检测仪表研究现状与发展趋势论文

不知道这篇符不符你的要求一 概述 在工业生产、科学研究中，几乎所有的参数获取都依靠传感器和检测仪表，一条生产流水线通常使用为数众多的温度、压力、流量、物位、重量、成分传感器和检测仪表。据介绍，2台300MW机组的传感器和检测仪表总数不少于2000，上海赛科一体化项目总共有80000个I/O点和1万多台FF总线装置，其中绝大多数是来自传感器和检测仪表的信号。 即使在日常生活中，人们也越来越离不开传感器和检测仪表，一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器和数台显示仪表，而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只，显示仪表可多达数十台。传感器中，仅汽车发动机用传感器就有很多种，如温度传感器、压力传感器、旋转传感器、流量传感器、位置传感器、浓度传感器、爆震传感器等。在汽车轮胎内嵌入的微型传感器将压力传感器和微型温度传感器集成在一起，同时测出压力和温度，便可通过芯片内运算消去压力测量中的温度影响。微型传感器的使用可以保持轮胎适当充气，避免充气过量或不足，从而可节约燃油10%。再如汽车上的雨量传感器隐藏在前风挡玻璃后面，它能根据落在玻璃上雨水量的大小来调整雨刷的动作，因而大大减少了开车人的烦恼。雨量传感器不是以几个有限的挡位来变换雨刷的动作速度，而是对雨刷的动作速度作无级调节。它有一个发光二级管负责发送远红外线，当玻璃表面干燥时，光线几乎是100%地被反射回来，这样光电二级管就能接收到很多的反射光线，结果是雨刷不动作；当玻璃上的雨水越多时，反射回来的光线就越少，其结果是雨刷动作越快。即使是价格低廉的简易型电动自行车，也至少得装有电压表和车速表。洗衣机、冰箱中也使用了很多传感器和检测仪表。 随着科学技术的发展，传感器和检测仪表在功能上不断扩展，在原理上不断创新，在结构上不断改进，新产品层出不穷。作者从事这一行业已经40多年了，每当接触到一些新产品或了解到行业发展的一些新动态时，往往浮想联翩，这里记下一些只言片语，愿与同行共同切磋。二 功能上不断扩展 最早的传感器都是在就地检测并显示，像弹簧管压力表、水银温度计等，因为需要报警功能，就在显示部分增加了电接点，因为需要远传显示功能，弹簧管压力表中增加了电阻远传器件、电感远传器件，成为远传压力表。目前的传感器和显示仪表在很多情况下仍延续了这种趋势，如为了使测温仪表具有远传功能，可输出电信号的热电偶、热电阻使用非常普遍，但这两类仪表又不具备现场显示功能，所以几年前我们看到上海严胜涛仪器仪表公司的产品中就有双金属测量元件与热电阻测量元件安装在用一根测量管内的产品，它可以是带现场指示，又带热电阻Pt100信号输出一表两用形式的产品；也可以是带现场指示，又带热电阻Pt100信号就地转换成(4～20mA)的温度变送器输出以及报警控制接点输出一表三用的产品。 差压变送器是用来测量差压的，其中大多数是用来测量节流装置所产生的差压，所以带开方功能差压变送器的出现绝不偶然，而同时配温度、压力测量以便完成气体流量测量温度、压力补偿运算的多参数变送器的出现更是在情理之中。为了适应各种矩形堰、梯形堰和V形堰流量测量的需要，最新的变送器(如ABB公司的2600T)不仅具有开方功能，还具有3/2、5/2次方运算功能。为适应球罐、圆筒形卧式容器液体体积测量的需要，还增加了自由编程功能，可进行5阶多项式运算。图1是ABB公司2600T多参数变送器。 测量车辆载重量的汽车衡、轨道衡是从静态车辆开始的，其测量速度慢、需人工介入，难以满足大运输量的发展要求，所以动态汽车衡、动态轨道衡也就诞生了，它们可以在车辆运动状态下自动进行称重，汽车衡、轨道衡的发展就进入了一个新的里程碑。三 原理上不断创新 最早的压力、差压监测仪表应该是水银浮子式和双波纹管式，随后才出现带输出电信号或气动信号的变送器，其结构形式为机械力平衡式，其精确度仅±1%左右。上世纪70年代，变送器从原理上有大的创新，微位移式变送器出现，如电容式、电感式、电阻式和弦振频率式等等，精确度提高到±左右。上世纪80年代，智能变送器出现，精确度又提高到±(～)%。 物位计也有类似的情况，早期的机械式直接接触测量的居多，如重锤式、阻旋式、浮子式、电阻式、电容式等，但在实际使用过程中，因液体介质腐蚀、粘滞或固体介质块度大、埋料等原因，直接接触测量的效果均不理想，而随后出现的超声波式、雷达式等非接触测量原理的物位仪表能较好的解决上述问题，其用量也大大增加。 超声波流量计是一种发展非常迅速的新型流量计，当采用多普勒法时，其精确度较低，常常不能满足现场测量要求，后来采用时差法，精确度提高到±，量程比也扩大了，在大管径的情况下可以替代电磁流量计，而费用却节省了很多。 通常使用的温度计是测量一个点的温度，而DTS(分布式光导纤维温度传感器)可以测量出沿光导纤维整段长度的温度信号值，所以它测量的是一个温度场，但局部温度异常时，可显示异常温度值及异常点位置。光导纤维长度可达10km，温度定位精确度可达1m。 50年代，我国使用的皮带秤都是机械式皮带秤，其物料流量累计的原理是机械积分圆盘，荷重测量是通过杠杆将力转换成在圆盘上转动的转轮的位置，皮带速度测量通过机械方式传动转换成积分圆盘的转速，转轮的转动带动计数器，由此可得出物料累计量。它的精确度低，维护量大，国内用量非常少。国内在50年代后期开始生产电阻应变式重量传感器并应用到皮带秤上，重量测量信号可以采用电信号方式传送，自此之后，机械式皮带秤逐步淘汰，电子皮带秤成为皮带输送机输送物料称重的主流选择。 说到秤时，还应该提一下失重式给料机秤，我们知道静态秤和动态秤相比，称量难度要低得多，而称量精确度又要高得多。常规的给料机秤是在给料机部分(如皮带输送机、螺旋输送机等)进行动态称重，而失重式给料机秤的称重原理是：在给料机上方的料仓上装设静态料仓秤，而在静态料仓秤的显示仪表部分对料仓重量信号进行减法运算，得到单位时间内物料减少的重量，并将它转换成瞬时流量信号。从而以软件方式实现了将静态秤的信号变换成具有动态秤特点的瞬时流量信号，进而可以实现物料量的自动控制。 皮带秤的准确检定一直是个难题，国外通常采用的方法有挂码检定、电信号模拟检定、滚链检定和实物检定。前3种方法都是模拟检定方法，精确度不够高，而实物检定又费时费事。国内的专家努力多年，终于摸索出一种新的模拟检定方法——循环链码检定法，它有点类似滚链检定，但它不像滚链是在原地转动，而是通过一套机械装置始终随皮带循环同步运动， 与实际物料输送情况相比，其模拟程度高，所以用它检定过的皮带秤能达到较高的使用精确度。这种新型检定装置在国内推出后应用已达数百套，特别是在大型电厂应用广泛。 锅炉汽包水位测量对锅炉来说至关重要，不仅就地需要装设玻璃水位计，传送到控制室的水位信号通常要求采用两种以上的测量方式(如差压式、电接点式)同时显示，这些仪表中通常认为就地玻璃水位计最可靠，差压式、电接点式都有可能出故障。现在国内很多锅炉上都采用工业电视直接将就地玻璃水位计的图像传送到控制室显示(就地锅炉压力表的图像也在同一幅画面上显示)，非常直观，水位监控的可靠性也大大提高了。 传感器和检测仪表信号传送一直是业界关心的问题，最早是各自为政，五花八门各种各样信号同时存在，稍后国际上统一为4～20mA一对一传送，以后出现了现场总线的传输方式，多台变送器的数字输出信号可用一根总线来传送，现在已经出现无线传送信号的变送器。工控领域已经应用了无线局域网(WLAN)和无线短程网，如美国霍尼威尔公司2003年推出的XYR5000无线变送器(见图2)，它采用了无线短程网中的ZigBee方式，由干电池供电，可连续工作3～5年，传送距离600m，精确度指标为±。而在一些测点极其分散的场合，例如油田、城市煤气管网、城市供水管网，大气及水环境环保监测等领域，采用基于GPRS/GSM手机短信息传输方式在国内发展迅猛异常。有线一对一传送——现场总线传送——无线传送，这是否是信号传送新的发展趋势呢？

2020年仪器仪表行业实现销售收入亿元，同比增长。在仪器仪表行业的主要大类产品中，分析仪器及装置产量大幅下降，是仪器仪表主要大类产品中产量下降幅度最大的产品。

仪器仪表应用范围广泛

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。根据《国民经济行业分类》(GB/T4754-2017)，仪器仪表制造行业可以分为通用仪表仪器制造、专用仪器仪表制造、钟表与计时仪器制造、光学仪器制造和衡器制造。

分析仪器产量大幅下降

2020年在仪器仪表行业的主要大类产品中，大部分产品产量有所下降。2020年分析仪器及装置产量为万台，大幅下降，是仪器仪表主要大类产品中产量下降幅度最大的产品;电工仪器仪表产量为万台，同比下降，是仪器仪表主要大类产品中，产量最高的产品。

中国仪器仪表行业是一个高速、平稳发展的行业。2020年仪器仪表行业销售收入、利润总额、主业利润率、利润率、经营安全率、销售费用率和管理费用率等7个指标好于2019年同期，其余4个指标差于2019年。

其中2020年仪器仪表行业实现销售收入亿元，同比增长;实现利润总额亿元，同比增长。总体来看，仪器仪表行业运行情况较为稳定。

电工仪表制造行业增长迅速

2020年在仪器仪表子行业中，主营收入排名第一的是自动化仪表制造业，实现营业收入亿元，同比增长。光学仪器制造、电工仪表制造排名第二和第三位，营业收入分别为亿元、亿元。

从利润总额来看，自动化利润总额同样在仪器仪表子行业中排名第一，2020年实现利润总额亿元，同比增长。从增幅来看，电工仪表制造行业利润增幅最大，较2019年同比增长。

更多数据请参考前瞻产业研究院《中国仪器仪表行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

三坐标测量技术广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。下面是我为大家精心推荐的三坐标测量技术论文，希望能够对您有所帮助。

基于三坐标测量仪的精密测量技术研究

摘 要：三坐标测量仪的出现本身就是测量行业的一大革命，它不但大大提高了测量精度，而且也在智能化上有很大的进步，对于测量行业的发展有着很深的影响。为进一步提高我国齿轮行业的产品质量，提高行业竞争力，本文对三坐标测量仪的精密测量技术进行研究，探讨与其他仪器精确度方面的优缺点及发展趋势，从而保证我国齿轮产品的质量。

关键词：三坐标测量仪 测量行业 精密测量技术

中图分类号：TH721 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2013)06(b)-0073-01

三坐标测量仪CMM(Coordinate MeasurMahine)是20世纪60年代后期发展起来的一种高效率、新型、精密的测量设备， 它广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。三坐标测量仪可以进行零部件尺寸、形状和相互位置检测，可以用于划线、定中心孔，尤其对连续曲面进行扫描得到曲面数据及表达。获取表面数据的采集， 是产品逆向工程实现的基础和关键技术之一。

1 三坐标测量仪对测量行业的进步作用

整个测量以及机械行业的快速进步，不断地向三坐标测量仪提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测遥控更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等，同时也为三坐标测量仪科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。

解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量

实现了对基本的几何元素的高效率、高精度测量与评定，解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量，例如箱体零件的孔径与孔位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测。

提高了测量精度

提高了三维测量的测量精度，目前高精度的坐标测量机的单轴精度，每米长度内可达1 um以内，三维空间精度可达1～2 um。对于车间检测用的三坐标测量仪，每米测量精度单轴也达3～4 um。由于三坐标测量仪可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统，从而促进了自动生产线的发展。

提高了测量效率

随着三坐标测量仪的精度不断提高，自动化程序不断发展，促进了三维测量技术的进步，大大地提高了测量效率。尤其是电子计算机的引入，不但便于数据处理，而且可以完成CNC的控制功能，可缩短测量时间达95%以上。

降低用户测量成本

随着激光扫描技术的不断成熟，同时满足了高精度测量(质量检测)和激光扫描(逆向工程)多功能复合型的三坐标测量仪的发展更好地满足了用户需求，大大降低用户测量成本，提高工作效率。

2 坐标测量仪与其他仪器的比较

影像测量仪

作为最初的精密测量仪器，影像测量仪是一个见证了整个行业开始，它提供了发展的产业平台的基础。然而，由于影像测量仪测量技术略显粗糙，因此，二次元影像仪成为行业发展的时代的产物，它是精密测量技术和功能方面，产业的发展提供技术支持。但是，即便如此，二次元影像测量仪还没有完全满足客户的需求检测，它不能提供一个解决方案的立体检查，在这种情况下，开发和生产出三坐标测量仪。当然，在此过程中制造商中过渡阶段的元/m3的出现提供了帮助。这是一个从开始到目前的整个发展阶段的精密测量仪器。

三坐标测量仪

三坐标测量仪采用花岗石仪座，提高了基准平面的精度，缩小了仪器自身的精度误差。活动表座可在仪座的任何位置进行测量。仪座不生锈，使用保管方便。

三坐标测量仪的测量精度是非常高的，三坐标测量仪器和其他测量仪器相比，这点占据一个很大的优势。例如：制造精密量具，总体上是好的，用游标卡尺水平测量工具，测量精度可达+/级。但是，一般水平的三坐标测量仪，测量精度就可以高达+/。

通过上述分析，我们从二次元和三坐标的功能应用上可以看出，相较于二次元影像测量仪，三坐标测量仪可说是更加的功能全面，因为它除了测量工件的长宽参数，还可以检测工件的高，这是影像测量仪所无法达到的。

3 三坐标测量仪测量技术的发展趋势

品种更加灵活多样

在我国，人们已经越来越认识到测量检测和适当的测量装置的重要性，不仅可以帮助用户轻松地提高产品质量，也将提高生产效率，因此获得制造先进的测量设备，可以为用户提供先进的测量解决方案而得到高投资回报率。中国模具未来发展将是更大规模的、高精确度的，要求也会越来越多，多功能复合模具已成为一个热点。提高塑料模具，模具的比例及适应高压气体辅助注射成型过程的模具也将随之发展。物种多样性的变化将更加迅速，这就要求除了精确测量精度高，测量设备也更灵活，更需要轻松的测量环境随时随地方便改造，这样才能跟上发展的步伐。

逐渐向新的应用领域开发

“以市场为导向，以客户为导向”这一趋势使得三坐标测量设备技术现已广泛使用在工业应用领域的大型机器及零部件的精确测量，测量范围大，精度高，而且非常耐用，非常适合工厂环境。世界范围内获得了广泛的认可和肯定，作为行业首选三坐标测量仪器技术，将继续开发新的应用领域的测量。

4 结论

综上所述，随着生产规模日益扩大，加工精度不断提高，除了需要高精度三坐标测量仪的计量室检测外，为了便于直接检测工件，测量往往需要在加工车间进行，或将测量机直接串连到生产线上。检验的零件数量加大，科学化管理程度加强，因而需要各种精度的坐标测量机，以满足生产的需要。随着市场的不断发展壮大，三次元的产品技术也在不断的提高，三坐标测量技术也在不断进步。

参考文献

[1] 刘贵云.大批量定制生产的产品族设计技术综述[J].机械设计，2012(8)：1-4.

[2] 龚先新.大批量定制技术及其应用[M].北京：机械工业出版，2003.

[3] 丁俊健，谈士力，宋晓峰.等.基于BP神经网络的ETO产品配置设计方法[J].工程设计学报，2010，14(3)：199-203.

[4] 刘大有.一个面向大批量定制的重用配置方法[J].电子学报，2011，2：383-388.

[5] 孟静.变型零件NC程序主模板设计[J].中国机械工程，2011，17(18)：1871-1875.

点击下页还有更多>>>三坐标测量技术论文