鎧裝熱電偶作為溫度測(cè)量傳感器,通常與溫度變送器、調(diào)節(jié)器及顯示儀表等配套使用,組成過程控制系統(tǒng)，用以直接測(cè)量或控制各種生產(chǎn)過程中0-1800℃范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面等溫度。鎧狀熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn)，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣，作為測(cè)量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。
簡(jiǎn)介
鎧裝熱電偶
鎧裝熱電偶具有能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間快和堅(jiān)固耐用等許多優(yōu)點(diǎn)，它和工業(yè)用裝配式熱電偶一樣，作為測(cè)量溫度的傳感器，通常和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用，同時(shí)，亦可以作為裝配式熱電偶的感溫元件。它可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中從0℃~800℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和其氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。與裝配式熱電偶相比，鎧裝熱電偶具有可彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時(shí)間短和堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理
是兩種不同成份的導(dǎo)體兩端經(jīng)焊接，形成回路，直接測(cè)溫端叫工作端，接線端子端叫冷端，也稱參比端。當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí)，就會(huì)在回路中產(chǎn)生熱電流，接上顯示儀表，儀表上就會(huì)指示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)的對(duì)應(yīng)溫度值。鎧裝熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將隨著測(cè)量端溫度升高而增長(zhǎng)，熱電動(dòng)勢(shì)的大小只和熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，和熱電極的長(zhǎng)度、直徑無關(guān)。鎧裝熱電偶的結(jié)構(gòu)原理是，是由導(dǎo)體、高絕緣氧化鎂、外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護(hù)管，經(jīng)多次一體拉制而成。鎧裝熱電偶產(chǎn)品主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置組成。
特點(diǎn)
鎧裝熱電偶是溫度測(cè)量中應(yīng)用廣泛的溫度器件，他的主要特點(diǎn)就是測(cè)吻范圍寬，性能比較穩(wěn)定，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，更能夠遠(yuǎn)傳4-20mA電信號(hào)，便于自動(dòng)控制和集中控制。熱電偶的測(cè)溫原理是基于熱電效應(yīng)。將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)。閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)有兩種電勢(shì)組成；溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體的兩端因溫度不同而產(chǎn)生的電勢(shì)，不同的導(dǎo)體具有不同的電子密度，所以他們產(chǎn)生的電勢(shì)也不相同，而接觸電勢(shì)顧名思義就是指兩種不同的導(dǎo)體相接觸時(shí)，因?yàn)樗麄兊碾娮用芏炔煌援a(chǎn)生一定的電子擴(kuò)散，當(dāng)他們達(dá)到一定的平衡后所形成的電勢(shì)，接觸電勢(shì)的大小取決于兩種不同導(dǎo)體的材料性質(zhì)以及他們接觸點(diǎn)的溫度。
國(guó)際上應(yīng)用的熱電偶具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國(guó)際上規(guī)定熱電偶分為八個(gè)不同的分度，分別為B，R，S，K，N，E，J和T，其測(cè)量溫度的可測(cè)零下270攝氏度，可達(dá)1800攝氏度，其中B，R，S屬于鉑系列的熱
電偶，由于鉑屬于貴重金屬，所以他們又被稱為貴金屬熱電偶而剩下的幾個(gè)則稱為廉價(jià)金屬熱電偶。熱電偶的結(jié)構(gòu)有兩種，普通型和鎧裝型。普通性熱電偶一般由熱電極，絕緣管，保護(hù)套管和接線盒等部分組成，而鎧裝型熱電偶則是將熱電偶絲，絕緣材料和金屬保護(hù)套管三者組合裝配后，經(jīng)過拉伸加工而成的一種堅(jiān)實(shí)的組合體。但是熱電偶的電信號(hào)卻需要一種特殊的導(dǎo)線來進(jìn)行傳遞，這種導(dǎo)線我們稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。不同的熱電偶需要不同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其主要作用就是與熱電偶連接，使熱電偶的參比端遠(yuǎn)離電源，從而使參比端溫度穩(wěn)定。補(bǔ)償導(dǎo)線又分為補(bǔ)償型和延長(zhǎng)型兩種，延長(zhǎng)導(dǎo)線的化學(xué)成分與被補(bǔ)償?shù)臒犭娕枷嗤菍?shí)際中，延長(zhǎng)型的導(dǎo)線也并不是用和熱電偶相同材質(zhì)的金屬，一般采用和熱電偶具有相同電子密度的導(dǎo)線代替。補(bǔ)償導(dǎo)線的與熱電偶的連線一般都是很明了，熱電偶的正極連接補(bǔ)償導(dǎo)線的紅色線，而負(fù)極則連接剩下的顏色。一般的補(bǔ)償導(dǎo)線的材質(zhì)大部分都采用銅 合金。
冷端的溫度補(bǔ)償
由于鎧裝熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省鎧裝熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把鎧裝熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使鎧裝熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t0≠0℃時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。 在使用鎧裝熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與鎧裝熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。
測(cè)溫原理
電偶是用兩種不同成份的導(dǎo)體焊接在一起，兩端溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)有熱電勢(shì)產(chǎn)生，因此勢(shì)電偶
是通過測(cè)量電勢(shì)從而測(cè)量溫度的一種感溫原件，它是一種變換器，它能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)再由顯示儀表顯示出來。
熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng)，將兩種不同成份的金屬導(dǎo)體首尾相連接成閉合回路，如兩接點(diǎn)的溫度不等，則在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，形成熱電流，這就是熱電效應(yīng)。熱電偶就是將兩種不同的金屬材料一端焊接而成，焊接的一端叫做測(cè)量端，未焊接的一端叫做參考端，參考端在使用時(shí)通常恒定在一定的溫度(如00C)當(dāng)對(duì)測(cè)量端加熱時(shí)，在接點(diǎn)處有熱電勢(shì)產(chǎn)生。如參考端溫度恒定，其熱電勢(shì)的大小和方向只與兩種金屬材料的特性和測(cè)量端的溫度有關(guān)，而與勢(shì)電偶的精細(xì)和長(zhǎng)短無關(guān)。當(dāng)測(cè)量端的溫度改變后，勢(shì)電勢(shì)也隨之改變，并且溫度和熱電勢(shì)之間有一固定的函數(shù)關(guān)系，利用這個(gè)關(guān)系就可以測(cè)量溫度。
測(cè)量范圍
常用的溫度儀表有鎧裝熱電偶。
鎧裝熱電偶：測(cè)量500℃以上的高溫，火電廠種主蒸汽的溫度，過熱起管壁溫度，高溫?zé)煔鉁囟?。特點(diǎn)：
能測(cè)量高溫，性能穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、便于信號(hào)的遠(yuǎn)傳和實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)切換測(cè)量。主要的型號(hào)：分度號(hào)：S或LB-3上限1300℃（短時(shí)1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短時(shí)1800℃）K或EU-2上限1200℃（短時(shí)1300℃）T或CK上限-200～350℃（短時(shí)400℃）E或EA-2上限-200～900℃熱電阻：測(cè)量高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄鉑熱電阻，測(cè)溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：50-150℃Cu50,Cu100。注意：自熱效應(yīng)引起的誤差，Pt工作d電流為小于6mA，遲滯帶來的影響，熱容量大，充分的熱交換，測(cè)量才準(zhǔn)確。安裝：安裝時(shí)，與被測(cè)介質(zhì)形成逆流，至少成90° 分度號(hào)：S或LB-3上限1300℃（短時(shí)1600℃）。B或LL-2上限1600℃（短時(shí)1800℃）K或EU-2上限1200℃（短時(shí)1300℃）T或CK上限-200～350℃（短時(shí)400℃）E或EA-2上限-200～900℃：測(cè)量高、性能穩(wěn)定、靈敏度高、應(yīng)用范圍廣、可遠(yuǎn)距離策問、實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄。鉑，測(cè)溫650℃，Pt50,Pt100,銅電阻：
技術(shù)指標(biāo)
不同材料和直徑鎧裝熱電偶型號(hào)、分度號(hào)及推薦使用溫度電極材料
鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間在溫度出現(xiàn)階躍變化時(shí)，熱電偶的輸出值變化至相當(dāng)于該階躍變化的某個(gè)規(guī)定百分?jǐn)?shù)所需要的時(shí)間，稱為熱響應(yīng)時(shí)間，用τ表示（取50%時(shí)用τ0.5表示）。 鎧裝熱電偶熱響應(yīng)時(shí)間τ0.5（秒）
注：絕緣電阻用MΩ·m表示，即為常溫絕緣電阻與鎧裝偶長(zhǎng)度的乘積。
例如：1000MΩ·m表示：1m長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為
1000MΩ，10ｍ長(zhǎng)的試樣的絕緣電阻為100MΩ。
對(duì)于長(zhǎng)度小于１ｍ的鎧裝偶，按１ｍ計(jì)算。
插座式接線盒和帶補(bǔ)償導(dǎo)線的鎧裝熱電偶不在此例。
測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度
熱響應(yīng)時(shí)間
在溫度出現(xiàn)階段變化時(shí),熱電偶的輸出變化至相當(dāng)于該階躍變化的50%所需的時(shí)間稱為熱電響應(yīng)時(shí)間鎧裝熱電偶熱響應(yīng)不大于下表的規(guī)定
形式
露端式： 熱響應(yīng)時(shí)間短；適于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)排氣等 要求響應(yīng)快的溫度測(cè)量；機(jī)械強(qiáng)度較低。
接殼式 ：熱響應(yīng)時(shí)間短；公稱壓力大（可達(dá)34MPa）;不適用于有電磁干擾的場(chǎng)合。
絕緣式 ：熱響應(yīng)時(shí)間較前兩種長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)；抗電磁干擾；在對(duì)熱響應(yīng)時(shí)間無特殊要求的場(chǎng)合多采用此種形式。
分離式 ： 雙支，避免信號(hào)干擾，其特點(diǎn)同絕緣式。
基本結(jié)構(gòu)
鎧裝熱電偶主要由接線盒、接線端子和鎧裝熱電偶元件等組成基本結(jié)構(gòu)，并配以各種安裝固定裝置。安裝固定型式 固定裝置是供用戶安裝時(shí)使用。鎧裝熱電偶有：無固定裝置、固定卡套式，可動(dòng)卡套式，固定法蘭式，可動(dòng)法蘭式五種結(jié)構(gòu)型式。固定卡套式只供性固定使用，可動(dòng)卡套式可做多次固定使用。
檢定方法
金屬熔體快速鎧裝熱電偶的檢定方法及裝置。該裝置主要由一能容納兩只被測(cè)偶端部石英管的扁加熱線圈、兩只與被測(cè)偶形狀相同的鎧裝熱電偶及相應(yīng)的控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。檢定方法是首先利用兩只校準(zhǔn)熱電偶找出扁加熱線圈中使這兩只校準(zhǔn)偶熱電勢(shì)相同的點(diǎn)，用被檢偶取代其中的一只校準(zhǔn)偶，在其它條件不變的情況下，待被檢偶的讀數(shù)穩(wěn)定后與校準(zhǔn)偶的讀數(shù)相比較即可知被檢偶的量值是否準(zhǔn)確。此方法提供了快速測(cè)溫?zé)犭娕嫉膶?shí)驗(yàn)室檢定手段，可對(duì)快速測(cè)溫?zé)犭娕荚诙鄠€(gè)溫度點(diǎn)上進(jìn)行測(cè)試并作出全面的評(píng)價(jià)。
其特征在于：a、該裝置是由一扁加熱線圈、一對(duì)校準(zhǔn)鎧裝熱電偶及控溫顯示輸出裝置構(gòu)成。b、檢定方法是先將兩只校準(zhǔn)熱電偶從加熱線圈兩端相對(duì)插入，使鎧裝熱電偶熱端接觸，通過改變校準(zhǔn)熱電偶在加熱線圈中的位置使兩只校準(zhǔn)熱電偶的熱電勢(shì)相同，用被測(cè)快速熱電偶取代其中一只校準(zhǔn)熱電偶，讀取其穩(wěn)定狀態(tài)下的熱電勢(shì)值與校準(zhǔn)熱電偶熱電勢(shì)進(jìn)行比對(duì)即可知被測(cè)快速鎧裝熱電偶的準(zhǔn)確度。
應(yīng)用
通常和顯示儀表，記錄儀表，電子計(jì)算機(jī)等配套使用。直接測(cè)量各種生產(chǎn)過程中的0-1300度范圍內(nèi)液體，蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。
特點(diǎn)
1 熱響應(yīng)時(shí)間少，減少動(dòng)態(tài)誤差；
2 可彎曲安裝使用；
3 測(cè)量范圍大；
4 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好；
儀器儀表：儀器儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。真空檢漏儀、壓力表、測(cè)長(zhǎng)儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來說，儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制中的氣動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，以及集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。
儀器功能
儀器儀表能改善、擴(kuò)展或補(bǔ)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(yuǎn)鏡、聲級(jí)計(jì)、酸度計(jì)、高溫計(jì)等儀器儀表，可以改善和擴(kuò)展人的這些官能；另外，有些儀器儀表如磁強(qiáng)計(jì)、射線計(jì)數(shù)計(jì)等可感受和測(cè)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(jì)算和計(jì)數(shù)，如高速照相機(jī)、計(jì)算機(jī)等。
儀器儀表的作用
科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力，儀器是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要“工具”。科學(xué)家王大珩先生指出，“機(jī)器是改造世界的工具，儀器是認(rèn)識(shí)世界的工具”。儀器是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，是科學(xué)研究的“先行官”，是軍事上的“戰(zhàn)斗力”，是現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的“物化法官”。不言而喻，儀器在當(dāng)今時(shí)代推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的地位。
1.儀器是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要前提和根本保障。人類發(fā)展史上任何大的飛躍都是基于工具的巨大創(chuàng)新和根本變革驅(qū)動(dòng)的，作為“工具”的科學(xué)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(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防安全的重要保障。儀器是保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全不可或缺的重要基礎(chǔ)條件。首先，科學(xué)家錢學(xué)森先生指出：“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測(cè)量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)”。
3.儀器是推進(jìn)和諧社會(huì)建設(shè)的重要力量。目前，的資源枯竭、環(huán)境污染等問題成為社會(huì)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(xué)危險(xiǎn)品等給人民的生活帶來了嚴(yán)重影響，這些重大問題的解決都離不開先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和手段。
分類標(biāo)準(zhǔn)
儀器儀表是多種科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)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?jī)x、汽車儀表、拖拉機(jī)儀表、船用儀表、航空儀表、導(dǎo)航儀器、駕駛儀器、無線電測(cè)試儀器、載波微波測(cè)試儀器、地質(zhì)勘探測(cè)試儀器、建材測(cè)試儀器、地震測(cè)試儀器、大地測(cè)繪儀器、水文儀器、計(jì)時(shí)儀器、農(nóng)業(yè)測(cè)試儀器、商業(yè)測(cè)試儀器、教學(xué)儀器、醫(yī)療儀器、環(huán)保儀器等。
機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品儀器儀表分類
屬于機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的儀器儀表有工業(yè)自動(dòng)化儀表、電工儀器儀表、光學(xué)儀器，分析儀器、實(shí)驗(yàn)室儀器與裝置、材料試驗(yàn)機(jī)、氣象晦洋儀器、電影機(jī)械、照相機(jī)械、復(fù)印縮微機(jī)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(qiáng)，批量較大，或?yàn)閮x器儀表工業(yè)所必需的基礎(chǔ)。
按不同特征分類
各類儀器儀表按不同特征，例如功能、檢測(cè)控制對(duì)象、結(jié)構(gòu)、原理等還可再分為若干的小類或子類。如工業(yè)自動(dòng)化儀表按功能可分為檢測(cè)儀表、回路顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)行器等；其中檢測(cè)儀表按被測(cè)物理量又分為溫度測(cè)量?jī)x表、壓力測(cè)量?jī)x表、流量測(cè)量?jī)x表、物位測(cè)量?jī)x表和機(jī)械量測(cè)量?jī)x表等；溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)量方式又分為接觸式測(cè)溫儀表和非接觸式測(cè)溫儀表；接觸式測(cè)溫儀表又可分為熱電式、膨脹式、電阻式等。
其它分類方法
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(xí)慣和有關(guān)產(chǎn)品的分類有關(guān)。儀器儀表在分類方面尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，儀器儀表的命名也存在類似情況。
在現(xiàn)實(shí)實(shí)際工作中，我們經(jīng)常將儀器儀表分為兩個(gè)大類：自動(dòng)化儀表和便攜式儀器儀表，自動(dòng)化儀表指需要固定安裝在現(xiàn)場(chǎng)的儀表，也稱現(xiàn)場(chǎng)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(shè)備配套使用，以完成某一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能；便攜式儀器儀表是指單獨(dú)使用，有時(shí)也叫檢測(cè)儀器儀表，一般分臺(tái)式和手持兩種。
儀器儀表還有一種分類，叫儀表和二次儀表，儀表指傳感器這類直接感觸被測(cè)信號(hào)的部分，二次儀表指放大、顯示、傳遞信號(hào)部分。
性能
衡量?jī)x器儀表性能的主要技術(shù)指標(biāo)有度、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等。度表示儀表測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的一致程度。儀器儀表的度常用度等級(jí)來表示，例如0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)等。0.1級(jí)表儀表總的誤差不超過±1.0%范圍。度等級(jí)數(shù)小，說明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，也就是這種儀表精密。靈敏度表示當(dāng)被測(cè)的量有一個(gè)很小的增量時(shí)與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測(cè)量的小被測(cè)量。響應(yīng)時(shí)間是指儀表輸入一個(gè)階躍量時(shí)，其輸出由初始值次到達(dá)終穩(wěn)定值的時(shí)間間隔，一般規(guī)定以到達(dá)穩(wěn)定值的95%時(shí)的時(shí)間為準(zhǔn)。此外，還有重復(fù)性、線性度、滯環(huán)、死區(qū)、漂移等性能技術(shù)指標(biāo)。發(fā)展趨勢(shì)
科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷對(duì)儀器儀表提出更高更新的要求。儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)是不斷利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件，例如利用超聲波、微波、射線、紅外線、核磁共振、超導(dǎo)、激光等原理和采用各種新型半導(dǎo)體敏感元件、集成電路、集成光路、光導(dǎo)纖維等元器件。其目的是實(shí)現(xiàn)儀器儀表的小型化，減輕重量、降低生產(chǎn)成本和更便于使用與維修等。另一重要的趨勢(shì)是通過微型計(jì)算機(jī)的使用來提高儀器儀表的性能，擔(dān)高儀器儀表本身自動(dòng)化、智能化程度和數(shù)據(jù)處理能力。儀器儀表不僅供單項(xiàng)使用，而且可能過標(biāo)準(zhǔn)接口和數(shù)據(jù)通道與電子計(jì)算機(jī)結(jié)合起來，組成各種測(cè)試控制管理綜合系統(tǒng)，滿足更高的要求。
工業(yè)自動(dòng)化儀表重點(diǎn)發(fā)展基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用自動(dòng)化儀表；全面擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域，推進(jìn)儀器儀表系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，完成自動(dòng)化儀表從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變，5年內(nèi)數(shù)字儀表比例達(dá)到60%以上；推進(jìn)具有自主版權(quán)自動(dòng)化軟件的商品化。
電工儀器儀表重點(diǎn)發(fā)展長(zhǎng)壽命電能表、電子式電度表、特種專用電測(cè)儀表和電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)管理系統(tǒng)。2005年，中低檔電工儀器儀表國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率要達(dá)到95%；到2010年，高中檔電工儀器儀表國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到80%。
科學(xué)測(cè)試儀器重點(diǎn)發(fā)展過程分析儀器、環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器儀表、工業(yè)爐窯節(jié)能分析儀器以及圍繞基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)所需的汽車零部件動(dòng)平衡、動(dòng)力測(cè)試及整車性能檢測(cè)儀、大地測(cè)量?jī)x器、電子速測(cè)儀、測(cè)量型定位系統(tǒng)以及其他試驗(yàn)機(jī)、實(shí)驗(yàn)室儀器等新產(chǎn)品。產(chǎn)品以技術(shù)含量較高的中檔產(chǎn)品為主，到2005年在總產(chǎn)值中占50%～60%。
環(huán)保儀器儀表重點(diǎn)發(fā)展大氣環(huán)境、水環(huán)境的環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器儀表、取樣系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品，2005年技術(shù)水平達(dá)到20世紀(jì)90年代后期國(guó)際先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到50%～60%，到2010年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到70%以上。
儀器儀表儀器儀表元器件“十五”及2010年前，盡快開發(fā)出一批適銷對(duì)路、市場(chǎng)效果好的產(chǎn)品，品種占有率達(dá)到70%～80%，產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)60%以上；通過科技攻關(guān)、新品開發(fā)，使產(chǎn)品質(zhì)量水平達(dá)到國(guó)際20世紀(jì)90年代末水平，部分產(chǎn)品接近國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。
信息技術(shù)電測(cè)儀器主要發(fā)展電測(cè)儀器軟件化、智能化技術(shù)，總線式自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，新型元器件測(cè)量技術(shù)及測(cè)試儀器，在線測(cè)試技術(shù)，信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品測(cè)試技術(shù)，多媒體測(cè)量技術(shù)以及相應(yīng)測(cè)試儀器，用電監(jiān)控管理技術(shù)等。
市場(chǎng)分析
中、低檔電工儀器儀表產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到95%，產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率和中低檔產(chǎn)品的國(guó)外市場(chǎng)占有率在現(xiàn)有基礎(chǔ)上有大幅度提高。我國(guó)儀表產(chǎn)業(yè)在2010年的市場(chǎng)發(fā)展將有望提高。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)。其中工業(yè)自動(dòng)化儀表，重點(diǎn)發(fā)展基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用的自動(dòng)化儀表。產(chǎn)品技術(shù)水平達(dá)到20世紀(jì)90年代后期國(guó)外先進(jìn)水平，2005年銷售額占到國(guó)產(chǎn)儀表銷售額的30%。面向市場(chǎng)，全面擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域，推進(jìn)儀表系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，完成自動(dòng)化儀表從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變，“十五”末數(shù)字儀表的品種數(shù)達(dá)到60%以上。
儀器儀表的五大發(fā)展趨勢(shì)
20世紀(jì)中期以后,隨著自動(dòng)控制理論的產(chǎn)生和自動(dòng)控制技術(shù)的成熟,以A /D (數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換)環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)的數(shù)字式儀器得到快速發(fā)展。
伴隨著計(jì)算機(jī)、通訊、軟件和新材料、新技術(shù)等的快速發(fā)展與成熟,人工智能、在線測(cè)控成為可能,使儀器走向智能化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化。
數(shù)字儀器、智能儀器、個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器、虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)儀器代表了20世紀(jì)現(xiàn)代科學(xué)儀器發(fā)展的主流與方向。
數(shù)字儀器
數(shù)字技術(shù)(Digital Technology)是指借助一定的設(shè)備將各種信息，包括、圖、文、聲、像等，轉(zhuǎn)化為電子計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”后進(jìn)行運(yùn)算、加工、存儲(chǔ)、傳送、傳播、還原的技術(shù)。通常也稱為數(shù)碼技術(shù)。
以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ),以大規(guī)模集成電路為主體構(gòu)成數(shù)字式儀器,對(duì)被測(cè)量的模擬信號(hào)進(jìn)行A /D轉(zhuǎn)換后,傳輸、處理、存貯和顯示的信號(hào)均為數(shù)字信號(hào),使測(cè)試速度快,準(zhǔn)確性也大大提高，常見的代表儀器有恒溫恒濕箱、溫度傳感器等。
數(shù)字化是智能儀器、個(gè)人儀器和虛擬儀器的基礎(chǔ),是計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入測(cè)量?jī)x器的前提。廣泛應(yīng)用于電子數(shù)字計(jì)算機(jī)、數(shù)控技術(shù)、通訊設(shè)備、數(shù)字儀表等方面，諸如人類臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC，愛思達(dá)金相顯微鏡，體視顯微鏡，X光檢查機(jī)等。
智能儀器
智能儀器是把一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入到數(shù)字式電子測(cè)量?jī)x器中而構(gòu)成的獨(dú)立式儀器。
嵌入的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是芯片級(jí),如單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing,DSP)等,模板級(jí)如PC - 4。也可以是系統(tǒng)級(jí),如微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),可編程單芯片系統(tǒng)( System on a ProgrammableChip, SOPC)等。
智能儀器在結(jié)構(gòu)上自成一體,有的儀器內(nèi)部還帶有專用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通用接口總線( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口,能獨(dú)立完成測(cè)試。智能儀器由于引入了計(jì)算機(jī),功能強(qiáng)大,性能優(yōu)異,使用靈活、方便,是現(xiàn)階段電子儀器的主體。如離子污染測(cè)試儀，上PIN機(jī)，雙盤研磨機(jī)，剝離強(qiáng)度測(cè)試儀，拉脫強(qiáng)度測(cè)試儀等都采用智能技術(shù)的現(xiàn)代化精密檢測(cè)儀器，又比如納米智能機(jī)器人。
隨著新技術(shù)、新工藝和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步,智能儀器還在不斷發(fā)展,不斷推陳出新,不斷提高智能水平。
個(gè)人儀
把測(cè)試功能的硬件模塊,做成一個(gè)I/O插卡(儀器卡) ,直接插入個(gè)人計(jì)算機(jī)( PC)擴(kuò)展插槽,再配置相應(yīng)的測(cè)試軟件,使計(jì)算機(jī)能夠完成測(cè)量?jī)x器的功能,構(gòu)成一個(gè)以PC為基礎(chǔ)的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器。個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器充分吸取了GP IB標(biāo)準(zhǔn)化和智能儀器智能化的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又能共享PC機(jī)的硬件、外設(shè)和軟件資源,使其顯示出強(qiáng)大的生命力。
虛擬儀器
虛擬技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)界面和在線幫助功能,建立儀器虛擬板面,通過計(jì)算操作完成對(duì)對(duì)象的測(cè)試分析功能。
虛擬儀器實(shí)質(zhì)上是“軟硬結(jié)合”、“虛實(shí)結(jié)合”的產(chǎn)物。 它充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)儀器的功能。在虛擬儀器中, 硬件只是信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì),軟件才是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。
用戶可根據(jù)自己的需要通過編制不同的測(cè)試軟件來構(gòu)建不同功能的測(cè)試系統(tǒng)。其中,許多硬件功能可直接由軟件實(shí)現(xiàn), 系統(tǒng)具有極強(qiáng)的通用性和多功能性。
網(wǎng)絡(luò)儀器
基于Internet和Intranet的網(wǎng)絡(luò)儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的完美結(jié)合, 代表了當(dāng)前和今后儀器儀表領(lǐng)域的發(fā)展潮流,已在測(cè)量與測(cè)控領(lǐng)域內(nèi)顯現(xiàn)。 如網(wǎng)絡(luò)化流量計(jì)、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、網(wǎng)絡(luò)化示波器、網(wǎng)絡(luò)化分析儀和網(wǎng)絡(luò)化計(jì)量表等,都成為人們的新寵。
網(wǎng)絡(luò)化儀器可實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間、任何地點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問,實(shí)時(shí)獲得儀器的工作狀態(tài);通過友好的用戶界面,不僅可對(duì)遠(yuǎn)程儀器進(jìn)行功能控制和狀態(tài)檢測(cè),還能將遠(yuǎn)程儀器測(cè)得的數(shù)據(jù)快速傳遞給本地計(jì)算機(jī)。與傳統(tǒng)的儀器相比,網(wǎng)絡(luò)儀器具有無可比擬的優(yōu)勢(shì),如功能分散、危險(xiǎn)分散、地理分散、管理集中、通信功能強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)隔離度高、分布廣泛;系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單,人機(jī)界面友好,便于擴(kuò)展和維護(hù);通信標(biāo)準(zhǔn)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(cè)控網(wǎng)絡(luò), 等等。 因此,網(wǎng)絡(luò)儀器已成為現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的突出方向。
未來總體趨勢(shì)
進(jìn)入21世紀(jì)以來,網(wǎng)絡(luò)、在線、智能等高科技化已成為現(xiàn)代儀器主要的特征和發(fā)展趨勢(shì)。
高新技術(shù)研究成果的廣泛采用,跨學(xué)科的綜合設(shè)計(jì)、高精尖的制造技術(shù)等, 使儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革。 現(xiàn)代儀器儀表作為典型的高科技產(chǎn)品,完全突破了傳統(tǒng)的光、機(jī)、電構(gòu)架,向著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多功能化的方向迅速發(fā)展,向著更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測(cè)、控制對(duì)象全方位信息的方向邁進(jìn)。
隨著微機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷拓展,新世紀(jì)的測(cè)試儀器將是一個(gè)開放的系統(tǒng)概念?？茖W(xué)測(cè)試儀器正由單臺(tái)智能化逐步走向通用模件化,并實(shí)現(xiàn)即插即用,靈活方便地組成針對(duì)不同對(duì)象的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng);難于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的大型科學(xué)儀器,向更高的測(cè)量、高可靠性和環(huán)境適應(yīng)性方向發(fā)展,其使用的自動(dòng)化水平不斷提高,并普遍具有自補(bǔ)償、自診斷、自故障處理等功能。近年來,納米級(jí)的精密機(jī)械、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué),以及高精密超性能特種功能材料研究成果等當(dāng)代新技術(shù)成果的問世,使儀器儀表不斷向更深領(lǐng)域發(fā)展。
縱觀儀器儀表的發(fā)展歷程,可以得出未來儀器儀表的總體發(fā)展趨勢(shì)是“六高一長(zhǎng)二十化”,即傳統(tǒng)的儀器儀表朝著高性能、高、高靈敏、高穩(wěn)定、高可靠、高環(huán)保和長(zhǎng)壽命的方向發(fā)展;而新型的儀器儀表與元器件將朝著小型化(微型化) 、集成化、成套化、電子化、數(shù)字化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計(jì)算機(jī)化、綜合自動(dòng)化、光機(jī)電一體化;服務(wù)上的專門化、簡(jiǎn)捷化、家庭化、個(gè)人化、無維護(hù)化以及組裝生產(chǎn)自動(dòng)化、無塵(或超凈)化、化、規(guī)?；姆较虬l(fā)展。
