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传统光学仪器和现代光学仪器的区别及使用
点击次数:2668 发布时间:2013-03-13
 
     当今世界传统光学仪器已突破经典模式,发展成为光、机电、算一体化和智能化现代光学仪器。主要工业发达国家的光电子产业已迅速崛起,世界市场已达数百亿美元,成为对国民经济有重要影响的高新技术产业,预计下一世纪人类将跨入“光时代”。
 
    我国光学仪器工业正处于产业结构调整和更新的时期,这是发展历程上的关键时期。面临当前我国光学仪器行业不景气,欲摆脱困境并在下一世纪初能发展成为结构优化的益的产业,必须把实现传统光学仪器向现代光学仪器转变提到发展战略的高度来认识并实践,加快转变步伐。
 
1 、传统光学仪器现代光学仪器转变是现代科技发展和竞争的必然趋势
 
  1.1 是现代化生产和科学实验的迫切要求
 
   以光、机为主体的传统光学仪器主要靠视觉参与下的人机系统,还离不开人的操作和观察,这与当代社会化大生产的要求很不适应。在当今高度发达的信息社会,日益迫切要求对来自各方面的复杂信息进时实时、高速采集,数据处理和自动控制。如对高速运动或瞬息短暂过程的观察、记录、显示和储存;对复杂的二维或三维物体的形状和尺寸的识别、测量;对宏观或超微细图形的分析和判读,特别是对于太空、深水、高温、有害气体、核辐射等人类难以长期接触的各种特殊工作环境,这些都是传统光学仪器所难以胜任的。如,在轧钢生产过程中,被测对象温度高达 1000C 以上,运动速度每秒数米并伴有振动,高温氧化层飞溅,冷却水珠水雾弥漫,强电磁干扰和环境高温,在如此复杂的环境下,要对生产线上的钢材尺寸进行在线测量和控制,极其困难。目前的解决办法是采用光电检测,用激光扫描法, CCD 热轧钢在线测径系统已成功地应用在生产线上。又如日本某炼油厂内遍布光纤光缆,全部用光电观测设备构成厂区的局部监控、信息系统,成功地利用了光电技术的防爆特性,实现了综合管理,对炼油厂内的事故灾害防患于未然,确保安全生产。再如光电遥感仪器帮助人类解决目前所面临的能源、粮食、气象预报、环境监视等重大问题。美国在 70 年代先后发射三颗陆地卫星,花了25000 万美元,但获得经济效益比此大得多,其中用遥感仪器监视洪水、改造良田、探测农作物病虫害、改进油田探测及小麦估产等 5 项,每年经济收益达15 亿美元以上。
 
     由于光电系统能充分发挥光学和电子两方面技术的优越性,所以在生产过程中的自动监控、图象分析、精密测量、信息处理和传输、能源利用、微观探索等各个领域发挥着越来越重要的作用。因此,现代化生产和科学实验迫切要求开发更多的光、机、电、算一体化的现代光学仪器或光电仪器和设备。
 
    1.2 是适应产业结构调整和市场竞争的需要
 
    一方面新技术革命加速了传统光学仪器工业的变革,美、日、德等国都把发展高技术和建立高技术产业作为重要发展战略,谋求在的地位。他们利用微电子技术改进传统的光学工业,提高产品档次,开发高附加值的现代光学仪器,在实现光、机、电、算一体化的同时,还重点发展以激光为核心的光电子技术,形成光电子产业。
 
    另一方面自80 年代中期以来,以望远系统,照相系统和显微系统这三大系统为主导的传统光学仪器开始步入成熟期,全行业出现了不景气现象,其特征表现为:市场需求从上升期转入稳定期,主导产品在技术上缺乏新的重大突破,经济效益开始下滑。这一现象始于美国,以后波及日本、德国等国家。纵观当今世界范围的传统光学仪器生产已不是雨后春笋般的发展势头,而是呈缩短战线发展的趋势。
 
    美国的传统光学仪器工业已萎缩,不少企业并转,但美国巧妙地避开了劳务费用高、传统光学工艺落后的短处,凭借其科技和资金方面的优势,调整了产业结构,发展技术密集的现代光学仪器,开拓新的领域如半导体光刻机等微细加工设备及检测仪器,傅立叶红外光谱仪和其它智能化的光谱仪器,多种类别的联用仪器,各类生化和医疗仪器,太空和宇航的光学遥感仪器以及激光干涉仪、打印机等光学或光电仪器,均处地位。日本更是一个对新技术敏感的国家,为了保持市场竞争优势,产品中不断引入高新技术, 80 年代的日本已成为一个“电子大国”,充分利用电子技术优势,加速对传统光学仪器工业的改造和产品更新,特别加强性技术开发,促进光学仪器工业的转变。德国原光学工业基础雄厚,具有高度专业化和生产技术柔性化,并不断注入新技术、新原理、新工艺。在集成光学、纤维光学、全息技术、激光技术等方面的应用取得很大进展,在 80 年代应用新技术和新原理推出一批新颖的电子工业用检测仪器、超声显微镜、激光扫描显微镜和采用光导纤维、多光栅系统和机械手的全自动光谱仪等,都是德国首先实现商品化,可以说德国的光学仪器至今仍保持着高水平、高精度优势。
 
     在光学产业结构调整过程中,发达国家竞相发展高技术产品,一些劳动密集型的传统产品,则逐渐向新兴工业国家(或地区)和发展中国家转移。尤为明显的是通过独资或合作方式将劳动密集型产品望远镜、显微镜、照相机和枪瞄准镜等的生产转移到我国及东亚其他国家或地区。如日本奥林巴斯公司在深圳设立奥林巴斯深圳工业有限公司,生产照相机;镰仓光机公司于 1993 年在广东东莞设立东莞镰仓光学有限公司,生产双筒望远镜;莱卡(Leica )公司与上海光学仪器厂建立合资的显微镜生产厂;日本西亚州光学公司与长春第四光学仪器厂合资生产望远镜和枪瞄准镜;德国蔡斯( Zeiss )厂和西北光学仪器厂合作生产大地测量仪器等等。另一方面,国外的生产厂其产品结构发生变化,如尼康主要靠半导体工业用光刻设备等, 1994 年占其销售额的40 %;奥林巴斯主要依赖医用内窥镜系列产品,维持生存与发展,1994 年度占销售总额的49 %。
 
    由于产业结构调整,使光学仪器工业的发展和市场竞争形成了新的格局,技术密集型和高新技术产品渐成为市场竞争的重心。传统光学仪器中消费类产品如望远镜、照相机目前销售势头虽看好,市场份额却越来越小,与现代光学仪器和光电产品的市场规模、经济效益*。据联合国 1995 年公布的统计资料,1993 年世界光学仪器的进出口额各为50 多亿美元,照相机类产品的进出口额各为93 亿、88 亿美元,上述统计中并不包括光机电算一体化的光谱仪器、计量仪器、遥感仪器和测绘仪器等,而世界光电子产品市场高达 660 亿美元,若加上现代光学仪器的销售额,其市场规模大大超过了传统产品的市场。更何况不少传统产品已处于成熟期,有的甚至进入衰退期,近期的年平均增长率不会高于 5 %。
 
1.3 是我国光学仪器行业走出困境的主要途径
 
   我国光学仪器制造业(民用系统)目前主要生产传统光学仪器,包括显微镜、望远镜、光学计量仪器、物理光学仪器、测绘和遥感光学仪器及电子光学仪器等,已生产的品种约 600 种。现面临的突出问题是产业结构和产品结构不合理。
 
    从产业结构看,光学仪器行业长期以来条块分割,各系统自成体系,力量和资金分散,重复投资,重复生产,专业化生产水平低;点多批量小,难以形成适量的规模经济;大中型企业的主力军作用未充分发挥。从总体上说,行业劳动生产率低,竞争能力弱,效益差,而且未能形成真正的科研、生产一体化的企业集团公司,管理模式落后,联结纽带松散。行业处于“散、弱、低”状态,与现代化生产不相适应。
 
    从产品结构看,传统产品比例过大,低水平生产能力过剩,高水平生产能力不足。现有光学仪器产品 90 %以上的品种属传统式,真正算得上光机电算一体化的现代光学仪器所占品种不足10 %。数量的75 %属低档产品,产量过大,供大于求;中档产品不能满足需求;产品缺口甚大,依赖进口。不少企业挤在低档产品上竞争,如现在生产普及型生物显微镜和 S3 水准仪的企业各有二十多家,竞争激烈,内耗严重,经济效益不断滑坡,陷于严重困境。若不扭转这种局面,我国光学仪器工业还会进一步萎缩。
 
为此,加速产业结构和产品结构调整,促进传统光学仪器向现代光学仪器转变已成为当务之急。
 
1.4 光学技术的发展以及各门科学技术相互渗透为传统光学仪器向现代光学仪器转变提供了有利条件
 
    光学的发展经历了理论上不断完善、技术不断成熟、应用逐渐广泛的过程。在光的电磁波理论产生前的二千多年中,各国光学科学家发现了许多光学现象,建立了许多几何光学和物理光学定理,并根据这些定理制作了许多至今仍有重要实用价值的光学仪器,包括望远镜、显微镜、照相机、电影机、经纬仪、光谱仪等,大大扩展了人类的观察、测量和分析能力,在长期的生产和科学实验中作出了重要贡献。但在关于光的相干电磁波理论建立之前,光学还摆脱不了经典理论的束缚,使光的应用受到很大限制,因而发展速度与电子技术等现代科学技术相比,比较缓慢。
 
 
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