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国外仪器仪表发展趋势
1、自动化仪器的发展趋势
工业自动化控制仪表主要包括变送器、NA6-5kg调节器、调节阀等设备，控制仪表从基地式调节器(变送、指示、调节一体化的仪表)开始，经历了气功、电动单元组合仪表到计算机控制系统(DDC)，直到今日的分散控制系统DCS。DCS已经走过了20多年的里程，DCS，以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，得到迅速的发展，成为计算机工业控制系统的主流。PLC以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高、价格低等优点，迅速获得广泛应用，已成为与DCS并驾齐驱的另一种主流工业控制系统。目前以PLC为基础的DCS发展很快，PLC与DCS相互渗透、相互融合、相互竞争，已成为当前工业控制系统的发展趋势。 DCS经历了初创(1975-1980)、成熟(1980-1985)、扩展(1985年以后)几个发展时期，在控制功能完善、信息处理能力、速度及组态软件等方面取得令人瞩目的成就，已经成为计算机控制NA6-5kg系统的主流。当今几乎每个发达国家都生产自己的DCS，生产厂家一百多家， 已销售几万台套。主要生产厂家集中在美国、日本、德国等多家公司，如美国霍尼韦尔(Honewell)的TDC300、TDC3000X、S9000；Foxboro的I/AS；Westing house的WDPF；ABB的MOD300；日本横河(YOKOY2 W2)的CENUM、Mxl；日立的HIACS3000、5000；德国西门子(Siemens)的TelenermM、SIPAOS200；贝莱(BAILEY)的N90。
目前世界上约有200家PLC生产厂家，目前占控制市场份额30％。主要生产厂家有美国的AB公司、莫迪康公司、GE公司、德国的西门子公司、法国的Teteme
Cangue公司、 日本的欧姆龙公司；三菱电机公司。PLC将与IPC、DCS集成，PLC逐渐成为占自动化装置及过程控制系统最大市场份额的产品。据美国专家预测，到2000年PLC占控制市场份额将超过50％。
现场总线技术是九十年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，是一种用于各种现场仪表(包括变送器、执行器、记录仪、单回路调节器、可编程序控制器、流程分析器等)与基于计算机的控制系统之间进行的数据通信系统。有人预测：基于现场总线FCS(Fieidbus Control System)将取代DCS成为控制系统的主角，Internet和Intranet技术也将进入控制领域，计算机自动化系统渗透到企业从生产到管理、直到经营的方方面面。
全球的自动化仪表产品市场需求将快速增长。过程自动化仪表产品市场销售额，在1996年达到461亿美元，到2001年将增长到599亿美元，预计到2006年将达到700亿美元。从1996年到2001年间的年平均增长率为3．9％，而从2001年到2006年年平均增长率将达到4.6％，以不变价格计算，则2006年的销售额为761亿美元。主要应用于玻璃、陶瓷、钢铁和有限金属工业、轧钢和铝板材工业、化学、食品和制药业、石化工业、纸浆和造纸业、环保、矿山、石油和天燃气工业等。
在1996年的自动化产品，系统和维修的461亿美元中，有406亿美元是属于自动化工程项目方面，有54亿美元是用于操作方面。测量和自动化技术作为新的投资，在工厂现代化技资中将增长2~3倍。到2006年全球过程自动化产品的市场需求情况为：矿山工业为70亿美元、原材料工业为90亿美元、过程工业为360亿美元、电站为110亿美元、环保工业为70亿美元。就全球地区而言，北美占27.2％、西欧占26％、亚非(不包括日本)占21.1％、日本占12.3％、东欧占4.7％、南美占4.9％，其它地区占3.7％，从中看出亚非地区的市场发展前景最好。
变间隙电容的基本工作原理
如式2－1所示是以空气为介质，两个平行金属板NA6-5kg组成的平行板电容器，当不考虑边缘电场影响时，它的电容量可用下式表示：
由式（2－1）可知，平板电容器的电容量是、A、的函数，如果将上极板固定，下极板与被测运动物体相连，当被测运动物体作上、下位移（即变化）或左右位移（即A变化）时，将引起电容量的变化，通过测量电路将这种电容变化转换为电压、电流、频率等电信号输出根据输出信号的大小，即可测定物体位移的大小，若把这种变化应用到电容式差容式力平衡传感器中，当有加速度信号时，就会引起电容变化C，然后转换成电压信号输出，根据此电压信号即可计算出加速度的大校
由式（2－2）可知，极板间电容C与极板间距离是成反比的双曲线关系。由于这种传感器特性的非线性，所以工作时，一般动极片不能在整个间隙，范围内变化，而是限制在一个较小的范围内，以使与C的关系近似于线性。
它说明单位输入位移能引起输出电容相对变化的大小，所以要提高灵敏度S应减少起始间隙,但这受电容器击穿电压的限制，而且增加装配加工的困难。
由式（2－5）可以看出，非线性将随相对位移增加面增加。因此，为了保证一定的线性，应限制极板的相对位移量，若增大起始间隙，又影响传感器的灵敏度，因此在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，大都采用差动式结构，在差动式电容传感器中，其中一个电容器C1的电容随位移增加时，另一个电容器C2的电容则NA6-5kg减少，它们的特性方程分别为：
可见，电容式传感器做成差动式之后，非线性大大降低了，灵敏度提高一倍，与此同时，差动电容传感器还能减小静电引力测量带来的影响，并有效地改善由于温度等环境影响所造成的误差。
传感器的高频测量范围
传感器的高频测量指标通常由高频截止频率来确定，而一定截止频率与对应的幅值误差相联系；所以传感器选用时不能只看截至频率，必须了解对应的幅值误差值。传感器的频率幅值误差小不仅是测量精度提高，更重要的是体现了传感器制造过程中控制安装精度偏差地能力。另外由于测量对象的振动信号频率带较宽，或传感器的固有谐振频率不够高，因而被激发的谐振信号波可能会叠加在测量频带内的信号上，造成较大的测量误差。所以在选择传感器的高频测量范围时除高频截至频率外，还应考虑谐振频率对测量信号的影响；当然这种测量频段外的信号也可通过在测量系统中滤波器给予消除。
2) 传感器的低频测量范围与传感器高频指标相对应，传感器的低频测量指标通常由低频截止频率来确定，同样一定低频截止频率与对应的幅值误差相关。和高频特性不同，传感器的低频特性与传感器的任何机械参数无关，而仅取决于传感器的电特性参数。当然传感器作为NA6-5kg测量系统的某一部分，测量信号的低频特性还将受到与NA6-5kg传感器配用的后继仪器电参数的制约。根据输出信号的不同形式，以下将对电荷输出和低阻电压输出加速度传感器分别给与讨论。
尽管电荷型输出加速度传感器列出低频截止频率，但一般都给予指出测量信号的低频特性由后继电荷放大器确定。在实际应用中，当电荷型传感器的芯体绝缘阻抗远大于电荷放大器输入端的输入阻抗时，由传感器和电荷放大器组成的测量系统其低频截至频率应该由电荷放大器的低频特性所决定。但是如果传感器的芯体绝缘阻抗下降，此时传感器则可能影响整个测量系统的低频特性。因此保证芯体的绝缘阻抗对电荷输出型加速度传感器的低频测量非常重要。
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