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我国仪器发展趋势和差距

我国仪器发展趋势和差距
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发展趋势
科学仪器未来发展应当关注以下几个方面:
精密检测仪器
当今时代已经进入分子、原子分析检测新阶段,微纳科技的发展直接推动了精密检测仪器的快速发展.值得特别关注是MEMS/NEMS(微电机系统/纳机电系统)测试仪器,以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜,以及基于STM/AFM的基本原理新发展起来一系列SPM,如磁力显微镜、静电力显微镜等这些仪器的新发展.
分析仪器
光学捕获(Opticaltrapping)是一种新型的光学微操作技术.它将一束光用高数值孔径的物镜聚焦成微米级的光斑,形成梯度来实现对微小粒子的捕获和移动.这项技术被广泛应用于各种微观领域的研究.
微型色谱仪将会得到很快的发展.C2V公司已经推出了世界上*小*快的手持式气相色谱仪,主机大小仅124×84×60mm,所含柱模块大小为60×100×12.5mm,可在10-30秒内完成天然气主要成份的全分析.
NMR的微型化近年来已经取得重大进展,瑞士Neuchatel大学开发成功一种高质量因子可供微流控芯片NMR全分析系统使用的射频平面微线圈,所需样品量仅为1-100纳升,并可在几秒内获得所需的信噪比.NMR微型化应当是值得关注的发展方向.
光频光梳光谱法(Optical frequency combspectroscopy)是*新发展起来的另一种重要的仪器技术,采用这种技术可以在极短的时间内以很高的灵敏度检测许多不同的气体,将在临床诊断领域发挥重要作用.
光谱分析仪器
过去,光谱分析仪器主要应用在基础学科研究和矿物分析、产品质量监控等领域.值得关注一个新的发展动向是,由于人类生存和发展一些迫切的需求,同时计算机软硬件、微电子、计算数学、微型器件发展提供的新技术成果,使得光谱技术和仪器向生物、环境、医疗等领域快速拓展,无论理论研究、技术开发和仪器**都有了明显的发展,今后还将更快发展.
光子成像仪器
一个以光子学与生命科学相互融合的新学科——生物医学光子学随着激光、电子、光谱、显微及光纤等技术的发展而迅速成长起来,应运而生出现了不少新型科学仪器.应用这些仪器不但丰富了人们对于光与生物组织体相互作用机理的认识,而且促进了各种新的生物研究仪器和医学诊断仪器的发明.光子成像技术主要包括漫射光层析成像、荧光成像、相干层析成像、光声成像等.光学相干层像(OCT)结合了共焦显微术和低相干光的外差探测技术,它是一种在一维光学低相干反射测量技术的基础上扩展而来的二维或三维成像技术.
国际差距
现代工业仪器仪表的发展,不但取决于产品技术水平,而且涉及工程应用技术.近年来,不少测控设备生产企业以及火电、石化、冶金等应用部门的科技型企业和工程公司在应用软件开发和系统集成技术等方面有了相当进展,通过承担国外控制系统和产品的工程应用,掌握了一批大型工程和装置的自控应用技术.但随着国外现场总线、SOLUTION、MIV、EPC等技术和工程总成方式的发展,我国自控系统及现场仪表进入大型工程的困难将进一步增加.
我国自动化控制系统及现场仪表和关键精密测试仪器,与国际水平总体上仍有10～15年的差距.
差距一:数字化、智能化、集成化水平低
现代工业仪器仪表的技术特点和趋势是数字化、智能化、网络化和集成化,而我国产品一般常规品种居多,智能型产品刚刚起步.以核电控制系统及仪表集成为例,由于基础较弱,进入数字控制技术时代以后,差距更大.
差距二:产品可靠性差
现代工业仪器仪表的总体特征是高可靠性、高性能、高适用性,我国企业的大部分产品与国外产品的差距也正是在这方面.例如,我国自行研发的分散型控制系统(DCS)和电磁流量计,这些产品的基本性能和��能已接近国际水平,但在可靠性和工程应用能力等方面尚有一定差距.
差距三:产品精密度低
以质量流量计为例,国外的测量精度分为4个档次,精度*高并能测量气体的为0.1级,*普遍的为0.15级,而国内目前只能达到经济型的0.2级和适用型的0.5级.再如我国在加油站的计量仪表一般是..5%的精度,但是国外30万吨的油轮到我国交货的**度要到0.1%.
差距四:品种规格不全
以高精度智能压力/差压变送器为例,国产变送器在测量基准量程上缺少1kPa以下微低压、800kPa以上高差压量程、16MPa以上高静压、耐腐蚀等规格的产品,因此有些工程或系统应用的特殊要求不能满足.
差距五:高新技术差
国外的智能执行器已采用变频调速、新型电机、低工耗、微型压电陶瓷I/P转换器、蓝牙通信技术、智能化和现场总线等新技术,而国内才开始起步.
差距六:自动化程度低
例如高性能光电直读光谱仪,国外仪器真空度由电脑实时监控,而国产仪器在许多方面依旧需要人工操作.
差距七:**产品少
目前我国**产品少,甚至是空白.以原子吸收分光光度计为例,国外已有塞曼背景校正技术的**仪器,国内至今尚未研制,**需要主要依赖进口.
差距八:市场占有率低
以可编程控制器(PLC)为例,目前中国PLC市场95%以上被国外产品占领.欧美产品在大中型PLC领域占有**优势,日本产品在小型PLC领域占有优势,韩国和中国台湾的产品也有一定的市场份额.中国本土自主品牌PLC的市场影响非常小,很难形成规模经济.
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