智能白度仪

方原柏(1942-)，男，湖北黄冈人，昆明有色冶金设计研究院教授级高级工程师，昆明仪器仪表学会副理事长，冶金自动化、衡器、自动化信息等杂志编委。发表论文230余篇，由冶金工业出版社出版“电子皮带秤的原理及应用”(1994年)、“电子皮带秤”(2007年)两本专著，主要研究方向为压力试验机等自动化仪表及控制系统的设计及工程应用。国内智能仪表行业正处在由中级向高级发展的阶段记者：可否为我们介绍一下目前国内智能仪表市场及技术的发展现状?方原柏：中国仪器仪表行业整体与发达国家相比有10～15年的差距，特别是高端产品的差距可能更大一些，国内智能仪表的现状也大体符合这一现实。但在发展中国家里，我国是仪器仪表行业规模最大、品种最齐全、综合实力最强的一个国家，而且近年来相对于全球仪器仪表3%～4%的增长率，我国在“十一五”期间，除受全球金融危机的影响2009年增长率仅有8.9%之外，其余年份增长率均在20%～30%之间。可见我国仪器仪表行业的发展速度非常快。所以我们可以这样说，国内智能仪表市场需求旺盛，是促进国内智能仪表技术发展强劲的动力，因而我国的智能仪表技术虽然与国外先进技术有较大的差距，但这种差距正在逐渐缩小。记者：您认为我国智能仪表发展正处在什么阶段?方原柏：回顾一下我国智能仪表应用和生产技术的发展历程，大体上是从上世纪七十年代末期开始应用国外智能仪表，而从上世纪八十年代早中期开始研制国产智能仪表(如可编程序调节器、压力试验机、微机化称重仪表等)，已经经历了近三十年的发展过程，所以至少应该说国内处在智能仪表发展的中级并正在向高级前进的阶段，或者换一句话说，国内大部分智能仪表尚处于发展的中级阶段，但也有一部分智能仪表技术达到了高级阶段，即国际先进水平。进步与差距并存记者：近年来，我国智能仪表技术在应用方面取得了哪些创新或突破?方原柏：一些中低档智能仪表产品已具有规模优势和国际市场竞争力。比如数字万用表、家用电度表的生产能力占全球半数以上，目前，电度表出口额超过3亿美元，水表超过1亿美元，像集装箱检测设备这样的高档产品出口也开始取得突破，以质谱仪为代表的高端科学仪器取得了重大进展，出现了可以与国外产品竞争的国产色-质联用仪器。我国“嫦娥一号”卫星所携带的8种多光谱遥测等探测仪器都是由国内自主研制，有自己的特点和创新，达到了国际先进水平。与智能仪表有关的国际标准，近年来已有用于工厂自动化的以太网EPA现场总线、用于过程自动化的WIA-PA无线网络两项标准由国内科技人员提出并纳入国际标准，增强了中国仪器仪表行业在国际上的话语权。随着节能降耗、低碳经济、民生产业、战略新兴产业的发展，调整结构和转型已成为国家的长期国策，并带动了风电、核电、物联网、智能电网、高铁和轨道交通等一批新兴产业的高速发展，这些行业的发展为压力试验机等仪器仪表行业带来了新的机遇和市场。在高新技术的推动下，仪器仪表正跨入真正的数字化、智能化、网络化的时代。智能仪表发展的春天已经到来。针对于此，本刊记者特别采访了昆明仪器仪表学会副理事长方原柏先生，就智能仪表的现状以及未来面临的机遇和挑战等问题做进行了详尽的解读。记者：您认为国内的智能仪表技术和产品与国外存在哪些差距?国内企业应该在哪些方面努力弥补这些差距?方原柏：差距可以从2个方面来谈，一个是产品的技术水平，另一个是产品的工程应用技术。与国外仪器仪表行业相比，我国仪器仪表产业规模小，产值低，企业则规模更小，产值更低，底子薄，科技创新开发投入资金少，核心技术缺失。仪器仪表所采用的核心部件多采用国外产品或技术，自有技术支撑能力薄弱，集成能力落后，所以尽管我们可以生产大多数与国外仪器仪表行业同类的产品，但在产品技术水平的高可靠性、高性能、高适用性方面的差距较大。在产品的工程应用技术方面，由于我们实际工程应用的时间相对较短、应用范围不广和对应用技术重视不够，针对各行各业产品的具体应用技术与国外有更大的差距。我们在国外一些压力试验机等仪器仪表厂家的网站上可以找到类似应用实例、技术论坛、技术交流、在线学习、找答案这样一些热点板块(如西门子公司网站)，而在国内仪器仪表厂家的网站上就很难找到这些内容。不注重收集整理工程应用技术资料，不大力宣传工程应用技术，可能是国内仪器仪表厂家的通病。要弥补这些差距，我想强调的是需要从以下方面努力：加大企业的科技创新开发投入;发挥举国体制，相关单位协同攻关，共同提高国产仪器仪表的技术水平;重视产品的工程应用技术经验的收集整理和宣传工作。

在2014年9月3日召开的百度世界大会上，“筷搜”这款便携式健康生活智能设备赚足眼球，它看起来和普通的筷子没有太大差别，却拥有智能检测地沟油、饮用水酸碱度和水果甜度、品种和产地等特色功能，可连接智能手机，随身携带使用。　　这款名为“筷搜”的产品，分为筷子和筷托两部分。据介绍，筷子集成各种传感器，实现一系列物理指标的测量，包括水酸碱度(pH值)、温度、油质和盐度四种数据，并将数据通过蓝牙传输给智能手机，通过筷子尾部的LED灯与用户进行智能交互，如检测结果合格，显示蓝色，检测结果不好，以红色警示。筷托则内置红外光谱仪，实现对测量物进行定性和定量分析。http://bimg.instrument.com.cn/show/NewsImags/images/201499115510.jpg筷搜　　对于现在这个时代来说，光谱仪器的小型化已经成为十分必要，因为只有小型化的方便携带的仪器才能走进家庭，在厨房里检测食品的农药残留等等。在这里光学系统的尺寸成为重要的制约因素，因为需要分光——把不同波长的光区别出来，一般来说都需要使用光栅或者干涉仪，我们以光栅为例进行说明。光栅的分辨率与尺寸成正比，尺寸越小，分辨率越差(干涉仪也一样)。而且，越小的单色器要求越小的入射狭缝(用来模拟点光源)，入射狭缝发出的光被凹面镜反射后变为平行光线再射到光栅上进行分光，这个时候出射狭缝处的光能量可能会很弱，因为入射狭缝不可能开得更大，更大就不是一个点光源了，仪器的光谱分辨率会变得更差。　　因此，光能量与光谱分辨率是一对矛盾，不能被同时提高，这就是真正的物理学。不过我们可以放大光路的尺寸，来实现光能量与光的分辨率的同时提高，这就是在不同的scale有不同的物理。最近，百度公司推出的“筷搜”仪器里面宣称集成了很小的红外光谱仪，可以检测地沟油，从技术上来说，作者还没有看出百度的红外谱仪到底采取了什么小型化的分光装置(或者说波长扫描装置，因为它的尺寸实在太小了，只有鼠标那么大。)　　因此，可以说“筷搜”这种小型化的红外装置是极富挑战性的，希望百度公司能对这一部分披露更多的技术信息。　　另外，到底什么是光呢?作者有几次受到北京电视台记者的采访，要我在电视上给普通老百姓介绍一下红外线或者紫外线，作者一定要坚持首先给他们解释一下光的本质，一定要告诉普通观众一个基本的事实：光是从原子中跑出来的。如果一定要使用比喻的话，作者一般这样说：原子中的电子就好象跳楼一样，摔下来流的血就是它所发出的光，比如可以从10楼跳到8楼，也可以从10楼跳到5楼，也可以从7楼跳到4楼，或者直接摔在地上，这些都是可以的。现在百度的“筷搜”，就是要说明电子到底是从几层楼掉下来的，又掉到了哪层楼。这部分是技术关键。　　百度“筷搜”集成的红外光谱仪真的能工作吗?作者保持谨慎的追问。

【作者】： 【题名】：—智能光电浊度仪的设计【年、卷、期、起止页码】：【全文链接】：https://max.book118.com/html/2022/0815/8023126131004127.shtm