仪器

为什么说仪器行业离不开德州仪器？以示波器为例。现在的示波器基本上是数字示波器，模拟示波器没有完全绝迹，但已经没有曾经的辉煌。数字示波器与模拟示波器最大的区别就是将输入信号通过ADC芯片（模数转换），对信号进行采样和数字化处理后存入高速缓存，再通过信号处理电路将数据读取出来。采样是ADC的工作，数字处理就要用到DSP了。德州仪器恰好都有这两类芯片，特别是DSP，不是一般的强。数字示波器按照功能，通常将硬件部分分为信号前端放大（FET输入放大器）及调理模块（可变增益放大器）、高速模数转换模块（ADC驱动器、ADC）、FPGA逻辑控制模块、时钟分配、高速比较器、单片机控制模块（DSP）、数据通讯模块、液晶显示、触摸屏控制、电源和电池管理和键盘控制等。下图是一个双通道数字示波器示意图，在这个结构中，决定示波器性能的核心元器件有ADC、DSP和FPGA。话说在输入端，输入信号经前置放大及增益可调电路转换后才能成为符合ADC要求的输入电压，经ADC转换后成为数字信号，放大器PA同样非常重要。双通道数字滤波器结构示意图，公开资料整理，阿尔法经济研究DSP芯片是微处理器的一种，内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法，可以实时处理数据，也因此成为通信、计算机、军事航天和仪表仪器等领域的基础器件。在仪表仪器中，测量精度和速度是一项重要指标，DSP的快速实时处理的特性刚好也就复合仪表仪器对精度和速度的要求。为什么要选择德州仪器的DSP呢？因为它的响应时间足够低，功耗足够低，性能足够高。德州仪器DSP芯片特性，公司官网，阿尔法经济研究国内开发DSP的企业不多，代表性企业就是华为海思。除此之外，中科昊芯于2021年9月推出了一款基于RISC-V架构的DSP，有了一定的突破。ADC是示波器中的核心元器件，转化过程主要包括采样和量化，其中采样的速率是衡量采样水平的标准，代表ADC可以转换多大带宽的模拟信号，带宽越大对应的模拟信号频谱的频率越大。ADC第二步量化就是转换精度，要求模拟信号转换出的数字信号与原信号差距越小越好，精度以bit衡量，要求是bit越大越好，位数、精度、采样率等指标成为衡量示波器性能的重要指标。当然采样率与精度是相对立的，采样率越高，意味着精度越差，反之亦然。所以在仪器中，怎么选择合适的ADC，还是要根据需求而定。上述提到的核心元器件，ADC厂商就是德州仪器以及更厉害的ADI，DSP有更厉害的德州仪器、稍次的ADI以及因手机业务拉胯而成为笑谈的摩托罗拉。上海汉芯一号的主角就是摩托罗拉的DSP。至于FPGA，目前已被AMD收购的赛灵思一家独大，占据一半以上的市场，英特尔（Altera）与Lattice分居二三位。鉴于Lattice主要精力放在低功耗领域，其他厂商更加弱小，FPGA市场也是AMD（赛灵思）与英特尔（Altera）的二人转。上述芯片，国内发展水平仍然较低，与国外的差距也非常明显，当然也毫无意外地被卡了脖子。仪器厂商普源精电招股书和第一轮问询反馈中均提到有一款DAC产品被列入美国商业管制清单，进口时需要取得许可。普源精电提到，公司已获得可采购3600片的采购许可，有效期至2023年。另一家仪器厂商鼎阳科技也提到，其采购的ADC、FPGA、DSP等均来自美国厂商，德州仪器的四款ADC和一款DAC属于管制清单产品，需要获得BIS的出口许可。综上所述，德州仪器本身不生产仪器，但其芯片却是仪器必不可少的核心元器件。德州仪器卡了ADC、DSP的脖子，也就间接卡了国内仪器的脖子。

金铠仪器(大连)股份有限公司成立于2013年，总部位于中国大连，专业从事实验室仪器设备生产、技术开发以及提供相关技术咨询服务。 作为中科院大连化物所参股企业，金铠仪器已与该所合作成立表征仪器研发中心、过程质谱研发中心、能源催化联合实验室等，拥有一批具有自主知识产权的核心技术储备，产学研合作基础良好。 公司当前主营业务包括三大块，一为各种催化反应装置，统称为反应装置系列；二为分析检测仪器，包含质谱、光谱、核磁共振等；三为小氢新系列氢氧仪，主要用于医疗健康领域。公司产品主要应用于石油化工、天然气化工、煤化工、环境化工、精细化工等催化材料的评价过程。 我公司离子迁移谱和质谱的核心技术，包括在线仪器中新型软电离源（基于真空紫外光的电离源和大气压下直接电离源），高分辨、高灵敏离子迁移谱及其微型化技术，在线测量技术应用（化学反应过程产物在线测量，人体代谢产物及临床麻醉剂在线测量，炸药/毒品快速检测方法，大气污染物在线监测）。 我公司光谱产品侧重于复杂分子体系反应动力学研究，如时间分辨光谱技术的研发及应用研究，可应用于光化学反应机理研究，光催化过程研究，生物荧光检测研究，太阳能电池研究， 光动力疗法研究，染料与发光材料开发研究等领域。 我公司核磁产品主要为超极化129XE核磁共振装置，能有效的提供孔结构信息、不同孔结构的差异、客体粒子的分布、吸附相的分布和积炭的位置以及吸附分子在表面的扩散过程等，尤其对少量样品的检测、低比表面积材料的孔结构表征和非平衡过程的观测非常有效。 金铠仪器采取定制和量产相结合模式，已经与中国科学院上海高等研究所、中国科学院福建物质结构研究所、中国科学技术大学、中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、复旦大学、浙江大学、大连理工大学等几十家科研院所和高校建立了合作关系。

“进口好于国产”，是我国普遍存在的一个传统思维。 农业部2.8亿元招标采购506台仪器设备，其中拟定进口仪器设备占97.8%，国产仪器仅占2.2%。中国仪器仪表行业协会展览交流部主任欧阳良也总结：“2013年，实验分析仪器进口62.94亿美元，出口14.56亿美元，贸易逆差48.38亿美元。而由2009年到2013年，逆差在不断增大。” 科学仪器相当于“隐性”的军工行业，是各国必争的领域。科学仪器的创新、制造及应用水平都反映出一个国家的科技和工业实力。然而，面对进口仪器，国产仪器真就无法企及吗，“进口好于国产”的固定思维真难以逆转吗？ 标准集团（香港）有限公司上海区域总经理认为：“在国内，很多仪器其实已经达到甚至高于进口仪器的性能，比如，我们自主研发的马丁代尔耐磨试验机、氧指数测试仪等，其在性能稳定性和测试精度的控制上就已经超出了进口仪器，已经被很多科研单位采用。事实上，国产仪器在价格上大大低于进口仪器，这是国产仪器的一个优势。” 同时，我们也可以看到，中国国际科学仪器及实验室装备展览会从2006年设立自主创新奖，至今共进行九次评选活动，其中获金奖产品63项，银奖产品81项，获奖产品都具有创新点明显、技术水平高、难度大的特点，达到或接近国际同类水平。 标准集团（香港）有限公司专注于材料检测技术12年，积累了大量的经验和技术，在实际的生产中，越来越感觉到国产仪器的前景只会越来越好！