【文章內(nèi)容簡介】 和傳遞工具。特別是現(xiàn)代光學(xué)儀器的功能已成為人腦神經(jīng)功 能的延伸和拓展。 集成電路生產(chǎn)所用制造設(shè)備品種的 40%，數(shù)量的 60%都是光學(xué)設(shè)備，而檢驗儀器所占比重就更大。計量工作約有 90%屬幾何尺寸測量，其中主要用光學(xué)計量儀器來完成。過去在計量室測量一個凸輪需要數(shù)小時，現(xiàn)在車間生產(chǎn)現(xiàn)場用計算機(jī)控制的三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行測量只需 10分鐘。軋鋼生產(chǎn)現(xiàn)場條件極其惡劣，被測件溫度超過 1000℃，運(yùn)動速度為數(shù)米每秒并伴有振動、高溫、氧化層飛濺、冷卻水霧彌漫和強(qiáng)電磁干擾。利用 CCD 光電在線測徑系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中進(jìn)行在線尺寸檢測控制了生產(chǎn)流程，就能保證產(chǎn)品高質(zhì)量和生產(chǎn)高效率。 光學(xué)遙感儀器幫助人類解決面臨的能源、糧食、氣象預(yù)報、環(huán)境監(jiān)測等方面的重大問題。 15號阿波羅飛船上裝載的光學(xué)遙感儀器就有近十種。美國在 70年代先后發(fā)射三顆陸地衛(wèi)星花費(fèi) ，但所獲經(jīng)濟(jì)效益大得多，其中僅用遙感儀器監(jiān)視洪水、探測農(nóng)作物病蟲害、改進(jìn)油田勘探以及糧食估產(chǎn)等幾項每年的經(jīng)濟(jì)收益估計就達(dá) 15億美元以上。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 由于光電系統(tǒng)具有光學(xué)和電子兩方面的技術(shù)優(yōu)勢，從而能滿足生產(chǎn)過程中的自動監(jiān)控以及圖象分析、精密測量、信息處理和傳輸、微觀觀察、記錄、顯示、傳遞和儲存。利用光電轉(zhuǎn)換能在太空、深水、高溫、有 毒有害氣體、核輻射等各種特殊環(huán)境下正常地工作。因此光機(jī)電一體化的現(xiàn)代光學(xué)儀器或光電儀器設(shè)備應(yīng)用十分廣泛。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展趨勢： 隨著光學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的全球性調(diào)整，主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家競相發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品，使傳統(tǒng)的光學(xué)儀器已向現(xiàn)代光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變。美、日、德等國為了發(fā)展現(xiàn)代化的光學(xué)儀器工業(yè)，大力開發(fā)和應(yīng)用各種新技術(shù)、新器件、新材料、新原理，系統(tǒng)地應(yīng)用光機(jī)電綜合技術(shù)以最快的速度開發(fā)新穎的高附加值產(chǎn)品投入市場，使光學(xué)儀器向產(chǎn)業(yè)高技術(shù)化、產(chǎn)品高附加值化和智能化、企業(yè)集團(tuán)化和國際化、制造技術(shù)柔性化方向發(fā)展。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的特征： 現(xiàn)代光學(xué)儀器沖破了傳統(tǒng)理論，以幾何光學(xué)或物理光學(xué)為基礎(chǔ)的束縛光學(xué)技術(shù)同其它學(xué)科和技術(shù)不斷融化、滲透派生出新的學(xué)科分支，形成許多交叉發(fā)展的領(lǐng)域，打破了長期來光學(xué)的傳統(tǒng)應(yīng)用范圍。如以傅里葉變換原理為基礎(chǔ)的各類傅里葉變換光譜儀，基于光聲效應(yīng)的激光光聲光譜儀，利用激光開拓新的測量原理、方法，使眾多的激光計量檢測儀器問世。激光技術(shù)與傳統(tǒng)的顯微鏡相結(jié)合，開發(fā)出激光掃描顯微鏡。另外，有一系列產(chǎn)品應(yīng)用光電轉(zhuǎn)換原理生產(chǎn)了一大批新穎的光電儀器，許多新技術(shù)如激光、紅外、光纖、光信息處理 、微光學(xué)等得到開發(fā)應(yīng)用。 結(jié)構(gòu)上打破了以光學(xué)和機(jī)械為主體的基本框架，集光學(xué)、機(jī)械、電子、計算機(jī)于一體，電子技術(shù)、計算機(jī)及其軟件成為儀器不可分割的重要組成部分。 擺脫了傳統(tǒng)光學(xué)儀器離不開人的操作和觀測的經(jīng)典模式，操作、檢測、數(shù)據(jù)處理和信息傳遞實(shí)現(xiàn)自動化。工作效率、可靠性是傳統(tǒng)光學(xué)儀器無可比擬的。 設(shè)計方法上日益采用計算機(jī)輔助設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和 quot 優(yōu)化設(shè)計。整個系列產(chǎn)品品種之間零部件通用性強(qiáng)、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、標(biāo)準(zhǔn)件多，因而使儀器成本下降，質(zhì)量提高。 現(xiàn)代光學(xué)儀器的 質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)更全面、更嚴(yán)格。過去評價傳統(tǒng)光學(xué)儀器的質(zhì)量主要著眼于功能指標(biāo)，即儀器的使用范圍、精度等級、靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)特性等。如今較全面地客觀評價現(xiàn)代光學(xué)儀器的質(zhì)量指標(biāo)、可靠性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)學(xué)指標(biāo)、美學(xué)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化及專利權(quán)指標(biāo)等八個方面。 發(fā)展趨勢： 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 從傳統(tǒng)光學(xué)儀器轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代光學(xué)儀器，關(guān)鍵在于計算機(jī)化，而微電子技術(shù)是基礎(chǔ)。光譜儀器發(fā)展最快。發(fā)達(dá)國家 80年代已實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，現(xiàn)已向聯(lián)用技術(shù)、全自動化，如內(nèi)裝機(jī)械手等機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人操作，向?qū)嶒炇倚畔⒐芾硐到y(tǒng)自動化及智能化方向發(fā) 展。光學(xué)計量儀器從大型精密儀器 三坐標(biāo)測量機(jī)到傳統(tǒng)的自準(zhǔn)直儀和投影儀，都已實(shí)現(xiàn)微機(jī)化、光電化。激光技術(shù)的結(jié)合和 CCD 等光電器件的引入更為快速、準(zhǔn)確、可靠的線檢測和監(jiān)控創(chuàng)造了條件。 未來 10年由于高新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進(jìn)一步推動光學(xué)儀器實(shí)現(xiàn)光機(jī)電一體化和智能化?，F(xiàn)今的智能化儀器更確切地應(yīng)稱為 quot 微機(jī)化儀器。而更高程度的智能化是信息技術(shù)的最高層次應(yīng)用，包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數(shù)值、邏輯與知識的綜合分析結(jié)果智能化的標(biāo)志，是知識的表達(dá)與應(yīng)用。電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和光電器件的不斷發(fā)展和 功能的完善為儀器向更高檔次的智能發(fā)展創(chuàng)造了條件。 未來 10年光和電的滲透會進(jìn)一步強(qiáng)化更多的新技術(shù)、新器件的推廣應(yīng)用，因而在光機(jī)電一體化的基礎(chǔ)上融入不同原理，派生出新用途的產(chǎn)品，以滿足各領(lǐng)域日益增長的需求。具有優(yōu)異性能的光電器件和功能材料的開發(fā)和應(yīng)用將加速現(xiàn)代光學(xué)儀器的發(fā)展，如 CCD 器件、半導(dǎo)體激光器、光纖傳感器等制造技術(shù)趨于成熟，實(shí)際應(yīng)用已獲突破，顯示了廣泛的應(yīng)用前景，必將使光學(xué)儀器領(lǐng)域發(fā)生重要變革，推動產(chǎn)品向小型化、高分辨、光電化和自動化發(fā)展。 A、 光學(xué)計量儀器 未來的光學(xué)計量儀器 儀表必須簡化設(shè)計，大量壓縮零部件，提高智能化，便于操作，發(fā)展在線計量測試儀器儀表。 利用物理學(xué)的新效應(yīng)和高新技術(shù)及其成就開發(fā)新型計量測試儀器儀表和新型高靈敏度、高穩(wěn)定性、強(qiáng)抗干擾能力的新型傳感器技術(shù)，如： ――利用高溫超導(dǎo)量子干涉器 SGUID 開發(fā)計量測試儀器、物理學(xué)測試儀器、地學(xué)和地質(zhì)學(xué)儀器、化學(xué)分析儀器、醫(yī)學(xué)儀器、無損材料檢驗儀器等。 ――利用橢偏技術(shù)來檢測光纖、光學(xué)玻璃等這是大家所共知的，它與近場光學(xué)相結(jié)合不僅可以測量表面精細(xì)結(jié)構(gòu)，同時根據(jù)近場光學(xué)反射偏振信息可以分辨出被測物體的 材料，這是目前實(shí)驗研究的新探索。將可調(diào)諧穩(wěn)頻激光光譜儀的技術(shù)用于高精密的幾何量與機(jī)械量及多種無形態(tài)的量的測量，如高精度的折射率測量、光波波前沿的測量、超薄膜層厚度的測量等。 ――開發(fā)新一代微型光纖傳導(dǎo)激光干涉儀。它測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍，分辨率可達(dá) 10nm，并且克服了 HP 激光干涉儀的缺點(diǎn)，它具有 HP 激光干涉儀邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 的一切功能。另外，它還可用于稱重研制新型電子天平、高精度的電子皮帶稱、高分辨率的壓力計等。 ――發(fā)展納米測量技術(shù)建立納米計量測試標(biāo)準(zhǔn)。這是當(dāng)今在計量與測量技術(shù)研究中十分活躍 的課題。 ――發(fā)展測量機(jī)器人。類似的測量儀器已出現(xiàn)。即 ZeissScanMax 三坐標(biāo)測量機(jī)，操作十分方便，工人學(xué)習(xí) 510分鐘即掌握使用；可放在車間使用；自動修正影響測量精度的外界干擾；目前的測量精度為 35μ m。 利用了智能機(jī)器人技術(shù)，但要保證測量量值的計量正確性是一個十分復(fù)雜理論和技術(shù)問題，目前已得到初步解決。 環(huán)境保護(hù)科學(xué)儀器儀表的發(fā)展與進(jìn)步將是當(dāng)今和 21世紀(jì)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。有關(guān)環(huán)保科學(xué)儀器儀表的檢測和有關(guān)這方面的配套的計量儀器儀表還缺乏，用于生產(chǎn)安全與防護(hù)的科學(xué)儀器儀表也還需大力 開發(fā)與發(fā)展，將成為儀器儀表行業(yè)的新分支。 B、 分析儀器 分析儀器是集光、機(jī)、電、化、計算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)為一體的高技術(shù)產(chǎn)品在計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)字手段、信息處理論數(shù)字圖像技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展推動下，分析儀器儀器正向智能化方向發(fā)展智能化，包括理解、推理、判斷、分析等一系列功能。 分析儀器智能化發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)是：基于微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)分析儀器的自動化。通過計算機(jī)控制器和數(shù)字模型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、統(tǒng)計、分析、處理，提高分析儀器數(shù)據(jù)處理能力。數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分析儀器數(shù)字 圖像處理功能的發(fā)展，以及分析儀器的聯(lián)用技術(shù)與人工智能的廣泛應(yīng)用等。這些使現(xiàn)代分析測試速度超高速化、分析試樣超微量化、分析儀器的超小型化的發(fā)展趨勢。 世界分析儀器事業(yè)持續(xù)快速發(fā)展可以由兩個角度來看： 從技術(shù)發(fā)展角度來看，世紀(jì)之交的世界分析儀器技術(shù)可以說正在經(jīng)歷一場革命性變化。傳統(tǒng)的光學(xué)、熱學(xué)、電化學(xué)、色譜、波譜類分析技術(shù)都已從經(jīng)典的化學(xué)精密機(jī)械電子學(xué)結(jié)構(gòu)、實(shí)驗室內(nèi)人工操作應(yīng)用模式轉(zhuǎn)化為光、機(jī)、電、計算機(jī)一體化、自動化的結(jié)構(gòu)，并正向更名副其實(shí)的智能系統(tǒng)發(fā)展，帶動有自診斷自控、自調(diào)、自行判斷決策等 高智能功能系統(tǒng)的發(fā)展。其可與多臺儀器、多個實(shí)驗室結(jié)合的綜合分析管理系統(tǒng) LIMS Laboratory Information Management System 已經(jīng)推廣應(yīng)用，計算機(jī)內(nèi)裝上調(diào)制解調(diào)器從而可以上網(wǎng)，制造廠商可與全球用戶或用戶之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時信息交流。例如，廠商對用戶正在使用的儀器進(jìn)行遠(yuǎn)距診斷、指導(dǎo)，正確使用或提出維修指導(dǎo)。邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 各同類儀器用戶或相同分析工作用戶直接進(jìn)行數(shù)據(jù)互換、情報共享等已經(jīng)不是研究開發(fā)的方向，普遍應(yīng)用亦已指日可待。 從世界分析儀器銷售增勢來看：世紀(jì)之交在農(nóng)業(yè)、能源、信息、環(huán)境、 材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域快速發(fā)展的全球需求刺激下，加上分析儀器技術(shù)發(fā)展推動的分析儀器更新?lián)Q代周期不斷縮短，使多年來世界分析儀器市場銷售額保持 10%左右甚至更高的年增長率。這說明分析儀器行業(yè)不是 quot 這個夕陽產(chǎn)業(yè)，而是能不斷更新，保持旺盛的生命力的行業(yè)。世界分析儀器技術(shù)更新快、科技含量高，增長迅猛。 為適應(yīng)現(xiàn)代高科技研究和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，作為信息時代，信息獲取 處理 傳輸鏈的源頭技術(shù)、分析儀器技術(shù)的發(fā)展是必然的。沒有新的分析方法、分析技術(shù)和相應(yīng)的全新分析儀器就不能更全面、更靈敏、更可靠、更方便地獲取、 研究社會、環(huán)境等領(lǐng)域中的信息， 21世紀(jì)的信息時代就無從談起。這是世紀(jì)之交期間面臨新形勢的一個特征，也是分析儀器新技術(shù)、新元器件、新產(chǎn)品會不斷涌現(xiàn)、科技含量越來越高的緣由。從另一個角度來說，也是被世界科技和產(chǎn)業(yè)、人類社會發(fā)展大形勢的要求逼出來的分析儀器技術(shù)適應(yīng)大形勢發(fā)展的結(jié)果。 分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用日益拓展 20世紀(jì)前些年經(jīng)典的分析技術(shù)和分析儀器主要是為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)大生產(chǎn)服務(wù)的，主要為了適應(yīng)分析、監(jiān)控工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障大生產(chǎn)流程，安全高效的要求而發(fā)展、提高的當(dāng)今世紀(jì)之交分析技術(shù)和分 析儀器的。 quot 用武之地在于 quot 已經(jīng)大大拓展最引人注目的生物、環(huán)保、醫(yī)學(xué)等有關(guān)人的生存、發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用。日新月異的現(xiàn)代高科技在軍事方面的發(fā)展也促進(jìn)了分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用拓展，例如生物武器、化學(xué)武器在戰(zhàn)爭中的使用，使得高速、靈敏、準(zhǔn)確的現(xiàn)場毒物檢測、生命保障任務(wù)大大擴(kuò)大了分析儀器的應(yīng)用領(lǐng)域。 可以肯定在新世紀(jì)到來后，分析技術(shù)和分析儀器的應(yīng)用、拓展趨勢將更加顯著。必須看準(zhǔn)這個發(fā)展潮流在分析儀器事業(yè)的發(fā)展，在思路上擺正位置、選好方向。 21世紀(jì)初世界分析儀器市場的年銷售額遞增率為 8%10%， 2021年世界市場將達(dá) 300億美元。世界分析儀器最大的市場是美國，約占總銷售額的 40%， 其次是歐洲，約占 27%，第三是日本，約占 20%，中國進(jìn)口分析儀器僅占世界銷售額的 %。 科學(xué)儀器的世界市場 科學(xué)儀器隨著世界經(jīng)濟(jì)增長市場需求今后可望每年以 3%6%速度的增長。需求潛力最大的產(chǎn)業(yè)部門有通信、電力、信息、生物、生物技術(shù)、醫(yī)藥、環(huán)保等。市場前景最好的國家和地區(qū)為東亞和墨西哥。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 全球科學(xué)儀器的市場規(guī)模約 200億美元，主要市場為美、德、日、法、英、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家。主要生產(chǎn)國和出 口國是美、德、英、瑞士、日本、意大利。近年來部分發(fā)展國家對科學(xué)儀器的需求增長很快，這些國家地區(qū)有智利、捷克、洪都拉斯、印度、臺灣省、厄瓜多爾、埃及等地，對科學(xué)儀器的進(jìn)口正在以年均 15%30%速度增長。 實(shí)驗臺設(shè)計內(nèi)容 對 JYCSⅢ 型機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗臺進(jìn)行整體設(shè)計，包括 實(shí)驗臺 總體結(jié)構(gòu) 布局的設(shè)計 ，零部件設(shè)計、計算、總圖繪制，各個帶傳動、鏈傳動的傳動比等計算。 該 實(shí)驗臺 為一機(jī)多用的機(jī)械設(shè)計類綜合實(shí)驗臺，將帶傳動實(shí)驗、鏈傳動實(shí)驗、液體滑動軸承實(shí)驗、靜態(tài)螺栓組聯(lián)接實(shí)驗、動態(tài) 變載荷 螺栓聯(lián)接實(shí)驗有機(jī)地綜合在一個實(shí)驗臺上，使其能測試分析系統(tǒng)，同時該實(shí)驗臺利用先進(jìn)的測試技術(shù)和計算分析技術(shù)，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代測試技術(shù)，提高工程實(shí)踐能力。 機(jī)械系統(tǒng)性能研究及參數(shù)可視化分析實(shí)驗臺是一部新型的綜合實(shí)驗研究分析器材，具有與基礎(chǔ)學(xué)科相關(guān)、內(nèi)在聯(lián)系密切的能進(jìn)行多種機(jī)械性能研究測試，把多種實(shí)驗有機(jī)的整合到一起的實(shí)驗臺，能讓學(xué)生把所學(xué)的知識貫穿起來。 課題提供的主要參數(shù) （ 1）電機(jī)功率： （ 2）最高轉(zhuǎn)速： ≤600 rpm （ 3）傳感器類型：光柵角位移傳感器： 1000 柵 /轉(zhuǎn) 壓力傳感器：量程 10kg BLR14 高精度拉壓力傳感器：量程 1000kg ZBYB 管路壓力傳感器：量程 光電角位移傳感器： 180 柵 /轉(zhuǎn) （ 4）重量： 320kg 實(shí)驗臺預(yù)期達(dá)到的功能 （ 1） 、該實(shí)驗臺系統(tǒng)可對帶傳動，鏈傳動，滑動軸承，動態(tài)螺栓，螺栓組的性能進(jìn)行測試分析，也可對整個機(jī)械系統(tǒng)性能進(jìn)行測試分析。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 （ 2） 、該實(shí)驗臺可對在不同工作條件下工作的傳動部分的性能參數(shù)進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)可通過數(shù)碼管顯示或計算機(jī)自動采集分析。 （ 3） 、通過計算機(jī)實(shí)時顯示運(yùn)動參數(shù)的實(shí)時變化曲線，綜合性強(qiáng)，完整性好，便于教師指導(dǎo) 實(shí)