儀器儀表是用以檢出、測量、觀察、計算各種物理量、物質成分、物性參數等的器具或設備。真空檢漏儀、壓力表、測長儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來說,儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞和數據處理等功能,例如用于工業生產過程自動控制中的氣動調節儀表,和電動調節儀表,以及集散型儀表控制系統也皆屬于儀器儀表。
儀(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)能(neng)改(gai)善、擴(kuo)展或(huo)補(bu)充人(ren)的官能(neng)。人(ren)們用感(gan)覺器(qi)官去視、聽、嘗、摸外部(bu)事物,而顯微(wei)鏡(jing)、望遠鏡(jing)、聲級計(ji)(ji)、酸度(du)計(ji)(ji)、高溫計(ji)(ji)等儀(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao),可以改(gai)善和(he)擴(kuo)展人(ren)的這些官能(neng);另外,有些儀(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)如磁強(qiang)計(ji)(ji)、射線計(ji)(ji)數(shu)計(ji)(ji)等可感(gan)受和(he)測(ce)量(liang)到(dao)人(ren)的感(gan)覺器(qi)官所不能(neng)感(gan)受到(dao)的物理(li)量(liang);還有些儀(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)表(biao)(biao)(biao)可以超過人(ren)的能(neng)力去記錄、計(ji)(ji)算和(he)計(ji)(ji)數(shu),如高速照相機、計(ji)(ji)算機等。
儀(yi)器儀(yi)表發展已有(you)悠久的歷史(shi)。據《韓非子·有(you)度》記(ji)載(zai),中國(guo)在戰國(guo)時(shi)期(qi)(qi)已有(you)了(le)利用(yong)(yong)天(tian)然磁鐵制成(cheng)的指南(nan)儀(yi)器,稱為司南(nan)。古代(dai)的儀(yi)器在很長的歷史(shi)時(shi)期(qi)(qi)中多屬(shu)用(yong)(yong)以定向、計(ji)時(shi)或供度量(liang)衡用(yong)(yong)的簡單儀(yi)器。
17~18世紀,歐(ou)洲的一(yi)些(xie)物理學家開始(shi)利用電(dian)流與磁(ci)場作用力的原理制(zhi)成簡單的檢流計(ji);利用光學透鏡制(zhi)成的望遠鏡,奠定了電(dian)學和(he)光學儀(yi)器的基(ji)礎。其(qi)它(ta)一(yi)些(xie)用于測量和(he)觀察(cha)的各(ge)種儀(yi)器也遂逐漸得到了發(fa)展。
19世紀(ji)到20世紀(ji),工業革(ge)命和(he)現代(dai)化大規模生產促進了新學科和(he)新技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)展,后來又出現了電(dian)子計算機和(he)空(kong)間技(ji)術(shu)等(deng),儀器儀表因而也得(de)到迅速(su)的(de)(de)發(fa)展。現代(dai)儀器儀表已成(cheng)為(wei)測量、控制(zhi)和(he)實現自(zi)動(dong)化必不(bu)可少的(de)(de)技(ji)術(shu)工具。
儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)表是多(duo)種(zhong)科學技術(shu)的(de)綜合產(chan)物(wu),品種(zhong)繁(fan)多(duo),使用(yong)廣泛,而且不斷更新,有多(duo)種(zhong)分類方法。按使用(yong)目的(de)和(he)用(yong)途來(lai)分,主要有量具量儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)、汽車(che)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)表、拖拉機(ji)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)表、船用(yong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)表、航空(kong)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)表、導航儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、駕駛儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、無(wu)線電測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、載波微波測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、地質勘探測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、建材(cai)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、地震測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、大地測(ce)(ce)(ce)繪(hui)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、水文(wen)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、計時儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、農業(ye)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、商業(ye)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、教學儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、醫療(liao)儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)、環保儀(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)器(qi)(qi)等。
屬于機(ji)械(xie)工業(ye)產品的儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儀(yi)(yi)表(biao)有工業(ye)自動化儀(yi)(yi)表(biao)、電工儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儀(yi)(yi)表(biao)、光學(xue)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),分析(xi)儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、實驗室儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)與裝置、材(cai)料(liao)(liao)試(shi)驗機(ji)、氣象晦洋儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、電影機(ji)械(xie)、照相機(ji)械(xie)、復印縮微機(ji)械(xie)、儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儀(yi)(yi)表(biao)元器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件、儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儀(yi)(yi)表(biao)材(cai)料(liao)(liao)、儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儀(yi)(yi)表(biao)工藝裝備等(deng)十三(san)類。它們(men)通用性(xing)較強,批量較大,或為儀(yi)(yi)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儀(yi)(yi)表(biao)工業(ye)所必需的基(ji)礎。
各(ge)類儀(yi)(yi)(yi)器(qi)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)按(an)不同特(te)征,例(li)如(ru)功(gong)(gong)能(neng)、檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)控制對(dui)象、結構、原理(li)等(deng)還(huan)可(ke)再分為若干的小類或子(zi)類。如(ru)工(gong)業自動化儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)按(an)功(gong)(gong)能(neng)可(ke)分為檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)、顯示儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)、調節儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)和執行器(qi)等(deng);其中(zhong)檢測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)按(an)被測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)物理(li)量又分為溫度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)、壓力測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)、流量測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)、物位測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)和機械量測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)等(deng);溫度(du)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)按(an)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)量方式(shi)(shi)(shi)又分為接(jie)觸(chu)式(shi)(shi)(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)和非接(jie)觸(chu)式(shi)(shi)(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao);接(jie)觸(chu)式(shi)(shi)(shi)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)溫儀(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)又可(ke)分為熱電(dian)式(shi)(shi)(shi)、膨脹(zhang)式(shi)(shi)(shi)、電(dian)阻式(shi)(shi)(shi)等(deng)。
其(qi)他各類(lei)(lei)儀器儀表(biao)的分(fen)類(lei)(lei)法(fa)大體類(lei)(lei)似,主(zhu)要與發(fa)展過程(cheng)、使用習慣(guan)和有(you)關產品的分(fen)類(lei)(lei)有(you)關。儀器儀表(biao)在分(fen)類(lei)(lei)方面尚無(wu)統一的標準,儀器儀表(biao)的命(ming)名也(ye)存在類(lei)(lei)似情況。
衡量儀(yi)器儀(yi)表(biao)(biao)(biao)性能的(de)主要技術指標有(you)精(jing)(jing)(jing)確度、靈敏度、響應時間等(deng)(deng)。精(jing)(jing)(jing)確度表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)儀(yi)表(biao)(biao)(biao)測量結(jie)果(guo)與被測量真值的(de)一(yi)致程(cheng)度。儀(yi)器儀(yi)表(biao)(biao)(biao)的(de)精(jing)(jing)(jing)確度常用精(jing)(jing)(jing)確度等(deng)(deng)級(ji)來表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi),如0.1級(ji)、0.2級(ji)、0.5級(ji)、1.0級(ji)、1.5級(ji)等(deng)(deng),0.1級(ji)表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)儀(yi)表(biao)(biao)(biao)總的(de)誤差不超過±0.1%范圍。精(jing)(jing)(jing)確度等(deng)(deng)級(ji)數小,說明儀(yi)表(biao)(biao)(biao)的(de)系統誤差和隨機誤差都小,也就是這(zhe)種儀(yi)表(biao)(biao)(biao)精(jing)(jing)(jing)密(mi)。
靈敏(min)度表(biao)示當(dang)被測(ce)的(de)量(liang)有一個很小的(de)增(zeng)量(liang)時(shi)(shi)(shi)與此增(zeng)量(liang)引(yin)起儀(yi)表(biao)示值(zhi)增(zeng)量(liang)之比,它反映(ying)儀(yi)表(biao)能夠(gou)測(ce)量(liang)的(de)最小被測(ce)量(liang);響應時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)是指儀(yi)表(biao)輸入一個階躍(yue)量(liang)時(shi)(shi)(shi),其輸出由初始值(zhi)第一次到達最終(zhong)穩定值(zhi)的(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)間(jian)(jian)隔,一般(ban)規定以到達穩定值(zhi)的(de)95%時(shi)(shi)(shi)的(de)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)為(wei)準;此外,還有重復(fu)性、線性度、滯環、死區、漂(piao)移等(deng)性能技術(shu)指標。
科學技(ji)術的(de)進步不斷對(dui)儀(yi)(yi)器儀(yi)(yi)表(biao)提出更(geng)(geng)高更(geng)(geng)新(xin)的(de)要求(qiu)。在現代科學研究試驗、精密測(ce)試系(xi)(xi)統、生產過程(cheng)自動檢測(ce)控制(zhi)系(xi)(xi)統,以及各種(zhong)管理自動化系(xi)(xi)統中,儀(yi)(yi)器儀(yi)(yi)表(biao)都(dou)是重要的(de)技(ji)術工具。
為了進一(yi)步提高儀(yi)器(qi)(qi)儀(yi)表的(de)(de)(de)各種性能,增強耐受各種苛刻使用(yong)環境的(de)(de)(de)能力,提高可靠性和使用(yong)壽命(ming),儀(yi)器(qi)(qi)儀(yi)表將(jiang)不斷利用(yong)新的(de)(de)(de)工作(zuo)原理和采用(yong)新材料及(ji)新的(de)(de)(de)元器(qi)(qi)件(jian)(jian)。例(li)如利用(yong)超聲(sheng)波微波、射線、紅(hong)外線、核磁共振(zhen)、超導(dao)(dao)、激(ji)光(guang)等原理,以及(ji)采用(yong)各種新型(xing)半導(dao)(dao)體敏(min)感元件(jian)(jian)、集成電(dian)路(lu)、集成光(guang)路(lu)、光(guang)導(dao)(dao)纖維等元器(qi)(qi)件(jian)(jian)。其目(mu)的(de)(de)(de)是實現(xian)儀(yi)器(qi)(qi)儀(yi)表的(de)(de)(de)小型(xing)化(hua)、減輕重量、降低(di)生產成本和便于使用(yong)與維修等。
另一(yi)重要(yao)(yao)的趨(qu)勢是(shi),通過微型計算機的使用來(lai)提(ti)高儀(yi)(yi)器儀(yi)(yi)表的性能(neng),提(ti)高儀(yi)(yi)器儀(yi)(yi)表本身自動化、智能(neng)化程度和數據處理能(neng)力。儀(yi)(yi)器儀(yi)(yi)表不僅(jin)供單頂使用,而且可以通過標(biao)準接口和數據通道,與電子計算機結合起來(lai),組成各種測試控制管理綜合系統,滿足更高的要(yao)(yao)求。