儀器在傳統(tǒng)的時域與頻域之外,又出現(xiàn)了數(shù)據(jù)域(Data domain)測試,。
80年代,,由于微處理器被用到儀器中,,儀器前面板開始朝鍵盤化方向發(fā)展,過去直觀的用于調(diào)節(jié)時基或幅度的旋轉(zhuǎn)度盤,,選擇電壓電流等量程或功能的滑動開關(guān),,通、斷開關(guān)鍵已經(jīng)消失,。測量系統(tǒng)的主要模式,,是采用機柜形式,全部通過IEEE-488總線送到一個控制器上,。測試時,,可用豐富的BASIC語言程序來高速測試。不同于傳統(tǒng)獨立儀器模式的個人儀器(Personal instrument)已經(jīng)得到了發(fā)展,。
90年代,,儀器儀表與測量科學(xué)進一步取得重大的突破性進展。這個進展的主要標(biāo)志是儀器儀表智能化程度的提高,。突出表現(xiàn)在以下幾個方面,。
1. 微電子技術(shù)的進步將更深刻地影響儀器儀表的設(shè)計;
2. DSP芯片的大量問世,,使儀器儀表數(shù)字信號處理功能大大加強,;
3. 微型機的發(fā)展,使儀器儀表具有更強的數(shù)據(jù)處理能力,;
4. 圖像處理功能的增加十分普遍,;
5. VXI總線得到廣泛的應(yīng)用。
二,、 國外儀器儀表發(fā)展特點
1. 新技術(shù)的應(yīng)用
目前普遍采用EDA(電子設(shè)計自動化),、CAM(計算機輔助制造)、CAT(計算機輔助測試),、DSP(數(shù)字信號處理),、ASIC(集成電路)及SMT(表面貼裝技術(shù))等。
2. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化
注重性能價格比,。在重視儀器開發(fā)的同時,,注重高新技術(shù)和量大面廣產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)。
注重系統(tǒng)集成,,不僅著眼于單機,,更注重系統(tǒng)、產(chǎn)品軟化,,隨著各類儀器裝上了CPU,,實現(xiàn)了數(shù)字化后,軟件上投入了巨大的人力,、財力,。今后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(shù)字信號,再經(jīng)過軟件處理變換后用DA輸出,。
3. 產(chǎn)品開發(fā)準(zhǔn)則發(fā)生了變化
從技術(shù)驅(qū)動轉(zhuǎn)為市場驅(qū)動,,從一味追求高精尖轉(zhuǎn)為"恰到好處"。開發(fā)一項成功產(chǎn)品的準(zhǔn)則是,,用戶有明確的需求,;能用zui短的開發(fā)時間投放市場;功能與性能要恰到好處,;產(chǎn)品開發(fā)準(zhǔn)則的另一變化是收縮方向,,集中優(yōu)勢。
4. 生產(chǎn)技術(shù)注重專業(yè)生產(chǎn),,不搞大而全
生產(chǎn)過程采用自動測試系統(tǒng),。目前多以GP-IB儀器組建自動測試系統(tǒng)。生產(chǎn)線上盡是一個個大的測試柜,,快速地進行自動測試,、統(tǒng)計、分析,、打印出結(jié)果。
三,、 國外儀器儀表發(fā)展趨勢
1. 自動化儀表的發(fā)展趨勢
工業(yè)自動化控制儀表主要包括變送器,、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備,,,,控制儀表從基地式調(diào)節(jié)器(變送、指示,、調(diào)節(jié)一體化的儀表)開始,,經(jīng)歷了氣動、電動單元組合儀表到計算機控制系統(tǒng)(DDC),,直至今日的分散控制系統(tǒng)DCS,。DCS已經(jīng)走過了20多年的里程,DCS以其高度的可靠性,、強大而易于擴充的功能,、漂亮的圖形界面、方便的組態(tài)軟件,、豐富的控制算法,、開放的聯(lián)網(wǎng)能力等優(yōu)點,得到迅速的發(fā)展,,成為計算機工業(yè)控制系統(tǒng)的主流,。PLC以其結(jié)構(gòu)緊湊,、功能簡單、速度快,、可靠性高,、價格低等優(yōu)點,迅速獲得廣泛應(yīng)用,,已成為與DCS并駕齊驅(qū)的另一種主流工業(yè)控制系統(tǒng),。目前以PLC為基礎(chǔ)的DCS發(fā)展很快,PLC與DCS相互滲透,、相互融合,、相互競爭,已成為當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,。
(1) 開放化
開放化及小型化(Down Sizing),、顧客服務(wù)系統(tǒng)等新的、關(guān)鍵技術(shù)已進入自動化行業(yè),,與以往DCS相對應(yīng)的PC機控制系統(tǒng)也已經(jīng)出現(xiàn),。近幾年P(guān)C機及其相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展,將對今后產(chǎn)生重大影響,。開放化潮流的背景,,有下述兩方面:
a. 大量生產(chǎn)的PC機,已在企業(yè)和家庭中廣泛作為信息設(shè)備,。
b. 控制系統(tǒng)的范圍逐漸擴大,,用戶希望自選設(shè)備,并能簡單方便地把它們相互連接起來,,進行統(tǒng)一管理,。
(2) 提供新的服務(wù)
a. 系統(tǒng)集成SI(System Integrator)
開放化通過多賣方技術(shù)設(shè)備的綜合,建立系統(tǒng),,這就需要運行的控制系統(tǒng)集成業(yè)務(wù),,根據(jù)用戶對象,熟悉系統(tǒng)中各種自動化儀表,,選擇*設(shè)備,。今后的趨勢是由專門的SI部門來代替用戶組成系統(tǒng)。
b. 系統(tǒng)維修
用通用信息處理設(shè)備組成的控制系統(tǒng),,當(dāng)故障出現(xiàn)時,,判別哪臺設(shè)備出故障是非常困難的,儀表制造廠不僅要對自己的產(chǎn)品,,還必須對在系統(tǒng)中的通用信息處理設(shè)備提供一定程度的綜合維修服務(wù),。
DCS經(jīng)歷了初創(chuàng)(1975-1980)、成熟(1980-1985)、擴展(1985以后)幾個發(fā)展時期,,在控制功能完善,、信息處理能力、速度及組態(tài)軟件等方面取得了令人矚目的成就,,已經(jīng)成為計算機控制系統(tǒng)的主流,。當(dāng)今幾乎每個發(fā)達國家都生產(chǎn)自己的DCS,生產(chǎn)廠家一百多家,,已銷售幾萬臺套,。主要生產(chǎn)廠家集中在美國、日本,、德國等多家公司,,如美國的霍尼韋爾(Honeywell),TDC300,、TDC3000X,、S9000;Foxboro,I/AS;Westing House,WDPF;ABB,MOD300; 日本橫河(Yokoyawa),CENUM,Μxl; 日立HIACS3000,、5000,;德國的西門子(Siemens),enermM、SIPAOS200,;加拿大貝萊(BAILEY),,N90。
目前世界上約有200家PLC生產(chǎn)廠家,,目前占控制*30%,。主要生產(chǎn)廠家有美國的AB公司,*康公司,、GE公司、德國的西門子公司,、法國的eme Cangue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制系統(tǒng)zui大*的產(chǎn)品,。據(jù)美國專家預(yù)測,,到2000年P(guān)LC占控制*將超過50%。
現(xiàn)場總線技術(shù)是九十年代迅速發(fā)展起來的一種用于各種現(xiàn)場自動化設(shè)備與其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),,是一種用于各種現(xiàn)場儀表(包括變送器,、執(zhí)行器、記錄儀、單回路調(diào)節(jié)器,、可編程序控制器,、流程分析器等)與基于計算機的控制系統(tǒng)之間進行的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。有人預(yù)測:基于現(xiàn)場總線的FCS(Fieidbus Control System)將取代DCS成為控制系統(tǒng)的主角,,Internet和Intranet技術(shù)也將進入控制領(lǐng)域,,計算機自動化系統(tǒng)滲透到企業(yè)從生產(chǎn)到管理、直到經(jīng)營的方方面面,。
(3) 自動化產(chǎn)品市場需求將快速增長
的自動化產(chǎn)品市場銷售額預(yù)測如下:的過程自動化產(chǎn)品市場銷售額,,在1996年達461億美元,到2001年將半長到559億美元,,預(yù)計在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%,,以不變價格計算,,則2006年的銷售額為761億美元。主要應(yīng)用于玻璃,、陶瓷,、鋼鐵和有色金屬工業(yè)、軋鋼和鋁板材工業(yè),、化學(xué),、食品和制藥業(yè)、石化工業(yè),、紙漿和造紙業(yè),、環(huán)保、礦山,、石油和天燃氣工業(yè)等,。
在1996年的自動化產(chǎn)品,系統(tǒng)和維修的461億美元中,,有406億美元是屬于自動化工程項目方面,,有54億美元是用于操作方面。測量和自動化技術(shù)作為新的投資,,在工廠現(xiàn)代化投資中將增長2-3倍,。到2006年過程自動化產(chǎn)品的市場需求情況為:礦山工業(yè)為70億美元、原材料工業(yè)為90億美元,、過程工業(yè)為360億美元,、電站為110億美元、環(huán)保工業(yè)為70億美元,。就地區(qū)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(qū)占3.7%,,從中看出亞非地區(qū)的市場發(fā)展前景。
2. 科學(xué)儀器
科學(xué)儀器含光學(xué)儀器和分析析器
A. 光學(xué)儀器
光學(xué)儀器是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),、資源勘探,、空間探索、科學(xué)實驗,、國防建設(shè)以及社會生活各個領(lǐng)域*的觀察,、測試、分析,、控制、記錄和傳遞和工具,。特別是現(xiàn)代光學(xué)儀器的功能已成為人腦神經(jīng)功能的延伸和拓展,。
集成電路生產(chǎn)所用制造設(shè)備品種的40%、數(shù)量的60%都是光學(xué)設(shè)備,,而檢驗儀器所占比重就更大,。計量工作約有90%屬幾何尺寸測量 ,其中主要用光學(xué)計量儀器來完成,。過去在計量室測量一個凸輪需要數(shù)小時;現(xiàn)在在車間生產(chǎn)現(xiàn)場,,用計算機控制的三坐標(biāo)測量機進行測量只需10分鐘,。軋鋼生產(chǎn)現(xiàn)場條件極其惡劣,,被測件溫度超過1000℃。運動速度為數(shù)米每秒,并伴有振動,、高溫,、氧化層飛濺、冷卻水霧彌漫和強電磁干擾,,但是利用CCD光電在線測徑系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中進行在線尺寸檢測,,控制了生產(chǎn)流程,,就能保證產(chǎn)品高質(zhì)量和生產(chǎn)率。
光學(xué)遙感儀器幫助人類解決面臨的能源,、糧食、氣象預(yù)報,、環(huán)境監(jiān)測等方面的重大問題。在15號阿波羅飛船上裝載的光學(xué)遙感儀器就有近十種,。美國在70年代先后發(fā)射三顆陸地衛(wèi)星,,化費2.5億美元,但所獲經(jīng)濟效益大得多,,其中僅用遙感儀器監(jiān)視洪水,、探測農(nóng)作物病蟲害、改進油田勘探以及糧食估產(chǎn)等幾項,,每年的經(jīng)濟收益估計就達15億美元以上,。
由于光電系統(tǒng)具有光學(xué)和電子兩方面的技術(shù)優(yōu)勢,從而能滿足生產(chǎn)過程中的自動監(jiān)控以及圖象分析,、精密測量,、信息處理和偉輸、微觀觀察,、記錄,、顯示、傳遞和儲存,;利用光電轉(zhuǎn)換能在太空,、深水、高溫,、有毒有害氣體,、核輻射等各種特殊環(huán)境下正常地工作。因此光機電一體化的現(xiàn)代光學(xué)儀器或光電儀器設(shè)備應(yīng)用十分廣泛,。
現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展趨勢
隨著光學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的性調(diào)整,,主要工業(yè)發(fā)達國家競相發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品,,使傳統(tǒng)的光學(xué)儀器已向現(xiàn)代光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變。美日德等國為了發(fā)展現(xiàn)代化的光學(xué)儀器工業(yè),,大力開發(fā)和應(yīng)用各種新技術(shù),、新器件、新材料,、新原理,,系統(tǒng)地應(yīng)用光機電算綜合技術(shù),以zui快的速度開發(fā)新穎的高附加值產(chǎn)品投入市場,。使光學(xué)儀器向產(chǎn)業(yè)高技術(shù)化,、產(chǎn)品高附加值化和智能化、企業(yè)集團化和化,、制造技術(shù)柔性化方向發(fā)展。
▲ 現(xiàn)代光學(xué)儀器的特征
?。?) 現(xiàn)代光學(xué)儀器沖破了傳統(tǒng)現(xiàn)論(以幾何光學(xué)或物理光學(xué)為基礎(chǔ))的束縛,光學(xué)技術(shù)同其它學(xué)科和技術(shù)不斷融化,、滲透,派生出新的學(xué)科分支,,形成許多交叉發(fā)展的領(lǐng)域,打破了長期來光學(xué)的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍,。如以傅里葉變換原理為基礎(chǔ)的各類傅里葉變換光譜儀;基于光聲效應(yīng)的激光光聲光譜儀,;利用激光開拓新的測量原理,、方法,使眾多的激光計量檢測儀器問世,,激光技術(shù)與傳統(tǒng)的顯微鏡相結(jié)合,,開發(fā)出激光掃描顯微鏡系列產(chǎn)品;得用光電轉(zhuǎn)換原理生產(chǎn)了一大批新穎的光電儀器,。許多新技術(shù)如激光,、紅外、光纖,、光信息處理,、微光學(xué)等得到開發(fā)應(yīng)用,。
(2) 在結(jié)構(gòu)上打破了以光學(xué)和機械為主體的基本框架,,集光學(xué),、機械、電子,、計算機于一體,,電子技術(shù)、計算機及其軟件成為儀器不可分割的重要組成部分,。
(3) 擺脫了傳統(tǒng)光學(xué)儀器離不開人的操作和觀測的經(jīng)典模式,,操作、檢測,、數(shù)據(jù)處理和信息傳遞實現(xiàn)自動化,,工作效率、文憑性和可靠性是傳統(tǒng)光學(xué)儀器*的,。
?。?) 在設(shè)計方法上日益采用計算機輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和"三化"設(shè)計,。整個系列產(chǎn)品品種之間零部件通用性強,,標(biāo)準(zhǔn)化程度高,標(biāo)準(zhǔn)件多,,因而使儀器成本下降,,質(zhì)量提高。
?。?) 現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)更全面,、更嚴(yán)格。過去,,評價傳統(tǒng)光學(xué)儀器的質(zhì)量,,主要著眼于功能指標(biāo),即儀器的使用范圍,、精度等級,、靈敏度,、重復(fù)性,、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)特性等,。如今較全面地客觀評價現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量指標(biāo)、可靠性,、工藝性,、經(jīng)濟性,、人機學(xué)指標(biāo)、美學(xué)指標(biāo),、標(biāo)準(zhǔn)化及權(quán)指標(biāo)等八個方面,。
▲ 發(fā)展趨勢
從傳統(tǒng)光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變現(xiàn)代光學(xué)儀器,關(guān)鍵在于計算機化,,而微電子技術(shù)是基礎(chǔ),。光譜儀器發(fā)展zui快,,發(fā)達國家80年代已實現(xiàn)微機化,現(xiàn)已向聯(lián)用技術(shù),、全自動化(如內(nèi)裝機械手等機器人系統(tǒng),,實現(xiàn)無人操作),實驗室信息管理系統(tǒng)自動化及智能化方向發(fā)展,。光學(xué)計量儀器從大型精密儀器--三坐標(biāo)測量機到傳統(tǒng)的自準(zhǔn)直儀和投影儀都已實現(xiàn)微機化,、光電化,;激光技術(shù)的結(jié)合和CCD等光電器件的引入,,更為快速、準(zhǔn)確,、可靠的在線檢測和監(jiān)控創(chuàng)造了條件,。
在未來10年,由于高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,,將進一步推動光學(xué)儀器實現(xiàn)光機電算一體化和智能化?,F(xiàn)今的智能化儀器更確切地應(yīng)稱為"微機化"儀器。而更高程度的智能化是信息技術(shù)的zui高層次,,應(yīng)包括理解,、推理、判斷與分析等一系列功能,,是數(shù)值,、邏輯與知識的綜合分析結(jié)果,智能化的標(biāo)志是知識的表達與應(yīng)用,。電子技術(shù),、計算機技術(shù)和光電器件的不斷發(fā)展和功能的完善,為儀器向更次的智能發(fā)展創(chuàng)造了條件,。
未來10年,,光和電的滲透會進一步強化,更多的新技術(shù)、新器件推廣應(yīng)用,,因而在光機電算一體化的基礎(chǔ)上熔入不同原理,,派生出新用途的產(chǎn)品,以滿足各領(lǐng)域日益增長的需求,。具有優(yōu)異性能的光電器件和功能材料的開和應(yīng)用,,將加速現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展。如CCD器件,、半導(dǎo)體激光器、光纖傳感器等制造技術(shù)趨于成熟,,實際應(yīng)用已獲突破,,顯示了廣泛的應(yīng)用前景。它必將使光學(xué)儀器領(lǐng)域發(fā)生重要變革,,推動產(chǎn)品向小型化,、高分辨、光電化和自動化發(fā)展,。
光學(xué)計量儀器
· 未來的光學(xué)計量儀器儀表必須簡化設(shè)計,,大量壓縮零部件,提高智能化和便于操作,,發(fā)展在線計量測試儀器儀表
· 利用物理學(xué)的新效應(yīng)和高新技術(shù)及其成就開發(fā)新型計量測試儀器儀表和新型高靈敏度,、高穩(wěn)定性、強抗干擾能力的新型傳感器技術(shù)如:
――利用高溫超導(dǎo)量子干涉器(SGUID)開發(fā)計量測試儀器,、物理學(xué)測試儀器,、地學(xué)和地質(zhì)學(xué)儀器、化學(xué)分析儀器,、醫(yī)學(xué)儀器幫無損材料檢驗儀器等,。
――利用橢偏技術(shù)來檢測光纖、光學(xué)玻璃等,,這是大家所共知的,。但它與近場光學(xué)相結(jié)合,不僅可以測量表面精細結(jié)構(gòu),,同時根據(jù)近場光學(xué)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(diào)諧穩(wěn)頻激光光譜儀的技術(shù)用于高精密的幾何量與機械量和多種無形態(tài)的量的測量,,如:高精度的折射率測量,、光波波前沿的測量、超薄膜層厚度的測量等,。
――開發(fā)新一代微型光纖傳導(dǎo)激光干涉儀,,它的測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍。分辨率可達10nm,。并且克服了HP激光干涉儀的缺點,,但它具有HP激光干涉儀的一切功能,。另外,它還可用于稱重,,研制新型電子天平,、高精度的電子皮帶稱、高分辨率的壓力計等,。
――發(fā)展納米測量技術(shù),,建立納米計量測試標(biāo)準(zhǔn)。這是當(dāng)今在計量與測量技術(shù)研究中十分活躍的課題,。
· 發(fā)展測量機器人,。類似的測量儀器已出現(xiàn)。即Zeiss的Scan Max三坐標(biāo)測量機,。
――操作十分方便,,工人學(xué)習(xí)5-10分鐘即掌握使用;
――可放在車間使用,,自動修正影響測量精度的外界干擾,;
――目前的測量精度為3-5μm。
它是利用了智能機器人技術(shù),,但要保證測量量值的計量正確性是一個十分復(fù)雜理論和技術(shù)問題,。目前已得到了初步解決。
· 環(huán)境保護科學(xué)儀器儀表的發(fā)展與進步,,將是當(dāng)今和21世紀(jì)的重點研究領(lǐng)域,。有關(guān)環(huán)保科學(xué)儀器儀表的檢測和有關(guān)這方面的配套的計量儀器儀表還缺乏,。
· 用于生產(chǎn)安全與防護的科學(xué)儀器儀表也還需大力開發(fā)與發(fā)展,。它將成為儀器儀表行業(yè)的新分支。
B. 分析儀器
分析儀器是集光,、機,、電、化,、計算機等多學(xué)科技術(shù)為一體的高技術(shù)產(chǎn)品,,在計算機技術(shù)、微電子技術(shù),、現(xiàn)代數(shù)字手段,、信息處理論,數(shù)字圖像技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展推動下分析儀器儀器正向智能化方向發(fā)展智能化包括了理解,、推理,、判斷、分析等一系列功能,它是數(shù)值,、邏輯和知識的綜合分析結(jié)果,,"智能化"是知識的表達和應(yīng)用。
分析儀器智能化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)是:
基于微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)分析儀器的自動化,,通過計算機控制器和數(shù)字模型進行數(shù)據(jù)采集,、運算、統(tǒng)計,、分析,、處理提高分析儀器數(shù)據(jù)處理能力,數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實現(xiàn)了分析儀器數(shù)字圖像處理功能的發(fā)展,;分析儀器的聯(lián)用技術(shù)與人工智能的廣泛應(yīng)用等,。這些使現(xiàn)代分析測試速度超高速化、分析試樣超微量化,,分析儀器的超小型化的發(fā)展趨勢。
世界分析儀器事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展
可以由二個角度來看:
從技術(shù)發(fā)展角度來看,,世紀(jì)之交的世界分析儀器技術(shù)可以說正在經(jīng)歷一場革命性的變化,,傳統(tǒng)的光學(xué)、熱學(xué),、電化學(xué),、色譜、波譜類分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精密機械電子學(xué)結(jié)構(gòu),、實驗室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式轉(zhuǎn)化為光,、機、電,、算(計算機)一體化,、自動化的結(jié)構(gòu),并正向更名副其實的智能系統(tǒng)發(fā)展(帶動有自診斷自控,、自調(diào),、自行判斷決策等高智能功能),可與多臺儀器,、多個實驗室結(jié)合的綜合分析管理系統(tǒng)(LIMS, Laboratory Information Management System)已經(jīng)推廣應(yīng)用:儀器計算機內(nèi)裝上調(diào)制解調(diào)器從而可以上網(wǎng),、制造廠商可與用戶或用戶之間實現(xiàn)實時信息交流(例如廠商對用戶正在使用的儀器進行遠距診斷、指導(dǎo)正確使用或提出維修指導(dǎo),,各同類儀器用戶或相同分析工作用戶直接進行數(shù)據(jù)互換,、情報共享等),已經(jīng)不是研究開發(fā)的方向,,普遍抗議應(yīng)用亦已指日可待,。
從世界分析儀器銷售增勢來看,世紀(jì)之交在農(nóng)業(yè)、能源,、信息,、環(huán)境、材料,、生物,、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域快速發(fā)展的需求刺激下,加上分析儀器技術(shù)發(fā)展推動的分析儀器更新?lián)Q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,,這說明分析儀器行業(yè)不是"夕陽產(chǎn)業(yè)",而是能不斷更新保持旺盛的生命力,。
世界分析儀器技術(shù)更新快,、高科技含量增長迅猛。
為適應(yīng)現(xiàn)代高科技研究和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,,作為信息時代信息獲取-處理-傳輸鏈的源頭技術(shù),,分析儀器技術(shù)的發(fā)展是必然的。沒有新的分析方法,、分析技術(shù)和相應(yīng)的全新分析儀器,,不能更高、更全面,、更靈敏,、更可靠、更方便地獲取研究,、生產(chǎn),、社會、環(huán)境等領(lǐng)域中的分析檢測信息,,21世紀(jì)的信息時代就無從談起,。這是我們在世紀(jì)之交期間面臨新形勢的一個特征,也是分析儀器新技術(shù),、新元器件、新產(chǎn)品會不斷涌現(xiàn),、高科技含量越來越大的緣由,。從另一個角度來說,也是被世界科技和產(chǎn)業(yè),、人類社會發(fā)展大形勢的要求逼出來的,、是分析儀器技術(shù)適應(yīng)大形勢發(fā)展的結(jié)果。
分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用日益拓展
在20世紀(jì)前些年,,經(jīng)典的分析技術(shù)和分析儀器主要是為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)大生產(chǎn)服務(wù)的,,主要為了適應(yīng)分析,、監(jiān)控工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量,、保障大生產(chǎn)流程安全的要求而發(fā)展,、提高的;當(dāng)今世紀(jì)之交分析技術(shù)和分析儀器的"用武之地"已經(jīng)大大拓展,,zui引人注目的是在生物,、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等有關(guān)人的生存,、發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用日新月異現(xiàn)代高科技在軍事方面的發(fā)展也促進了分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用拓展(例如生物武器,、化學(xué)武器戰(zhàn)爭中高速、靈敏,、準(zhǔn)確的現(xiàn)場毒物檢測,、生命保障任務(wù)也大大擴大了分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域)。
可以肯定:在新世紀(jì)到來后,,分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用由"物"→"人"的拓展趨勢將更加顯著,。我們必須看準(zhǔn)這個發(fā)展潮流,在分析儀器事業(yè)的發(fā)展思路中擺正位置,、選好方向,。
21世紀(jì)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zui大的市場是美國,,約占總銷售額的40%,,其次是歐洲約占27%,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%。
科學(xué)儀器世界市場
科學(xué)儀器隨著世界經(jīng)濟增長,,市場需求今后可望每年以3-6%的速度增長,。需求潛力zui大的產(chǎn)業(yè)部門有:通信、電力,、信息,、生物、生物技術(shù),、醫(yī)藥,、環(huán)保等。市場前景的國家和地區(qū)為東亞和墨西哥,。
科學(xué)儀器的市場規(guī)模約200億美元,,主要市場為美,、德、日,、法,、英、意等工業(yè)發(fā)達國家,。主要生產(chǎn)國和出口國是美,、德、英,、瑞士,、日本、意大利,。近年來部分發(fā)展國家對科學(xué)儀器的需求增長很快,,這些國家(地區(qū))有智利,、捷克,、洪都拉斯、印度,、中國臺灣省,、厄瓜多爾,、埃及等,他們對科學(xué)儀器的進口正在以年均15-30%的速度增長,。
拉美市場由于不斷開放,,國內(nèi)工業(yè)正在面對大量進口產(chǎn)品的競爭。市場的開放導(dǎo)致科學(xué)儀器進口關(guān)稅率下調(diào)和外匯控制放寬,,例如哥斯達黎加不僅減速讓關(guān)稅,,耐用為進口商及時提供外匯,進口商可從任何一家當(dāng)?shù)劂y行獲得外匯,,而無須中央銀行批準(zhǔn),,進口產(chǎn)品與當(dāng)?shù)禺a(chǎn)品的競爭迫使當(dāng)?shù)仄髽I(yè)加強質(zhì)量管理,提高產(chǎn)品質(zhì)量,,并增加質(zhì)量管理所用的各種檢測儀器的進口,。拉美地區(qū)大部分國家沒有科學(xué)儀器的生產(chǎn)能力,少數(shù)國家如巴西雖然有一定制造能力,,但無法供應(yīng)精密的高水平的儀器,。一些進行經(jīng)濟改革,特別是企業(yè)私有化進程加快的國家,,如墨西哥的企業(yè)為了提高競爭力,,對研究開發(fā)項目越南來越重視,這有利于科研用的各種物理,、化學(xué)分析儀器需求的增長,,另外,,環(huán)保也更加受到政府的重視,氣體分析儀器等的需求量正在上升,。美國,、德國、瑞士和日本是拉美國家科學(xué)設(shè)備的主要供應(yīng)國,,巴西因地理優(yōu)勢也占有一份市場,。該市場要求產(chǎn)品價格合理,質(zhì)量優(yōu)良,,送貨及時并耐用性強,。
東歐國家中引人注目的市場是捷克、波蘭,、羅馬尼亞,。由于公費醫(yī)療被取消和大型環(huán)保工程計劃出臺,捷克對儀器儀表有強大需求,。波蘭是東歐zui大的儀表市場,,國內(nèi)生產(chǎn)有限,進口壁壘很小,,用于科研的設(shè)備免征關(guān)稅,。匈牙利的醫(yī)療制度也正在變革,但受預(yù)算約束,,購買,。烏克蘭等其他東歐國家的主要需求部門也是科研和教育機構(gòu),這些部門購買力有限,。東歐,、俄羅斯、烏克蘭精于生產(chǎn)各種分析測量儀,,但在生產(chǎn)自動控制儀器,,邊緣設(shè)備和軟件等方面遜于西方國家,。
在非洲,,埃及、摩洛哥是重要的儀器儀表市場,。根據(jù)埃及1992年-1997年的五年計劃,,政府撥款4億美元改造科研機構(gòu)的裝備,由于本國產(chǎn)量很小,,幾乎均依靠進口,,其中進口較多的產(chǎn)品有:化學(xué)分析儀器、光學(xué)儀器,、檢測儀器,。此外,,尼日利亞也很引人注目,該國對科儀器需求很少,,但食品,、制藥業(yè)、化妝品的國家標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格,,迫使企業(yè)大量購買檢測儀表,。
在東亞,亞洲"四小",、印度,、印尼、馬來西亞,、菲律賓,、巴基斯坦、泰國對儀器儀表有旺盛的需求,。亞洲"四小"面臨產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級,,對科研開發(fā)十分重視。新加坡政府對工業(yè)企業(yè)研究開發(fā)有專門的財政資助,,香港為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)軌也加大了科研開發(fā)投入,,中國臺灣省當(dāng)局不僅增加了基礎(chǔ)研究開發(fā)的財政支出,而且對私人企業(yè)的研究開發(fā)給予減免稅優(yōu)惠,。這些國家和地區(qū)對高附加值的化學(xué)分析儀器,、物理分析儀器、電子測量儀器肖很大需求,。印度的儀器儀表市場呈現(xiàn)持續(xù)上升的勢頭,,由于政府強調(diào)提率和競爭力,再加上對能源,、電力,、鋼鐵、化肥,、紡織,、造紙、石油,、石化,、制藥、生物技術(shù),、食品加工等各個部門的投資規(guī)劃,,以及隨著印度制造商和出口商越來越多地實行ISO9000系列質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證體系,對購置儀器儀表的支出正在增加,。印度還有相當(dāng)大量的科研機構(gòu)和大學(xué)從事高科技研究和質(zhì)量控制工作,,這些部門也在推動高技術(shù)科學(xué)實驗設(shè)備需求上升,。
泰國在東南亞國家中是衛(wèi)生防疫支出zui多的國家,對分光儀,、分光光度儀,、攝譜儀的需求正在迅速擴大,日本的產(chǎn)品在這個市場占據(jù)*,。印尼正在提高其產(chǎn)品在的競爭力,,在質(zhì)量控制上有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),需要進行質(zhì)量控制的實驗實驗,。馬來西亞日益強調(diào)各產(chǎn)業(yè)加強研究開發(fā),,科學(xué)實驗設(shè)備的銷量正在增加。菲律賓以化工業(yè)為zui大需求者,,其次是冶金工業(yè),,對化學(xué)分析儀器的需求也在增長。
3. 電表,、電度表
西方市場和亞洲新興市場對電力事業(yè)的開放,,將使歷史長達一個世紀(jì)的電度表市場煥發(fā)青春,隨著芯片技術(shù)的發(fā)展,,老式機電式電度表正逐步被新型數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片式電度表所取代,,也給半導(dǎo)體芯片進入每個家庭的用電計量創(chuàng)造了機會。
數(shù)字芯片式電度表廠商,,Cirrus Logic公司和Analog Devices公司都認(rèn)為,,美國和歐洲電力市場的開放,將推動機電電度表向電子電度表的轉(zhuǎn)變,。
據(jù)Cirrus Logic公司預(yù)測,,電力市場的開放和用戶服務(wù)業(yè)務(wù)的擴大,已推動了電子電度表市場需求的不斷增長,。
在今后開放的市場上,,電子電度表也將比其單打一的上代產(chǎn)品能記錄更廣泛的用電信息。這種新型電度表除能記錄用電累積數(shù)字外,,還能確定用戶的高低峰值用電時間,,預(yù)防用戶對電表的損壞提供用電質(zhì)量控制以限制電網(wǎng)中的電能損耗等信息,對統(tǒng)計變化不定的電費支出能起到重要作用,。同時還帶有遠程監(jiān)測功能,,通過無線網(wǎng)絡(luò)或調(diào)制解器實現(xiàn)遠程監(jiān)控和抄表,,免除了抄表工大昨繁瑣的工作,。