第儀器根底知識儀器開展簡史

儀器儀表開展已有悠久的歷史。公元前1450年，古埃及就有綠石板影鐘。至公元14世紀，用以表示時間的唯一可靠的方法是日晷或影鐘。公元前600年至公元前525年，也有用棕櫚葉和鉛垂線記錄夜間時間和特定天體的儀器。當天體通過子午線時，從棕櫚葉的開口中觀察到天體穿過鉛垂線的過程。在中國江蘇儀征出土了東漢中期的小型折疊銅質民間測影儀器。

公元1400年前，埃及記錄較短時間的儀器叫水鐘，水鐘內有刻度，下有小孔，整個水鐘用雪花石膏做成瓶狀。在古希臘古羅馬有當時世界上唯一的機械計時儀——水儀。通過水的傳遞計量時間，記錄的是不斷流動的概念而不是連續相等的時間，非常不精確。中國北宋時期的蘇頌和韓公謙于1088年制作了天文計時器——天文儀象臺。它采用民間的水車、筒車、桔槔、凸輪和天平秤桿等，是集觀測、演示和報時為一身。

到了現代，隨著某射線、γ射線先后被德國科學家倫琴、法國科學家P.V.維拉德發現，因其超強穿透力這一特性，使儀器的功能與概念被進一步推向更深的領域，如某光檢查機、線寬檢測儀等儀器，就采用了某射線、γ射線的超強穿透力研發的先進檢測儀器設備。

20世紀初，電子技術的開展使各類電子儀器快速產生，如今后普及全球的電子計算機，便是從這一時代開始崛起的。同時，隨著工業化程度的不斷提高，各行各業的電子儀器如雨后春筍般地出現，如計量、分析、生物、天文、汽車、電力、石油、化工儀器等。

儀器主要分類

儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，品種繁多，使用廣泛，而且不斷更新，有多種分類方法。按使用目的和用途來分，主要有量具量儀、汽車儀表、電離輻射儀表、拖拉機儀表、船用儀表、航空儀表、導航儀器、駕駛儀器、無線電測試儀器、建材測試儀器、地震測試儀器、大地測繪儀器、水文儀器、計時儀器、農業測試儀器、商業測試儀器、教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。屬于機械工業產品的儀器儀表有工業自動化儀表、電工儀器儀表、光學儀器、分析儀器、實驗室儀器與裝置、材料試驗機、氣象海洋儀器、電影機械、照相機械、復印縮微機械、儀器儀表元器件、儀器儀表材料、儀器儀表工藝裝備等13類。它們通用性較強，批量較大，或為儀器儀表工業所必需的根底。

各類儀器儀表按不同特征，例如功能、檢測控制對象、結構、原理等再分為假設干小類或子類。工業自動化儀表按功能右分為檢測儀表、顯示儀表、調節儀表和執行器等。其中檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表和機械量測量儀表等。溫度測量儀表和機械量測量儀表等。溫度測量儀表按測量方式又分為接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表。接觸式測溫儀表又分為熱電式、膨脹式、電陰式等。其他各類儀器儀表的分類法大體類似，主要與開展過程、使用習慣和有關產品的分類有關。儀器儀表在分百煉成鋼方面尚無統一的標準，儀器儀表的命名也存在類似情況。

儀器常見種類

色譜儀器作為分析儀器中既根底又重要的一大類，應用范圍廣、普及程度高，一直是分析儀器用戶和廠商持續關注的焦點之一。

環境監測儀器是專門用于監測室內外環境各項參數的儀器總稱，通過對影響環境質量因素的代表值的測定，確定環境質量或污染程度及其變化趨勢。

分子光譜儀包括紫外可見、分子熒光、拉曼光譜、紅外光譜、光譜圖像技術等，是實驗室中常用的分析工具。隨著硬件和軟件技術的進步，分子光譜儀器技術也在不斷的進步，已經成為解決各種分子分析技術難題的有效手段。其應用領域也在不斷擴展，特別是在食品平安、藥品檢測和生命科學以及各種現場快速分析中發揮著日益重要的作用。

分子光譜儀器技術開展趨勢主要是小型化并增加其穩定性，從實驗室分析走向現場檢測;研究分析方法，拓寬其應用領域，也是當前分子光譜重要的開展方向。除了技術的進步之外，操作的簡單、便捷要求也帶來了儀器的智能化開展，大的彩色觸摸屏及平板電腦的參加也增加了用戶的操作體驗性。

電化學分析是儀器分析的重要組成局部，與光譜分析、色譜分析一起構成了現代分析儀器的三大重要支柱。電化學分析法靈敏度和準確度高，選擇性好。電化學儀器裝置較為簡單，操作方便，應用廣泛。

電化學分析所包含的內容豐富，已近建立起比較完善的理論體系，在現代化學工業、生物與藥物分析、環境分析等領域有著廣泛的應用，特別是在生命科學領域更是發揮著其他分析方法難以取代的作用。隨著環境監測、生物醫藥等領域的快速開展，對電化學儀器的需求也越來越多。

實驗室常用設備主要涉及樣品前處理、實驗室家具、提供合成/反響所需環境以及為實驗室提供所需耗材等。

氣體溫度計：多用氫氣或氦氣作測溫物質，因為氫氣和氦氣的液化溫度很低，接近于絕對零度，故它的測溫范圍很廣。這種溫度計精確度很高，多用于精密測量。

電阻溫度計：分為金屬電阻溫度計和半導體電阻溫度計，都是根據電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的;半導體溫度計主要用碳、鍺等。電阻溫度計使用方便可靠，已廣泛應用。它的測量范圍為-260℃至600℃左右。

溫差電偶溫度計：是一種工業上廣泛應用的測溫儀器。利用溫差電現象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測溫度處，工作端與自由端溫度不同時，就會出現電動勢，因而有電流通過回路。通過電學量的測量，利用處的溫度，就可以測定另一處的溫度。這種溫度計多用銅——康銅、鐵——康銅、鎳銘——康銅、金鈷——銅、鉑——銠等組成。它適用于溫差較大的兩種物質之間，多用于高溫和低濁測量。有的溫差電偶能測量高達3000℃的高溫，有的能測接近絕對零度的低溫。?

高溫溫度計：是指專門用來測量500℃以上的溫度的溫度計，有光測溫度計、比色溫度計和輻射溫度計。高溫溫度計的原理和構造都比較復雜，這里不再討論。其測量范圍為500℃至3000℃以上，不適用于測量低溫。

指針式溫度計：是形如儀表盤的溫度計，也稱寒暑表，用來測室溫，是用金屬的熱脹冷縮原理制成的。它是以雙金屬片做為感溫元件，用來控制指針。雙金屬片通常是用銅片和鐵片鉚在一起，且銅片在左，鐵片在右。由于銅的熱脹冷縮效果要比鐵明顯的多，因此當溫度升高時，銅片牽拉鐵片向右彎曲，指針在雙金屬片的帶動下就向右偏轉(指向高溫);反之，溫度變低，指針在雙金屬片的帶動下就向左偏轉(指向低溫)。

玻璃管溫度計：玻璃管溫度計是利用熱脹冷縮的原理來實現溫度的測量的。由于測溫介質的膨脹系數與沸點及凝固點的不同，所以我們常見的玻璃管溫度計主要有：煤油溫度計、水銀溫度計、紅鋼筆水溫度計。他的優點是結構簡單，使用方便，測量精度相對較高，價格低廉。缺點是測量上下限和精度受玻璃質量與測溫介質的性質限制。且不能遠傳，易碎。

壓力式溫度計：壓力式溫度計是利用封閉容器內的液體，氣體或飽和蒸氣受熱后產生體積膨脹或壓力變化作為測信號。它的根本結構是由溫包、毛細管和指示表三局部組成。它是最早應用于生產過程溫度控制的方法之一。壓力式測溫系統仍然是就地指示和控制溫度中應用十分廣泛的測量方法。壓力式溫度計的優點是：結構簡單，機械強度高，不怕震動。價格低廉，不需要外部能源。缺點是：測溫范圍有限制，一般在-80~400℃;熱損失大響應時間較慢;儀表密封系統(溫包，毛細管，彈簧管)損壞難于修理，必須更換;測量精度受環境溫度、溫包安裝位置影響較大，精度相對較低;毛細管傳送距離有限制。

熱電偶溫度計：熱電偶溫度計是由兩條不同金屬連接著一個靈敏的電壓計所組成。金屬接點在不同的溫度下，會在金屬的兩端產生不同的電位差。電位差非常微小，故需靈敏的電壓計才能測得。由電壓計的讀數，便可知道溫度為何。

液晶溫度計：用不同配方制成的液晶，其相變溫度不同，當其相變時，其光學性質也會改變，使液晶看起來變了色。如果將不同相變溫度的液晶涂在一張紙上，那么由液晶顏色的變化，便可知道溫度為何。此溫度計之優點是讀數容易，而缺點那么是精確度缺乏，常用于欣賞用魚缸中，以指示水溫。

實驗儀器：萬用表、臺式萬用表、指針表、示波器、信號發生器、LCR電橋、頻率計、耐壓測試儀、臺式絕緣電阻測試儀、臺式泄漏電流測試儀、臺式接地電阻測試儀、電源、電參數測試儀、音-視頻測試儀、數字設備測試儀、失真儀、靜電放電測試儀、自動元件分析儀、線圈圈數測量儀、自動變壓器測試系統;

熱工儀表：紅外線測溫儀、紅外熱像儀、接觸式測溫儀、溫濕度測試儀、在線紅外測溫儀、在線紅外熱像儀;

環保儀器：噪音測試儀、風速測試儀、有毒氣體測試儀、鹵素氣體測試儀、煙氣分析儀、溫濕度儀表、氣密撿漏儀、氣體檢測儀、照度計;

光通信測量儀器：光譜分析儀、光時域反射計、光纖對接器、光纖可視故障定位儀、光纖熔接機、光纖切割機、光源、光功率計、光纖多用表、光回波損耗測試儀、誤碼測試儀;

無損測量試儀：轉速表、測振儀、超聲波涂層測厚儀、測距儀、硬度計、粗糙度儀、超聲波探傷儀、激光測徑儀、涂層測厚儀、手持式合金分析儀、金屬設備缺陷診斷儀、便攜式電纜故障檢測儀、雷達測速儀、防腐層狀況檢測儀、電火花測試儀;

電力儀器：鉗形表、兆歐表、漏電流鉗表、鉗形接地電阻測試儀、高壓絕緣電阻測試儀、線纜測高儀、接地電阻測試儀、功率因數表、電力專用非接觸檢相器、漏電開關測試儀、回路阻抗抗測試儀、電力綜合測試儀、線路尋蹤器、電力質量分析儀。

儀器的用途

儀器用途多種多樣，在科學研究的實驗室里、在醫學研究和實踐中儀器是非常重要的科研工具和裝置;隨著中國工業自動化水平的不斷提高，各種新式儀器研發、制造的進步和更新非常快，在工業生產和過程控制領域被廣泛應用。

1、儀器是科學技術開展的重要前提和根本保障。人類開展史上任何一次大的飛躍都是基于工具的巨大創新和根本變革驅動的，作為“工具〞的科學儀器的開展和創新往往是催生科技創新的重要要素。

2、儀器是經濟開展和國防平安的重要保障。儀器是保障經濟開展、國家平安不可或缺的重要根底條件。首先，著名科學家錢學森先生指出：“新技術革命的關鍵技術是信息技術。信息技術由測量技術、計算機技術、通訊技術三局部組成。測量技術那么是關鍵和根底〞。