功能和作用

儀器儀表能改善、擴展或補充人的官能。人們用感覺器官去視、聽、嘗、摸外部事物，而顯微鏡、望遠鏡、聲級計、酸度計、高溫計、真空離心濃縮儀等儀器儀表，可以改善和擴展人的這些官能；另外，有些儀器儀表如磁強計、射線計數計等可感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的物理量，還有些儀器儀表可以超過人的能力去記錄、計算和計數，如高速照相機、計算機等。

無紙記錄儀

儀器是科學技術發(fā)展的重要“工具”。著名科學家王大珩先生指出，“機器是改造世界的工具，儀器是認識世界的工具”。儀器是工業(yè)生產的“倍增器”，是科學研究的“先行官”，是軍事上的“戰(zhàn)斗力”，是現代社會活動的“物化法官”。不言而喻，儀器在當今時代推動科學技術和國民經濟的發(fā)展具有非常重要的地位。

1.儀器是科學技術發(fā)展的重要前提和根本保障。人類發(fā)展史上任何一次大的飛躍都是基于工具的巨大創(chuàng)新和根本變革驅動的，作為“工具”的科學儀器的發(fā)展和創(chuàng)新往往是催生科技創(chuàng)新的重要要素。

2.儀器是經濟發(fā)展和國防安全的重要保障。儀器是保障經濟發(fā)展、國家安全不可或缺的重要基礎條件。首先，著名科學家錢學森先生指出：“新技術革命的關鍵技術是信息技術。信息技術由測量技術、計算機技術、通訊技術三部分組成。測量技術則是關鍵和基礎”。

3.儀器是推進和諧社會建設的重要力量。全球的資源枯竭、環(huán)境污染等問題已成為社會健康發(fā)展的瓶頸；食品安全問題、公共突發(fā)事件、疾病診斷、易燃易爆化學危險品等給人民的生活帶來了嚴重影響，這些重大問題的解決都離不開先進的檢測技術和手段。

4.數字化、智能化

5.因為微電子技能的提高，儀器儀表產物進一步與微處置器、PC技能交融，儀器儀表的數字化、智能化程度不時獲得進步。以美國德州儀器公司提出的“DSPS”概念為例，以DSP芯片為中心，共同進步前部的夾雜旌旗燈號電路、ASIC電路、元件及開拓東西等供應整個使用系統(tǒng)的處理方案。儀器儀表中采用了很多的超大規(guī)劃集成(VLSI)的新器件、外表貼裝技能(SMT)、多層線路板印刷、圓片規(guī)劃集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等新工藝，CAD、CAM、CAPP、CAT等核算機輔佐伎倆，使多媒體技能、人機交互、恍惚節(jié)制、人工神經元收集等新技能在現代儀器儀表中獲得了普遍使用。

儀器儀表

6.收集化

7.多種智能化儀器儀表已陸續(xù)面向市場，儀器儀表正派歷著深入的智能化革新。集成測試系統(tǒng)也走向了收集化，各臺儀器之間經過GPIB總線、VXI總線相連。

8.微型化

9.MEMS產物包括汽車加快計，壓力、化學、流量傳器、微光譜儀等產物，普遍使用于情況科學、航天、生物醫(yī)療、汽車工業(yè)、軍事、工業(yè)節(jié)制等范疇。

儀器技術

傳感技術不僅是儀器儀表實現檢測的基礎，也是儀器儀表實現控制的基礎。這不僅因為控制必須以檢測輸入的信息為基礎，并且是由于控制達到的精度和狀態(tài)，必需感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的控制。

廣義而言傳感技術必須感知三方面的信息，它們是客觀世界的狀態(tài)和信息，被測控系統(tǒng)的狀態(tài)和信息以及操作人員需了解的狀態(tài)信息和操控指示。在這里應注意到客觀世界無窮無盡，測控系統(tǒng)對客觀世界的感知主要集中于與目標相關的客觀環(huán)境（簡稱既定目標環(huán)境），既定目標環(huán)境之外的環(huán)境信息可通過其它方法采集。被測控系統(tǒng)可以是簡單的物或單一的樣本，可以是復雜的無人直接操縱的自動系統(tǒng)，可以是有人（群）在內操作的大型自動化系統(tǒng)或社會活動系統(tǒng)，也可以是人體。以人體健康、生理、心理狀態(tài)為目標的傳感技術是醫(yī)療診治儀器的基礎和核心。操作人員可以是單人，但在系統(tǒng)化、網絡化的情況下常為不同崗位下的操作人員群體。

窄義而言，傳感技術主要是客觀世界有用信息的檢測，它包括有用被測量敏感技術，涉及各學科工作原理、遙感遙測、新材料等技術；信息融合技術，涉及傳感器分布，微弱信號提取（增強），傳感信息融合，成像等技術，傳感器制造技術，涉及微加工，生物芯片，新工藝等技術。

系統(tǒng)集成技術直接影響儀器儀表和測量控制科學技術的應用廣度和水平，特別是對大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級層次上的信息融合控制技術，包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術，物理層配置技術，系統(tǒng)各部份信息通信轉換技術，應用層控制策略實施技術等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還包括各級操作人員需求分析技術。

智能控制技術是人類以接近最佳方式，通過測控系統(tǒng)以接近最佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)達到既定目標的技術，是直接涉及測控系統(tǒng)的效益發(fā)揮的技術，是從信息技術向知識經濟技術發(fā)展的關鍵。智能控制技術可以說是測控系統(tǒng)中最重要和最關鍵的軟件資源。從發(fā)展趨勢看，在企業(yè)信息化ERP/MES/PCS三級結構的計算機測控系統(tǒng)中，軟件的價格已超過硬件的3倍。而有關石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動化測控系統(tǒng)的先進控制軟件價格就超過系統(tǒng)硬件價格。智能控制技術包括仿人的特征提取技術，目標自動辨識技術，知識的自學習技術，環(huán)境的自適應技術，最佳決策技術等。

儀器儀表

人機界面技術主要為方便儀器儀表操作人員或配有儀器儀表的主設備、主系統(tǒng)的操作員操作儀器儀表或主設備、主系統(tǒng)服務。它使儀器儀表成為人類認識世界、改造世界的直接操作工具。儀器儀表、甚至配有儀器儀表的主設備、主系統(tǒng)的可操作性、可維護性主要由人機界面技術完成。儀器儀表具有一個美觀、精致、操作簡單、維護方便的人機界面，常成為人們選用儀器儀表及配有儀器儀表的主設備、主系統(tǒng)的一個重要條件。

人機友好界面技術包括顯示技術、硬拷貝技術、人機對話技術、故障人工干預技術等?？紤]到操作人員從單機單人向系統(tǒng)化、網絡化情況下的許多不同崗位的操作人員群體發(fā)展、人機友好界面技術正向人機大系統(tǒng)技術發(fā)展。此外，隨著儀器儀表的系統(tǒng)化、網絡化發(fā)展，識別特定操作人員、防止非操作人員的介入技術也日益受到重視。

隨著儀器儀表和測控系統(tǒng)應用領域的日益擴大，可靠性技術特別是在一些軍事、航空航天、電力、核工業(yè)設施，大型工程和工業(yè)生產中起到提高戰(zhàn)斗力和維護正常工作的重要作用。這些部門一旦出現故障，將導致災難性的后果。因此裝置的可靠性、安全性、可維性、特別是包括受測控系統(tǒng)在內的整個系統(tǒng)的可靠性、安全性、可維性顯得特別重要。像2003年8月15日美國、加拿大大面積停電的事故，是決不應由部分設備故障而擴展造成！

儀器儀表和測控系統(tǒng)的可靠性技術除了測控裝置和測控系統(tǒng)自身的可靠性技術外，同時還要包括受測控裝置和系統(tǒng)出現故障時的故障處理技術。測控裝置和系統(tǒng)可靠性包括故障的自診斷、自隔離技術，故障自修復技術，容錯技術，可靠性設計技術，可靠性制造技術等。

防護等級

在確定儀器儀表眾多標準時我們常常遇到防護等級IP這一標準，那么何為防護等級以及它后面的數字代表什么呢？下面為大家作些介紹以方便大家在工作中查閱和參考。防護等級系統(tǒng)IP（INTERNATIONAL PROTECTION）是由IEC組織起草和制定的。該系統(tǒng)將儀器儀表依其防塵、防濕氣等特性加以分級。IP防護等級是由兩個數字所組成，第1個數字表示儀器儀表和電器離塵、防止外物侵入的等級，第2個數字表示儀器儀表和電器防濕氣、防水侵入的密閉程度，數字越大表示其防護等級越高。

第1個數字：

為0-表示沒有防護對外界的人或物無特殊防護。

為1-表示防止>50mm的固體物體侵入，防止人體（手掌）因意外而接觸到電器內部的零件，防止>50mm的外物侵入。

為2-表示防止>12mm的固體物體侵入，防止人體（手指）因意外而接觸到電器內部的零件；防止>12mm的外物侵入。

為3-表示防止>2.5mm的固體物體侵入，防止>2.5mm的細小外物而接觸到電器內部的零件。

為4-表示防止>1.0mm的固體物體侵入，防止>1.0mm的微小外物而接觸到電器內部的零件。

為5-表示防塵，完全防止外物侵入，且侵入的灰塵量不會影響電器的正常工作。

為6-表示防塵，完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵侵入。

第2個數字：

為0-表示沒有防護。

為1-表示防止滴水侵入，垂直滴下的水滴不會對電器造成有害影響。

為2-表示傾斜15時仍可防止滴水侵入，儀器儀表和電器傾斜15時滴水不會對電器造成有害影響。

為3-表示防止噴灑的水侵入，防雨，或防止與垂直<60方向所噴灑的水侵入儀器儀表和電器造成損壞。

為4-表示防止飛濺的水侵入，防止各方向飛濺的水侵入儀器儀表和電器造成損壞。

為5-表示防止噴射的水侵入，防止各方向噴射的水侵入儀器儀表造成損壞。

為6-表示防止大浪侵入，防止大浪侵入安裝在甲板上的儀器儀表和電器造成損壞。

為7-表示防止浸水時水的侵入，儀器儀表和電器浸在水中一定時間或在一定標準的水壓下，能確保儀器儀表和電器不因進水而造成損壞。

為8-表示防止沉沒時水的侵入，儀器儀表和電器無限期的沉沒在一定標準的水壓下，能確保儀器儀表不因進水而造成損壞。

應用效果

1、集中管理各地客戶資源，統(tǒng)一客戶信息的平臺。

2、提高工作效率，并對現有資源進行整合、共享。

3、使業(yè)務人員的行為更加有效，了解業(yè)務員的行動狀態(tài)。

4、梳理業(yè)務狀態(tài)，實現銷售的過程化管理。

發(fā)展史

天文鐘/水運天文臺

公元前600年至公元前525年，也有用棕櫚葉和鉛垂線記錄夜間時間和特定天體的儀器。當天體通過子午線時，從棕櫚葉的開口中觀察到天體穿過鉛垂線的過程。在中國江蘇儀征，出土了東漢中期的小型折疊銅質民間測影儀器。

渾天儀

在中國，公元前300～公元前100年，有人利用天然磁石的性質，發(fā)明了磁羅盤，即定向儀器；指南針到宋代發(fā)展成熟。中國西夏時候就有觀測和記錄天文的儀器，叫渾天儀元代的郭守儀(1231年～1361年)對渾天儀進行了改造，制成簡儀，其制造水平在當時遙遙領先，其原理在現代工程測量、地形觀測和航海儀器中廣泛使用。東漢時期，張衡發(fā)明了世界上第一臺自動天文儀——渾天儀和世界上第一臺觀測氣象的候風儀，開創(chuàng)了人類使用儀器測量地震的歷史。

（二）中世紀的儀器

至1500年，世界上已有了精密儀器。這時的天文儀器已經比較精確，主要有赤道經緯儀、子午渾儀、視差儀，以及希臘的角度儀、水準儀及星盤等；計時儀器有便攜式日昝和水鐘；計算和證明儀器有天球儀、日歷、小時計算器等。這些儀器的制造工藝和使用材料等在當時都有相當高的水平和測量精度。780年，穆斯林造幣廠的工人把天平放在密閉容器中，以兩次的稱量結果相比較，天平經過無數次擺動達到平衡后讀取數據，能稱出1 /3毫克。這是分析天平的始祖。

（三）文藝復興時期的科學儀器

15世紀后期，隨著自然科學的發(fā)展，早期的科學儀器也以不同的背景和形式逐漸形成，主要有光學儀器、溫度計、擺鐘、數學儀器等。

1.光學儀器

1590年左右，荷蘭人扎哈里那斯·詹森制造了第一個非常精確的復合顯微鏡，這就是今天人們常說的顯微鏡。

另一荷蘭人漢斯·利佩于1608年發(fā)明了單筒望遠鏡，后來又發(fā)明了雙筒望遠鏡。伽利略把望遠鏡和顯微鏡第一次用于科學實驗,并于1609年后制造了第一臺長29米、直徑42毫米的鉛管儀器，所以后來人們常把伽利略作為望遠鏡和顯微鏡的實際發(fā)明者。1611年，刻卜勒出版了《屈光學》，解釋了望遠鏡和顯微鏡的光學原理，并提出了“天文望遠鏡”的設想。再后來，沙伊納制造第一架天文望遠鏡，牛頓于1668年制成了第一架天文反射望遠鏡。

18世紀后半葉，所有的光學儀器都是在開普勒式透鏡組合的基礎上改造。

1.溫度計

伽利略在他早期的實驗中，用玻璃管制成了空氣溫度計。后來，托斯卡斯的大公斐迪南二世改良制成液體溫度計。

大約1714年，華倫海特創(chuàng)造了以其名字命名的溫度計，被稱為華氏溫度計。17世紀末，氣壓計和溫度計與刻度標尺、指針和其它配件配合安裝在一起，成為儀器大家庭中的重要組成部分，也是儀器制造貿易中的重要部分。

1.數學儀器

英格蘭的吉米尼(Thomas Gemini)率先進行數學儀器(1524年～1562年)的制造，之后不久英國雕刻匠和制模匠科爾(Humfray Cole)開始從事儀器的專門制作，從此開始出現了大批的儀器供應商，產品范圍也由星盤、日昝和象限儀擴展到觀測和測量用儀器，以及一系列演示“自然科學實驗”的儀器。

1.其它儀器

到1650年后，新型的精密儀器就不斷地被制造出來。如測量用的圓周儀、量角器，航海用的高度觀測儀和反向式八分儀，繪圖和校儀用的分度尺和繪圖儀，還有經緯儀、氣泡水平儀、新型望遠準鏡、測探儀、海水取暖器、玻意爾制造的比重計、擺鐘，等等。這些精密儀器為17世紀后自然科學的發(fā)展提供了重要保障，是科學技術發(fā)展的標志，也為科學儀器的進一步發(fā)展打下了良好的基礎。

到了18世紀初，由于科學研究和科學課堂的需求，制造者們開始設計和生產標準的儀器和配件；儀表工匠與其它專業(yè)制造者聯(lián)合起來，制造了光學、氣動、磁力和電力等方面的儀器，從此將儀器與儀表正式結合起來，使儀器儀表融為一體，成為一個專門的學科。

1.以蒸汽機的發(fā)明為標志，一種將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械，引起了18世紀的工業(yè)革命，人類進入了工業(yè)化時代。

1800年，英國的特里維西克設計了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機，這是機車的雛型。英國的史蒂芬孫將機車不斷改進，在1829年創(chuàng)造了“火箭”號蒸汽機車，該機車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂，時速達46公里/時，引起了各國的重視，開創(chuàng)了鐵路時代。

1.自從奧斯特在1820發(fā)現了電流的磁效應，奧斯特做了六十多個實驗，考察電流對磁針作用的強弱、電流對磁針的影響；并在1820年7月21日發(fā)表了題為《關于磁針上電流碰撞的實驗》的論文，向科學界宣布了電流的磁效應，揭開了電磁學的序幕，標志著電磁學時代的到來。

1831年8月26日，法拉第用伏打電池在給一組線圈通電（或斷電）的瞬間，在另一組線圈獲得的感生電流，稱之為“伏打電感應”。同年10月17日，法拉第完成了在磁體與閉合線圈相對運動時在閉合線圈中激發(fā)電流的實驗，稱之為“磁電感應”，并提出磁場的概念，實現了“磁生電”，創(chuàng)造電磁力學，設計了圓盤發(fā)電機，宣告了電氣時代的到來，以電磁為核心的第一代電磁式儀器開始逐步走向成熟。

雷達

1.隨著X射線、γ射線先后被德國科學家倫琴、法國科學家P.V.維拉德發(fā)現，因其超強穿透力這一特性，使儀器的功能與概念被進一步推向更深的領域，如廣東正業(yè)的X光檢查機、檢孔機ASIDA－JK2400、線寬檢測儀等儀器，就采用了X射線、γ射線的超強穿透力研發(fā)的先進檢測儀器設備。

6.20世紀初，電子技術的發(fā)展使各類電子儀器快速產生，如今后普及全球的電子計算機，便是從這一時代開始崛起的。同時，隨著工業(yè)化程度的不斷提高，各行各業(yè)的電子儀器如雨后春筍般地出現，如計量、分析、生物、天文、汽車、電力、石油、化工儀器等。

電子儀器的產生使儀器儀表從模擬式儀器過渡到數字式儀器。

發(fā)展趨勢

20世紀中期以后，隨著自動控制理論的產生和自動控制技術的成熟，以A/D(數字/模擬轉換)環(huán)節(jié)為基礎的數字式儀器得到快速發(fā)展。

伴隨著計算機、通訊、軟件和新材料、新技術等的快速發(fā)展與成熟，人工智能、在線測控成為可能，使儀器走向智能化、虛擬化、網絡化。

數字儀器、智能儀器、個人計算機儀器、虛擬儀器和網絡儀器代表了20世紀現代科學儀器發(fā)展的主流與方向。

十二五”期間工信部已把傳感器及智能化儀器儀表擺到推動制造業(yè)轉型升級的重要位置，在工信部相關資源中對傳感器及智能化儀器儀表的研發(fā)及產業(yè)化予以支持。

數字化是智能儀器、個人儀器和虛擬儀器的基礎，是計算機技術進入測量儀器的前提。廣泛應用于電子數字計算機、數控技術、通訊設備、數字儀表等方面，諸如人類第一臺電子數字計算機ENIAC，愛思達金相顯微鏡，體視顯微鏡，X光檢查機等。

智能儀器是把一個微型計算機系統(tǒng)嵌入到數字式電子測量儀器中而構成的獨立式儀器。

嵌入的計算機系統(tǒng)可以是芯片級，如單片機、數字信號處理(Digital Signal Processing,DSP)等，模板級如PC-4。也可以是系統(tǒng)級，如微型計算機系統(tǒng)，可編程單芯片系統(tǒng)(System on a ProgrammableChip,SOPC)等。

智能儀器在結構上自成一體，有的儀器內部還帶有專用的微型計算機系統(tǒng)和通用接口總線(General Purpose Interface Bus,GP IB)接口，能獨立完成測試。智能儀器由于引入了計算機，功能強大，性能優(yōu)異，使用靈活、方便，是現階段高檔電子儀器的主體。如離子污染測試儀，上PIN機，雙盤研磨機，剝離強度測試儀，拉脫強度測試儀等都采用智能技術的現代化精密檢測儀器，又比如納米智能機器人。

彩印儀器卡

把測試功能的硬件模塊，做成一個I/O插卡(儀器卡),直接插入個人計算機( PC)擴展插槽，再配置相應的測試軟件，使計算機能夠完成測量儀器的功能，構成一個以PC為基礎的個人計算機儀器。個人計算機儀器充分吸取了GP IB標準化和智能儀器智能化的優(yōu)點，同時又能共享PC機的硬件、外設和軟件資源，使其顯示出強大的生命力。

虛擬技術是利用計算機界面和在線幫助功能，建立儀器虛擬板面，通過計算操作完成對對象的測試分析功能。

虛擬儀器實質上是“軟硬結合”、“虛實結合”的產物。它充分利用計算機技術來實現和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。在虛擬儀器中，硬件只是信號傳輸的介質，軟件才是整個儀器系統(tǒng)的關鍵。

用戶可根據自己的需要通過編制不同的測試軟件來構建不同功能的測試系統(tǒng)。其中，許多硬件功能可直接由軟件實現，系統(tǒng)具有極強的通用性和多功能性。

基于Internet和Intranet的網絡儀器是計算機技術、虛擬技術、網絡技術的完美結合，代表了當前和今后儀器儀表領域的發(fā)展潮流，已在測量與測控領域內顯現。如網絡化流量計、網絡化傳感器、網絡化示波器、網絡化分析儀和網絡化計量表等，都成為人們的新寵。

網絡化儀器可實現任意時間、任何地點對系統(tǒng)的遠程訪問，實時獲得儀器的工作狀態(tài)；通過友好的用戶界面，不僅可對遠程儀器進行功能控制和狀態(tài)檢測，還能將遠程儀器測得的數據快速傳遞給本地計算機。與傳統(tǒng)的儀器相比，網絡儀器具有無可比擬的優(yōu)勢，如功能分散、危險分散、地理分散、管理集中、通信功能強、網絡隔離度高、分布廣泛；系統(tǒng)操作簡單，人機界面友好，便于擴展和維護；通信標準公開、一致、開放，儀器間信息資源共享,具有互操作性，可組建大規(guī)模分布式測控網絡，等等。因此，網絡儀器已成為現代儀器儀表發(fā)展的突出方向。

行業(yè)趨勢

我國儀器儀表行業(yè)發(fā)展規(guī)劃

諾美觀點：

在信息技術高速發(fā)展的背景下，儀器儀表及測量控制技術得到日益廣泛應用，給儀器儀表行業(yè)的快速發(fā)展提供了良好契機^[1]。儀器儀表是信息產業(yè)的源頭和組成部分，是信息技術的重要基礎。錢學森院士對新技術革命有如下論述：“新技術革命的關鍵技術是信息技術，信息技術由測量技術、計算機技術、通訊技術三部分組成，測量技術則是關鍵和基礎”。國際上也將信息技術生產行業(yè)定性為計算機、通訊、儀器儀表三個行業(yè)。

儀器儀表應用領域廣泛，覆蓋了工業(yè)、農業(yè)、交通、科技、環(huán)保、國防、文教衛(wèi)生、人民生活等各個方面，在國民經濟建設各行各業(yè)的運行過程中承擔著把關者和指導者的任務。據（2014年中國儀器儀表行業(yè)概況分析）分析，由于其地位特殊、作用大，對國民經濟有巨大倍增和拉動作用，有著良好的市場需求和巨大的發(fā)展?jié)摿?。具體的需求主要分為以下幾個方面：

（1）高水平的科學研究和高新技術產業(yè)的迅速發(fā)展提高了對儀器儀表的需求，也深刻認識到工業(yè)控制對控制理論的需求，而且鼓勵引導科學家們去更多關注自動理論的研究工作。

（2）儀器儀表已成為現代國防建設所需裝備的重要組成部分，我國航天工業(yè)固定資產的1/3 是儀器儀表和計算機；運載火箭的儀器開支占全部研制經費的1/2左右；導彈的高精度制導、控制，航天經緯測量和紅外成像、專用高溫實驗設備等都是國防裝備中的重點產品。

（3）儀器儀表廣泛應用于裝備、改造傳統(tǒng)產業(yè)工藝流程的測量和控制。

（4）儀器儀表在探索人類社會可持續(xù)發(fā)展、抵御自然災害、實施有關法律（質量、商檢、計量、環(huán)保等）的過程中作為重要實施手段和保障工業(yè)被普遍采用。

分類

儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，品種繁多，使用廣泛，而且不斷更新，有多種分類方法。按使用目的和用途來分，主要有量具量儀、汽車儀表、拖拉機儀表、船用儀表、航空儀表、導航儀器、駕駛儀器、無線電測試儀器、載波微波測試儀器、地質勘探測試儀器、建材測試儀器、地震測試儀器、大地測繪儀器、水文儀器、計時儀器、農業(yè)測試儀器、商業(yè)測試儀器、教學儀器、醫(yī)療儀器、環(huán)保儀器等。

屬于機械工業(yè)產品的儀器儀表有工業(yè)自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器，分析儀器、實驗室儀器與裝置、材料試驗機、氣象晦洋儀器、電影機械、照相機械、復印縮微機械、儀器儀表元器件、儀器儀表材料、儀器儀表工藝裝備等十三類。它們通用性較強，批量較大，或為儀器儀表工業(yè)所必需的基礎。

各類儀器儀表按不同特征，例如功能、檢測控制對象、結構、原理等還可再分為若干的小類或子類。如工業(yè)自動化儀表按功能可分為檢測儀表、回路顯示儀表、調節(jié)儀表和執(zhí)行器等；其中檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表和機械量測量儀表等；溫度測量儀表按測量方式又分為接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表；接觸式測溫儀表又可分為熱電式、膨脹式、電阻式等。

壓力測量儀表

其他各類儀器儀表的分類法大體類似，主要與發(fā)展過程、使用習慣和有關產品的分類有關。儀器儀表在分類方面尚無統(tǒng)一的標準，儀器儀表的命名也存在類似情況。

在現實實際工作中，我們經常將儀器儀表分為兩個大類：自動化儀表和便攜式儀器儀表，自動化儀表指需要固定安裝在現場的儀表，也稱現場安裝儀器儀表或者表盤安裝儀器儀表，這類儀表需要和其他設備配套使用，以完成某一項或幾項功能；便攜式儀器儀表是指單獨使用，有時也叫檢測儀器儀表，一般分臺式和手持兩種。

儀器儀表還有一種分類，叫一次儀表和二次儀表，一次儀表指傳感器這類直接感觸被測信號的部分，二次儀表指放大、顯示、傳遞信號部分。

特點

隨著微電子技術的發(fā)展，微處理器的速度越來越快，價格越來越低，已被廣泛應用于儀器儀表中，使得一些實時性要求很高，原本由硬件完成的功能，可以通過軟件來實現。甚至許多原來用硬件電路難以解訣或根本無法解決的問題，也可以采用軟件技術很好地加以解決。數字信號處理技術的發(fā)展和高速數字信號處理器的廣泛采用，極大地增強了儀器的信號處理能力。數字濾波、FFT、相關、卷積等是信號處理的常用方法，其共同特點是，算法的主要運算都是由迭代式的乘和加組成，這些運算如果在通用微機上用軟件完成，運算時間較長，而數字信號處理器通過硬件完成上述乘、加運算，大大提高了儀器性能，推動了數字信號處理技術在儀器儀表領域的廣泛應用。

大規(guī)模集成電路LSI技術發(fā)展到今天，集成電路的密度越來越高，體積越來越小，內部結構越來越復雜，功能也越來越強大，從而大大提高了每個模塊進而整個儀器系統(tǒng)的集成度。模塊化功能硬件是現代儀器儀表的一個強有力的支持，它使得儀器更加靈活，儀器的硬件組成更加簡潔，比如在需要增加某種測試功能時，只需增加少量的模塊化功能硬件，再調用相應的軟件來使用此硬件即可。

隨著各種現場可編程器件和在線編程技術的發(fā)展，儀器儀表的參數甚至結構不必在設計時就確定，而是可以在儀器使用的現場實時置入和動態(tài)修改。

編程器

現代儀器儀表強調軟件的作用，選配一個或幾個帶共性的基本儀器硬件來組成一個通用硬件平臺，通過調用不同的軟件來擴展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)。一臺儀器大致可分解為三個部分：1）數據的采集；2）數據的分析與處理；3）存儲、顯示或輸出。傳統(tǒng)的儀器是由廠家將上述三類功能部件根據儀器功能按固定的方式組建，一般一種儀器只有一種或數種功能。而現代儀器則是將具有上述一種或多種功能的通用硬件模塊組合起來，通過編制不同的軟件來構成任何一種儀器。

性能

衡量儀器儀表性能的主要技術指標有精確度、靈敏度、響應時間等。精確度表示儀表測量結果與被測量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級來表示，例如0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、1.5級等。0.1級表儀表總的誤差不超過±1.0%范圍。精確度等級數小，說明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，也就是這種儀表精密。靈敏度表示當被測的量有一個很小的增量時與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測量的最小被測量。響應時間是指儀表輸入一個階躍量時，其輸出由初始值第一次到達最終穩(wěn)定值的時間間隔，一般規(guī)定以到達穩(wěn)定值的95%時的時間為準。此外，還有重復性、線性度、滯環(huán)、死區(qū)、漂移等性能技術指標。

市場分析

中、低檔電工儀器儀表產品國內市場占有率達到95%，高檔產品的國內市場占有率和中低檔產品的國外市場占有率在現有基礎上有大幅度提高。中國儀表產業(yè)在2010年的市場發(fā)展將有望提高。產品結構調整目標。其中工業(yè)自動化儀表，重點發(fā)展基于現場總線技術的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用的自動化儀表。產品技術水平達到20世紀90年代后期國外先進水平，2005年銷售額占到國產儀表銷售額的30%。面向市場，全面擴大服務領域，推進儀表系統(tǒng)的數字化、智能化、網絡化，完成自動化儀表從模擬技術向數字技術的轉變，“十五”末數字儀表的品種數達到60%以上。

冬季保溫

采取的措施通常有：選型，保溫伴熱，維護（點巡檢、排污）等。

選帶保溫裝置型儀表。根據儀表的類別用途及擬安裝地理位置，提出該儀表的保溫防凍需求，再提交與廠家來處理。

北方有的地方晝夜溫差太大，夜間可以到達－20多度，若從選型上解決則性價比相當大不合算．而選擇

用保溫材料保溫，即用保溫材料將儀表易凍或怕凍的部位包起來。冬季來臨時要檢查、經常排污，防止包裝的保溫材料破損。

1、蒸汽伴熱措施

即使用管蒸汽暖氣保溫。冬季保溫送汽之前要檢查一下蒸汽保溫管路是否暢通或堵塞。最好蒸汽是24小時通的，不要太熱，有時還要根據天氣溫度變化來調整供保溫汽量，以防止溫度太高使變送器引壓管內冷凝液汽化影響變送器工作或因溫度太低使變送器引壓管內冷凝液冷凍影響變送器工作暢通。

2、保溫保護箱措施

a、電熱管伴熱保溫箱，由箱體、加熱器、儀表托架等三大部分組成，其結構形式與保護箱相同，所不同的是箱內裝有電器加熱裝置，起結構形式如圖，電熱裝置是由電熱管，溫度控制器組成，箱體側面裝有插座，當接通電源后，箱內加熱到所需溫度時，再由溫度控制器接通電源繼續(xù)升溫。通過反復工作使箱內溫度能保持在一定范圍內。其恒溫加熱器主要參數：

⑴、額定電壓200V.50Hz

⑵、額定功率300～500W

⑶、控制溫度可由用戶自定

⑷、恒溫加熱器也可做成防爆型

⑸、電熱管材料有三種：即銅管、碳鋼管、不銹鋼管。

溫度控制器

b、蒸氣管伴熱保溫箱，伴熱管是用金屬管制成S型結構。箱體上下采用焊接式穿板接頭與伴熱管焊接而成，伴熱管安裝在箱內為上進下出，通過蒸氣在管腔內的循環(huán)而達到加熱目的。伴熱管材料一般分為兩種，即紫銅管，無縫鋼管（碳鋼）。

c、為關鍵儀表箱再加一層保溫棉，在保溫箱門口和進出管線口加膠密封，可達到儀表系統(tǒng)更佳保溫防凍效果。

3、電加熱帶措施

電伴熱保溫技術是一種新型的由電能直接轉化為熱能的供暖技術。加裝保溫電纜，將伴熱帶，纏繞在儀表上，或粘在儀表柜內部（但要注意所用伴熱帶的長度，要經濟適度）。

適用于管道、閥門、泵體的伴熱、防凍和保溫或者維持儀表管線工藝溫度的單相恒功率電熱帶，單位長度發(fā)熱量恒定，輸出功率不受環(huán)境溫度變化而改變，使用長度和功率成正比，在安裝時可以任意剪接，但必須保留有一個發(fā)熱節(jié)（即至少2.5m），外層編織層具有傳熱、散熱作用，同時能作為防靜電的安全接地。主要用于各種管道、儀表的防凍、保溫，最高維持溫度150℃。注意：對溫度要求嚴格控制的液體管線的伴熱和保溫（須配用溫度控制器）。

市場上還有一種產品，是軟包裝的電伴熱保護套，專門用于空間比較狹小的儀表伴熱，防爆，主要安裝在儀表的引壓管段和閥門處。

1、安裝措施 合理選擇安裝地點：干燥、無雨雪滴漏的地方。

2、點檢措施 有條件時由專人每日對保溫材料的是否破損、蒸汽管路的是否堵塞進行技術確認與技術處置。

3、報警措施 有條件的可加裝蒸汽泄露或斷電狀態(tài)的聲光報警小裝置，以方便保溫防凍措施隱患的發(fā)現與及時整治。

4、巡檢措施 由區(qū)域儀表維護責任人按預定巡檢路線定時巡檢。巡檢中要檢查保溫管線閥門是否正常、保溫箱是否正常、疏水裝置是否正常、保溫材料包裝是否完好、電伴熱供電元器件是否正常等。對易凍裝置儀表進行重點檢查并做好巡檢記錄，進行儀表及其保溫防凍措施進行干燥、完整、潔凈的維護保養(yǎng)，及時解決現場發(fā)生的保溫伴熱問題。

應用領域

儀器儀表應用領域廣泛，覆蓋了工業(yè)、農業(yè)、交通、科技、環(huán)保、國防、文教衛(wèi)生、人民生活等各方面，在國民經濟建設各行各業(yè)的運行過程中承擔著把關者和指導者的任務。由于其地位特殊、作用大，對國民經濟有巨大倍增和拉動作用，有著良好的市場需求和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（一）儀器儀表行業(yè)市場需求對象及覆蓋范圍具體的需求對象可以從以下幾個方面進行表述：

1..在人類社會進入知識經濟時代、信息技術高速發(fā)展的背景下，儀器儀表及其測量控制技術得到日益廣泛應用，給儀器儀表行業(yè)的快速發(fā)展提供了良好契機。儀器儀表是信息產業(yè)的源頭和組成部分，是信息技術的重要基礎。錢學森院士對新技術革命有如下論述："新技術革命的關鍵技術是信息技術，信息技術是測量技術、計算機技術、通訊技術三部分組成，測量技術則是關鍵和基礎。"國際上也將信息技術生產行業(yè)定性為計算機、通訊、儀器儀表三個行業(yè)。

2..儀器儀表廣泛應用于裝備、改造傳統(tǒng)產業(yè)的工藝流程的測量和控制，是現代化大型重點成套裝備的重要組成部分，是信息化帶動工業(yè)化的重要紐帶。據有關資料顯示，隨著裝備水平的提高，儀器儀表在工程設備總投資中的比重已達到18%左右；現代化的寶鋼技術裝備投資中，有1/3的經費用于購置儀器和自控系統(tǒng)。

3..儀器儀表已成為現代國防建設技術裝備的重要組成部分，中國航天工業(yè)的固定資產1/3是儀器儀表和計算機；運載火箭的儀器開支占全部研制經費的1/2左右；導彈的高精度制導、控制，航天精緯測量和紅外成像、專用高溫實驗設備等都是國防裝備中的重點產品。

4..儀器儀表在探索人類社會可持續(xù)發(fā)展、抵御自然災害、依法治國并實施有關法律（質量、商檢、計量、環(huán)保等）的過程中作為重要實施手段和保障工業(yè)被普遍采用。

5.高水平的科學研究和高新技術產業(yè)的迅速發(fā)展提高了對儀器儀表的需求，儀器儀表在實施科教興國、知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新的過程中，正發(fā)揮十分重要的作用。各項高水平的科學實驗離不開科學儀器，現代科學的進步也越來越依靠尖端儀器的發(fā)展?，F代生物、醫(yī)學、生態(tài)環(huán)境保護、新材料（納米材料等）、現代農業(yè)等諸多領域的發(fā)展，同樣是建立在尖端精密儀器科技發(fā)展的基礎上。

故障診斷

1、敲擊手壓法

我們使用儀器時，經常會遇到儀器運行時好時壞的現象，這種現象絕大多數是由于接觸不良或虛焊造成的。對于這種情況可以采用敲擊與手壓法。

所謂的“敲擊”就是對可能產生故障的部位，通過小橡皮鎯頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件，看看是否會引起出錯或停機故障。所謂“手壓”就是在故障出現時，關上電源后對插的部件和插頭和座重新用手壓牢，再開機試試是否會消除故障。如果發(fā)現敲打一下機殼正常，再敲打又不正常時，最好先將所有接頭重插牢再試，若不成功，只好另想其它辦法。

2、觀察法

利用視覺、嗅覺、觸覺。某些時候，損壞了的元件會變色、起泡或出現燒焦的斑點；燒壞的器件會產生一些特殊的氣味；短路的芯片會發(fā)燙；用肉眼也能觀察到虛焊或脫焊處。

3、排除法

所謂的排除法是通過拔插機內一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。當拔除某一插件板或器件后儀表恢復正常，就說明故障發(fā)生在那里。

4、替換法

要求有兩臺同型號的儀器或有足夠的備件。將一個好的備品與故障機上的同一元器件進行替換，看故障是否消除。

5、對比法

要求有兩臺同型號的儀表，并有一臺是正常運行的。使用這種方法還要具備必要的設備，例如，萬用表、示波器等。按比較的性質分有，電壓比較、波形比較、靜態(tài)阻抗比較、輸出結果比較、電流比較等。

具體方法是：讓有故障的儀表和正常儀表在相同情況下運行，而后檢測一些點的信號再比較所測的兩組信號，若有不同，則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當的知識和技能。

6、升降溫法

有時，儀表工作較長時間，或在夏季工作環(huán)境溫度較高時就會出現故障，關機檢查正常，停一段時間再開機又正常，過一會兒又出現故障。這種現象是由于個別IC或元器件性能差，高溫特性參數達不到指標要求所致。為了找出故障原因，可采用升降溫法。

所謂降溫，就是在故障出現時，用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降溫，觀察故障是否消除。所謂升溫就是人為地將環(huán)境溫度升高，比如用電烙鐵放近有疑點的部位(注意切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件)試看故障是否出現。

7、騎肩法

騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安在要檢查的芯片之上，或者把好的元器件(電阻電容、二極管、三極管等)與要檢查的元器件并聯(lián)，保持良好接觸，如果故障出自于器件內部開路或接觸不良等原因，則采用這種方法可以排除。

8、電容旁路法

當某一電路產生比較奇怪的現象，例如顯示器混亂時，可以用電容旁路法確定大概出故障的電路部分。將電容跨接在IC的電源和地端；對晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端，觀察對故障現象的影響。如果電容旁路輸入端無效而旁路它的輸出端時故障現象消失，則確定故障就出現在這一級電路中。

9、狀態(tài)調整法

一般來說，在故障未確定前，不要隨便觸動電路中的元器件，特別是可調整式器件更是如此，例電位器等。但是如果事先采取復參考措施(例如，在未觸動前先做好位置記號或測出電壓值或電阻值等)，必要時還是允許觸動的。也許改變之后有時故障會消除。

10、隔離法

故障隔離法不需要相同型號的設備或備件作比較，而且安全可靠。根據故障檢測流程圖，分割包圍逐步縮小故障搜索范圍，再配合信號對比、部件交換等方法，一般會很快查到故障之所在。

未來發(fā)展

我國儀器儀表產業(yè)未來十年，應牢牢抓住發(fā)展的戰(zhàn)略機遇期，面向傳統(tǒng)產業(yè)改造提升和戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展的需求，針對制造過程中的感知、分析、決策、控制和執(zhí)行等環(huán)節(jié)，融合集成先進制造、信息和智能等技術，實現制造業(yè)的自動化、智能化、精益化和綠色化，朝向以下幾個重點發(fā)展方向不斷向前發(fā)展：

重點發(fā)展：

1、高檔數控機床與基礎制造裝備：

加快實施《高檔數控機床與基礎制造裝備》科技重大專項，加強專項研究成果的示范應用和產業(yè)化進程。重點發(fā)展高速、精密、復合數控金切機床、重型數控金切機床、數控特種加工機床、大型數控成形沖壓設備；重型鍛壓設備、清潔高效鑄造設備、新型焊接設備、大型清潔熱處理與表面處理設備、非金屬成型設備、新材料制備裝備、高檔數控系統(tǒng)、數控機床功能部件、數字化工具系統(tǒng)及量儀。

2、智能控制系統(tǒng)：

重點發(fā)展綜合性分散型控制系統(tǒng)DCS，具有與現場總線設備實現動態(tài)數據交換功能的現場總線控制系統(tǒng)FCS，邏輯控制、運動控制、模擬控制等功能有機集成的可編程控制系統(tǒng)PLC，先進高效發(fā)動機及其智能控制系統(tǒng)，新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保等新興產業(yè)所需要的專用控制系統(tǒng)。

3、自動化成套生產線：

重點發(fā)展百萬噸級及以上大型乙烯、大型PTA自動化生產線的系統(tǒng)集成，大型煤化工自動化關鍵裝備；大型液化天然氣生產儲能自動化關鍵裝備、大型天然氣長距離輸送系統(tǒng)；高效棉紡、短流程染整自動化生產線；大型煤炭井下自動化綜合采掘成套設備及大型露天礦自動化成套設備。

4、精密和智能儀器儀表與試驗設備：

重點發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性、智能化壓力、流量、物位、成份儀表與高可靠執(zhí)行器，智能電網先進量測儀器儀表AMI，材料分析精密測試儀器與力學性能測試設備，新型無損檢測及環(huán)境、多用熱值測定儀、安全檢測儀器，國防特種測試儀器等各類試驗設備。

5、關鍵基礎零部件、元器件及通用部件：

重點發(fā)展高可靠性力敏、磁敏等傳感器，新型復合、光纖、MEMS、生物傳感器，儀表專用芯片，色譜、光譜、多用熱值測定儀、質譜檢測器件；高參數、高精密和高可靠性軸承、液壓/氣動/密封元件、齒輪傳動裝置及大型、精密、復雜、長壽命模具；電力電子器件及變頻調速裝置。

6、智能專用裝備：

重點發(fā)展機器人產業(yè)；礦山用智能自卸電鏟、智能化全斷面掘進機、快速集成柔性施工裝備為代表的智能化大型施工機械；數字化、智能化、高速多功能印刷機械；大型先進高效智能化農業(yè)機械。

儀表行

我國從1953年起實行了第一個五年計劃，重點發(fā)展對象之一為儀器儀表，從十一五到十二五，我國的儀器儀表不斷的發(fā)展，不斷地呈現出新的趨勢，取得了很多良好的成果。相關專家指出，在十二五期間儀器儀表行業(yè)進入蛻變期。

五年計劃是我國國民經濟計劃的一部分，主要是對全國重大建設項目、生產力分布和國民經濟重要比例關系等作出規(guī)劃，為國民經濟發(fā)展遠景規(guī)定目標和方向。我國從1953起進行了第一個五年計劃，至今已經進入了十二五規(guī)劃期間。

盡管我國

儀器儀表

隨著十五期間我國成功加入WTO，我國儀器儀表行業(yè)進出口額都有了大幅度增長，尤其是出口數量有了顯著增加，在2003年年我國成為了亞洲第二大儀器儀表生產國家，僅次于日本。在進入十五晚期，我國儀器儀表更加注重高科技產業(yè)的發(fā)展，醫(yī)療設備及儀器儀表制造業(yè)增幅明顯。

進入十一五時期，我國儀器儀表進入了快速發(fā)展階段，產業(yè)規(guī)模不斷擴大，產品品種更加齊全，實現了年均20%的超高速增幅，而且利潤率也呈現快速增長。盡管期間2008年的全球金融危機對我國儀器儀表行業(yè)發(fā)展造成了一定影響，進出口逆差突破了百億美元。但是2009年我國儀器儀表產業(yè)復合增長率就達到了8.88%，2010年更是實現了8085億元工業(yè)總產值。

十一五時期儀器儀表的告訴發(fā)展主要是由于我國國民經濟的迅猛發(fā)展，隨著兩化融合的加深，為儀器儀表帶來了極大的市場需求和發(fā)展空間。此外，我國儀器儀表行業(yè)自身技術水平顯著提升，市場份額不斷提升，本土企業(yè)實力開始顯現，也推動儀器儀表行業(yè)的高速發(fā)展。

進入十二五新時期，我國儀器儀表產業(yè)面臨著眾多機遇，如風電、核電、太陽能等新能源的發(fā)展，物聯(lián)網、智能電網以及高鐵和軌道交通業(yè)的建設，以及節(jié)能降低、低碳減排等新理念趨勢，都讓儀器儀表有了更廣闊的應用和市場需求。隨著微電子、計算機、網絡和通訊技術的發(fā)展，儀器儀表智能化發(fā)展已經成為主流趨勢，因此我國在十二五期間，將重點發(fā)展智能儀器儀表，向高端領域進軍，推動行業(yè)的整體水平提升。

綜上所述，我國的儀器儀表行業(yè)在十二五期間處于蛻變時期，成熟的時期即將到來。十二五期間的儀器儀表行業(yè)面臨著很多的機遇，抓住重點，努力發(fā)展，使儀器儀表行業(yè)早日脫離蛻變進入更為成熟更為廣闊的市場。