論電氣測量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

湖北第二師范學院論電氣測量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展姓名：劉升院系：機械與電氣工程系班級：10級電氣自動化技術(shù)學號：1061130049日期2011/12/1論電氣測量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展摘要：隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，電氣設備發(fā)展日新月異。尤其是以計算機、信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)的發(fā)展，使制造技術(shù)的內(nèi)涵和外延發(fā)生了革命性的變化，傳統(tǒng)的電氣設備設計、制造技術(shù)不斷吸收信息控制、材料、能源及管理等領(lǐng)域的現(xiàn)代成果，綜合應用于產(chǎn)品設計、制造、檢測、生產(chǎn)管理和售后服務。這些領(lǐng)域的發(fā)展，離不開測量。其中，國防更是離不開測量。電氣測量技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展令人堪憂。關(guān)鍵字：科學技術(shù)電氣測量現(xiàn)狀發(fā)展談到測量大家并不陌生。狹義的講，測量就是為確定被測對象量值而進行的實驗過程；廣義的講，測量不僅對被測的物理量進行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測量。其中，電氣測量就是電子測量領(lǐng)域的一個重要測量技術(shù)。由于現(xiàn)代工業(yè)電氣控制技術(shù)的快速發(fā)展，使電氣測量技術(shù)的內(nèi)容更加體現(xiàn)現(xiàn)代化和自動化的要求。電氣測量是對物質(zhì)世界的信息進行測量與控制的基本手段。它融合了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、新元件新材料的現(xiàn)代測量技術(shù)等，是現(xiàn)代工業(yè)中新技術(shù)應用做多、最快的方向之一。在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)模式等方面，許多新的思想和概念不斷涌現(xiàn)，而且，不同學科之間相互滲透、交叉融合，衍生新的研究領(lǐng)域，迅速改變著傳統(tǒng)電氣設備制造業(yè)的面貌，產(chǎn)品更新?lián)Q代極為頻繁。電氣測量與綜合國力的提升越來越密切，因此，電氣測量技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展也是我們關(guān)心的話題。1．電氣測量技術(shù)的現(xiàn)狀目前，我國電氣測量技術(shù)與國際領(lǐng)先水平相差甚遠。首先，儀器儀表與測量控制現(xiàn)狀同國際先進水平相比，同我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的實際需要相比，還存在著很大的差距。差距是全方位的，最要害的有如下三點：第一，我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，產(chǎn)值低，企業(yè)同樣是規(guī)模小，產(chǎn)值低。2007年我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值3000億元人民幣，只占工業(yè)總產(chǎn)值2.5%。10年前，美國儀器儀表產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已達到4千億美元，占工業(yè)總產(chǎn)值4%。目前，美國儀器儀表企業(yè)年產(chǎn)值超過20億美元不少于50家，我國最大的儀器儀表企業(yè)，京儀集團年產(chǎn)值80億元人民幣，川儀集團60億元人民幣。兩相比較，差距實在太大。產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的規(guī)模和產(chǎn)值直接影響到產(chǎn)業(yè)的活力與發(fā)展。要縮小和消除這個差距，需要我們努力奮斗10年20年。第二，我國儀器儀表產(chǎn)品質(zhì)量上、品種上還存在不少問題。產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，長期以來沒有得到根本解決，嚴重影響到市場銷售和正常使用。許多大型精密儀器我們還生產(chǎn)不出來，國內(nèi)需求幾乎全部依賴進口。2007年我國儀器儀表產(chǎn)品出口創(chuàng)下了88億美元，可是進口卻達到了172億美元，逆差84億美元，成為裝備制造業(yè)之最。這個問題不解決，我國儀器儀表與測量控制學科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將無法擺脫落后被動的局面。第三，我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強，還無法承擔起科技創(chuàng)新主體的責任。國際上儀器儀表科技創(chuàng)新發(fā)展極快，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期大約只需2至4年，多數(shù)企業(yè)銷售額一半以上幾乎都來自5年內(nèi)上市的新產(chǎn)品。而我國儀器儀表產(chǎn)品不少還沿自于20世紀80年代技術(shù)引進的產(chǎn)物，相當多企業(yè)產(chǎn)品是10年一貫制,33靠吃老本為生。自主創(chuàng)新能力不強原因是多方面的，影響最大的不外乎兩條：一是科技創(chuàng)新開發(fā)投入資金太少。國外企業(yè)用于科技創(chuàng)新資金投入一般為銷售收入8至10%，而我國企業(yè)投入資金很少超過3至5%，何況銷售收入本來就不多，極大地限制了科技創(chuàng)新的有效開展;二是人的因素，有的領(lǐng)導不重視自主創(chuàng)新，更多的是創(chuàng)新人才匱乏。黨的十七大提出，提高自主創(chuàng)新能力，建設創(chuàng)新型國家是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國力的關(guān)鍵。企業(yè)提升科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為刻不容緩的歷史使命。目前,我國現(xiàn)有各類儀器儀表企業(yè)6000多家，已經(jīng)具有一定技術(shù)基礎和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)系。在6000多家企業(yè)中，年銷售收入超過1000萬元的不足1000家。主要是由于我國測試儀器的普遍水平還停留在20世紀80年代初國際水平上；大型和高檔儀器設備幾乎全部依賴進口；許多急需的專用儀器還是空白；中低檔產(chǎn)品保證質(zhì)量上還有許多難關(guān)需要攻克，科技創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化進展滯緩，是制約我國測試儀器企業(yè)發(fā)展的一個"瓶頸"。而同時一大批民營、合資和股份制企業(yè)，由于體制合理，運行靈活，在市場競爭中迅速崛起，成為我國測試儀器產(chǎn)業(yè)的新興力量。成都前鋒電子電器（集團）有限公司、寧波中策電子有限公司、江蘇綠揚電子有限公司、遼寧無線電二廠等企業(yè)在這方面進行了比較成功的探索。第十八屆中國電子信息百強企業(yè)評比中，遼寧無線電二廠以122795萬的銷售收入名列第88位，成為電子測量儀器企業(yè)唯一進入電子信息百強企業(yè)的廠家。2003年營業(yè)收入123759萬元，利潤總額7831萬元，上繳稅金2468萬元出口交貨值66874萬元，分別比2002年增長了38.9%、36.7%、26%、20%。他們以示波器為基礎，2003年又以海外市場為目標開發(fā)了船用雷達、光學儀器、汽車電子、家用電子等產(chǎn)品，并在音視頻測試儀器、醫(yī)療電子儀器、精密模具等新領(lǐng)域與國外企業(yè)確定了新的合作意向。前鋒電子電器集團公司2003年銷售收入比2002年增長22.5%，實現(xiàn)了集團的快速發(fā)展。他們充分利用地方的優(yōu)惠政策，在成都西區(qū)建成了加工生產(chǎn)平臺，使前鋒的生產(chǎn)能力躍上了一個新臺階。同時，他們還與電子科技大學、成華區(qū)政府合資組建了成都電子科大科技園有限公司。在國際合作方面，也積極尋求與國際大公司的合作機會。中國電子科技集團公司第四十一研究所，2003年與美國Sydigital公司合作開發(fā)了DT-100/200數(shù)字電視碼流實時監(jiān)測分析儀，并與Sydigital公司合資成立了迪吉泰數(shù)碼科技有限公司，專業(yè)從事數(shù)字電視測試儀器的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售，并于海信集團簽定了全面合作框架協(xié)議，全面開展高清數(shù)字電視測量儀器關(guān)鍵技術(shù)及其檢測標準和生產(chǎn)制造的研究。展望未來幾年，由于我國經(jīng)濟發(fā)展形成的巨大需求，電子測量儀器的國內(nèi)市場仍將呈高速發(fā)展的趨勢，特別是數(shù)字電視和通信市場的高速發(fā)展，使我國電子測量儀器行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機遇。據(jù)預測，“十一五”我國數(shù)字電視的市場將達到1000億?1500億元/年，將對電子測量儀器產(chǎn)生較大的需求；與此同時，通信市場的發(fā)展速度仍然比較強勁，而國產(chǎn)通信電子測量儀器的市場占有率很低，因此，加快國產(chǎn)通信電子測量儀器的開發(fā)和商品化已經(jīng)成為本行業(yè)的迫切任務。另外，我國教育領(lǐng)域也是國產(chǎn)電子測量儀器的一個突破口。總之，國民經(jīng)濟各部門無論是生產(chǎn)線改造，老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，還是新產(chǎn)品的開發(fā)，都會擴大對電子測量儀器的需求，這為電子測量儀器提供了更廣闊的市場。今后，我國將在信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、先進制造技術(shù)、航空航天技術(shù)等關(guān)鍵領(lǐng)域取得更大突破，這些領(lǐng)域的研究、開發(fā)、技術(shù)升級的基本手段就是利用電子儀器。因此，隨著各行各業(yè)對電子儀器產(chǎn)品需求量的增加將不斷推動電子儀器行業(yè)向前發(fā)展。2.電氣測量技術(shù)的發(fā)展前面我們談到，我國儀器儀表與測量控制還存在不小差距，面臨著落后被動的局面。但是，由于國家的重視和支持，儀器儀表界和廣大科技術(shù)工作者的努力奮斗，近年來我國儀器儀表與測量控制依然取得了可喜的成績，獲得了很大的發(fā)展。認真總結(jié)我國儀器儀表與測量控制的發(fā)展，有助于我們明確方向和增強信心。下面我們簡要的回顧一下我國儀器儀表與測量控制近年來的重大進展。(1)工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化儀表方面，近年來溫度儀表的重要進展主要體現(xiàn)在紅外熱像儀的應用迅速擴大。流量儀表內(nèi)錐流量計創(chuàng)新成果顯著，我國已經(jīng)擁有各種與V錐相關(guān)或相近的流量計產(chǎn)品專利超過20項，其中至少6項目是發(fā)明專利，超過了美國，成為V錐流量計專利高產(chǎn)國。國產(chǎn)低端壓力變送器和帶HART功能的壓力變送器近年來也發(fā)展很快，品種多、規(guī)格全、價格低，在市場上已經(jīng)很具競爭力?？刂崎y行業(yè)近年來的進展是顯著的，產(chǎn)品“跑冒滴漏”現(xiàn)象得到很大改進，不少產(chǎn)品質(zhì)量達到國外主流產(chǎn)品水平。在控制系統(tǒng)方面，進展令人鼓舞。國產(chǎn)DCS系統(tǒng)已經(jīng)進入大型超臨界火電機組控制系統(tǒng)。2007年1月，上海自動化儀表股份有限公司的DCS系統(tǒng)在襄樊電廠首臺600MW超臨界機組上投運成功移交生產(chǎn)。國電智深公司于2007年11月成功簽定江蘇諫壁1000MW超臨界機組自動化控制系統(tǒng)項目，并于2008年3季度成功中標兩項大型超臨界火電機組自動化控制系統(tǒng)項目。和利時公司和浙江中控公司的DCS系統(tǒng)，近年來在大型交通和石化工程項目上都得到了成功應用°特別應該提到的是，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在核電工程上的應用已經(jīng)進入核島控制系統(tǒng)。浙江中控軟件技術(shù)有限公司按照ISA-95中定義的MES系統(tǒng)模型，開發(fā)了ESP-SupplantProductionSuite軟件，它涵蓋了ISA-95大部分功能,應用取得良好業(yè)績。該公司已經(jīng)成為ISA-95的正式會員，直接參與MES標準的制定。和利時公司2007年被ARC和控制雜志評為全球50強過程自動化公司，浙江中控公司在評選過程中也被提名，這標志著我國自動化控制系統(tǒng)的企業(yè)已經(jīng)進入可參與國際競爭的新境地。(2)科學儀器科學儀器最能體現(xiàn)儀器儀表既是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要工具，也是科技創(chuàng)新研究的主題內(nèi)容之一和創(chuàng)新成就的重要體現(xiàn)。近年來，在國家的大力支持下，科學儀器獲得了很快發(fā)展，以質(zhì)譜儀為代表的高端科學儀器取得了重大進展，出現(xiàn)了可以與國外產(chǎn)品競爭的國產(chǎn)色一一質(zhì)聯(lián)用儀器。特別是，我國“嫦娥”環(huán)月空間衛(wèi)星上天，就攜帶了我國自主研發(fā)的多光譜遙測、信號傳送儀器。四川汶川大地震，全國各地很快送去了大量環(huán)境、水文測量便攜式分析儀器，表明了我國科學儀器產(chǎn)業(yè)的實力。必須著重強調(diào)的是，嫦娥一號衛(wèi)星攜帶的8種探測儀器，它們是用于月球表面三維影像探測的CCD相機和激光高度計;用于月表化學元素與物質(zhì)成分及豐度探測的干涉成像光譜儀、Y射線譜儀、X射線譜儀;用于月壤厚度探測的微波探測儀;用于地月空間環(huán)境探測的太陽高能粒子探測器和兩臺低能粒子探測器等，全都是我國科技人員自主設計研制的。這些儀器不僅總體上達到了國際同類儀器的技術(shù)水平，而且在不少方面還有我國自己的特點和創(chuàng)新。這8種探測儀器的特點和創(chuàng)新包括：實現(xiàn)首次對月球表面進行全月面三維立體照相，這對月球表面形貌、地質(zhì)構(gòu)造、撞擊坑等研究具有重要意義;所使用的伽馬射線譜儀探測的分辨率和靈敏度比國際上以往月球探測中使用的同類儀器要高，所以有可能探測到更多元素等等。這一項進展被專家們認為是近兩年來我國儀器儀表最重大的進展。此外，近年來在科學儀器領(lǐng)域我國還取得了多項很有價值的進展。比如，自主研制出領(lǐng)先國際的分子束科學儀器——氫原子里德伯態(tài)飛渡時間譜交叉分子束裝置;國際第一臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀;離子遷移譜探測技術(shù)痕量爆炸物快速檢測儀；新型生命探測儀器“SJ—3000搜救雷達”；便攜式高分辨淺水多波束測深儀;光學捕獲理論研究取得進展;光學相干層析成像技術(shù)及相關(guān)儀器開發(fā)取得多方面進展等等。（3）醫(yī)療儀器國家“十一五”規(guī)劃和建設創(chuàng)新型國家都把醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)列為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，國家在研發(fā)、技術(shù)平臺建設、研究中心、重點實驗室、產(chǎn)業(yè)基地各方面都加大了支持的力度，近年來醫(yī)療儀器也取得了長足的進展。在醫(yī)學影像儀器方面，X射線機、計算機斷層掃描機（CT）、超聲掃描成像儀以及影像后處理與分析系統(tǒng)，無論技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有顯著提高。在醫(yī)用電子技術(shù)和儀器方面，值得提出的是清華大學研制出可作為個人電腦外設的腦控鍵盤和鼠標，還研制完成基于嵌入系統(tǒng)的腦控家居環(huán)境控制器，用于幫助喪失運動能力長期臥床的殘疾人，2007年世界技術(shù)評估中心對這一成果給予了高度的評價。在眼科儀器方面，中科院成都光電技術(shù)研究所在波前像差的檢查和自適應光學矯正技術(shù)方面具有很強的實力，近兩年來他們創(chuàng)新地把技術(shù)優(yōu)勢應用于眼科領(lǐng)域，研制出了人眼波前像差檢查和矯正系統(tǒng)，同時利用人眼的自適應光學矯正技術(shù)拍攝出分辨率很高的視網(wǎng)膜細胞照片，在國際上引起了高度關(guān)注。他們研發(fā)出的超高分辨率眼底照像儀器和人眼自適應光學矯正儀器在國際上居先進水平。醫(yī)用激光儀器方面，復旦大學和長春應用化學研究所經(jīng)過4年共同努力，利用毛細血管電泳電化學發(fā)光檢測、表面等離子體共振（SPR）及激光誘導熒光和其他光譜技術(shù)，并和蛋白質(zhì)芯片或基因芯片傳感器等技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新研制出某些腫瘤標志物的快速檢測儀及配套的腫瘤標志物分析參數(shù)數(shù)據(jù)庫，對惡性腫瘤的預警和早期診斷具有很高的臨床應用價值。生物芯片技術(shù)在疾病分子診斷、?后評價與預測、個體化醫(yī)療和保健、新藥研究和開發(fā)、優(yōu)生優(yōu)育、公共衛(wèi)生及傳染病監(jiān)控等許多領(lǐng)域具有廣泛的應用價值。生物芯片（北京）國家工程研究中心暨博奧生物有限公司已經(jīng)形成了生物芯片制備、微陣列制備、雜交、清洗甩干、掃描、試劑耗材、配套儀器控制軟件、數(shù)據(jù)分析軟件和數(shù)據(jù)庫平臺資源的全線配套和系列化，不僅打破了長期約束我國微陣列芯片和相關(guān)科研工作發(fā)展的國外壟斷，而且形成了具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模和國際競爭力的生物芯片技術(shù)平臺產(chǎn)品。其技術(shù)完善和質(zhì)量穩(wěn)定的雙激光共聚焦掃描儀近年來出口量年均復合增長率超過100%，在國際市場特別是歐美發(fā)達國家占據(jù)了一席之地，贏得了良好的聲譽。（4）電子與電工測量儀器這里，我們只列舉兩項突出的進展。一是微波毫米波矢量網(wǎng)絡分析儀器跨入了世界先進行列，二是電能表綜合技術(shù)達到國際先進水平。矢量網(wǎng)絡分析儀是現(xiàn)代電子裝備必備的關(guān)鍵的測試設備。我國在前幾年研制成功矢量網(wǎng)絡分析儀基礎上，將其應用領(lǐng)域從線性網(wǎng)絡向非線性、大功率