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實驗煤質分析儀器進展的優勢和走勢
1現代儀表的發展特點
隨著計算機、微電子等技術的迅猛發展，各類煤質儀器儀表的發展也極為迅速，縱觀國內外煤質分析儀器儀表的發展，具有以下特點：
(1)煤質分析設備技術指標被不斷提高
更快、更高、更強是儀器儀表永遠的追求。以儀器儀表的電壓測量控制范圍來講，現代煤質分析儀表的測控范圍可達納伏~百萬伏；以測量精度指標來說，工業參數測量已提高至0.
02以上，航空航天參數測量則更高達到0.05以上，計量精度和科學儀器達到的精度更是與時俱進。
以煤質檢測儀器儀表可靠性的提高來講，一般要求為25萬小時，高者則可靠要求25萬小時。由以上數據足見煤炭分析設備儀器儀表技術指標正在被不斷提高。
(2)高新技術被不斷采用
工欲善其事，必先利其器，新的科研成果及大量高新技術的采用使現代儀器儀表不僅本身處于高新技術產品的行列，而且利用新原理、新概念、新技術、新材料和新工藝等最新科技成果集成的裝置和系統也層出不窮。
(3)測控范圍向立體化、全球化擴展，控制方式向系統化、網絡化發展隨著測量控制儀器儀表所測控的區域不斷向立體化、全球化甚至星球化發展，儀器儀表和測控裝置已不再呈單個裝置形式，而是向著測控裝置系統化、網絡化方向發展。例如在一些大型水電站的測控系統中，僅檢測大壩安全性的傳感器就多達數千個，此外，各個發電機組狀態及水位情況的檢測控制點更是超過萬個以上，要保證大型水電站的正常發電和送電，必須將各個測控點的測控裝置形成網絡化結構和有機的測控網絡系統。而對于象衛星測控系統這樣的高精尖領域，無論是傳感器的數量還是測控裝置的構成就更加系統化、網絡化。
(4)硬件功能軟件化、功能向著智能化方向發展
隨著微電子技術的發展，微處理器的運算速度越來越快，且價格越來越低，目前，已被廣泛應用于儀器儀表當中，這使一些實時性要求很高，原本只能由硬件完成的功能，現在可以通過軟件方法實現。甚至許多原來用硬件電路難以解決或根本無法解決的問題，也可以采用軟件技術很好地解決。特別是數字信號處理技術的發展和高速數字信號處理器的廣泛采用，更極大地增強了儀器的信號處理能力。
隨著微控制技術、嵌入式技術的發展，以及大量新型傳感器、大規模和超大規模集成電路、計算機及專家系統等信息技術在測量控制儀器儀表中的采用，使得儀器儀表不斷向著微型化、智能化方向發展，例如，隨著各種現場可編程器件和在線編程技術的發展，儀器儀表的參數甚至結構不必在設計時就要確定，而是可以在儀器使用的現場實時置入和動
態修改。即：煤質儀器儀表不再是功能單一、結構固定不變，而是越來越表現出柔性化和智能化，適應性將越來越強，功能也越來越豐富。從目前已出現的芯片式儀器儀表、芯片實驗室等看，單個裝置的微型化和智能化將是長期發展趨勢。
(5)硬件平臺通用化現代儀器儀表越來越強調軟件的作用，在一個通用的硬件平臺上，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。
通常一臺儀器大致可分解為三個組成部分：數據的采集；數據的分析與處理；存儲、顯示或輸出。傳統的儀器根據儀器功能的不同由廠家將上述三類功能部件按固定的方式組建，其結構固定且功能只有一種或數種，而現代越來越多的儀器由上述一種或多種功能的通用硬件模塊組成，通過編制不同的軟件可構成不同功能的儀器。
(6)微型、便攜式、集成化以及個性化儀器儀表正大量涌現大規模集成工藝的發展，使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，進而使得儀器儀表的集成度大為提高。另外，模塊化功能硬件使得儀器儀表更加靈活，儀器硬件的組成更加簡潔，而且根據需要可靈活進行功能的擴充。
隨著生產發展以及生活水平的提高，人們對自己的生活質量和健康水平日益關注，檢測與人們生活密切相關的各類商品、食品質量的儀器儀表，預防和治療疾病的各種醫療儀器也今后發展的一個重要趨勢。
而檢測儀器的現場、實時在線化，特別是家庭和個人使用的健康狀況和疾病警示儀器儀表將有較大發展。
2現代儀表今后的發展方向
縱觀現代儀表所呈現出的上述發展特點和趨勢，各類儀器儀表在按上述特點發展的同時也表現出不同發展方向，并且今后將會向著如下方向發展：
(1)工業自動化儀表其發展重點將是基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表。將過去需要多臺變送器多個任務系統共同完成的工作由一臺智能化儀表來完成，并且具有自診斷、自校正、自動維護等多種智能化功能。另外，隨著數字處理技術的快速發展，以及工業現場處理對控制速度和精度要求的提高，數字技術在工業儀表中的應用日益廣泛，推進了工業儀器儀表的數字化、智能化、網絡化進程，今后將逐步完成自動控制儀表從模擬技術向數字技術的轉變。
(2)電工儀器儀表電工儀表是實現電磁測量過程中所需技術工具的總稱。按測量對象不同可分為電流表、電壓表、功率表、電度表、歐姆表等。這類儀表的工作原理大多基于磁電轉換原理構成，目前已發展的比較完善，今后將會從儀表的長壽命、數字化以及便攜式和低能耗等方面進一步增強其功能，另外，一些特種專用電測儀表和電網計量自動管理系統的發展也會使上述儀表的使用和管理更加方便。
(3)科學測試儀器尤其是煤質分析儀器面對資源短缺，水資源危機、生態環境惡劣的嚴峻局面，為了實現可持續性發展，必須加強生命科學、食品安全、環境保護、公共安全(包括反恐、反毒)、商品質檢、臨床醫學、醫藥科學等領域的研究和發展，因此，科學測試儀器的發展將主要滿足這些領域的未來需求，今后的發展也以上述領域為重點，不斷涌現出過程分析儀器、環保監測儀器儀表、工業爐窯節能分析儀器以及工業、汽車排放檢測儀、大地測量儀、電
子速測儀、測量型全球定位系統以及其他實驗機、實驗室儀器等新產品。
(4)各類專用儀器這類儀表指在環境、農業、氣象、水文、地質、海洋、核工業、航空、航天等各個領域應用的專用儀器。這些儀表根據其所在領域的不同具有不同的發展趨勢，本文僅以環保儀器儀表和分析化學儀器為例對其發展方向作一簡要說明。環保儀器儀表：隨著全球性水資源的缺乏以及人類生態環境的惡化，國際社會以及我國都越來越注重加強對生存環境的保護，其中對大氣環境、水環境、土壤環境的環保監測是重中之中，因此，相應的環保自動化檢測與控制儀表是今后發展的重點方向；分析化學儀器：分析化學的突破將促進生命科學、環境科學、新材料科學及制藥工業的實質性發展，其水平高低極大地影響國際貿易、醫藥和食品安全及其標準制定，分析檢測直接影響到工業生產過程控制和產品的質量，能從多方面拉動國家經濟的發展。這是中科院有關專家的感言。
隨著生命、環境、新材料科學的發展，以及計算機、光學、微加工、數據處理和模擬技術的引入，分析化學進入了一個新的階段。但總體上與國際水平仍有較大的差距，特別是在新技術、新方法和新儀器的研究和應用方面的差距更為明顯。今后應重點研究的方向包括：高通量分析，即在單位時間內可分析測試大量的樣品；極端條件分析，其中單分子單細胞分析與操縱為目前熱門的課題；在線、實時、現場或原位分析，即從樣品采集到數據輸出，實現快速的或一條龍的分析；聯用技術，即將兩種(或兩種以上)分析技術聯接，互相補充，從而完成更復雜的分析任務。
(5)醫療儀器：在先進科技的推動下，醫療儀器相關技術日新月異，納米機械元件、隨身佩戴式化學感測器、居家保健應用醫療器材等已成為未來醫療儀器的代表產品。美國的前瞻科技已發展出一種體積小、可攜式、并可像徽章一般隨身佩戴的化學感測器。這類化學感測器的主要構造非常精密，包含超細具納米級皺紋的金質底片，金質底片的表面布滿覆有超薄液態晶體的點狀化學接收器�？捎迷诙嘣獞妙I域中，包含軍事、醫療、食品及工業安全等用途。其最難得的技術則屬把所有技術集中于體積微小的個人用產品上，如貼片或徽章般可隨身使用的物件。這種微小化感測器除了可檢測特定癌癥產生的蛋白質外，還可檢測藥品臨床實驗的功效，是一種能辨視蛋白質且具即時感測功能的偵測器。醫療儀器在朝著微型化方向發展的同時也會重點發展醫用光學儀器、以數字成像、高檔黑白超、彩超、彩超換能器為研發關鍵技術的超聲醫用儀器、X線圖像處理系統、開放式超導型核磁共振系統等大型醫療儀器和臨床信息系統、高能智能化腫瘤治療大型儀器系統。
(6)傳感器20世紀80年代以來，在世界范圍內，利用現代科學技術研究開發了一批新型傳感器、新型功能材料。由于在制造中引進了微細加工技術與現代集成技術等先進工藝使得傳感器技術得到飛速發展。目前，新型傳感器主要包括光纖、固態圖像、紅外、生物、機器人、氣體、濕度、非晶態合金、智能、微波、和其他新型傳感器(如超導、液晶、射線式、聲傳感器)等。
主要研究和發展方向有如下方面：
發現新現象、開發新材料、采用新工藝。發現物理現象、化學反應和生物效應等新現象是發現新型傳感器的基礎。功能材料是發展新型傳感器的另一個重要基礎。例如控制半導體氧化物的成分，可以制造出各種氣體傳感器；光導纖維是傳感器功能材料的一個重大
發現；有機材料作為功能材料正引起國內外科學家的極大關注。傳感器的敏感元件除了由其功能材料決定外，還與其加工工藝有關。許多現代先進技術引入到傳感器的制造技術，例如集成、離子注入、薄膜技術等。
研究多功能集成傳感器和智能式傳感器。多功能集成傳感器是在一個芯片上集成多種功能敏感元件或同一功能的多個敏感元件。智能傳感器是一種帶微型計算機兼有檢測、判斷、信息處理等功能的傳感器。它可以確定傳感器的工作狀態，對數據進行修正，用軟件解決硬件難于解決的問題，完成數據計算與處理工作等。
研究仿生傳感器。仿生傳感器是模仿人的感覺器官的傳感器，即視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等。目前，只有視覺傳感器與觸覺傳感器解決得比較好，其他幾種遠不能滿足機器人技術發展的需求。
3結語
縱觀儀器儀表的發展呈現出來高、精、尖的發展方向和微型化、集成化、智能化、系統化、多功能化等等特點，同時，對于不同類別的儀器儀表根據所處領域和應用場合的不同也具有不同的發展方向，在今后儀表的研究、設計和使用過程中，我們應該根據其特點和發展趨勢因勢利導，促進我國儀器儀表的健康快速發展。 |
