計(jì)量的定義和發(fā)展
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定義:JJF 《通用計(jì)量術(shù)語及定義》中,在“計(jì)量學(xué)”、“測(cè)量”詞目外,另增了“計(jì)量”(metrology)詞條,定義為實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。從定義中可以看出,它屬于測(cè)量,源于測(cè)量,而又嚴(yán)于一般測(cè)量,它涉及整個(gè)測(cè)量領(lǐng)域,并按法律規(guī)定,對(duì)測(cè)量起著指導(dǎo)、監(jiān)督、的作用。計(jì)量與其它測(cè)量一樣,是人們理論聯(lián)系實(shí)際,認(rèn)識(shí)自然、改造自然的方法和手段。它是科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)。計(jì)量與測(cè)試是含義完全不同的兩個(gè)概念。測(cè)試是具有試驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量,也可理解為測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。它具有探索、分析、研究和試驗(yàn)的特征.
廣義的理解:
?是指有關(guān)測(cè)量知識(shí)的整個(gè)領(lǐng)域。
計(jì)量在歷史上稱之為“度量衡”。隨著生產(chǎn)和科 學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代計(jì)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“度量衡”的范圍。
現(xiàn)有長(zhǎng)度、熱學(xué)、力學(xué)、 電磁學(xué)、無線電、時(shí)間頻率、電離輻射、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)等計(jì)量,已形成了 一門立的學(xué)科──計(jì)量學(xué)。
計(jì)量涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、建設(shè)、科學(xué)試驗(yàn)、國(guó)內(nèi) 外貿(mào)易、人民生活等各方面,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)
計(jì)量的發(fā)展
古代計(jì)量:計(jì)量在我國(guó)歷史上稱為“度量衡” 。我國(guó)古代用人體的某一部分或其他的天然物、植物的果實(shí)作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),如“布手知尺”、“掬手為升”、“取權(quán)為重”、“過步定畝”、“滴水計(jì)時(shí)”來進(jìn)行計(jì)量活動(dòng)。
近代計(jì)量:1875年“米制公約”的簽訂,標(biāo)志著近代計(jì)量的開始。這一階段的主要特征是計(jì)量擺脫了利用人體、自然物體作為“計(jì)量基準(zhǔn)”的原始狀態(tài),逐步引入了“物理量”的概念,進(jìn)入以科學(xué)發(fā)展為基礎(chǔ)的發(fā)展時(shí)期。新中國(guó)成立后,1953年確認(rèn)采用“計(jì)量”一詞,取代使用了幾千年的度量衡,并賦予了更廣泛的內(nèi)容。
現(xiàn)代計(jì)量:現(xiàn)代計(jì)量的標(biāo)志是1960年國(guó)際計(jì)量大會(huì)決議通過并建立的適用于各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的計(jì)量單位制,即國(guó)際單位制?;疚锢沓?shù)的引入和發(fā)展為定義計(jì)量基本單位和導(dǎo)出單位方面起到了關(guān)鍵的作用。1983年10月第十七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過了“米”的新定義:“米是光在真空中1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路程的長(zhǎng)度” 。1985年公布了《中國(guó)人民共和國(guó)計(jì)量法》,標(biāo)志著我國(guó)計(jì)量工作從行政管理走向法制管理的新階段。
測(cè)試系統(tǒng)種類繁多,按照構(gòu)成形式,可分為儀器儀表式測(cè)試系統(tǒng)、集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三種方式,三種測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成和原理有很大差異,實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要選擇合適的方式。
儀器儀表式測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)成及原理
儀器儀表式測(cè)試系統(tǒng)一般包括多個(gè)測(cè)試單元,每個(gè)測(cè)試單元完全立,測(cè)試單元包括一次傳感器及二次儀表兩個(gè)部分;一次傳感器一般為交流互感器或直流分流器,其特點(diǎn)是一次傳感器及二次儀表均按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)均可溯源。因此,用戶可以靈活選擇不同廠家的傳感器及儀表,自行組建測(cè)試系統(tǒng)。
早期的儀器儀表通常功能比較單一,以功率測(cè)試系統(tǒng)而言,由電壓表、電流表、頻率計(jì)、功率計(jì)等構(gòu)成?,F(xiàn)代新型的功率測(cè)試儀器(一般稱功率分析儀)則由一臺(tái)儀器完成上述所有參量的測(cè)量。
儀器儀表式測(cè)試系統(tǒng)在電機(jī)試驗(yàn)中被廣泛采用,對(duì)于傳統(tǒng)工頻測(cè)量,技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。主要難度在于低功率因數(shù)、變頻等測(cè)試。
集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將各種類型的傳感器輸出的模擬或數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字量,由計(jì)算機(jī)接口采集成為內(nèi)存中的數(shù)據(jù),按需要處理成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)果,供傳送、顯示、打印輸出。集中式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有人機(jī)界面良好,操作簡(jiǎn)單,功能等優(yōu)點(diǎn)。
集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心技術(shù)是多路采集卡,目前,生產(chǎn)采集卡的廠家較多,大多只適用于工業(yè)控制。
集中式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖
分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
多個(gè)測(cè)試模塊或測(cè)試子系統(tǒng),通過統(tǒng)一的通訊接口與上位機(jī)連接,即可構(gòu)成分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是組合能力強(qiáng),易于擴(kuò)展;測(cè)試模塊或子系統(tǒng)立性強(qiáng),易于維護(hù);分散測(cè)量,集中管理,對(duì)系統(tǒng)硬件要求低,可靠性高;采用數(shù)字通訊取代模擬信號(hào)傳輸,電磁兼容性能好,適合惡劣環(huán)境工作。
分布式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框
圖片
三種測(cè)試系統(tǒng)的主要區(qū)別
分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從實(shí)現(xiàn)的功能角度看,與集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)差不多。但實(shí)現(xiàn)功能的方法完全不同:
集中式數(shù)據(jù)采集的核心是標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及輸入信號(hào)的調(diào)理。
分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的骨架是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。研制者都會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性、實(shí)時(shí)性、兼容性、可擴(kuò)充性進(jìn)行精心設(shè)計(jì),而這些性能,也是分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的魅力所在。
集中式數(shù)據(jù)采集與分布式數(shù)據(jù)采集的共同特點(diǎn)是兩者均研究事物的共性,前者的共性是信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化,后者的共性是網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化,電機(jī)試驗(yàn)測(cè)試程度較高,目前,應(yīng)用多的還是各種儀器儀表。
小型的集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及含通訊接口的儀器儀表,可以作為分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)子站。
雖然年初低開,但我國(guó)儀器儀表行業(yè)的主營(yíng)收入逐月向上,至今年6月份,該行業(yè)的主營(yíng)收入增加值增幅已超過全國(guó)制造業(yè)增幅2.8個(gè)百分點(diǎn)。
據(jù)中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)奚家成介紹,今年以來,儀器儀表行業(yè)的產(chǎn)銷形勢(shì)總體正常,上半年行業(yè)利潤(rùn)增幅有所回升,主營(yíng)利潤(rùn)率持續(xù)上升,進(jìn)出口走勢(shì)強(qiáng)于預(yù)期,增幅達(dá)到了兩位數(shù)。
他判斷說,預(yù)計(jì)儀器儀表行業(yè)全年的產(chǎn)銷可以達(dá)到15%左右的預(yù)定目標(biāo),保持中高速增長(zhǎng)。
主營(yíng)收入逐月向上
奚家成為記者分析說,因?yàn)槿ツ昊鶖?shù)偏高等原因,今年年初儀器儀表行業(yè)的主營(yíng)收入增加值增幅創(chuàng)了本世紀(jì)以來的新低(6.5%),到3月開始逐月回升,至第二季度時(shí)各月的增加值增幅均已超過12%,而6月份的主營(yíng)收入增加值增幅已達(dá)到12.6%,超過了全國(guó)制造業(yè)增幅2.8個(gè)百分點(diǎn),超過機(jī)械工業(yè)1.9個(gè)百分點(diǎn);1~6月主營(yíng)收入增加值累計(jì)增幅全國(guó)制造業(yè)增幅0.5個(gè)百分點(diǎn),比機(jī)械工業(yè)增幅低0.8個(gè)百分點(diǎn)。
“全行業(yè)產(chǎn)銷形勢(shì)總體正常,需求略顯偏弱,并未出現(xiàn)明顯的產(chǎn)能過?,F(xiàn)象。預(yù)計(jì)全年產(chǎn)銷可達(dá)到15%左右的預(yù)定目標(biāo),保持中高速增長(zhǎng)?!鞭杉页杀硎?。
從行業(yè)內(nèi)部看,環(huán)境監(jiān)測(cè)、試驗(yàn)機(jī)、分析儀器、農(nóng)林牧漁儀器、測(cè)繪儀器、電子測(cè)量、工業(yè)自動(dòng)化等分行業(yè)的主營(yíng)收入都保持了15%以上的增幅;受房地產(chǎn)疲軟、商用車和國(guó)產(chǎn)車增幅不高等影響,供應(yīng)用儀表和車用儀表增長(zhǎng)趨緩;因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)展不快和傳統(tǒng)產(chǎn)品需求漸趨飽和等,衡器、鐘表計(jì)時(shí)儀器等的增幅偏低。
利潤(rùn)增幅逐漸回升
今年年初儀器儀表行業(yè)的利潤(rùn)同比增幅起步偏低,到二季度開始回升,但幅度不大。
據(jù)介紹,該行業(yè)的應(yīng)收賬款、產(chǎn)成品庫存、營(yíng)業(yè)費(fèi)用、管理費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用等同比增幅均主營(yíng)收入增幅,特別是產(chǎn)成品的庫存明顯上升,同比增幅已由去年末的9.16%上升至今年中的18.11%。
在各分行業(yè)中,供應(yīng)用儀表、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器、試驗(yàn)機(jī)、勘探地震儀表、電子測(cè)量?jī)x器、計(jì)時(shí)儀器、光學(xué)儀器、衡器等的利潤(rùn)同比增幅較大;電工儀器、測(cè)繪儀器、分析儀器、車用儀表、導(dǎo)航氣象儀器、教學(xué)儀器、醫(yī)療儀器等同比一位數(shù)低增長(zhǎng)或負(fù)增長(zhǎng)。
此外,行業(yè)中中小型企業(yè)的利潤(rùn)增幅大型企業(yè),中資企業(yè)的利潤(rùn)增幅要“三資”企業(yè)。今年以來,全行業(yè)的虧損企業(yè)數(shù)在小幅增加,占比為18.64%,同比上升了8.05%,但虧損額卻同比下降了1.49%。
奚家成告訴本報(bào)記者說,目前行業(yè)中只有少部分技術(shù)進(jìn)步明顯、現(xiàn)代管理見效的企業(yè)能夠達(dá)到15%以上的利潤(rùn)率,大多數(shù)企業(yè)都還處于微利狀態(tài)。主營(yíng)成本同比增幅13.14%已經(jīng)接近主營(yíng)收入的增幅12.61%,近年來人力成本大幅上升等因素,正在被逐漸消化。
“預(yù)計(jì)今年全年行業(yè)的利潤(rùn)增幅能夠達(dá)到13%的預(yù)定指標(biāo),主營(yíng)收入利潤(rùn)率仍能保持8.5%以上高位。”
進(jìn)出口走勢(shì)強(qiáng)于預(yù)期
“儀器儀表行業(yè)的進(jìn)口增幅已連續(xù)三年在一位數(shù)徘徊了,今年年初突增至兩位數(shù)的高點(diǎn),并一直保持了整個(gè)上半年?!鞭杉页杀硎尽?br />
在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)處于調(diào)整期、需求并未轉(zhuǎn)旺的情況下,儀器儀表行業(yè)的進(jìn)口增幅驟升,其重要因素之一是國(guó)際貿(mào)易斗爭(zhēng)引起的新一輪關(guān)稅減免,許多儀器儀表因被列入了電子產(chǎn)品、環(huán)保產(chǎn)品而降減免關(guān)稅。其中,影響較大的是各類中測(cè)試儀器設(shè)備,如半導(dǎo)體晶片或元器件制造用光學(xué)儀器、檢測(cè)儀器、顯微鏡、衍射設(shè)備、金屬材料試驗(yàn)機(jī)、超聲波探傷儀、氣體或煙霧分析儀等,這些產(chǎn)品的進(jìn)口均大幅增長(zhǎng)。
他分析說,之所以出口增幅能重上兩位數(shù),既與國(guó)際市場(chǎng)的緩慢復(fù)蘇有關(guān),也得益于本國(guó)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的提高。電度表等大宗出口商品經(jīng)去年一年的低迷后已恢復(fù)了正增長(zhǎng),而光學(xué)元件、電工和電子測(cè)量?jī)x器、工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)等的增幅都在20%以上。分散型控制系統(tǒng)、軌道交通用車載控制設(shè)備、核磁共振裝置等儀器裝備的出口也大幅增長(zhǎng)。
“因?yàn)榛鶖?shù)等原因,預(yù)計(jì)下半年儀器儀表行業(yè)的出口增幅將回落,但全年仍能保持進(jìn)口增幅的兩位數(shù)增長(zhǎng),并減小進(jìn)出口逆差。”他判斷說。
控制系統(tǒng)只進(jìn)不出狀況改變
控制系統(tǒng)是典型的高技術(shù)產(chǎn)品,其主導(dǎo)產(chǎn)品分散型控制系統(tǒng)DCS是工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化的核心裝備。在前幾年技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)上,今年上半年,DCS發(fā)揮其技術(shù)、性價(jià)比和服務(wù)優(yōu)勢(shì),不斷取得進(jìn)展。
上半年,擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DCS中標(biāo)率提升,其市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過了外企,并進(jìn)入了多個(gè)長(zhǎng)期都由國(guó)外產(chǎn)品的領(lǐng)域和企業(yè)。中資DCS企業(yè)的經(jīng)營(yíng)規(guī)模已經(jīng)了國(guó)際廠商在華的企業(yè)。而除了主控系統(tǒng)外,安全系統(tǒng)、核電控制系統(tǒng)、軌交控制系統(tǒng)等系統(tǒng)也不斷取得進(jìn)展和突破。
“控制系統(tǒng)作為產(chǎn)品長(zhǎng)期只進(jìn)不出的狀況正在改變?!鞭杉页筛嬖V記者說,今年上半年軌交車載系統(tǒng)ATP一項(xiàng)的出口金額已超過5000萬美元。而控制系統(tǒng)的發(fā)展,也帶動(dòng)了優(yōu)化軟件、MES等工控軟件的發(fā)展和集成、總成能力的提升以及MIV、MAV等服務(wù)的開展,拓展了工程能力和盈利空間。
他還介紹說,城鎮(zhèn)集中供熱是北方十五省市重要的民生工程,而為此開展的供熱監(jiān)控系統(tǒng)和熱量表計(jì)技術(shù)已經(jīng)成熟并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化,目前國(guó)內(nèi)從事熱量表計(jì)、供熱監(jiān)控系統(tǒng)的制造生產(chǎn)和城鎮(zhèn)供熱工程改造服務(wù)的企業(yè)已有數(shù)百家,而近年來每年生產(chǎn)制造和采購(gòu)安裝的熱量表計(jì)在200萬臺(tái)以上,供熱監(jiān)控系統(tǒng)達(dá)數(shù)千套———國(guó)家投入了大量的財(cái)力、物力來推動(dòng)此項(xiàng)惠民工程。
“但是,由于供熱管理體制改革和分戶計(jì)費(fèi)管理辦法的滯后,上述監(jiān)控系統(tǒng)及裝備大部分至今都尚未投運(yùn)?!鞭杉页赏嘎墩f,我國(guó)的供熱系統(tǒng)推廣應(yīng)用還有待改革。
信息化有序推進(jìn)
在“兩化”融合方針的推動(dòng)下,生產(chǎn)過程信息化、數(shù)字化車間等工作取得了進(jìn)展。儀器儀表行業(yè)的生產(chǎn)過程信息化專項(xiàng)已經(jīng)順利啟動(dòng),三個(gè)示范試點(diǎn)企業(yè)也已按計(jì)劃開展工作,并通過交流互助診斷等形式向行業(yè)拓展。
據(jù)悉,目前該行業(yè)一些骨干企業(yè)已投入了大量的資金建設(shè)數(shù)字化生產(chǎn)線并改造老線,使其適應(yīng)信息化的要求。而有些二百人左右的小企業(yè)已經(jīng)聘請(qǐng)國(guó)外改造生產(chǎn)線、上機(jī)器人、制定信息化生產(chǎn)方案等,推進(jìn)企業(yè)的現(xiàn)代生產(chǎn)模式和數(shù)字化生產(chǎn)。
“行業(yè)將組織三個(gè)示范試點(diǎn)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)大到二、三十家企業(yè)并影響全行業(yè),以生產(chǎn)過程信息化等措施推動(dòng)改變行業(yè)面貌?!彼硎?。
伴隨著國(guó)家工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展戰(zhàn)略的深入落實(shí),戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢(shì),廣泛的信息通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)穿透和 作用將進(jìn)一步增強(qiáng)。隨著產(chǎn)業(yè)融合的加深和移動(dòng)通信技術(shù)的普及,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。作為“中華儀器儀表”平臺(tái)的持有人,行業(yè)鄭樹明稱: “正如信息技術(shù)的革命,使得人類經(jīng)歷了第三次浪潮;移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,進(jìn)一步加速了傳統(tǒng)行業(yè)的步伐?!?br />
儀器儀表行業(yè)應(yīng)用廣泛
鄭樹明表示,儀器儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。包括真空檢漏儀、壓力表、測(cè)長(zhǎng)儀、顯微鏡、 乘法器等。廣義來說,儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能,例如用于工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制中的氣動(dòng)調(diào)節(jié)儀表,和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表,以及 集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。
在人類社會(huì)進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代、信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下,儀器儀表及其測(cè)量控制技術(shù)得到日益廣泛應(yīng)用,給儀器儀表行業(yè)的快速發(fā)展提供了良好契 機(jī)。經(jīng)過近十年來的建設(shè)與發(fā)展,我國(guó)儀器儀表已經(jīng)初步形成產(chǎn)品門類品種比較,具有一定生產(chǎn)規(guī)模和開發(fā)能力的產(chǎn)業(yè)體系,成為亞洲除日本以外第二大儀器儀 表生產(chǎn)國(guó)。
儀器儀表行業(yè)發(fā)展步伐穩(wěn)健
儀器儀表行業(yè)已經(jīng)連續(xù)多年保持了經(jīng)濟(jì)高位運(yùn)行的態(tài)勢(shì)。即使當(dāng)全球受金融風(fēng)暴的影響,各個(gè)行業(yè)經(jīng)濟(jì)東圃有所放緩,但從全景發(fā)展情況看來,儀表行業(yè)的增長(zhǎng)速度并沒有放緩。
相關(guān)表示:儀器儀表行業(yè)快速發(fā)展一是因?yàn)閲?guó)家的經(jīng)濟(jì)高速穩(wěn)定發(fā)展的運(yùn)行;按照過去的經(jīng)驗(yàn),如果GDP的增長(zhǎng)在10%以上時(shí),儀表行業(yè)的增長(zhǎng) 率則在26%~30%之間。二是因?yàn)閲?guó)家宏觀調(diào)控對(duì)儀表行業(yè)的影響有一個(gè)滯后期,儀表往往在工程的后期才交付使用,因此,因宏觀調(diào)控政策而減少的投資對(duì)儀 表行業(yè)的影響不會(huì)太大。
隨著手機(jī)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的消費(fèi)潛力不斷隱現(xiàn),消費(fèi)者利用手機(jī)消費(fèi)的頻率和份額逐年遞增。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)所隱藏的商業(yè)價(jià)值被更多地挖掘出來之后,像“中華儀 器儀表”各種傳統(tǒng)行業(yè)的平臺(tái)相繼誕生。伴隨移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng),如今,它已經(jīng)漸漸取代電子商務(wù)成為了整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)增速快的領(lǐng)域,而移動(dòng)終端的入口 也隨即成為了傳統(tǒng)行業(yè)的必爭(zhēng)之地。儀器儀表行業(yè)進(jìn)軍移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)線上發(fā)展勢(shì)在必行。
儀器儀表電路維修在電子類的公司里從來都是不可缺少的一部分。因?yàn)橹挥型ㄟ^它才能讓原本不合格的產(chǎn)品終出廠。
然而,維修也是電子公司中為復(fù)雜的一部分。因?yàn)樗粌H要運(yùn)用到許多電子知識(shí),有時(shí)也需要有豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。下面就我個(gè)人多年來總結(jié)的維修經(jīng)驗(yàn)與感興趣的朋友分享一下。
1、敲擊手壓法
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經(jīng)常會(huì)遇到儀器運(yùn)行時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象絕大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的。對(duì)于這種情況可以采用敲擊與手壓法。
所謂的“敲擊”就是對(duì)可能產(chǎn)生故障的部位,通過小橡皮鎯頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件,看看是否會(huì)引起出錯(cuò)或停機(jī)故障。所謂“手壓”就是在故障出現(xiàn)時(shí),關(guān)上電源后對(duì)插的部件和插頭和座重新用手壓牢,再開機(jī)試試是否會(huì)消除故障。如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機(jī)殼正常,再敲打又不正常時(shí),好先將所有接頭重插牢再試,若傷腦筋不成功,只好另想辦法了。
2、觀察法
利用視覺、嗅覺、觸覺。某些時(shí)候,損壞了的元件會(huì)變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點(diǎn);燒壞的器件會(huì)產(chǎn)生一些特殊的氣味;短路的芯片會(huì)發(fā)燙;用肉眼也能觀察到虛焊或脫焊處。
3、排除法
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所謂的排除法是通過拔插機(jī)內(nèi)一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。當(dāng)拔除某一 插件板或器件后儀表恢復(fù)正常,就說明故障發(fā)生在那里。
4、替換法
要求有兩臺(tái)同型號(hào)的儀器或有足夠的備件。將一個(gè)好的備品與故障機(jī)上的同一元器件進(jìn)行替換,看故障是否消除。
5、對(duì)比法
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要求有兩臺(tái)同型號(hào)的儀表,并有一臺(tái)是正常運(yùn)行的。使用這種方法還要具備必要的設(shè)備,例如,萬用表、示波器等。按比較的性質(zhì)分有,電壓比較、波形比較、靜態(tài)阻抗比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。
具體方法是:讓有故障的儀表和正常儀表在相同情況下運(yùn)行,而后檢測(cè)一些點(diǎn)的信號(hào)再比較所測(cè)的兩組信號(hào),若有不同,則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當(dāng)?shù)闹R(shí)和技能。
6、升降溫法
有時(shí),儀表工作較長(zhǎng)時(shí)間,或在夏季工作環(huán)境溫度較高時(shí)就會(huì)出現(xiàn)故障,關(guān)機(jī)檢查正常,停一段時(shí)間再開機(jī)又正常,過一會(huì)兒又出現(xiàn)故障。這種現(xiàn)象是由于個(gè)別IC或元器件性能差,高溫特性參數(shù)達(dá)不到指標(biāo)要求所致。為了找出故障原因,可采用升降溫法。
所謂降溫,就是在故障出現(xiàn)時(shí),用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦,使其降溫,觀察故障是否消除。所謂升溫就是人為地將環(huán)境溫度升高,比如用電烙鐵放近有疑點(diǎn)的部位(注意切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件)試看故障是否出現(xiàn)。
7、騎肩法
騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安在要檢查的芯片之上,或者把好的元器件(電阻電容、二極管、三極管等)與要檢查的元器件并聯(lián),保持良好接觸,如果故障出自于器件內(nèi)部開路或接觸不良等原因,則采用這種方法可以排除。
8、電容旁路法
當(dāng)某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象,例如顯示器混亂時(shí),可以用電容旁路法確定大概出故障的電路部分。將電容跨接在IC的電源和地端;對(duì)晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端,觀察對(duì)故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無效而旁路它的輸出端時(shí)故障現(xiàn)象消失,則確定故障就出現(xiàn)在這電路中。
9、狀態(tài)調(diào)整法
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一般來說,在故障未確定前,不要隨便觸動(dòng)電路中的元器件,特別是可調(diào)整式器件更是如此,例電位器等。但是如果事先采取復(fù)參考措施(例如,在未觸動(dòng)前先做好位置記號(hào)或測(cè)出電壓值或電阻值等),必要時(shí)還是允許觸動(dòng)的。也許改變之后有時(shí)故障會(huì)消除。
10、隔離法
故障隔離法不需要相同型號(hào)的設(shè)備或備件作比較,而且安全可靠。根據(jù)故障檢測(cè)流程圖,分割包圍逐步縮小故障搜索范圍,再配合信號(hào)對(duì)比、部件交換等方法,一般會(huì)很快查到故障之所在。
測(cè)控技術(shù)與儀器是一門研究信息的獲取和處理,以及對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行控制的理論與技術(shù)?!皽y(cè)控技術(shù)與儀器”是指對(duì)信息進(jìn)行采集、測(cè)量、存儲(chǔ)、傳輸、處理和控制的手段與設(shè)備,包含測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的儀器儀表及系統(tǒng)。
測(cè)控技術(shù)
測(cè)控技術(shù)與儀器,是建立在精密機(jī)械、電子技術(shù)、光學(xué)、自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上,主要研究各種精密測(cè)試和控制技術(shù)的新原理、、新方法和新工藝。近年來,計(jì)算機(jī)技術(shù)在測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用研究中呈現(xiàn)出越來越重要的地位。
測(cè)控技術(shù)是直接應(yīng)用于生產(chǎn)生活的應(yīng)用技術(shù),它的應(yīng)用涵蓋了“農(nóng)輕重、海陸空、吃穿用”等社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域。儀器儀表技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“倍增器”,科學(xué)研究的“官”,軍事上的“戰(zhàn)斗力”以及法制法規(guī)中的“物化法官”。計(jì)算機(jī)化的測(cè)試與控制技術(shù)以及智能化得精密測(cè)控儀器與系統(tǒng)是現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)研究、管理檢測(cè)監(jiān)控等領(lǐng)域的重要標(biāo)志和手段,發(fā)揮著越來越重要的作用。
測(cè)控技術(shù)與儀器儀表技術(shù)的應(yīng)用
測(cè)控技術(shù)是一門應(yīng)用性技術(shù),廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航海、航空、軍事、電力和民用生活各個(gè)領(lǐng)域。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展需要,測(cè)控技術(shù)從初的控制單個(gè)及其、設(shè)備,到控制整個(gè)過程,乃至系統(tǒng),特別是在當(dāng)今現(xiàn)代科技領(lǐng)域的技術(shù)中,測(cè)控技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。
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冶金工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:煉鐵過程的熱風(fēng)爐控制、裝料控制與高爐控制,軋鋼過程的壓力控制、軋機(jī)速度控制、卷曲控制等及其中使用的多種檢測(cè)儀表等。
電力工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)、汽輪機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)調(diào)節(jié)與自動(dòng)程序控制系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的電力輸入輸出控制系統(tǒng)等。
煤炭工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:采煤過程的煤層氣測(cè)井儀器、礦井空氣成分檢測(cè)儀器、礦井瓦斯檢測(cè)儀、井下安全保障監(jiān)控系統(tǒng)等,煤精煉過程的熄焦過程控制、煤氣回收控制、精煉過程控制、生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)控制等。
石油工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:采油過程的磁性定位儀、含水儀、壓力計(jì)等支撐測(cè)井技術(shù)的各種測(cè)量?jī)x表,煉油過程的供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供蒸汽系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和三廢處理系統(tǒng)與其連續(xù)生產(chǎn)過程中大量參數(shù)的檢測(cè)儀表等。
化學(xué)工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:溫度測(cè)量、流量測(cè)量、液位測(cè)量、濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值及各種混合氣體組分等參數(shù)測(cè)量需要的測(cè)量?jī)x表與按照預(yù)定規(guī)律控制被控參數(shù)的控制儀表等。
機(jī)械工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:精密數(shù)字控制機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、工業(yè)機(jī)器人等。
航空航天工業(yè)中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:的飛行高度、飛行速度、飛行狀態(tài)與方向、加速度、過載以及發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)等參數(shù)的測(cè)量,航天技術(shù)的航天運(yùn)載器技術(shù)、航天器技術(shù)、航天測(cè)控技術(shù)等。
軍事裝備中,測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用有:制導(dǎo)武器、智能型彈藥、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)(C4IRS系統(tǒng))、外層空間軍事裝備(如各種偵察、通信、預(yù)警、導(dǎo)航衛(wèi)星等等)。
測(cè)控技術(shù)的形成與發(fā)展
科學(xué)技術(shù)發(fā)展史實(shí)人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的歷史、也是人類文明史的重要組成部分??茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展取決于測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。近代自然科學(xué)是從真正意義上的測(cè)量開始的。許多的科學(xué)家夢(mèng)都是科學(xué)儀器的發(fā)明家和測(cè)量方法的創(chuàng)立者。測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步直接帶動(dòng)著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
·次科技革命時(shí)期
17~18世紀(jì),測(cè)控技術(shù)初見端倪,歐洲的一些物理學(xué)家開始利用電流與磁場(chǎng)作用力制成簡(jiǎn)單的檢流計(jì),利用光學(xué)透鏡制成望遠(yuǎn)鏡,從而奠定了電學(xué)和光學(xué)儀器的基礎(chǔ)。18世紀(jì)60年代,次科技革命開始于英國(guó),直到19世紀(jì),次科技革命擴(kuò)展到歐美、日本,其間,一些簡(jiǎn)單的測(cè)量器具,如測(cè)量長(zhǎng)度、溫度、壓力等的器具已經(jīng)用于生活當(dāng)中,創(chuàng)造了的生產(chǎn)力。
·第二次科技革命時(shí)期
19世紀(jì)初電磁領(lǐng)域的一系列發(fā)展,引發(fā)了第二次科技革命。由于發(fā)明了測(cè)量電流的儀表,才使電磁學(xué)迅速走上正軌,獲得了一個(gè)又一個(gè)長(zhǎng)大的發(fā)現(xiàn)。電磁學(xué)領(lǐng)域的許多發(fā)明,如電報(bào)、電話、發(fā)電機(jī)等,促進(jìn)了電氣時(shí)代的到來。同時(shí),其他各種用于測(cè)量和觀察的儀器也不斷涌現(xiàn),如使用于1891年以前的用于高程測(cè)量的精密一等經(jīng)緯儀等。
·第三次科技革命時(shí)期
二戰(zhàn)后,各國(guó)對(duì)高科技的迫切需要,推動(dòng)了生產(chǎn)技術(shù)有一般的機(jī)械化帶電氣化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變,科學(xué)理論研究取得一系列重大突破。
在此期間,以機(jī)電產(chǎn)品為典型代表的制造業(yè)開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)是循環(huán)作業(yè)和流水作業(yè),要讓這些自動(dòng)起來,就要求加工生產(chǎn)的滅個(gè)階段自動(dòng)檢測(cè)工件的位置、尺寸、形狀、姿態(tài)或性能等。為此,需要大量的測(cè)控裝置。另一方面,以石油為原料的化工工業(yè)興起,就需要大量的測(cè)控儀表。自動(dòng)化儀表開始標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),按需構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。同時(shí),此期間還誕生了數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人技術(shù),測(cè)控技術(shù)與儀器在其中都有重要的應(yīng)用。
·隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,儀器儀表從只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量、觀察開始,已成為測(cè)量、控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的技術(shù)工具。為了滿足各方面的需求,儀器儀表已從傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到了生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)環(huán)境、生物工程等非傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。
21世紀(jì)以來,一大批當(dāng)代新的技術(shù)成果,如納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果,以及高精密超性能特張功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等相繼問世,是儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革,促進(jìn)了高科技化、智能花的新型儀器儀表時(shí)代的來臨。
測(cè)控系統(tǒng)中的傳感器
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一般測(cè)控系統(tǒng)有傳感器、中間變換器和顯示記錄儀組成。傳感器將被測(cè)量檢出并轉(zhuǎn)換成已與測(cè)量的物理量,中間變換器對(duì)傳感器的輸出量進(jìn)行分析、處理、轉(zhuǎn)換成后級(jí)儀表能接受的信號(hào),輸出給其他系統(tǒng),或由顯示記錄儀對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行顯示、記錄。
傳感器是測(cè)量系統(tǒng)的的環(huán)節(jié),對(duì)于控制系統(tǒng)來說,如果把計(jì)算機(jī)比作大腦,那么傳感器就相當(dāng)于五官,直接影響到系統(tǒng)的控制精度。
傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換文件、轉(zhuǎn)換電路組成。由敏感元件直接感受被測(cè)量,同時(shí)它自身的某一參數(shù)值變化與被測(cè)量值的變化有確定的關(guān)系,且這一參數(shù)容易測(cè)量輸出;然后由轉(zhuǎn)換元件將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電參數(shù);后又轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參數(shù)放大,轉(zhuǎn)換成便于顯示、記錄、處理、控制的有用電信號(hào)。
新型傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展
傳感技術(shù)是當(dāng)今世界發(fā)展為迅速的高新技術(shù)之一。新型傳感器不僅追求、大量程、高可靠、低功耗,還向著集成化、微型化、數(shù)字化、智能化發(fā)展。
1.智能化
傳感器的智能化指把常規(guī)傳感器的功能同計(jì)算機(jī)或其他元件的功能相結(jié)合構(gòu)成一個(gè)立的組合體,使其既具有信息拾取和信號(hào)轉(zhuǎn)化功能,又有數(shù)據(jù)處理、補(bǔ)償分析和決策能力。
2.網(wǎng)絡(luò)化
傳感器的網(wǎng)絡(luò)化就是使傳感器具備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的功能,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的信息傳遞和處理能力,即實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)的“超視距”測(cè)量。
3.微型化
傳感器的微型化值在功能不變甚至增強(qiáng)的條件下,大幅度減小傳感器的體積。微型化是現(xiàn)代精密測(cè)量與控制的要求,原則上將,傳感器的尺寸越小對(duì)被測(cè)對(duì)象及環(huán)境的影響越小,對(duì)能量的消耗越少,越易實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
4.集成化
傳感器的集成化指下面兩個(gè)方向的集成:
(1)多測(cè)量參數(shù)的集成,即可測(cè)量多種參數(shù)。
(2)傳感去與后續(xù)電路的集成,即將敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路乃至電源等集成在同一塊芯片上,使其具有很高的性能。
5.數(shù)字化
傳感器的數(shù)字化值的是傳感器輸出的信息為數(shù)字量,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、傳輸,同時(shí)可無需中間環(huán)節(jié)接入計(jì)算機(jī)等數(shù)字處理設(shè)備。
傳感器的集成化、智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化等不是立的,而是相輔相成、相互關(guān)聯(lián)的,它們之間并沒有明確的界限。
測(cè)控系統(tǒng)中的控制技術(shù)
基本控制理論
1.經(jīng)典的控制理論
經(jīng)典控制論包括線性控制理論、采樣控制理論、非線性控制理論三個(gè)部分。經(jīng)典控制論以拉普拉斯變換和Z變換為數(shù)學(xué)工具,以單輸入-單輸出的線性定常系統(tǒng)為主要的研究對(duì)象。通過拉普拉斯變換或者Z變換將描述系統(tǒng)的微分方程變換到復(fù)數(shù)域中,得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。并以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ),一根軌跡發(fā)和頻率發(fā)威研究手段,分析反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)精度。
2.現(xiàn)代控制理論
現(xiàn)代控制理論使建立在狀態(tài)空間法基礎(chǔ)上的一種控制理論,是自動(dòng)控制理論的一個(gè)主要組成部分。在現(xiàn)代控制理論中,對(duì)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)主要是通過對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)變量的描述來進(jìn)行的,基本的方法是時(shí)間域方法。現(xiàn)代控制理論比經(jīng)典控制理論所能處理的控制問題要廣泛得多,包括線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng),單變量系統(tǒng)和多變量系統(tǒng)。它所采用的方法和算法也更適合于在數(shù)字計(jì)算機(jī)上進(jìn)行?,F(xiàn)代控制理論還為設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有的性能指標(biāo)的優(yōu)控制系統(tǒng)提供了可能性。
控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是由控制裝置(包括控制器、執(zhí)行器和傳感器)與被控制對(duì)象組成??刂蒲b置可以是人,也可以是一臺(tái)機(jī)器,這就是自動(dòng)控制與人工控制的不同。對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng),按照控制原理的不同,可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng);按給定信號(hào)分類,可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。
虛擬儀器技術(shù)
測(cè)量?jī)x器是測(cè)控系統(tǒng)的重要組成部分,它分為立儀器與虛擬儀器兩種。
立儀器把儀器的信號(hào)收集、處理、輸出放在立的機(jī)箱內(nèi),有操作面板和各種端口,全部的功能以硬件或固化軟件的形式存在,這就決定了立儀器只能由廠家來定義、執(zhí)照,而用戶無法改變。
虛擬儀器則把信號(hào)的分析與處理、結(jié)果的表達(dá)和輸出放到計(jì)算機(jī)上來完成,或在計(jì)算機(jī)上插上數(shù)據(jù)采集卡,把儀器的三個(gè)部分去不放到計(jì)算機(jī)上來實(shí)現(xiàn),突破了傳統(tǒng)儀器的局限性。
虛擬儀器技術(shù)特點(diǎn)
1.功能強(qiáng)大,融合了計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的硬件支援,突破了傳統(tǒng)儀器在處理、顯示、存儲(chǔ)方面的限制。標(biāo)準(zhǔn)配置為:處理器、高分辨率顯示器、大容量硬盤。
2.計(jì)算機(jī)軟件資源實(shí)現(xiàn)了部分機(jī)器硬件的軟件化,節(jié)省了物質(zhì)資源,由增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性;通過相應(yīng)數(shù)值算法,實(shí)時(shí)直接地對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析與處理;通過GUI(圖形用戶界面)技術(shù),真正做到界面友好,人機(jī)交互。
3.給予計(jì)算機(jī)總線和模塊化儀器總線,儀器硬件實(shí)現(xiàn)了模塊化、系列化,大大縮小了系統(tǒng)尺寸,可方便的構(gòu)建模塊化儀器。
虛擬儀器系統(tǒng)的構(gòu)成
虛擬儀器由硬件設(shè)備與接口、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和虛擬儀器面板組成。其中,硬件設(shè)備與接口可以是各種以PC為基礎(chǔ)的內(nèi)置功能插卡、通用接口總線接口卡、串行口、VXI總線儀器接口等設(shè)備,或者是其它各種可程控的外置測(cè)試設(shè)備,設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件是直接控制各種硬件接口的驅(qū)動(dòng)程序,虛擬儀器通過底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件與真實(shí)的儀器系統(tǒng)進(jìn)行通訊,并以虛擬儀器面板的形式在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示與真實(shí)儀器面板操作元素相對(duì)應(yīng)的各種控件。用戶用鼠標(biāo)操作虛擬儀器的面板就如同操作真實(shí)儀器一樣真實(shí)與方便。