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儀器

儀器指科學(xué)技術(shù)上用于實(shí)驗(yàn)、計(jì)量、觀測(cè)、檢驗(yàn)、繪圖等的器具或裝置。

  通常是為某一特定用途所準(zhǔn)備的一套裝置或機(jī)器。儀器通常用于科學(xué)研究或技術(shù)測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化過程控制、生產(chǎn)等用途,一般來(lái)說(shuō)專用于一個(gè)目的的設(shè)備或裝置。儀器構(gòu)造較為復(fù)雜,屬于高新技術(shù)產(chǎn)品;由多個(gè)部件組成的。儀器體積、重量、形狀有各種各樣,最小的可以直接拿在手中操作,較大體積的儀器一般被稱為裝置或設(shè)備。

釋義

  用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各物理量、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(lái)說(shuō),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。

  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。

  簡(jiǎn)史 儀器儀表發(fā)展已有悠久的歷史。據(jù)《韓非子·有度》記載,中國(guó)在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已有了利用天然磁鐵制成的指南儀器,稱為司南。古代的儀器在很長(zhǎng)的歷史時(shí)期中多屬用以定向、計(jì)時(shí)或供度量衡用的簡(jiǎn)單儀器。17~18世紀(jì),歐洲的一些物理學(xué)家開始利用電流與磁場(chǎng)作用力原理制成簡(jiǎn)單的檢流計(jì),利用光學(xué)透鏡制成望遠(yuǎn)鏡,奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ),用于測(cè)量和觀察的各種儀器遂逐漸得到發(fā)展。19世紀(jì)到20世紀(jì),工業(yè)革命和現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)促進(jìn)了新學(xué)科和新技術(shù)的發(fā)展,后來(lái)又出現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)等,儀器儀表因而也得到迅速的發(fā)展。現(xiàn)代儀器儀表已成為測(cè)量、控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。

分類

  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(lái)分,主要有量具量?jī)x、 汽車 儀表、電離輻射儀表、 拖拉機(jī) 儀表、船用儀表、航空儀表、導(dǎo)航儀器、駕駛儀器、無(wú)線電測(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。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、儀器材料試驗(yàn)機(jī)、氣象海洋儀器、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13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)。

  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)、原理等再分為若干小類或子類。工業(yè)自動(dòng)化儀表按功能右分為檢測(cè)儀表、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)溫儀表又分為熱電式、膨脹式、電陰式等。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)。儀器儀表在分百煉成鋼方面尚無(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),儀器儀表的命名也存在類似情況。

性能

  衡量?jī)x器儀表性能的主要技術(shù)指標(biāo)有精確度、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等。精 儀器確度表示儀表測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級(jí)來(lái)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。精確度等級(jí)數(shù)小,說(shuō)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)量的最小被測(cè)量。響應(yīng)時(shí)間是指儀表輸入一個(gè)階躍量時(shí),其輸出由初始值第一次到達(dá)最終穩(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(lái)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(lái),組成各種測(cè)試控制管理綜合系統(tǒng),滿足更高的要求。

儀器用途

  儀器用途多種多樣。在科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)室里、在醫(yī)學(xué)研究和實(shí)踐中儀器是非常重要的科研工具和裝置;隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,各種新式儀器研發(fā)、制造的進(jìn)步和更新非常快,在工業(yè)生產(chǎn)和過程控制領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

  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)展史上任何一次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,著名科學(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,全球的資源枯竭、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(lái)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。


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