仪器仪表

仪器仪表（英文：instrumentation） 仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。

广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

功能和作用

仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计、真空离心浓缩仪等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能；另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量，还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。

仪器是科学技术发展的重要“工具”。著名科学家王大珩先生指出，“机器是改造世界的工具，仪器是认识世界的工具”。仪器是工业生产的“倍增器”，是科学研究的“先行官”，是军事上的“战斗力”，是现代社会活动的“物化法官”。不言而喻，仪器在当今时代推动科学技术和国民经济的发展具有非常重要的地位。

仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障。人类发展史上任何一次大的飞跃都是基于工具的巨大创新和根本变革驱动的，作为“工具”的科学仪器的发展和创新往往是催生科技创新的重要要素。

仪器是经济发展和国防安全的重要保障。仪器是保障经济发展、国家安全不可或缺的重要基础条件。首先，著名科学家钱学森先生指出：“新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术则是关键和基础”。

仪器是推进和谐社会建设的重要力量。全球的资源枯竭、环境污染等问题已成为社会健康发展的瓶颈；食品安全问题、公共突发事件、疾病诊断、易燃易爆化学危险品等给人民的生活带来了严重影响，这些重大问题的解决都离不开先进的检测技术和手段。

数字化、智能化

因为微电子技能的提高，仪器仪表产物进一步与微处置器、PC技能交融，仪器仪表的数字化、智能化程度不时获得进步。以美国德州仪器公司提出的“DSPS”概念为例，以DSP芯片为中心，共同进步前部的夹杂旌旗灯号电路、ASIC电路、元件及开拓东西等供应整个使用系统的处理方案。仪器仪表中采用了很多的超大规划集成(VLSI)的新器件、外表贴装技能(SMT)、多层线路板印刷、圆片规划集成(WSI)和多芯片模块(MCM)等新工艺，CAD、CAM、CAPP、CAT等核算机辅佐伎俩，使多媒体技能、人机交互、恍惚节制、人工神经元收集等新技能在现代仪器仪表中获得了普遍使用。

收集化

多种智能化仪器仪表已陆续面向市场，仪器仪表正派历着深入的智能化革新。集成测试系统也走向了收集化，各台仪器之间经过GPIB总线、VXI总线相连。

微型化

检修方法

对比法

具体方法是：让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行，而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号，若有不同，则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。

要求有两台同型号的仪表，并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备，例如，万用表、示波器等。按比较的性质分有，电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。

电容旁路法

当某一电路产生比较奇怪的现象，例如显示器混乱时，可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分。

隔离法

故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较，而且安全可靠。根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围，再配合信号对比、部件交换等方法，一般会很快查到故障之所在。

敲击法

经常会遇到仪器运行时好时坏的现象，这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。

状态调整法

一般来说，在故障未确定前，不要随便触动电路中的元器件特别是可调整式器件更是如此，例电位器等。但是如果无纸记录仪事先采取复参考措施（例如，在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等），必要时还是允许触动的。也许改变之后有时故障会消除。

IC的电源和地端；对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端，观察对故障现象的影响。如果彩色无纸记录仪电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失，则确定故障就出现在这一级电路中。

仪器技术

传感技术

传感技术不仅是仪器仪表实现检测的基础，也是仪器仪表实现控制的基础。这不仅因为控制必须以检测输入的信息为基础，并且是由于控制达到的精度和状态，必需感知，否则不明确控制效果的控制仍然是盲目的控制。

广义而言传感技术必须感知三方面的信息，它们是客观世界的状态和信息，被测控系统的状态和信息以及操作人员需了解的状态信息和操控指示。在这里应注意到客观世界无穷无尽，测控系统对客观世界的感知主要集中于与目标相关的客观环境（简称既定目标环境），既定目标环境之外的环境信息可通过其它方法采集。被测控系统可以是简单的物或单一的样本，可以是复杂的无人直接操纵的自动系统，可以是有人（群）在内操作的大型自动化系统或社会活动系统，也可以是人体。以人体健康、生理、心理状态为目标的传感技术是医疗诊治仪器的基础和核心。操作人员可以是单人，但在系统化、网络化的情况下常为不同岗位下的操作人员群体。

窄义而言，传感技术主要是客观世界有用信息的检测，它包括有用被测量敏感技术，涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术；信息融合技术，涉及传感器分布，微弱信号提取（增强），传感信息融合，成像等技术，传感器制造技术，涉及微加工，生物芯片，新工艺等技术。

系统集成

系统集成技术直接影响仪器仪表和测量控制科学技术的应用广度和水平，特别是对大工程、大系统、大型装置的自动化程度和效益有决定性影响，它是系统级层次上的信息融合控制技术，包括系统的需求分析和建模技术，物理层配置技术，系统各部份信息通信转换技术，应用层控制策略实施技术等。在操作人员为多种不同岗位的操作群体情况下，还包括各级操作人员需求分析技术。

智能控制

智能控制技术是人类以接近最佳方式，通过测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统达到既定目标的技术，是直接涉及测控系统的效益发挥的技术，是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。从发展趋势看，在企业信息化ERP/MES/PCS三级结构的计算机测控系统中，软件的价格已超过硬件的3倍。而有关石化、冶金、电力、制药行业中自动化测控系统的先进控制软件价格就超过系统硬件价格。智能控制技术包括仿人的特征提取技术，目标自动辨识技术，知识的自学习技术，环境的自适应技术，最佳决策技术等。

人机界面

人机界面技术主要为方便仪器仪表操作人员或配有仪器仪表的主设备、主系统的操作员操作仪器仪表或主设备、主系统服务。它使仪器仪表成为人类认识世界、改造世界的直接操作工具。仪器仪表、甚至配有仪器仪表的主设备、主系统的可操作性、可维护性主要由人机界面技术完成。仪器仪表具有一个美观、精致、操作简单、维护方便的人机界面，常成为人们选用仪器仪表及配有仪器仪表的主设备、主系统的一个重要条件。

人机友好界面技术包括显示技术、硬拷贝技术、人机对话技术、故障人工干预技术等。考虑到操作人员从单机单人向系统化、网络化情况下的许多不同岗位的操作人员群体发展、人机友好界面技术正向人机大系统技术发展。此外，随着仪器仪表的系统化、网络化发展，识别特定操作人员、防止非操作人员的介入技术也日益受到重视。

可靠性

随着仪器仪表和测控系统应用领域的日益扩大，可靠性技术特别是在一些军事、航空航天、电力、核工业设施，大型工程和工业生产中起到提高战斗力和维护正常工作的重要作用。这些部门一旦出现故障，将导致灾难性的后果。因此装置的可靠性、安全性、可维性、特别是包括受测控系统在内的整个系统的可靠性、安全性、可维性显得特别重要。像2003年8月15日美国、加拿大大面积停电的事故，是决不应由部分设备故障而扩展造成！

仪器仪表和测控系统的可靠性技术除了测控装置和测控系统自身的可靠性技术外，同时还要包括受测控装置和系统出现故障时的故障处理技术。测控装置和系统可靠性包括故障的自诊断、自隔离技术，故障自修复技术，容错技术，可靠性设计技术，可靠性制造技术等。

防护等级

第1个数字：

为0-表示没有防护对外界的人或物无特殊防护。

为1-表示防止>50mm的固体物体侵入，防止人体（手掌）因意外而接触到电器内部的零件，防止>50mm的外物侵入。

为2-表示防止>12mm的固体物体侵入，防止人体（手指）因意外而接触到电器内部的零件；防止>12mm的外物侵入。

为3-表示防止>2.5mm的固体物体侵入，防止>2.5mm的细小外物而接触到电器内部的零件。

为4-表示防止>1.0mm的固体物体侵入，防止>1.0mm的微小外物而接触到电器内部的零件。

为5-表示防尘，完全防止外物侵入，且侵入的灰尘量不会影响电器的正常工作。

为6-表示防尘，完全防止外物侵入，且可完全防止灰尘侵入。

第2个数字：

为0-表示没有防护。

为1-表示防止滴水侵入，垂直滴下的水滴不会对电器造成有害影响。

为2-表示倾斜15时仍可防止滴水侵入，仪器仪表和电器倾斜15时滴水不会对电器造成有害影响。

为3-表示防止喷洒的水侵入，防雨，或防止与垂直<60方向所喷洒的水侵入仪器仪表和电器造成损坏。

为4-表示防止飞溅的水侵入，防止各方向飞溅的水侵入仪器仪表和电器造成损坏。

为5-表示防止喷射的水侵入，防止各方向喷射的水侵入仪器仪表造成损坏。

为6-表示防止大浪侵入，防止大浪侵入安装在甲板上的仪器仪表和电器造成损坏。

为7-表示防止浸水时水的侵入，仪器仪表和电器浸在水中一定时间或在一定标准的水压下，能确保仪器仪表和电器不因进水而造成损坏。

为8-表示防止沉没时水的侵入，仪器仪表和电器无限期的沉没在一定标准的水压下，能确保仪器仪表不因进水而造成损坏。

应用效果

1、 集中管理各地客户资源，统一客户信息的平台。

2、 提高工作效率，并对现有资源进行整合、共享。

3、 使业务人员的行为更加有效，了解业务员的行动状态。

4、 梳理业务状态，实现销售的过程化管理。

发展史

古代工具

1.称重器和计时器人类最早的度量器具是称重器和计时器，反映了人类早期的认识和生活需求。现已发现公元前2500年使用天平的证据，而在普通贸易中使用天平的最早迹象是在公元前1350年。天平杆为木制，砝码则是用青铜做成的各类鸟兽形状。原始的计时器主要有影钟、水钟和水运天文台3种。公元前1450年，古埃及就有绿石板影钟。至公元14世纪，用以表示时间的唯一可靠的方法是日晷或影钟。

公元前600年至公元前525年，也有用棕榈叶和铅垂线记录夜间时间和特定天体的仪器。当天体通过子午线时，从棕榈叶的开口中观察到天体穿过铅垂线的过程。在中国江苏仪征,出土了东汉中期的小型折叠铜质民间测影仪器。

2.指南针、浑天仪、地动仪

在中国，公元前300～公元前100年，有人利用天然磁石的性质，发明了磁罗盘，即定向仪器；指南针到宋代发展成熟。中国西夏时候就有观测和记录天文的仪器，叫浑天仪元代的郭守仪(1231年～1361年)对浑天仪进行了改造，制成简仪，其制造水平在当时遥遥领先，其原理在现代工程测量、地形观测和航海仪器中广泛使用。东汉时期，张衡发明了世界上第一台自动天文仪——浑天仪和世界上第一台观测气象的候风仪，开创了人类使用仪器测量地震的历史。

（二）中世纪的仪器

至1500年，世界上已有了精密仪器。这时的天文仪器已经比较精确，主要有赤道经纬仪、子午浑仪、视差仪，以及希腊的角度仪、水准仪及星盘等；计时仪器有便携式日昝和水钟；计算和证明仪器有天球仪、日历、小时计算器等。这些仪器的制造工艺和使用材料等在当时都有相当高的水平和测量精度。780年，穆斯林造币厂的工人把天平放在密闭容器中，以两次的称量结果相比较，天平经过无数次摆动达到平衡后读取数据，能称出1 /3毫克。这是分析天平的始祖。

（三）文艺复兴时期的科学仪器

15世纪后期，随着自然科学的发展，早期的科学仪器也以不同的背景和形式逐渐形成，主要有光学仪器、温度计、摆钟、数学仪器等。

光学仪器

1590年左右，荷兰人扎哈里那斯·詹森制造了第一个非常精确的复合显微镜，这就是今天人们常说的显微镜。

另一荷兰人汉斯·利佩于1608年发明了单筒望远镜，后来又发明了双筒望远镜。伽利略把望远镜和显微镜第一次用于科学实验,并于1609年后制造了第一台长29米、直径42毫米的铅管仪器，所以后来人们常把伽利略作为望远镜和显微镜的实际发明者。1611年，刻卜勒出版了《屈光学》，解释了望远镜和显微镜的光学原理，并提出了“天文望远镜”的设想。再后来，沙伊纳制造第一架天文望远镜，牛顿于1668年制成了第一架天文反射望远镜。

18世纪后半叶，所有的光学仪器都是在开普勒式透镜组合的基础上改造。

温度计

伽利略在他早期的实验中，用玻璃管制成了空气温度计。后来，托斯卡斯的大公斐迪南二世改良制成液体温度计。

大约1714年，华伦海特创造了以其名字命名的温度计，被称为华氏温度计。17世纪末，气压计和温度计与刻度标尺、指针和其它配件配合安装在一起，成为仪器大家庭中的重要组成部分，也是仪器制造贸易中的重要部分。

数学仪器

英格兰的吉米尼( Thomas Gemini)率先进行数学仪器(1524年～1562年)的制造，之后不久英国雕刻匠和制模匠科尔(Humfray Cole)开始从事仪器的专门制作，从此开始出现了大批的仪器供应商，产品范围也由星盘、日昝和象限仪扩展到观测和测量用仪器，以及一系列演示“自然科学实验”的仪器。

其它仪器

到1650年后，新型的精密仪器就不断地被制造出来。如测量用的圆周仪、量角器，航海用的高度观测仪和反向式八分仪，绘图和校仪用的分度尺和绘图仪，还有经纬仪、气泡水平仪、新型望远准镜、测探仪、海水取暖器、玻意尔制造的比重计、摆钟，等等。这些精密仪器为17世纪后自然科学的发展提供了重要保障，是科学技术发展的标志，也为科学仪器的进一步发展打下了良好的基础。

近代仪表

到了18世纪初，由于科学研究和科学课堂的需求，制造者们开始设计和生产标准的仪器和配件；仪表工匠与其它专业制造者联合起来，制造了光学、气动、磁力和电力等方面的仪器，从此将仪器与仪表正式结合起来，使仪器仪表融为一体，成为一个专门的学科。

以蒸汽机的发明为标志，一种将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，引起了18世纪的工业革命，人类进入了工业化时代。

1800年，英国的特里维西克设计了可安装在较大车体上的高压蒸汽机，这是机车的雏型。英国的史蒂芬孙将机车不断改进，在1829年创造了“火箭”号蒸汽机车，该机车拖带一节载有30位乘客的车厢，时速达46公里/时，引起了各国的重视，开创了铁路时代。

自从奥斯特在1820发现了电流的磁效应,奥斯特做了六十多个实验，考察电流对磁针作用的强弱、电流对磁针的影响；并在1820年7月21日发表了题为《关于磁针上电流碰撞的实验》的论文，向科学界宣布了电流的磁效应，揭开了电磁学的序幕，标志着电磁学时代的到来。

1831年8月26日，法拉第用伏打电池在给一组线圈通电（或断电）的瞬间，在另一组线圈获得的感生电流，称之为“伏打电感应”。同年10月17日，法拉第完成了在磁体与闭合线圈相对运动时在闭合线圈中激发电流的实验，称之为“磁电感应”，并提出磁场的概念，实现了“磁生电”，创造电磁力学，设计了圆盘发电机，宣告了电气时代的到来，以电磁为核心的第一代电磁式仪器开始逐步走向成熟。

3.麦克斯韦继法拉第之后集电磁学大成，在1865年他预言了电磁波的存在，说并指出电磁波只可能是横波，计算出电磁波的传播速度等于光速。麦克斯韦于1873年建立电磁理论，在出版的科学名著《电磁理论》中系统、全面、完美地阐述了电磁场理论，成为经典物理学的重要支柱之一。4.1886 年至1888 年，德国物理学家赫兹通过试验验证了麦克斯韦尔的理论，证明了无线电辐射具有波的所有特性，进而发现了无线电波，设计出了雷达，开启了无线电波通信技术，使远距离无线测量仪器的出现成为可能，让电话、电视等电器有了飞跃发展。

随着X射线、γ射线先后被德国科学家伦琴、法国科学家P.V.维拉德发现，因其超强穿透力这一特性，使仪器的功能与概念被进一步推向更深的领域，如广东正业的X光检查机、检孔机ASIDA－JK2400、线宽检测仪等仪器，就采用了X射线、γ射线的超强穿透力研发的先进检测仪器设备。

6.20世纪初，电子技术的发展使各类电子仪器快速产生，如今后普及全球的电子计算机，便是从这一时代开始崛起的。同时，随着工业化程度的不断提高，各行各业的电子仪器如雨后春笋般地出现，如计量、分析、生物、天文、汽车、电力、石油、化工仪器等。

电子仪器的产生使仪器仪表从模拟式仪器过渡到数字式仪器。

发展趋势

20世纪中期以后，随着自动控制理论的产生和自动控制技术的成熟，以A /D (数字/模拟转换)环节为基础的数字式仪器得到快速发展。

伴随着计算机、通讯、软件和新材料、新技术等的快速发展与成熟，人工智能、在线测控成为可能，使仪器走向智能化、虚拟化、网络化。

数字仪器、智能仪器、个人计算机仪器、虚拟仪器和网络仪器代表了20世纪现代科学仪器发展的主流与方向。

十二五”期间工信部已把传感器及智能化仪器仪表摆到推动制造业转型升级的重要位置，在工信部相关资源中对传感器及智能化仪器仪表的研发及产业化予以支持。

数字化是智能仪器、个人仪器和虚拟仪器的基础，是计算机技术进入测量仪器的前提。广泛应用于电子数字计算机、数控技术、通讯设备、数字仪表等方面，诸如人类第一台电子数字计算机ENIAC，爱思达金相显微镜，体视显微镜，X光检查机等。

智能仪器

智能仪器是把一个微型计算机系统嵌入到数字式电子测量仪器中而构成的独立式仪器。

嵌入的计算机系统可以是芯片级，如单片机、数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)等，模板级如PC - 4。也可以是系统级，如微型计算机系统，可编程单芯片系统( System on a ProgrammableChip,SOPC)等。

智能仪器在结构上自成一体，有的仪器内部还带有专用的微型计算机系统和通用接口总线( General Purpose Interface Bus,GP IB)接口，能独立完成测试。智能仪器由于引入了计算机，功能强大，性能优异，使用灵活、方便，是现阶段高档电子仪器的主体。如离子污染测试仪，上PIN机，双盘研磨机，剥离强度测试仪，拉脱强度测试仪等都采用智能技术的现代化精密检测仪器，又比如纳米智能机器人。

个人仪

把测试功能的硬件模块，做成一个I/O插卡(仪器卡),直接插入个人计算机( PC)扩展插槽，再配置相应的测试软件，使计算机能够完成测量仪器的功能，构成一个以PC为基础的个人计算机仪器。个人计算机仪器充分吸取了GP IB标准化和智能仪器智能化的优点，同时又能共享PC机的硬件、外设和软件资源，使其显示出强大的生命力。

虚拟仪器

虚拟技术是利用计算机界面和在线帮助功能，建立仪器虚拟板面，通过计算操作完成对对象的测试分析功能。

虚拟仪器实质上是“软硬结合”、“虚实结合”的产物。它充分利用计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。在虚拟仪器中，硬件只是信号传输的介质，软件才是整个仪器系统的关键。

用户可根据自己的需要通过编制不同的测试软件来构建不同功能的测试系统。其中，许多硬件功能可直接由软件实现，系统具有极强的通用性和多功能性。

网络仪器

基于Internet和Intranet的网络仪器是计算机技术、虚拟技术、网络技术的完美结合，代表了当前和今后仪器仪表领域的发展潮流，已在测量与测控领域内显现。如网络化流量计、网络化传感器、网络化示波器、网络化分析仪和网络化计量表等，都成为人们的新宠。

网络化仪器可实现任意时间、任何地点对系统的远程访问，实时获得仪器的工作状态；通过友好的用户界面，不仅可对远程仪器进行功能控制和状态检测，还能将远程仪器测得的数据快速传递给本地计算机。与传统的仪器相比，网络仪器具有无可比拟的优势，如功能分散、危险分散、地理分散、管理集中、通信功能强、网络隔离度高、分布广泛；系统操作简单，人机界面友好，便于扩展和维护；通信标准公开、一致、开放，仪器间信息资源共享,具有互操作性，可组建大规模分布式测控网络，等等。因此，网络仪器已成为现代仪器仪表发展的突出方向。

行业趋势

诺美观点：我国仪器仪表产业虽然发展迅速，但暴露的问题也较多，阻碍了产业产业实现又好又快发展的步伐，在此背景下全行业应努力实现产业转型，提高研发力度，同时也希望国家加大对仪器仪表工业的重视和支持，协商并给予必要的扶植政策。

仪器仪表应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各个方面，在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。据（2014年中国仪器仪表行业概况分析）分析，由于其地位特殊、作用大，对国民经济有巨大倍增和拉动作用，有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。具体的需求主要分为以下几个方面：

（1）高水平的科学研究和高新技术产业的迅速发展提高了对仪器仪表的需求，也深刻认识到工业控制对控制理论的需求，而且鼓励引导科学家们去更多关注自动理论的研究工作。

（2）仪器仪表已成为现代国防建设所需装备的重要组成部分，我国航天工业固定资产的1/3 是仪器仪表和计算机；运载火箭的仪器开支占全部研制经费的1/2 左右；导弹的高精度制导、控制，航天经纬测量和红外成像、专用高温实验设备等都是国防装备中的重点产品。

（3）仪器仪表广泛应用于装备、改造传统产业工艺流程的测量和控制，是现代化大型重点成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。据有关资料显示，随着装备水平的提高，仪器仪表在工程设备总投资中的比重已达到18%左右；现代化的宝钢技术装备投资中，有1/3 的经费用于购置仪器和自控系统。

（4）仪器仪表在探索人类社会可持续发展、抵御自然灾害、实施有关法律（质量、商检、计量、环保等）的过程中作为重要实施手段和保障工业被普遍采用。

分类

分类标准

仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。按使用目的和用途来分，主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。

产品仪表

属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器，分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强，批量较大，或为仪器仪表工业所必需的基础。

特征分类

各类仪器仪表按不同特征，例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、回路显示仪表、调节仪表和执行器等；其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等；温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表；接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。

其它分类

其他各类仪器仪表的分类法大体类似，主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准，仪器仪表的命名也存在类似情况。

在现实实际工作中，我们经常将仪器仪表分为两个大类：自动化仪表和便携式仪器仪表，自动化仪表指需要固定安装在现场的仪表，也称现场安装仪器仪表或者表盘安装仪器仪表，这类仪表需要和其他设备配套使用，以完成某一项或几项功能；便携式仪器仪表是指单独使用，有时也叫检测仪器仪表，一般分台式和手持两种。

仪器仪表还有一种分类，叫一次仪表和二次仪表，一次仪表指传感器这类直接感触被测信号的部分，二次仪表指放大、显示、传递信号部分。

特点

软件化

随着微电子技术的发展，微处理器的速度越来越快，价格越来越低，已被广泛应用于仪器仪表中，使得一些实时性要求很高，原本由硬件完成的功能，可以通过软件来实现。甚至许多原来用硬件电路难以解诀或根本无法解决的问题，也可以采用软件技术很好地加以解决。数字信号处理技术的发展和高速数字信号处理器的广泛采用，极大地增强了仪器的信号处理能力。数字滤波、FFT、相关、卷积等是信号处理的常用方法，其共同特点是，算法的主要运算都是由迭代式的乘和加组成，这些运算如果在通用微机上用软件完成，运算时间较长，而数字信号处理器通过硬件完成上述乘、加运算，大大提高了仪器性能，推动了数字信号处理技术在仪器仪表领域的广泛应用。

集成化

大规模集成电路LSI技术发展到今天，集成电路的密度越来越高，体积越来越小，内部结构越来越复杂，功能也越来越强大，从而大大提高了每个模块进而整个仪器系统的集成度。模块化功能硬件是现代仪器仪表的一个强有力的支持，它使得仪器更加灵活，仪器的硬件组成更加简洁，比如在需要增加某种测试功能时，只需增加少量的模块化功能硬件，再调用相应的软件来使用此硬件即可。

参数整定

随着各种现场可编程器件和在线编程技术的发展，仪器仪表的参数甚至结构不必在设计时就确定，而是可以在仪器使用的现场实时置入和动态修改。

通用化

现代仪器仪表强调软件的作用，选配一个或几个带共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平台，通过调用不同的软件来扩展或组成各种功能的仪器或系统。一台仪器大致可分解为三个部分：1）数据的采集；2）数据的分析与处理；3）存储、显示或输出。传统的仪器是由厂家将上述三类功能部件根据仪器功能按固定的方式组建，一般一种仪器只有一种或数种功能。而现代仪器则是将具有上述一种或多种功能的通用硬件模块组合起来，通过编制不同的软件来构成任何一种仪器。

性能

衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示，例如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等。0.1级表仪表总的误差不超过±1.0%范围。精确度等级数小，说明仪表的系统误差和随机误差都小，也就是这种仪表精密。灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比，它反映仪表能够测量的最小被测量。响应时间是指仪表输入一个阶跃量时，其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔，一般规定以到达稳定值的95%时的时间为准。此外，还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。

市场分析

中、低档电工仪器仪表产品国内市场占有率达到95%，高档产品的国内市场占有率和中低档产品的国外市场占有率在现有基础上有大幅度提高。中国仪表产业在2010年的市场发展将有望提高。产品结构调整目标。其中工业自动化仪表，重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用的自动化仪表。产品技术水平达到20世纪90年代后期国外先进水平，2005年销售额占到国产仪表销售额的30%。面向市场，全面扩大服务领域，推进仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，“十五”末数字仪表的品种数达到60%以上。

冬季保温

采取的措施通常有：选型，保温伴热，维护（点巡检、排污）等。

选型措施

选带保温装置型仪表。根据仪表的类别用途及拟安装地理位置，提出该仪表的保温防冻需求，再提交与厂家来处理。

北方有的地方昼夜温差太大，夜间可以到达－20多度，若从选型上解决则性价比相当大不合算．而选择

保温措施

用保温材料保温，即用保温材料将仪表易冻或怕冻的部位包起来。冬季来临时要检查、经常排污，防止包装的保温材料破损。

伴热措施

1、蒸汽伴热措施

即使用管蒸汽暖气保温。冬季保温送汽之前要检查一下蒸汽保温管路是否畅通或堵塞。最好蒸汽是24小时通的，不要太热，有时还要根据天气温度变化来调整供保温汽量，以防止温度太高使变送器引压管内冷凝液汽化影响变送器工作或因温度太低使变送器引压管内冷凝液冷冻影响变送器工作畅通。

2、保温保护箱措施

a、电热管伴热保温箱，由箱体、加热器、仪表托架等三大部分组成，其结构形式与保护箱相同，所不同的是箱内装有电器加热装置，起结构形式如图，电热装置是由电热管，温度控制器组成，箱体侧面装有插座，当接通电源后，箱内加热到所需温度时，再由温度控制器接通电源继续升温。通过反复工作使箱内温度能保持在一定范围内。其恒温加热器主要参数：

⑴、额定电压200V.50Hz

⑵、额定功率300～500W

⑶、控制温度可由用户自定

⑷、恒温加热器也可做成防爆型

⑸、电热管材料有三种：即铜管、碳钢管、不锈钢管。

b、蒸气管伴热保温箱，伴热管是用金属管制成S型结构.箱体上下采用焊接式穿板接头与伴热管焊接而成，伴热管安装在箱内为上进下出，通过蒸气在管腔内的循环而达到加热目的。伴热管材料一般分为两种，即紫铜管，无缝钢管（碳钢）。

c、为关键仪表箱再加一层保温棉，在保温箱门口和进出管线口加胶密封，可达到仪表系统更佳保温防冻效果。

3、电加热带措施

电伴热保温技术是一种新型的由电能直接转化为热能的供暖技术。加装保温电缆，将伴热带，缠绕在仪表上，或粘在仪表柜内部（但要注意所用伴热带的长度，要经济适度）。

适用于管道、阀门、泵体的伴热、防冻和保温或者维持仪表管线工艺温度的单相恒功率电热带，单位长度发热量恒定，输出功率不受环境温度变化而改变，使用长度和功率成正比，在安装时可以任意剪接，但必须保留有一个发热节（即至少2.5m），外层编织层具有传热、散热作用，同时能作为防静电的安全接地。主要用于各种管道、仪表的防冻、保温，最高维持温度150℃。注意：对温度要求严格控制的液体管线的伴热和保温（须配用温度控制器）。

市场上还有一种产品，是软包装的电伴热保护套，专门用于空间比较狭小的仪表伴热，防爆，主要安装在仪表的引压管段和阀门处。

维护措施

1、安装措施 合理选择安装地点：干燥、无雨雪滴漏的地方。

2、点检措施 有条件时由专人每日对保温材料的是否破损、蒸汽管路的是否堵塞进行技术确认与技术处置。

3、报警措施 有条件的可加装蒸汽泄露或断电状态的声光报警小装置，以方便保温防冻措施隐患的发现与及时整治。

4、巡检措施 由区域仪表维护责任人按预定巡检路线定时巡检。巡检中要检查保温管线阀门是否正常、保温箱是否正常、疏水装置是否正常、保温材料包装是否完好、电伴热供电元器件是否正常等。对易冻装置仪表进行重点检查并做好巡检记录，进行仪表及其保温防冻措施进行干燥、完整、洁净的维护保养，及时解决现场发生的保温伴热问题。

应用领域

仪器仪表应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、文教卫生、人民生活等各方面，在国民经济建设各行各业的运行过程中承担着把关者和指导者的任务。由于其地位特殊、作用大，对国民经济有巨大倍增和拉动作用，有着良好的市场需求和巨大的发展潜力。

（一）仪器仪表行业市场需求对象及覆盖范围 具体的需求对象可以从以下几个方面进行表述：

.在人类社会进入知识经济时代、信息技术高速发展的背景下，仪器仪表及其测量控制技术得到日益广泛应用，给仪器仪表行业的快速发展提供了良好契机。仪器仪表是信息产业的源头和组成部分，是信息技术的重要基础。钱学森院士对新技术革命有如下论述："新技术革命的关键技术是信息技术，信息技术是测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成，测量技术则是关键和基础。"国际上也将信息技术生产行业定性为计算机、通讯、仪器仪表三个行业。

.仪器仪表广泛应用于装备、改造传统产业的工艺流程的测量和控制，是现代化大型重点成套装备的重要组成部分，是信息化带动工业化的重要纽带。据有关资料显示，随着装备水平的提高，仪器仪表在工程设备总投资中的比重已达到18%左右；现代化的宝钢技术装备投资中，有1/3的经费用于购置仪器和自控系统。

.仪器仪表已成为现代国防建设技术装备的重要组成部分，中国航天工业的固定资产1/3是仪器仪表和计算机；运载火箭的仪器开支占全部研制经费的1/2左右；导弹的高精度制导、控制，航天精纬测量和红外成像、专用高温实验设备等都是国防装备中的重点产品。

.仪器仪表在探索人类社会可持续发展、抵御自然灾害、依法治国并实施有关法律（质量、商检、计量、环保等）的过程中作为重要实施手段和保障工业被普遍采用。

高水平的科学研究和高新技术产业的迅速发展提高了对仪器仪表的需求，仪器仪表在实施科教兴国、知识创新和技术创新的过程中，正发挥十分重要的作用。各项高水平的科学实验离不开科学仪器，现代科学的进步也越来越依靠尖端仪器的发展。现代生物、医学、生态环境保护、新材料（纳米材料等）、现代农业等诸多领域的发展，同样是建立在尖端精密仪器科技发展的基础上。

故障诊断

1、敲击手压法

我们使用仪器时，经常会遇到仪器运行时好时坏的现象，这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。

所谓的“敲击”就是对可能产生故障的部位，通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件，看看是否会引起出错或停机故障。所谓“手压”就是在故障出现时，关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢，再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常，再敲打又不正常时，最好先将所有接头重插牢再试，若不成功，只好另想其它办法。

2、观察法

利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候，损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点；烧坏的器件会产生一些特殊的气味；短路的芯片会发烫；用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。

3、排除法

所谓的排除法是通过拔插机内一些插件板、器件来判断故障原因的方法。当拔除某一插件板或器件后仪表恢复正常，就说明故障发生在那里。

4、替换法

要求有两台同型号的仪器或有足够的备件。将一个好的备品与故障机上的同一元器件进行替换，看故障是否消除。

5、对比法

要求有两台同型号的仪表，并有一台是正常运行的。使用这种方法还要具备必要的设备，例如，万用表、示波器等。按比较的性质分有，电压比较、波形比较、静态阻抗比较、输出结果比较、电流比较等。

具体方法是：让有故障的仪表和正常仪表在相同情况下运行，而后检测一些点的信号再比较所测的两组信号，若有不同，则可以断定故障出在这里。这种方法要求维修人员具有相当的知识和技能。

6、升降温法

有时，仪表工作较长时间，或在夏季工作环境温度较高时就会出现故障，关机检查正常，停一段时间再开机又正常，过一会儿又出现故障。这种现象是由于个别IC或元器件性能差，高温特性参数达不到指标要求所致。为了找出故障原因，可采用升降温法。

所谓降温，就是在故障出现时，用棉纤将无水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降温，观察故障是否消除。所谓升温就是人为地将环境温度升高，比如用电烙铁放近有疑点的部位(注意切不可将温度升得太高以致损坏正常器件)试看故障是否出现。

7、骑肩法

骑肩法也称并联法。把一块好的IC芯片安在要检查的芯片之上，或者把好的元器件(电阻电容、二极管、三极管等)与要检查的元器件并联，保持良好接触，如果故障出自于器件内部开路或接触不良等原因，则采用这种方法可以排除。

8、电容旁路法

当某一电路产生比较奇怪的现象，例如显示器混乱时，可以用电容旁路法确定大概出故障的电路部分。将电容跨接在IC的电源和地端；对晶体管电路跨接在基极输入端或集电极输出端，观察对故障现象的影响。如果电容旁路输入端无效而旁路它的输出端时故障现象消失，则确定故障就出现在这一级电路中。

9、状态调整法

一般来说，在故障未确定前，不要随便触动电路中的元器件，特别是可调整式器件更是如此，例电位器等。但是如果事先采取复参考措施(例如，在未触动前先做好位置记号或测出电压值或电阻值等)，必要时还是允许触动的。也许改变之后有时故障会消除。

10、隔离法

故障隔离法不需要相同型号的设备或备件作比较，而且安全可靠。根据故障检测流程图，分割包围逐步缩小故障搜索范围，再配合信号对比、部件交换等方法，一般会很快查到故障之所在。

未来发展

我国仪器仪表产业未来十年，应牢牢抓住发展的战略机遇期，面向传统产业改造提升和战略性新兴产业发展的需求，针对制造过程中的感知、分析、决策、控制和执行等环节，融合集成先进制造、信息和智能等技术，实现制造业的自动化、智能化、精益化和绿色化，朝向以下几个重点发展方向不断向前发展：

重点发展：

1、高档数控机床与基础制造装备：

加快实施《高档数控机床与基础制造装备》科技重大专项，加强专项研究成果的示范应用和产业化进程。重点发展高速、精密、复合数控金切机床、重型数控金切机床、数控特种加工机床、大型数控成形冲压设备;重型锻压设备、清洁高效铸造设备、新型焊接设备、大型清洁热处理与表面处理设备、非金属成型设备、新材料制备装备、高档数控系统、数控机床功能部件、数字化工具系统及量仪。

2、智能控制系统：

重点发展综合性分散型控制系统DCS，具有与现场总线设备实现动态数据交换功能的现场总线控制系统FCS，逻辑控制、运动控制、模拟控制等功能有机集成的可编程控制系统PLC，先进高效发动机及其智能控制系统，新能源、新材料、节能环保等新兴产业所需要的专用控制系统。

3、自动化成套生产线：

重点发展百万吨级及以上大型乙烯、大型PTA自动化生产线的系统集成，大型煤化工自动化关键装备;大型液化天然气生产储能自动化关键装备、大型天然气长距离输送系统;高效棉纺、短流程染整自动化生产线;大型煤炭井下自动化综合采掘成套设备及大型露天矿自动化成套设备。

4、精密和智能仪器仪表与试验设备：

重点发展高精度、高稳定性、智能化压力、流量、物位、成份仪表与高可靠执行器，智能电网先进量测仪器仪表AMI，材料分析精密测试仪器与力学性能测试设备，新型无损检测及环境、多用热值测定仪、安全检测仪器，国防特种测试仪器等各类试验设备。

5、关键基础零部件、元器件及通用部件：

重点发展高可靠性力敏、磁敏等传感器，新型复合、光纤、MEMS、生物传感器，仪表专用芯片，色谱、光谱、多用热值测定仪、质谱检测器件;高参数、高精密和高可靠性轴承、液压/气动/密封元件、齿轮传动装置及大型、精密、复杂、长寿命模具;电力电子器件及变频调速装置。

6、智能专用装备：

重点发展机器人产业;矿山用智能自卸电铲、智能化全断面掘进机、快速集成柔性施工装备为代表的智能化大型施工机械;数字化、智能化、高速多功能印刷机械;大型先进高效智能化农业机械。

仪表行

我国从1953年起实行了第一个五年计划，重点发展对象之一为仪器仪表，从十一五到十二五，我国的仪器仪表不断的发展，不断地呈现出新的趋势，取得了很多良好的成果。相关专家指出，在十二五期间仪器仪表行业进入蜕变期。

五年计划是我国国民经济计划的一部分，主要是对全国重大建设项目、生产力分布和国民经济重要比例关系等作出规划，为国民经济发展远景规定目标和方向。我国从1953起进行了第一个五年计划，至今已经进入了十二五规划期间。

尽管我国仪器仪表由于起步较晚，但经过九五期间的迅速发展，已经形成为了较为全面的产、研、销体系。十五期间，我国重点发展了八大类仪器仪表以调整产品结构，包括工业自动化仪表、电工仪器仪表、科学测试仪器、环保仪器仪表、仪器仪表元器件、医疗仪器、信息技术电测仪器、尖端测量仪器。这使得我国仪器仪表有了长足的发展。

随着十五期间我国成功加入WTO，我国仪器仪表行业进出口额都有了大幅度增长，尤其是出口数量有了显着增加，在2003年年我国成为了亚洲第二大仪器仪表生产国家，仅次于日本。在进入十五晚期，我国仪器仪表更加注重高科技产业的发展，医疗设备及仪器仪表制造业增幅明显。

进入十一五时期，我国仪器仪表进入了快速发展阶段，产业规模不断扩大，产品品种更加齐全，实现了年均20%的超高速增幅，而且利润率也呈现快速增长。尽管期间2008年的全球金融危机对我国仪器仪表行业发展造成了一定影响，进出口逆差突破了百亿美元。但是2009年我国仪器仪表产业复合增长率就达到了8.88%，2010年更是实现了8085亿元工业总产值。

十一五时期仪器仪表的告诉发展主要是由于我国国民经济的迅猛发展，随着两化融合的加深，为仪器仪表带来了极大的市场需求和发展空间。此外，我国仪器仪表行业自身技术水平显着提升，市场份额不断提升，本土企业实力开始显现，也推动仪器仪表行业的高速发展。

进入十二五新时期，我国仪器仪表产业面临着众多机遇，如风电、核电、太阳能等新能源的发展，物联网、智能电网以及高铁和轨道交通业的建设，以及节能降低、低碳减排等新理念趋势，都让仪器仪表有了更广阔的应用和市场需求。随着微电子、计算机、网络和通讯技术的发展，仪器仪表智能化发展已经成为主流趋势，因此我国在十二五期间，将重点发展智能仪器仪表，向高端领域进军，推动行业的整体水平提升。

综上所述，我国的仪器仪表行业在十二五期间处于蜕变时期，成熟的时期即将到来。十二五期间的仪器仪表行业面临着很多的机遇，抓住重点，努力发展，使仪器仪表行业早日脱离蜕变进入更为成熟更为广阔的市场。