武高电测之电测的思考.docx

武高电测之电气测量的思考摘要：随着现代科学的高速发展，电气设备发展日新月异。特别是以计算机、信息技术为代表的高新技术的发展，使制造技术的内涵和外延发生了革命性的变化，传统的电气设备设计、制造技术不断吸收信息控制、材料、能源及管理等领域的现代成果，综合应用于产品设计、制造、检测、生产管理和售后服务。这些领域的发展，离不开测量。其中，国防更是离不开测量。电气测量技术的现状与发展令人堪忧。就狭义而言测量就是为确定被测对象量值而进行的实验过程；而就广义来讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。其中，电气测量就是电子测量领域的一个重要测量技术。由于现代工业电气控制技术的快速发展，使电气测量技术的内容更加体现现代化和自动化的要求。电气测量是对物质世界的信息进行测量与控制的基本手段。它融合了微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术、新元件新材料的现代测量技术等，是现代工业中新技术应用做多、最快的方向之一。在生产技术和生产模式等方面，许多新的思想和概念不断涌现，而且，不同学科之间相互渗透、交叉融合，衍生新的研究领域，迅速改变着传统电气设备制造业的面貌，产品更新换代极为频繁。电气测量与综合国力的提升越来越密切，因此，电气测量技术的现状和发展也是我们关心的话题。1电气测量技术的现状目前，我国电气测量技术与国际领先水平相差甚远。首先，仪器仪表与测量控制现状同国际先进水平相比，同我国经济和社会发展的实际需要相比，还存在着很大的差距。差距是全方位的，最要害的有如下三点：第一，我国仪器仪表产业规模小，产值低，企业同样是规模小，产值低。2007年我国仪器仪表产业总产值3000亿元人民币，只占工业总产值2.5%。10年前，美国仪器仪表产业总产值已达到4千亿美元，占工业总产值4%。目前，美国仪器仪表企业年产值超过20亿美元不少于50家，我国最大的仪器仪表企业，京仪集团年产值80亿元人民币，川仪集团60亿元人民币。两相比较，差距实在太大。产业和企业的规模和产值直接影响到产业的活力与发展。要缩小和消除这个差距，需要我们努力奋斗10年20年。 第二，我国仪器仪表产品质量上、品种上还存在不少问题。产品的可靠性和稳定性，长期以来没有得到根本解决，严重影响到市场销售和正常使用。许多大型精密仪器我们还生产不出来，国内需求几乎全部依赖进口。2007年我国仪器仪表产品出口创下了88亿美元，可是进口却达到了172亿美元，逆差84亿美元，成为装备制造业之最。这个问题不解决，我国仪器仪表与测量控制学科和产业的发展将无法摆脱落后被动的局面。第三，我国仪器仪表产业创新能力不强，还无法承担起科技创新主体的责任。国际上仪器仪表科技创新发展极快，产品更新换代的周期大约只需2至4年，多数企业销售额一半以上几乎都来自5年内上市的新产品。而我国仪器仪表产品不少还沿自于20世纪80年代技术引进的产物，相当多企业产品是10年一贯制,靠吃老本为生。自主创新能力不强原因是多方面的，影响最大的不外乎两条：一是科技创新开发投入资金太少。国外企业用于科技创新资金投入一般为销售收入8至10%，而我国企业投入资金很少超过3至5%，何况销售收入本来就不多，极大地限制了科技创新的有效开展;二是人的因素，有的领导不重视自主创新，更多的是创新人才匮乏。党的十七大提出，提高自主创新能力，建设创新型国家是国家发展战略的核心，是提高综合国力的关键。企业提升科技创新能力，已经成为刻不容缓的历史使命。目前,我国现有各类仪器仪表企业6000多家，已经具有一定技术基础和生产规模的产业系。在6000多家企业中，年销售收入超过1000万元的不足1000家。主要是由于我国测试仪器的普遍水平还停留在20世纪80年代初国际水平上；大型和高档仪器设备几乎全部依赖进口；许多急需的专用仪器还是空白；中低档产品保证质量上还有许多难关需要攻克，科技创新及其产业化进展滞缓，是制约我国测试仪器企业发展的一个瓶颈。而同时一大批民营、合资和股份制企业，由于体制合理，运行灵活，在市场竞争中迅速崛起，成为我国测试仪器产业的新兴力量。成都前锋电子电器（集团）有限公司、宁波中策电子有限公司、江苏绿扬电子有限公司、辽宁无线电二厂等企业在这方面进行了比较成功的探索。第十八届中国电子信息百强企业评比中，辽宁无线电二厂以122795万的销售收入名列第88位，成为电子测量仪器企业唯一进入电子信息百强企业的厂家。2003年营业收入123759万元，利润总额7831万元，上缴税金2468万元出口交货值66874万元，分别比2002年增长了38.9%、36.7%、26%、20%。他们以示波器为基础，2003年又以海外市场为目标开发了船用雷达、光学仪器、汽车电子、家用电子等产品，并在音视频测试仪器、医疗电子仪器、精密模具等新领域与国外企业确定了新的合作意向。前锋电子电器集团公司2003年销售收入比2002年增长22.5%，实现了集团的快速发展。他们充分利用地方的优惠政策，在成都西区建成了加工生产平台，使前锋的生产能力跃上了一个新台阶。同时，他们还与电子科技大学、成华区政府合资组建了成都电子科大科技园有限公司。在国际合作方面，也积极寻求与国际大公司的合作机会。中国电子科技集团公司第四十一研究所，2003年与美国Sydigital公司合作开发了DT-100/200数字电视码流实时监测分析仪，并与Sydigital公司合资成立了迪吉泰数码科技有限公司，专业从事数字电视测试仪器的开发、生产和销售，并于海信集团签定了全面合作框架协议，全面开展高清数字电视测量仪器关键技术及其检测标准和生产制造的研究。展望未来几年，由于我国经济发展形成的巨大需求，电子测量仪器的国内市场仍将呈高速发展的趋势，特别是数字电视和通信市场的高速发展，使我国电子测量仪器行业面临着巨大的挑战和机遇。据预测，“十一五”我国数字电视的市场将达到1000亿1500亿元/年，将对电子测量仪器产生较大的需求；与此同时，通信市场的发展速度仍然比较强劲，而国产通信电子测量仪器的市场占有率很低，因此，加快国产通信电子测量仪器的开发和商品化已经成为本行业的迫切任务。另外，我国教育领域也是国产电子测量仪器的一个突破口。总之，国民经济各部门无论是生产线改造，老产品的更新换代，还是新产品的开发，都会扩大对电子测量仪器的需求，这为电子测量仪器提供了更广阔的市场。今后，我国将在信息技术、生物技术、新材料技术、先进制造技术、航空航天技术等关键领域取得更大突破，这些领域的研究、开发、技术升级的基本手段就是利用电子仪器。因此，随着各行各业对电子仪器产品需求量的增加将不断推动电子仪器行业向前发展。2电气测量技术的发展 前面我们谈到，我国仪器仪表与测量控制还存在不小差距，面临着落后被动的局面。但是，由于国家的重视和支持，仪器仪表界和广大科技术工作者的努力奋斗，近年来我国仪器仪表与测量控制依然取得了可喜的成绩，获得了很大的发展。认真总结我国仪器仪表与测量控制的发展，有助于我们明确方向和增强信心。下面我们简要的回顾一下我国仪器仪表与测量控制近年来的重大进展。 （1）工业自动化仪表与控制系统 在工业自动化仪表方面，近年来温度仪表的重要进展主要体现在红外热像仪的应用迅速扩大。流量仪表内锥流量计创新成果显著，我国已经拥有各种与V锥相关或相近的流量计产品专利超过20项，其中至少6项目是发明专利，超过了美国，成为V锥流量计专利高产国。国产低端压力变送器和带HART功能的压力变送器近年来也发展很快，品种多、规格全、价格低，在市场上已经很具竞争力。控制阀行业近年来的进展是显著的，产品“跑冒滴漏”现象得到很大改进，不少产品质量达到国外主流产品水平。 在控制系统方面，进展令人鼓舞。国产DCS系统已经进入大型超临界火电机组控制系统。2007年1月，上海自动化仪表股份有限公司的DCS系统在襄樊电厂首台600MW超临界机组上投运成功移交生产。国电智深公司于2007年11月成功签定江苏谏壁1000MW超临界机组自动化控制系统项目，并于2008年3季度成功中标两项大型超临界火电机组自动化控制系统项目。和利时公司和浙江中控公司的DCS系统，近年来在大型交通和石化工程项目上都得到了成功应用。特别应该提到的是，国产DCS系统在核电工程上的应用已经进入核岛控制系统。 浙江中控软件技术有限公司按照ISA-95中定义的MES系统模型，开发了ESP-Supplant Production Suite软件，它涵盖了ISA-95大部分功能，应用取得良好业绩。该公司已经成为ISA-95的正式会员，直接参与MES标准的制定。 和利时公司2007年被ARC和控制杂志评为全球50强过程自动化公司，浙江中控公司在评选过程中也被提名，这标志着我国自动化控制系统的企业已经进入可参与国际竞争的新境地。 （2）科学仪器 科学仪器最能体现仪器仪表既是知识创新和技术创新的重要工具，也是科技创新研究的主题内容之一和创新成就的重要体现。 近年来，在国家的大力支持下，科学仪器获得了很快发展，以质谱仪为代表的高端科学仪器取得了重大进展，出现了可以与国外产品竞争的国产色质联用仪器。特别是，我国“嫦娥”环月空间卫星上天，就携带了我国自主研发的多光谱遥测、信号传送仪器。四川汶川大地震，全国各地很快送去了大量环境、水文测量便携式分析仪器，表明了我国科学仪器产业的实力。 必须着重强调的是，嫦娥一号卫星携带的8种探测仪器，它们是用于月球表面三维影像探测的CCD相机和激光高度计;用于月表化学元素与物质成分及丰度探测的干涉成像光谱仪、射线谱仪、X射线谱仪;用于月壤厚度探测的微波探测仪;用于地月空间环境探测的太阳高能粒子探测器和两台低能粒子探测器等，全都是我国科技人员自主设计研制的。这些仪器不仅总体上达到了国际同类仪器的技术水平，而且在不少方面还有我国自己的特点和创新。这8种探测仪器的特点和创新包括：实现首次对月球表面进行全月面三维立体照相，这对月球表面形貌、地质构造、撞击坑等研究具有重要意义;所使用的伽马射线谱仪探测的分辨率和灵敏度比国际上以往月球探测中使用的同类仪器要高，所以有可能探测到更多元素等等。这一项进展被专家们认为是近两年来我国仪器仪表最重大的进展。 此外，近年来在科学仪器领域我国还取得了多项很有价值的进展。比如，自主研制出领先国际的分子束科学仪器氢原子里德伯态飞渡时间谱交叉分子束装置;国际第一台真空紫外激光角分辨光电子能谱仪;离子迁移谱探测技术痕量爆炸物快速检测仪;新型生命探测仪器“SJ3000搜救雷达”;便携式高分辨浅水多波束测深仪;光学捕获理论研究取得进展;光学相干层析成像技术及相关仪器开发取得多方面进展等等。（3）医疗仪器 国家“十一五”规划和建设创新型国家都把医疗仪器产业列为重点发展产业，国家在研发、技术平台建设、研究中心、重点实验室、产业基地各方面都加大了支持的力度，近年来医疗仪器也取得了长足的进展。在医学影像仪器方面，X射线机、计算机断层扫描机(CT)、超声扫描成像仪以及影像后处理与分析系统，无论技术水平和产品质量都有显著提高。在医用电子技术和仪器方面，值得提出的是清华大学研制出可作为个人电脑外设的脑控键盘和鼠标，还研制完成基于嵌入系统的脑控家居环境控制器，用于帮助丧失运动能力长期卧床的残疾人，2007年世界技术评估中心对这一成果给予了高度的评价。在眼科仪器方面，中科院成都光电技术研究所在波前像差的检查和自适应光学矫正技术方面具有很强的实力，近两年来他们创新地把技术优势应用于眼科领域，研制出了人眼波前像差检查和矫正系统，同时利用人眼的自适应光学矫正技术拍摄出分辨率很高的视网膜细胞照片，在国际上引起了高度关注。他们研发出的超高分辨率眼底照像仪器和人眼自适应光学矫正仪器在国际上居先进水平。医用激光仪器方面，复旦大学和长春应用化学研究所经过4年共同努力，利用毛细血管电泳电化学发光检测、表面等离子体共振(SPR)及激光诱导荧光和其他光谱技术，并和蛋白质芯片或基因芯片传感器等技术相结合，创新研制出某些肿瘤标志物的快速检测仪及配套的肿瘤标志物分析参数数据库，对恶性肿瘤的预警和早期诊断具有很高的临床应用价值。生物芯片技术在疾病分子诊断、?后评价与预测、个体化医疗和保健、新药研究和开发、优生优育、公共卫生及传染病监控等许多领域具有广泛的应用价值。生物芯片(北京)国家工程研究中心暨博奥生物有限公司已经形成了生物芯片制备、微阵列制备、杂交、清洗甩干、扫描、试剂耗材、配套仪器控制软件、数据分析软件和数据库平台资源的全线配套和系列化，不仅打破了长期约束我国微阵列芯片和相关科研工作发展的国外垄断，而且形成了具有产业规模和国际竞争力的生物芯片技术平台产品。其技术完善和质量稳定的双激光共聚焦扫描仪近年来出口量年均复合增长率超过100%，在国际市场特别是欧美发达国家占据了一席之地，赢得了良好的声誉。 （4）电子与电工测