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我國儀器發展趨勢和差距

我國儀器發展趨勢和差距
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發展趨勢
科學儀器未來發展應當關注以下幾個方面:
精密檢測儀器
當今時代已經進入分子、原子分析檢測新階段,微納科技的發展直接推動了精密檢測儀器的快速發展.值得特別關注是MEMS/NEMS(微電機系統/納機電系統)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展.
分析儀器
光學捕獲(Opticaltrapping)是一種新型的光學微操作技術.它將一束光用高數值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑,形成梯度來實現對微小粒子的捕獲和移動.這項技術被廣泛應用于各種微觀領域的研究.
微型色譜儀將會得到很快的發展.C2V公司已經推出了世界上*小*快的手持式氣相色譜儀,主機大小僅124×84×60mm,所含柱模塊大小為60×100×12.5mm,可在10-30秒內完成天然氣主要成份的全分析.
NMR的微型化近年來已經取得重大進展,瑞士Neuchatel大學開發成功一種高質量因子可供微流控芯片NMR全分析系統使用的射頻平面微線圈,所需樣品量僅為1-100納升,并可在幾秒內獲得所需的信噪比.NMR微型化應當是值得關注的發展方向.
光頻光梳光譜法(Optical frequency combspectroscopy)是*新發展起來的另一種重要的儀器技術,采用這種技術可以在極短的時間內以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體,將在臨床診斷領域發揮重要作用.
光譜分析儀器
過去,光譜分析儀器主要應用在基礎學科研究和礦物分析、產品質量監控等領域.值得關注一個新的發展動向是,由于人類生存和發展一些迫切的需求,同時計算機軟硬件、微電子、計算數學、微型器件發展提供的新技術成果,使得光譜技術和儀器向生物、環境、醫療等領域快速拓展,無論理論研究、技術開發和儀器**都有了明顯的發展,今后還將更快發展.
光子成像儀器
一個以光子學與生命科學相互融合的新學科——生物醫學光子學隨著激光、電子、光譜、顯微及光纖等技術的發展而迅速成長起來,應運而生出現了不少新型科學儀器.應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理的認識,而且促進了各種新的生物研究儀器和醫學診斷儀器的發明.光子成像技術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.光學相干層像(OCT)結合了共焦顯微術和低相干光的外差探測技術,它是一種在一維光學低相干反射測量技術的基礎上擴展而來的二維或三維成像技術.
國際差距
現代工業儀器儀表的發展,不但取決于產品技術水平,而且涉及工程應用技術.近年來,不少測控設備生產企業以及火電、石化、冶金等應用部門的科技型企業和工程公司在應用軟件開發和系統集成技術等方面有了相當進展,通過承擔國外控制系統和產品的工程應用,掌握了一批大型工程和裝置的自控應用技術.但隨著國外現場總線、SOLUTION、MIV、EPC等技術和工程總成方式的發展,我國自控系統及現場儀表進入大型工程的困難將進一步增加.
我國自動化控制系統及現場儀表和關鍵精密測試儀器,與國際水平總體上仍有10～15年的差距.
差距一:數字化、智能化、集成化水平低
現代工業儀器儀表的技術特點和趨勢是數字化、智能化、網絡化和集成化,而我國產品一般常規品種居多,智能型產品剛剛起步.以核電控制系統及儀表集成為例,由于基礎較弱,進入數字控制技術時代以后,差距更大.
差距二:產品可靠性差
現代工業儀器儀表的總體特征是高可靠性、高性能、高適用性,我國企業的大部分產品與國外產品的差距也正是在這方面.例如,我國自行研發的分散型控制系統(DCS)和電磁流量計,這些產品的基本性能和??能已接近國際水平,但在可靠性和工程應用能力等方面尚有一定差距.
差距三:產品精密度低
以質量流量計為例,國外的測量精度分為4個檔次,精度*高并能測量氣體的為0.1級,*普遍的為0.15級,而國內目前只能達到經濟型的0.2級和適用型的0.5級.再如我國在加油站的計量儀表一般是..5%的精度,但是國外30萬噸的油輪到我國交貨的**度要到0.1%.
差距四:品種規格不全
以高精度智能壓力/差壓變送器為例,國產變送器在測量基準量程上缺少1kPa以下微低壓、800kPa以上高差壓量程、16MPa以上高靜壓、耐腐蝕等規格的產品,因此有些工程或系統應用的特殊要求不能滿足.
差距五:高新技術差
國外的智能執行器已采用變頻調速、新型電機、低工耗、微型壓電陶瓷I/P轉換器、藍牙通信技術、智能化和現場總線等新技術,而國內才開始起步.
差距六:自動化程度低
例如高性能光電直讀光譜儀,國外儀器真空度由電腦實時監控,而國產儀器在許多方面依舊需要人工操作.
差距七:**產品少
目前我國**產品少,甚至是空白.以原子吸收分光光度計為例,國外已有塞曼背景校正技術的**儀器,國內至今尚未研制,**需要主要依賴進口.
差距八:市場占有率低
以可編程控制器(PLC)為例,目前中國PLC市場95%以上被國外產品占領.歐美產品在大中型PLC領域占有**優勢,日本產品在小型PLC領域占有優勢,韓國和中國臺灣的產品也有一定的市場份額.中國本土自主品牌PLC的市場影響非常小,很難形成規模經濟.
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