儀器儀表的用途

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(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，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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。

儀器儀表能改善、擴(kuò)展或補(bǔ)充人的官能。人們用感覺(jué)器官去視、聽(tīng)、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(jué)器官所不能感受到的物理量；還有些儀器儀表可以超過(guò)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(kāi)始利用電流與磁場(chǎng)作用力的原理制成簡(jiǎn)單的檢流計(jì)；利用光學(xué)透鏡制成的望遠(yuǎn)鏡，奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。其它一些用于測(cè)量和觀察的各種儀器也遂逐漸得到了發(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*的技術(shù)工具。

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、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、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。

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)。

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、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。

其他各類儀器儀表的分類法大體類似，主要與發(fā)展過(guò)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(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，儀器儀表的命名也存在類似情況。

衡量?jī)x器儀表的主要技術(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(lái)表示，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)表示儀表總的誤差不超過(guò)±0.1％范圍。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zui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)zui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)、漂移等技術(shù)指標(biāo)。

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷對(duì)儀器儀表提出高要求。在現(xiàn)代科學(xué)研究試驗(yàn)、精密測(cè)試系統(tǒng)、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)，以及各種管理自動(dòng)化系統(tǒng)中，儀器儀表都是重要的技術(shù)工具。

為了進(jìn)一步提高儀器儀表的各種，增強(qiáng)耐受各種苛刻使用環(huán)境的能力，提高可靠性和使用壽命，儀器儀表將不斷利用工作原理和采用新材料及元器件。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，以及采用各種半導(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)成本和便于使用與維修等。

另一重要的趨勢(shì)是，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)的使用來(lái)提高儀器儀表的，提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。儀器儀表不僅供單頂使用，而且可以通過(guò)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)，滿足高的要求。