儀器儀表與測量控制向信息化方向發展
2020-06-12
當今，儀器儀表與測量控制發展的趨勢是：面對產品的穩定性、可靠性和適應性要求不斷提高；技術指標和功能不斷提高；最先采用新的科學研究成果；高新技術大量采用；儀器及測控單元微小型化、智能化日趨明顯；要求儀器及測控單元可獨立使用、嵌入式使用和聯網使用；儀器測控范圍向立體化、全球化擴展；測控功能向系統化、網絡化發展；便攜式、手持式以至個性化儀器大量發展。
技術特點是：綜合各種新技術，在研究儀器儀表相關類型傳感器、元器件和材料及技術的基礎上，創新開發新的微弱信號敏感、傳感、檢測、融合技術,物質原子、分子級檢測技術，復雜組成樣品的聯用分析技術，生命科學的原位、在位、實時、在線、高靈敏度、高通量、高選擇性檢測技術，創建各類新型檢測儀器儀表；結合系統論、控制論的發展，在開發工業自動化測控的在線分析和控制、原位分析及控制、高可靠性、高性能和高適應性等技術的基礎上，創新發展工業自動化儀表與控制系統；結合生命科學、人體科學的發展，在開發醫療診治的健康狀況監測、早期診治、無損診斷、無創和低創直視診療、精確定位治療技術的基礎上發展醫療儀器；同時跟蹤新學科領域和各類應用領域的發展，開發各種專用、快捷、自動化檢測和計量技術及專用儀器儀表。
科學儀器未來發展應當關注以下幾個方面：
1、精密檢測儀器
當今時代已經進入分子、原子分析檢測新階段，微納科技的發展直接推動了精密檢測儀器的快速發展。值得特別關注是MEMS/NEMS（微電機系統/納機電系統）測試儀器,以掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡,以及基于STM/AFM的基本原理新發展起來一系列SPM,如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等這些儀器的新發展。
2、分析儀器
光學捕獲（Opticaltrapping）是一種新型的光學微操作技術。它將一束光用高數值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑，形成梯度來實現對微小粒子的捕獲和移動。這項技術被廣泛應用于各種微觀領域的研究。
微型色譜儀將會得到很快的發展。C2V公司已經推出了世界上最小最快的手持式氣相色譜儀，主機大小僅124×84×60mm，所含柱模塊大小為60×100×12.5mm，可在10-30秒內完成天然氣主要成份的全分析。
NMR的微型化近年來已經取得重大進展，瑞士Neuchatel大學開發成功一種高質量因子可供微流控芯片NMR全分析系統使用的射頻平面微線圈，所需樣品量僅為1-100納升，并可在幾秒內獲得所需的信噪比。NMR微型化應當是值得關注的發展方向。
光頻光梳光譜法（Opticalfrequencycombspectroscopy）是最新發展起來的另一種重要的儀器技術，采用這種技術可以在極短的時間內以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體，將在臨床診斷領域發揮重要作用。
3、光譜分析儀器
過去，光譜分析儀器主要應用在基礎學科研究和礦物分析、產品質量監控等領域。值得關注一個新的發展動向是，由于人類生存和發展一些迫切的需求，同時計算機軟硬件、微電子、計算數學、微型器件發展提供的新技術成果，使得光譜技術和儀器向生物、環境、醫療等領域快速拓展，無論理論研究、技術開發和儀器創新都有了明顯的發展，今后還將更快發展。
4、光子成像儀器
一個以光子學與生命科學相互融合的新學科——生物醫學光子學隨著激光、電子、光譜、顯微及光纖等技術的發展而迅速成長起來，應運而生出現了不少新型科學儀器。應用這些儀器不但豐富了人們對于光與生物組織體相互作用機理的認識，而且促進了各種新的生物研究儀器和醫學診斷儀器的發明。光子成像技術主要包括漫射光層析成像、熒光成像、相干層析成像、光聲成像等。光學相干層像（OCT）結合了共焦顯微術和低相干光的外差探測技術，它是一種在一維光學低相干反射測量技術的基礎上擴展而來的二維或三維成像技術。
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