测控技术与仪器( 二 )

文章插图
测控技术与仪器网路技术的出现，正在并将极大地改变人们生活的各个方面。具体到计量测试、测控技术及仪器仪表领域，微机化仪器的联网，高档测量仪器设备以及测量信息的地区性、全国性乃至全球性资源共享，各等级计量标準跨地域实施直接的数位化溯源比对，远程数据採集与测控，远程设备故障诊断，电、水、燃气、热能等的自动抄表，等等，都是网路技术进步并全面介入其中发挥关键作用的必然结果。目前发展(1)以自然基準溯源和传递，同时在不同量程实现国际比对。如果自己没有能力比对就要依靠其它国家。(2)高精度。目前半导体工艺的典型线宽为0.25μm ，并正向0.18μm过渡， 2009年的预测线宽是0.07μm 。如果定位要求占线宽的1/3 ，那幺就要求10nm量级的精度，而且晶片尺寸还在增大，达到300mm 。这就意味着测量定位系统的精度要优于3×10的-8次方，相应的雷射稳频精度应该是10的-9次方数量级。(3)高速度。目前加工机械的速度已经提高到1m/sec以上，上世纪80年代以前开发研製的仪器已不适应市场的需求。例如惠普公司的干涉仪市场大部分被英国Renishaw所占领，其原因是后者的速度达到了1m/sec 。(4)高灵敏，高分辨，小型化。如将光谱仪集成到一块电路板上。(5)标準化。通讯接口过去常用GPIB ， RS232 ，目前有可能成为替代物的高性能标準是USB、IEEE1394和VXI 。现在，技术领先者设法控制技术标準，参与标準制订是仪器开发的基础研究工作之一。未来趋势1．发展方向与学科前沿(1)配合数控设备的技术创新(如主轴速度，精度创成)数控设备的主要误差来源可分为几何误差（共有21项）和热误差。对于重複出现的系统误差，可採用软体修正；对于随机误差较大的情况，要採用实时修正方法。对于热误差，一般要通过温度测量进行修正。中国工具机行业市场萎缩同时又大量进口国外设备的原因之一就是因为这方面的技术没有得到推广套用。为此，需要高速多通道雷射干涉仪：其测量速度达60m/min以上，採样速度达5000次/sec以上，以适应热误差和几何误差测量的需要。空气折射率实时测量应达到2×10的-7次方水平，其测量结果和长度测量结果可同步输入计算机。(2)运行和製造过程的监控和线上检测技术综合运用图像、频谱、光谱、光纤以及其它光与物质相互作用原理的感测器具有非接触、高灵敏度、高柔性、套用範围广的优点。在这个领域综合创新的天地十分广阔，如振动、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。(3)配合信息产业和生产科学的技术创新为了在开放环境下求得生存空间，没有自主创新技术是没有出路的。因此应该根据有专利权、有技术含量、有市场等原则选择一些项目予以支持。根据当前发展现状，信息、生命医学、环保、农业等领域需要的产品应给予优先支持。如医学中介入治疗的精密仪器设备、电子工业中的超分辨光刻和清洁方法和机理研究等。2．优先领域在基础研究的初期，对于能否有突破性进展是很难预测的。但是，当已经取得突破性进展时，则需要有一个转化机制以进入市场。（1）纳米溯源技术和系统。