仪器

仪器,指科学技术上用于实验、计量、观测、检验、绘图等的器具或装置。通常是为某一特定用途所准备的一套装置或机器。仪器通常用于科学研究或技术测量、工业自动化过程控制、生产等用途,一般来说专用于一个目的的设备或装置。仪器构造较为复杂,属于高新技术产品,由多个部件组成的。仪器体积、重量、形状有各种各样,最小的可以直接拿在手中操作,较大体积的仪器一般被称为装置或设备。


释义

仪器是指用以检出、测量、观察、计算各物理量、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。

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、高温计等仪器仪表可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。


主要分类

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、电离辐射仪表、 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、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。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、气象海洋仪器、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13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。

各类仪器仪表按不同特征,例如功能、检测控制对象、结构、原理等再分为若干小类或子类。工业自动化仪表按功能右分为检测仪表、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。接触式测温仪表又分为热电式、膨胀式、电阴式等。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。仪器仪表在分百炼成钢方面尚无统一的标准,仪器仪表的命名也存在类似情况。

常见种类

色谱仪器作为分析仪器中既基础又重要的一大类,应用范围广、普及程度高,一直是分析仪器用户和厂商持续关注的焦点之一。

环境监测仪器是专门用于监测室内外环境各项参数的仪器总称,通过对影响环境质量因素的代表值的测定,确定环境质量或污染程度及其变化趋势。

分子光谱仪包括紫外可见、分子荧光、拉曼光谱、红外光谱、光谱图像技术等,是实验室中常用的分析工具。随着硬件和软件技术的进步,分子光谱仪器技术也在不断的进步,已经成为解决各种分子分析技术难题的有效手段。其应用领域也在不断扩展,特别是在食品安全、药品检测和生命科学以及各种现场快速分析中发挥着日益重要的作用。

分子光谱仪器技术发展趋势主要是小型化并增加其稳定性,从实验室分析走向现场检测;研究分析方法,拓宽其应用领域,也是当前分子光谱重要的发展方向。除了技术的进步之外,操作的简单、便捷要求也带来了仪器的智能化发展,大的彩色触摸屏及平板电脑的加入也增加了用户的操作体验性。

电化学分析是仪器分析的重要组成部分,与光谱分析、色谱分析一起构成了现代分析仪器的三大重要支柱。电化学分析法灵敏度和准确度高,选择性好。电化学仪器装置较为简单,操作方便,应用广泛。

电化学分析所包含的内容丰富,已近建立起比较完善的理论体系,在现代化学工业、生物与药物分析、环境分析等领域有着广泛的应用,特别是在生命科学领域更是发挥着其他分析方法难以取代的作用。随着环境监测、生物医药等领域的快速发展,对电化学仪器的需求也越来越多。

实验室常用设备主要涉及样品前处理、实验室家具、提供合成/反应所需环境以及为实验室提供所需耗材等。

气体温度计:多用氢气或氦气作测温物质,因为氢气和氦气的液化温度很低,接近于绝对零度,故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高,多用于精密测量。

电阻温度计:分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计,都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的;半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠,已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。?

温差电偶温度计:是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端,另两端与测量仪表连接,形成电路。把工作端放在被测温度处,工作端与自由端温度不同时,就会出现电动势,因而有电流通过回路。通过电学量的测量,利用已知处的温度,就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜——康铜、铁——康铜、镍铭——康铜、金钴——铜、铂——铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间,多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温,有的能测接近绝对零度的低温。?

高温温度计:是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计,有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂,这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上,不适用于测量低温。

指针式温度计:是形如仪表盘的温度计,也称寒暑表,用来测室温,是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件,用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起,且铜片在左,铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多,因此当温度升高时,铜片牵拉铁片向右弯曲,指针在双金属片的带动下就向右偏转(指向高温);反之,温度变低,指针在双金属片的带动下就向左偏转(指向低温)。

玻璃管温度计:玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同,所以我们常见的玻璃管温度计主要有:煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单,使用方便,测量精度相对较高,价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传,易碎。

压力式温度计:压力式温度计是利用封闭容器内的液体,气体或饱和蒸气受热后产生体积膨胀或压力变化作为测信号。它的基本结构是由温包、毛细管和指示表三部分组成。它是最早应用于生产过程温度控制的方法之一。压力式测温系统仍然是就地指示和控制温度中应用十分广泛的测量方法。压力式温度计的优点是:结构简单,机械强度高,不怕震动。价格低廉,不需要外部能源。缺点是:测温范围有限制,一般在-80~400℃;热损失大响应时间较慢;仪表密封系统(温包,毛细管,弹簧管)损坏难于修理,必须更换;测量精度受环境温度、温包安装位置影响较大,精度相对较低;毛细管传送距离有限制。

热电偶温度计:热电偶温度计是由两条不同金属连接着一个灵敏的电压计所组成。金属接点在不同的温度下,会在金属的两端产生不同的电位差。电位差非常微小,故需灵敏的电压计才能测得。由电压计的读数,便可知道温度为何。

液晶温度计:用不同配方制成的液晶,其相变温度不同,当其相变时,其光学性质也会改变,使液晶看起来变了色。如果将不同相变温度的液晶涂在一张纸上,则由液晶颜色的变化,便可知道温度为何。此温度计之优点是读数容易,而缺点则是精确度不足,常用于观赏用鱼缸中,以指示水温。

实验仪器:万用表、台式万用表、指针表、示波器、信号发生器、LCR电桥、频率计、耐压测试仪、台式绝缘电阻测试仪、台式泄漏电流测试仪、台式接地电阻测试仪、电源、电参数测试仪、音-视频测试仪、数字设备测试仪、失真仪、静电放电测试仪、自动元件分析仪、线圈圈数测量仪、自动变压器测试系统;

热工仪表:红外线测温仪、红外热像仪、接触式测温仪、温湿度测试仪、在线红外测温仪、在线红外热像仪;

环保仪器:噪音测试仪、风速测试仪、有毒气体测试仪、卤素气体测试仪、烟气分析仪、温湿度仪表、气密捡漏仪、气体检测仪、照度计;

光通信测量仪器:光谱分析仪、光时域反射计、光纤对接器、光纤可视故障定位仪、光纤熔接机、光纤切割机、光源、光功率计、光纤多用表、光回波损耗测试仪、误码测试仪;

无损测量试仪:转速表、测振仪、超声波涂层测厚仪、测距仪、硬度计、粗糙度仪、超声波探伤仪、激光测径仪、涂层测厚仪、手持式合金分析仪、金属设备缺陷诊断仪、便携式电缆故障检测仪、雷达测速仪、防腐层状况检测仪、电火花测试仪;

电力仪器:钳形表、兆欧表、漏电流钳表、钳形接地电阻测试仪、高压绝缘电阻测试仪、线缆测高仪、接地电阻测试仪、功率因数表、电力专用非接触检相器、漏电开关测试仪、回路阻抗抗测试仪、电力综合测试仪、线路寻踪器、电力质量分析仪。


性能指标编辑

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。


相关用途

仪器用途多种多样,在科学研究的实验室里、在医学研究和实践中仪器是非常重要的科研工具和装置;随着中国工业自动化水平的不断提高,各种新式仪器研发、制造的进步和更新非常快,在工业生产和过程控制领域被广泛应用。

1、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。

2、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”。

3、仪器是推进和谐社会建设的重要力量。现今,全球的资源枯竭、环境污染等问题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。