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    專家們認為，在計算機與自動化領域內，20世紀80年代的熱點是個人計算機，90年代的熱點是計算機網絡，新世紀第一個10年的熱點將是傳感、執行與通信。這種預測是有一定根據的。我們知道，智力活動的基礎必須是依靠儀器儀表獲取應有的可靠的信息，于是人們終于認識到儀器儀表已不僅僅是工業時代必不可少的“工具”，而是當今高科技信息時代的“尖兵”，是信息的源頭。科技要發展，生產要發展，儀器儀表必須先行發展，這已成為有識之士的共識。

    近年來，各種高新技術迅猛發展，特別是微電子、微機械、新材料和新工藝的發展，及計算機、通信技術的廣泛應用，正在徹底改變著自動化儀表的本質及其工作原理，進而實現傳統儀表不可能完成的全新更佳功能，創造出新一代傳感檢測儀表和控制系統裝置。下面扼要敘述一下我國自動化儀表與裝置的技術進展。

一、關于儀表的智能化和柔性化

    “智能化”是自動化技術當前和今后的發展動向之一，它已經成為工業控制和自動化領域的各種新技術，新方法、新產品的發展趨勢和顯著標志。中國人工智能學會理事長涂序彥教授曾撰文論述：“什么是‘智能化’？目前尚缺乏明確的，公認的，科學的定義。但是，‘智能化’與‘電腦化’是有區別的，不是同一個概念。

‘智能化’應當有兩方面的含義：

（1）采用‘人工智能’的理論、方法和技術；

（2）具有‘擬人智能’的特性或功能，例如自適應、自學習、自校正、自協調、自組織、自診斷、自修復等。這可作為衡量是不是智能化裝置、設備、系統的性能標準。由此可得到關于智能化的定義：是‘采用人工智能理論、方法、技術’七/并‘具有某種擬人智能特性和功能’。

    也就是說：利用計算機來代替人的一部分腦力勞動，具有運用知識進行推理、學習、聯想解決問題的能力。就智能化儀表和裝置來說，則應該具有以下特征：

能自動完成某些測量任務或在程序指導下完成預定動作；
具有進行各種復雜計算和修正誤差的數據處理能力；
具有自校準、自檢測、自診斷功能；
便于通過標準總線組成個多種儀表的復雜系統，實現復雜的控制功能，并能靈活地改變和擴展功能”。
前不久，涂序彥教授又撰文指出：“現有的測控系統通常具有剛性體系結構，缺乏自組織、自維修、自適應等方面的柔性，智能水平不高。現在一些新型智能儀表雖冠以智能化的名稱，實際上是電腦化，名不副實，只是采用了計算機，電腦化并不等于智能化，應該向智能化方向努力”。

    為此他提出了柔性智能測控儀表的研究思路，就是在現有電腦化儀表的基礎上，采用硬件軟化、軟件集成，虛擬現實、軟測量等人工智能的方法和技術，實現測控儀表的柔性化，研究開發具有擬人智能特性或功能，名副其實的智能化儀表。例如，上海自動化儀表研究所研究開發的帶有人工智能預估控制的多回路數字調節器（TDM-50A型），它能解決特大純滯后（超過12min）過程的啟動和穩定控制，自動檢測純滯后時間，自動尋優建立全部控制參數，實現快速無超調的控制品質。又如上海寶科自動化儀表研究所創新設計的通用流量演算器（FC-6000型），從理論分析解決了流量測量上各種復雜計算和補償修正的工程應用問題，能有效地提高流量測量的精確度，并判斷出故障產生的原因。

二、關于智能檢測儀表和執行器

    檢測儀表與執行器是生產過程自動化和經營管理現代化的基礎，特別受到人們的重視。隨著工業自動化技術的進展，它們起著越來越重要的作用，因為沒有性能好、精確度高、質量可靠的儀表來檢測現場各種有關信息，要實現高水平的自動化就是一句空話。下面重點介紹國內在這方面研究開發的創新成果。

1. 分布式光纖溫度傳感網絡

    用于工業過程檢測的分布式光纖溫度傳感網絡是一種實時，在線、多點光纖溫度測量系統，是一種新型檢測方法與技術。系統中的光纖既是傳輸媒體又是傳感媒體，利用光纖背向喇曼散射的強度，經波分復用器和光電檢測器采集了帶有溫度信號的背向喇曼散射光電信號，再經信號處理，解調后將溫度信息實時從噪聲中提取出來并進行顯示，它是典型的激光光纖溫度通信網絡。在一根長為2km的光纖上可采集1000個溫度信息并能進行空間定位，它已經應用于煤礦、隧道的火災自動溫度報警系統，也可用于油庫，危險品倉庫的溫度報警和大型設備溫度分布測量等。

    分布式光纖溫度傳感網絡的傳感光纖不帶電，抗射頻和電磁干擾，防燃，防爆、抗腐蝕、耐高電壓和強磁場，耐電離輻射，能在有害環境中安全運行，系統具自標定、自校準許和自檢測功能。

2. 新一代固態傳感器與智能壓力/差壓變送器

    微電子技術的迅猛發展，促進了微機械加工技術的日益更新，它已引伸到儀表領域，奠定了現代傳感器技術的基礎，推動著全新的固態傳感器和集成化智能變送器的發展和實用化，現已取得了引人注目的成果。固態傳感器與傳統結構型傳感器相比較，在技術和性能上發生了質的變化，它使傳感器技術向微型化、高精確度、低功耗、智能化方向邁出了一大步，這標志著檢測傳感器與變送器將發生一場劃時代的變革。

    近年來，多種微結構的固態硅傳感器已被開發出來并投入生產應用，如微型伺服加速度計，微結構加速度開關，微硅諧振式壓力傳感器、微硅復合應變壓力傳感器、微硅質量流量計等。人們預測，采用微機械加工技術可以生產出各種微結構傳感器，在此基礎上再實現傳感器與微處理器的集成化，就可設計出新一代數字式智能變送器。

3. 一體化節流式差壓流量計

    一體化節流式差壓流量計是將節流裝置，智能差壓變送器與流量顯示裝置融為一體的流量測量系統。它引入了節流定值的概念，使差壓流量計跨上一個新臺階。專家們說，差壓式流量計新的輝煌時期即將到來。

　　它的特點是優選噴嘴為節流件（也可選用孔板），毋需實流標定，耐腐蝕、壓損小、方便用戶更換，便于批量生產，降低節流件造價；它將節流裝置與智能差壓變送器做成一體，可消除現場安裝偏心或不垂直等可能帶來的附加誤差，不僅保證了安裝準確性和測量精確度，而且縮短了引壓管線，減少了故障率，改善了動態特性。它配置了寬量程差壓變送器和顯示裝置，可方便地對在線節流裝置擴展量程，使流量計的范圍度達6：1—10：1。它對流量系數、流束膨脹系數都采取實時計算，對密度進行查表，因而不確定度可忽略不計，保證測量精確度能大幅度提高。

    根據近期資料介紹，一體化節流式差壓流量計在新建工廠中已有較多應用，預計會有廣闊的市場前景。

4. 內藏式雙文丘里管流量測量裝置

    低流速、大管徑氣體流量測量中長期存在著計量不準或無法測量的問題。西安航聯測控設備公司采用航空氣動理論和飛機發動機內流流體力學等方面的最新研究成果，應用大型計算機技術和風洞實驗，創新開發并生產了新型內藏式雙文丘里管，它是一種整體式管道流量測量裝置。國外未有相關報道，已申請專利。

    內藏式雙文丘里管風量測量裝置主要由外部誘導整流裝置和核心一次傳感元件組成。外部誘導整流裝置是核心一次傳感元件大差壓形成的必要條件，它決定了系統差壓的量級和差壓值。氣流在雙文丘里管內的流動狀態至關重要，喉管設計為平直結構有利于內部氣流的穩定。雙文丘里管負壓測點是從內文丘里管喉部引出，在喉部同一截面上采用多點取壓方式，壓差信號引出后由管道直接送入差壓變送器。

    系統可靠性高，壓差值大，穩定性好，在大的負荷范圍內具有平滑的壓差性能，幾乎不需維護保養。適用范圍寬，精確度高（一般為1—1.5級），范圍度寬。測量流體的流速為3—130m/s。測量裝置與智能流量積算儀配套使用，并提供計算軟件，已在鋼鐵廠、熱電廠、洛陽石化等10多個單位應用，滿意地解決了低壓流速，大流量、大管徑工作狀態下的流量測量問題。

5. 通用智能流量演算器

   上海寶科自動化儀表研究所創新設計了通用智能流量演算器系列儀表（FC-6000型），它以微處理器為基礎，功能齊全，具有通信能力，與差壓變送器和各種流量變送器（漩渦、渦輪、腰輪等）配合使用，整機測量的精確度為0.2級。

    為提高流量測量的精確度問題，對流量測量系統中誤差生成與處理進行了理論分析，測量裝置中引入了完善的修正技術，設計成多種專用軟件。儀表改進的重點是圍繞著差壓孔板測量和漩渦流量測量中有關雷諾數，流束膨脹系數、氣體壓縮系數、液體密度與流體相變（如液體氣化）的影響，以及差壓流量計的靜壓變化時零位的影響、脈動流量的影響等問題，作了深入分析，提出相應的補償對策，以實現高精確度測量。儀表能夠對一般氣體、蒸汽、液體進行準確的聯機運算，還可具有貿易結算所需的專用功能。

    上海煉油廠對原有流量計標定裝置引入先進的傳感技術和智能流量演算器FC-6000及PC機，并改進系統設計，實現了流量計自動標定、系統具有故障診斷功能，花錢不多而符合國家鑒定標準要求，可為許多人工標定裝置改造提供借鑒。

6. 新型電磁流量計

    電磁流量計的發展方向是小型化和智能化。近年來，電磁流量計在勵磁技術、內襯技術、智能化技術等方面都 有新的進展，例如在勵磁技術上發展的雙頻矩形波技術，實現了零點穩定性、響應速度、抗干擾良好的統一，使得流量信號幅度為傳統電磁流量計的10倍，并且有高信噪比，可擴寬用于液固兩相的紙漿、礦漿等的測量。在絕緣襯里材料方面，目前已有采用工業陶瓷襯里材料方面，目前已有采用工業陶瓷襯里，它耐腐蝕、耐磨損、高溫高壓下不變形，電極與襯里間相燒結以解決管壁滲漏問題；還有無電極電磁流量計是由陶瓷襯里感應在管壁上形成電極，經特種信號處理而獲取流量信號，可以測電導率極低的（0.05us/cm）污水流量。在智能化技術方面，借助微處理和軟件編程技術，可實現拓寬量程、補償測量誤差、零點校正、勵磁自診斷、正反流向判斷、空管與不滿管的自診斷等。這些技術都極大地增強了電磁流量計的技術性能和測量功能，而且可靠性和穩定性的改善尤為突出。