50年代初期，儀器儀表取得(de)了(le)重大(dà)突破，數字技術的(de)出現使各種數字儀器得(de)以問世，把模拟儀器的(de)精度
、分(fēn)辨力與測量速度提高(gāo)了(le)幾個(gè)量級，爲實現測試自動化(huà)打下(xià)了(le)良好的(de)基點。60年代中期，測量技術又一
次取得(de)了(le)進展，計算(suàn)機的(de)引入，使儀器的(de)功能發生了(le)質的(de)變化(huà)，從個(gè)别電量的(de)測量轉變成測量整個(gè)系統的(de)
待征參數，從單純的(de)接收、顯示轉變爲控制、分(fēn)析、處理(lǐ)、計算(suàn)與顯示輸出，從用(yòng)單個(gè)儀器進行測量轉變
成用(yòng)測量系統進行測量。70年代，計算(suàn)機技術在儀器儀表中的(de)進一步滲透，使電子儀器在傳統的(de)時(shí)域與頻(pín)
域之外，又出現了(le)數據或(Data domain)測試。80年代，由于微處理(lǐ)器被用(yòng)到儀器中，儀器前面闆開始朝
鍵盤化(huà)方向發展，過去直觀的(de)用(yòng)于調節時(shí)基或幅度的(de)旋轉度盤，選擇電壓電流等量程或功能的(de)滑動開關，
通(tōng)、斷開關鍵已經消失。測量系統的(de)主要模式，是采用(yòng)機櫃形式，全部通(tōng)過IEEE-488總線送到一個(gè)控制品
上。測試時(shí)，可(kě)用(yòng)豐富的(de)BASIC語言程序來(lái)高(gāo)速測試。不同于傳統獨立儀器模式的(de)個(gè)人(rén)儀器已經得(de)到了(le)發
展。90年代，儀器儀表與測量科學進步取得(de)重大(dà)的(de)突破性進展。這(zhè)個(gè)進展的(de)主要标志是儀器儀表智能化(huà)程
度的(de)提高(gāo)。突出表現在以下(xià)幾個(gè)方面：微電子技術的(de)進步将更深刻地影(yǐng)響儀器儀表的(de)設計：DSP芯片的(de)大(dà)
量問世，使儀器儀表數字信号處理(lǐ)功能大(dà)大(dà)加強;微型機的(de)發展，使儀器儀表具有更強的(de)數據處理(lǐ)能力;圖
像處理(lǐ)功能的(de)增加十分(fēn)普遍;VXI總線得(de)到廣泛的(de)應用(yòng)。
一、圓外儀器儀表發展特點：
1、産品結構變化(huà)。注重性能價格化(huà)。在重視高(gāo)檔儀器開發的(de)同時(shí)，注重高(gāo)新技術和(hé)量大(dà)面廣産品的(de)開
發與生産。
注重系統集成，不僅著(zhe)眼于單機，更注重系統、産品軟化(huà)，随著(zhe)各類儀器裝上了(le)CPU，實現了(le)數字化(huà)
後，軟件上投入了(le)巨大(dà)的(de)人(rén)力、财力、今後的(de)儀器歸納成一個(gè)簡單的(de)公式：儀器=AD/DA+CPU+軟件，AD芯
片将模拟信号變成數字信号，再經過軟件處理(lǐ)變換後用(yòng)DA輸出。
2、新技術的(de)應用(yòng)。目前普遍采用(yòng)EDA(電子設計自動化(huà))、CAM(計算(suàn)機輔助制造)、CAT(計算(suàn)機輔助測
試)、DSP(數字信号處理(lǐ))、ASIC(專用(yòng)集成電路)及SMT(表面貼裝技術)等。
3、生産技術注重專業生産，不大(dà)而全。生産過程采用(yòng)自動測試系統。目前多(duō)以GP-IB儀器組建自動測試
系統。生産線上盡是一個(gè)個(gè)大(dà)的(de)測試櫃，快(kuài)速地進行自動測試、統計、分(fēn)析、打印出結果。
4、産品開發準則發生了(le)變化(huà)。從技術驅動轉爲市場(chǎng)驅動，從一味追求高(gāo)精尖轉爲“恰到好處”。開
發一項成功産品的(de)準則是，用(yòng)戶有明(míng)确的(de)需求;能用(yòng)最短的(de)開發時(shí)間投放市場(chǎng);功能與性能要恰到好處;産
品開發準則的(de)另一變化(huà)是收縮方向，集中優勢。
二、國外儀器儀表發展趨勢
1、自動化(huà)儀器的(de)發展趨勢
工業自動化(huà)控制儀表主要包括變送器、調節器、調節閥等設備，控制儀表從基地式調節器(變送、指
示、調節一體化(huà)的(de)儀表)開始，經曆了(le)氣功、電動單元組合儀表到計算(suàn)機控制系統(DDC)，直到今日的(de)分(fēn)散
控制系統DCS。DCS已經走過了(le)20多(duō)年的(de)裏程，DCS，以其高(gāo)度的(de)可(kě)靠性、方便的(de)組态軟件、豐富的(de)控制算(suàn)
法、開放的(de)聯網能力等優點，得(de)到迅速的(de)發展，成爲計算(suàn)機工業控制系統的(de)主流。PLC以其結構緊湊、功
能簡單、速度快(kuài)、可(kě)靠性高(gāo)、價格低等優點，迅速獲得(de)廣泛應用(yòng)，已成爲與DCS并駕齊驅的(de)另一種主流工
業控制系統。目前以PLC爲基礎的(de)DCS發展很快(kuài)，PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競争，已成爲當前工
業控制系統的(de)發展趨勢。
DCS經曆了(le)初創(1975-1980)、成熟(1980-1985)、擴展(1985年以後)幾個(gè)發展時(shí)期，在控制功能完善
、信息處理(lǐ)能力、速度及組态軟件等方面取得(de)令人(rén)矚目的(de)成就，已經成爲計算(suàn)機控制系統的(de)主流。當今幾
乎每個(gè)發達國家都生産自己的(de)DCS，生産廠家一百多(duō)家， 已銷售幾萬台套。主要生産廠家集中在美(měi)國、日
本、德國等多(duō)家公司，如美(měi)國霍尼韋爾(Honewell)的(de)TDC300、TDC3000X、S9000;Foxboro的(de)I/AS;Westing
house的(de)WDPF;ABB的(de)MOD300;日本橫河(hé)(YOKOY2 W2)的(de)CENUM、Mxl;日立的(de)HIACS3000、5000;德國西門子
(Siemens)的(de)TelenermM、SIPAOS200;貝萊(BAILEY)的(de)N90。
目前世界上約有200家PLC生産廠家，目前占控制市場(chǎng)份額30%。主要生産廠家有美(měi)國的(de)AB公司、莫迪
康公司、GE公司、德國的(de)西門子公司、法國的(de)Teteme Cangue公司、 日本的(de)歐姆龍公司;三菱電機公司。
PLC将與IPC、DCS集成，PLC逐漸成爲占自動化(huà)裝置及過程控制系統最大(dà)市場(chǎng)份額的(de)産品。據美(měi)國專家預測
，到2000年PLC占控制市場(chǎng)份額将超過50%。
現場(chǎng)總線技術是九十年代迅速發展起來(lái)的(de)一種用(yòng)于各種現場(chǎng)自動化(huà)設備與其控制系統的(de)網絡通(tōng)信技術
，是一種用(yòng)于各種現場(chǎng)儀表(包括變送器、執行器、記錄儀、單回路調節器、可(kě)編程序控制器、流程分(fēn)析
器等)與基于計算(suàn)機的(de)控制系統之間進行的(de)數據通(tōng)信系統。有人(rén)預測：基于現場(chǎng)總線FCS(Fieidbus
Control System)将取代DCS成爲控制系統的(de)主角，Internet和(hé)Intranet技術也(yě)将進入控制領域，計算(suàn)機自
動化(huà)系統滲透到企業從生産到管理(lǐ)、直到經營的(de)方方面面。
全球的(de)自動化(huà)儀表産品市場(chǎng)需求将快(kuài)速增長(cháng)。過程自動化(huà)儀表産品市場(chǎng)銷售額，在1996年達到461億
美(měi)元，到2001年将增長(cháng)到599億美(měi)元，預計到2006年将達到700億美(měi)元。從1996年到2001年間的(de)年平均增長(cháng)
率爲3.9%，而從2001年到2006年年平均增長(cháng)率将達到4.6%，以不變價格計算(suàn)，則2006年的(de)銷售額爲761億
美(měi)元。主要應用(yòng)于玻璃、陶瓷、鋼鐵和(hé)有限金屬工業、軋鋼和(hé)鋁闆材工業、化(huà)學、食品和(hé)制藥業、石化(huà)工
業、紙漿和(hé)造紙業、環保、礦山、石油和(hé)天燃氣工業等。
在1996年的(de)自動化(huà)産品，系統和(hé)維修的(de)461億美(měi)元中，有406億美(měi)元是屬于自動化(huà)工程項目方面，有54
億美(měi)元是用(yòng)于操作方面。測量和(hé)自動化(huà)技術作爲新的(de)投資，在工廠現代化(huà)技資中将增長(cháng)2~3倍。到2006年
全球過程自動化(huà)産品的(de)市場(chǎng)需求情況爲：礦山工業爲70億美(měi)元、原材料工業爲90億美(měi)元、過程工業爲360
億美(měi)元、電站爲110億美(měi)元、環保工業爲70億美(měi)元。就全球地區(qū)而言，北(běi)美(měi)占27.2%、西歐占26%、亞非(不
包括日本)占21.1%、日本占12.3%、東歐占4.7%、南(nán)美(měi)占4.9%，其它地區(qū)占3.7%，從中看出亞非地區(qū)的(de)市
場(chǎng)發展前景最好。
2.科學儀器的(de)發展趨勢
(1)光(guāng)學計量儀器的(de)發展趨勢
未來(lái)的(de)光(guāng)學計量儀器儀表是簡化(huà)設計，大(dà)量壓縮零部件，提高(gāo)智能化(huà)和(hé)便于操作，發展在線計量測試
儀器儀表。
利用(yòng)物(wù)理(lǐ)學的(de)新效應和(hé)高(gāo)新技術及其成就開發新型計量測試儀器儀表和(hé)新型高(gāo)靈敏度、高(gāo)穩定性、強
抗幹擾能力的(de)新型傳感器技術。
如：利用(yòng)高(gāo)溫超導量子幹涉器(SGUID)開發計量測試儀器、物(wù)理(lǐ)學測試儀器、地學和(hé)地質學儀器、化(huà)
學分(fēn)析儀器、醫學儀器、無損材料檢驗儀器等。利用(yòng)橢偏技術來(lái)檢測光(guāng)纖、光(guāng)學玻璃等，這(zhè)是大(dà)家所共知
的(de)，它與近場(chǎng)光(guāng)學相結合，不僅可(kě)以測量表面精細結構， 同時(shí)根據近場(chǎng)光(guāng)學反射偏振信息可(kě)以分(fēn)辨出被
測物(wù)體的(de)材料，這(zhè)是目前實驗研究的(de)新探索。将可(kě)調諧穩頻(pín)激光(guāng)光(guāng)譜儀的(de)技術用(yòng)于高(gāo)精密的(de)幾何量與機械
量和(hé)多(duō)種無形态的(de)量的(de)測量。開發以新一代微型光(guāng)纖傳導激光(guāng)幹涉儀，它的(de)測量範圍可(kě)以從納米到幾米或
更大(dà)的(de)範圍，分(fēn)辨率可(kě)達1Onm，并且克服了(le)HP激光(guāng)幹涉儀的(de)缺點，它具有四激光(guāng)幹涉儀的(de)一切功能;另外
，它還(hái)可(kě)用(yòng)于稱重，研制新型電子天平、高(gāo)精度的(de)電子皮帶稱、高(gāo)分(fēn)辨率的(de)壓力計等。發展納米測量技術
，建立納米計量測試标準，這(zhè)是當今在計量與測量技術研究中十分(fēn)活躍的(de)課題。
發展微量機器人(rén)。類似的(de)測量儀器己出現，即Zeiss的(de)Scan Max三坐(zuò)标測量機。
它是利用(yòng)了(le)智能機器人(rén)技術，但要保證測量量值的(de)計量正确性是一個(gè)十分(fēn)複雜(zá)理(lǐ)論和(hé)技術問題。目前
已得(de)到了(le)初步解決。
環境保護科學儀器儀表的(de)發展與進步，将是當今和(hé)21世紀的(de)重點研究領域。有關環保科學儀器儀表的(de)檢測
和(hé)有關這(zhè)方面的(de)配套的(de)計量儀器儀表還(hái)缺乏。
用(yòng)于生産安全與防護的(de)科學儀器儀表也(yě)還(hái)需大(dà)力開發與發展。它将成爲儀器儀表行業的(de)新分(fēn)支。
(2)現代光(guāng)學儀器的(de)發展趨勢
從傳統光(guāng)學儀器轉變現代光(guāng)學儀器，關鍵在于計算(suàn)機化(huà)，而微電子技術是基礎。光(guāng)譜儀器發展最快(kuài)，
發達國家80年代巳實現微機化(huà)，現已向聯用(yòng)技術、全自動化(huà)(如内裝機械手等機器人(rén)系統，實現元人(rén)操作)
，實驗室信息管理(lǐ)系統自動化(huà)及智能化(huà)方向發展。光(guāng)學計量儀器從大(dà)型精密儀器——三座标測量機到傳統
的(de)自準直儀和(hé)投影(yǐng)儀都已實現微機化(huà)、光(guāng)電化(huà);激光(guāng)技術的(de)結合和(hé)CCD等光(guāng)電器件的(de)引人(rén)， 更爲快(kuài)速、準
确、可(kě)靠的(de)在線檢測和(hé)監控創造了(le)條件。
未來(lái)10年，由于高(gāo)新技術的(de)發展和(hé)應用(yòng)，将進一步推動光(guāng)學儀器實現光(guāng)機電算(suàn)一體化(huà)和(hé)智能化(huà)。現今
的(de)智能化(huà)儀器更确切地應稱爲“微機化(huà)”儀器。而更高(gāo)程度的(de)智能化(huà)是信息技術的(de)最高(gāo)層次，應包括理(lǐ)解
、推理(lǐ)、判斷與分(fēn)析等一系列功能，是數值、邏輯與知識的(de)結合分(fēn)析結果，智能化(huà)的(de)标志是知識的(de)表達與
應用(yòng)。電子技術、計算(suàn)機技術和(hé)光(guāng)電器件的(de)不斷發展和(hé)功能的(de)完善，爲儀器向更高(gāo)檔次的(de)智能發展創造了(le)
條件。
未來(lái)10年，光(guāng)和(hé)電的(de)滲透會進一步強化(huà)，更多(duō)的(de)新技術、新器件推廣應用(yòng)，因而在光(guāng)機電算(suàn)一體化(huà)的(de)
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