0 引言
今年是中國儀器儀表學(xué)會成立30周年。30年來，中國儀器儀表學(xué)會的發(fā)展，同我國儀器儀表與測量控制的發(fā)展息息相關(guān)。在慶祝中國儀器儀表學(xué)會成立30周年之際，讓我們一起回顧和展望我國儀器儀表與測量控制科技的發(fā)展。
1 儀器儀表與測量控制的重要地位和作用
眾所周知，當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時代，信息技術(shù)成為推動科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。著名科學(xué)家錢學(xué)森明確指出，“信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。測量技術(shù)是基礎(chǔ)。”王大珩院士也一再強(qiáng)調(diào)，“測量技術(shù)是信息技術(shù)的源頭。”信息技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了新興的龐大的信息產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為帶動世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)。美國商業(yè)部1999年度報告中關(guān)于新興數(shù)字經(jīng)濟(jì)部分曾提出，信息產(chǎn)業(yè)包括計(jì)算機(jī)軟硬件行業(yè)、通信設(shè)備制造及服務(wù)行業(yè)、儀器儀表行業(yè)。這就是說，測量技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和源頭，儀器儀表行業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。不言而喻，儀器儀表與測量控制在當(dāng)今信息時代推動科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有何等重要的地位。
那么，儀器儀表與測量控制對推動科技、經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展重要作用究竟是什么。2000年，中國儀器儀表學(xué)會接受國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委和科技部的委托，組織了一個由王大琦、楊嘉揮、金國藩3位院士組成的專家調(diào)研組，對全國儀器儀表行業(yè)開展了為期3個月的調(diào)查研究。調(diào)研結(jié)束后，調(diào)研組向兩委一部提出了一份“關(guān)于振興我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)對策與建議”的研究報告。報告對儀器儀表在當(dāng)今社會的重要作用提出了明確而形象的說明，即儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”、科學(xué)研究的“先行官”、軍事上的“戰(zhàn)斗力”和現(xiàn)代社會活動的“物化法官”。令人鼓舞的是，儀器儀表與測量控制“倍增器”、“先行官”、“戰(zhàn)斗力”和“物化法官”的重要作用已經(jīng)為社會各界，包括政府部門所共識，成為加快發(fā)展儀器儀表科技和產(chǎn)業(yè)的科學(xué)依據(jù)，并在文件、報告和講話中被廣為引用。
由于儀器儀表與測量控制的重要地位和作用受到了社會的高度重視，近年來國家采取了一系列重大措施加快發(fā)展。如2001年3月召開的七屆四次全國人大會議的“國家經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展第十個五年計(jì)劃綱要”中明確提出“把發(fā)展儀器儀表放到重要位置”，這是建國以來第一次將儀器儀表放到重要位置。緊接著，國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科技部等部委都羅列了若干專項(xiàng)，動用了大筆資金支持儀器儀表的發(fā)展。 2005 年，國家發(fā)改委正式下達(dá)了“加快振興裝備制造業(yè)的若干意見”，提出在各個行業(yè)中選出16項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域立專項(xiàng)支持發(fā)展，其中第11項(xiàng)就是重大工程自動化控制系統(tǒng)和精密測試儀器。2006年制定“國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要”，涉及到了多項(xiàng)儀器儀表與測量控制發(fā)展項(xiàng)目。2008年4月，科技部、發(fā)改委、教育部和中國科協(xié)聯(lián)合發(fā)出了“關(guān)于加強(qiáng)創(chuàng)新方法工作的若干意見”，正式啟動全國范圍內(nèi)的創(chuàng)新方法工作。這份文件明確提出，創(chuàng)新方法包括創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新工具三個要素。創(chuàng)新工具主要指推動科技創(chuàng)新的科學(xué)儀器。科學(xué)儀器的重要作用被進(jìn)一步提升，開發(fā)研究得到更有力的支持。此外，在“ 863 ”計(jì)劃項(xiàng)目中，特別是航天計(jì)劃等國家科技發(fā)展計(jì)劃中，支持儀器儀表與測量控制的支持發(fā)展也被放到了重要位置。就是在這樣有利的形勢下，近年來我國儀器儀表與測量控制得到了迅速的發(fā)展。
2 我國儀器儀表與測量控制的基本概況
2.1 基本概況
儀器儀表與測量控制的基本概況應(yīng)當(dāng)包括學(xué)科和產(chǎn)業(yè)2個方面。過去一直在爭議，儀器儀表究竟是不是一門獨(dú)立的學(xué)科。今天，我們可以毫不猶豫地回答，儀器儀表與測量控制已經(jīng)發(fā)展形成為一門獨(dú)立完整的學(xué)科。之所以得出這樣的定論，我們有 4 條充分的理由。
① 儀器儀表與測量控制學(xué)科具備了自己特有的一整套基礎(chǔ)理論和技術(shù)，其中主要包括傳感器、檢測計(jì)量、信號處理、誤差分析、自動控制等。在這些基礎(chǔ)理論和技術(shù)的研究開發(fā)中，擁有一批杰出的科學(xué)家和優(yōu)秀的中青年科技創(chuàng)新人才，他們的研究開發(fā)成果對促進(jìn)學(xué)科發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。
② 縱觀科學(xué)技術(shù)發(fā)展史，當(dāng)一門新興學(xué)科形成和不斷發(fā)展時，教育體系，特別是高等教育就會應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)新的學(xué)科教育，培養(yǎng)新的學(xué)科人才。我國教育部多年來已經(jīng)圍繞著儀器儀表與測量控制學(xué)科設(shè)立了一級學(xué)科教育體系，現(xiàn)在定名為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科，全國近250所高校設(shè)置了相應(yīng)的專業(yè)，3萬多名本科生和1 萬多名研究生在校學(xué)習(xí)。我國高校為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科制定了專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)范，已經(jīng)為儀器儀表與測量控制領(lǐng)域培養(yǎng)了幾十萬學(xué)科技術(shù)人才。
③ 儀器儀表與測量控制學(xué)科是一門工程應(yīng)用學(xué)科，與之相適應(yīng)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展是學(xué)科發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模，儀器儀表與測量控制學(xué)科有著強(qiáng)大的生命力和發(fā)展空間。
④ 儀器儀表與測量控制學(xué)科有一個全國性的國家一級學(xué)術(shù)團(tuán)體 ― 中國儀器儀表學(xué)會。學(xué)會近年來開展學(xué)科進(jìn)展研究，不僅加強(qiáng)了學(xué)科的基礎(chǔ)建設(shè)，而且豐富了學(xué)科活動的內(nèi)容、擴(kuò)展了學(xué)科發(fā)展的空間。
我國儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè)的基本概況如下。2007年我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上企業(yè)為3954家，實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值3078億元，銷售收入達(dá)到3005億元，雙雙突破3000億元。同比2004年1000億元，2006年2000億元，4年間年增長率超過30％。3000億元的銷售額中，出口商品達(dá)到88億美元，同比上一年度增長了36％。目前，我國儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成門類品種比較齊全、布局比較合理、具有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系，在亞洲，我國是除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國，是發(fā)展中國家綜合實(shí)力最強(qiáng)的儀器儀表生產(chǎn)國之一。從產(chǎn)品的技術(shù)水平分析，目前絕大多數(shù)國產(chǎn)儀器儀表還處于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)90年代中后期水平。中低檔產(chǎn)品品種基本齊全，能夠規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量基本穩(wěn)定，可以滿足國內(nèi)市場要求，且有批量出口，如電工儀器儀表在國內(nèi)市場占有率達(dá)到95%，并有13％產(chǎn)品出口。深圳市每年生產(chǎn)數(shù)字萬用表700萬臺，銷售世界90多個國家。國產(chǎn)儀器儀表中，也有少數(shù)中高檔產(chǎn)品接近國際技術(shù)水平。在國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，特別是必須自主創(chuàng)新發(fā)展的航天航空領(lǐng)域和國防安全領(lǐng)域，部分儀器儀表技術(shù)取得了新的突破。我國嫦娥一號衛(wèi)星攜帶的8種探測儀器都是我國科技人員自主研制設(shè)計(jì)的，不僅在技術(shù)上總體達(dá)到了國際先進(jìn)水平，而且有自己的特點(diǎn)和創(chuàng)新。在工程應(yīng)用技術(shù)方面，已經(jīng)能夠承擔(dān)一部分國家重大工程的儀器儀表系統(tǒng)成套。
2.2 應(yīng)用領(lǐng)域
按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，我們習(xí)慣把儀器儀表和測量控制劃分為6個大類，即工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)、科學(xué)儀器、醫(yī)療儀器、電子與電工測量儀器、各類專用儀器、傳感器和儀器儀表元器件及功能材料。這是一個大致的分類，其間存在著許多交叉和滲透。
工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)流程中的檢測和控制；科學(xué)儀器應(yīng)用面極廣，包括科學(xué)研究、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)分析、安全監(jiān)測等領(lǐng)域；醫(yī)療儀器應(yīng)用于生命科學(xué)研究和臨床診斷治療；電子與電工測量儀器用于對各種電子和電工參數(shù)進(jìn)行測量；各類專用儀器應(yīng)用于如農(nóng)業(yè)、環(huán)保、氣象、水文、地質(zhì)、海洋等領(lǐng)域，這類儀器除了應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求具備某些特殊性外，它們的基本原理和應(yīng)用方法與科學(xué)儀器等其他類儀器并無本質(zhì)的區(qū)別；傳感器、元器件和功能材料主要用于獲取信號、儀器制作和使用材料上。傳感器已經(jīng)成為影響儀器儀表與測量控制發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵所在。各類儀器的基礎(chǔ)理論和技術(shù)，構(gòu)成了儀器儀表與測量控制學(xué)科體系的基本內(nèi)容，它們的產(chǎn)業(yè)成為儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè)體系的重要組成，而它們的發(fā)展決定著儀器儀表與測量控制的未來。
當(dāng)分析我國儀器儀表與測量控制現(xiàn)狀時，不能不清醒地認(rèn)識到它同國際先進(jìn)水平相比，同我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的實(shí)際需要相比，還存在著很大的差距。差距是全方位的，最主要的有3點(diǎn)。
① 我國儀器儀表規(guī)模小、產(chǎn)值低，儀器儀表企業(yè)同樣是規(guī)模小、產(chǎn)值低。2007 年我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值3000億元人民幣，只占工業(yè)總產(chǎn)值的2.5％。10年前，美國儀器儀表產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)到 4 000 億美元，占工業(yè)總產(chǎn)值的4％。目前，美國儀器儀表企業(yè)年產(chǎn)值超過20億美元的不少于50家，而我國最大的兩個儀器儀表企業(yè)，京儀集團(tuán)年產(chǎn)值80億元人民幣、川儀集團(tuán)年產(chǎn)值60億元人民幣。產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的規(guī)模與產(chǎn)值直接影響到產(chǎn)業(yè)的活力與發(fā)展。要縮小和消除這個差距，需要我們努力奮斗 10－20年。
② 我國儀器儀表產(chǎn)品在質(zhì)量和品種上還存在不少問題。長期以來，產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性沒有得到根本解決，嚴(yán)重影響市場銷售和正常使用。國內(nèi)對許多大型精密儀器需求幾乎全部依賴進(jìn)口。2007年，我國儀器儀表產(chǎn)品出口88億美元，進(jìn)口172 億美元，逆差84億美元，成為裝備制造業(yè)之最。這個問題不解決，我國儀器儀表與測量控制學(xué)科和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將無法擺脫落后被動的局面。
③ 我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，還無法承擔(dān)科技創(chuàng)新主體的責(zé)任。國際上儀器儀表科技創(chuàng)新發(fā)展極快，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期大約只需2~4年，多數(shù)企業(yè)一半以上的銷售額幾乎都來自5年內(nèi)上市的新產(chǎn)品。而我國儀器儀表產(chǎn)品不少還沿自于20世紀(jì)80年代技術(shù)引進(jìn)的產(chǎn)物，相當(dāng)多企業(yè)產(chǎn)品是10年一貫制，自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)的主要原因是資金和人才。國外企業(yè)用于科技創(chuàng)新資金投人一般為銷售收入8%-10%，而我國企業(yè)投入資金很少超過3％~5%，極大地限制了科技創(chuàng)新的有效開展。有的領(lǐng)導(dǎo)不重視自主創(chuàng)新，國內(nèi)創(chuàng)新人才匾乏。黨的十七大提出，提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家是國家發(fā)展戰(zhàn)略的核心，是提高綜合國力的關(guān)鍵。企業(yè)提升科技創(chuàng)新能力，已經(jīng)成為刻不容緩的歷史使命。
3 儀器儀表與測量控制發(fā)展的趨勢和特點(diǎn)
當(dāng)今儀器儀表與測量控制發(fā)展的趨勢是：產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性要求不斷提高；技術(shù)指標(biāo)和功能不斷提高；最先采用新的科學(xué)研究成果；高新技術(shù)大量采用；儀器及測控單元微小型化、智能化日趨明顯；要求儀器及測控單元可獨(dú)立使用、嵌人式使用和聯(lián)網(wǎng)使用；儀器測控范圍向立體化、全球化擴(kuò)展；測控功能向系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；便攜式、手持式乃至個性化儀器大量發(fā)展。
儀器儀表與測量控制發(fā)展的技術(shù)特點(diǎn)是：綜合各種新技術(shù)，在研究儀器儀表相關(guān)類型傳感器、元器件和材料及技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新開發(fā)新的微弱信號敏感、傳感、檢測、融合技術(shù)，物質(zhì)原子、分子級檢測技術(shù)，復(fù)雜組成樣品的聯(lián)用分析技術(shù)，生命科學(xué)的原位、在位、實(shí)時、在線、高靈敏度、高通量、高選擇性檢測技術(shù)，創(chuàng)建各類新型檢測儀器儀表；結(jié)合系統(tǒng)論、控制論的發(fā)展，在開發(fā)工業(yè)自動化測控的在線分析和控制、原位分析及控制、高可靠性、高性能和高適應(yīng)性等技術(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新發(fā)展工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)；結(jié)合生命科學(xué)、人體科學(xué)的發(fā)展，在開發(fā)醫(yī)療診治的健康狀況監(jiān)測、早期診治、無損診斷、無創(chuàng)和低創(chuàng)直視診療、精確定位治療技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展醫(yī)療儀器；同時跟蹤新學(xué)科領(lǐng)域和各類應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，開發(fā)各種專用、快捷、自動化檢測和計(jì)量技術(shù)及專用儀器儀表。
工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)和科學(xué)儀器，在產(chǎn)值和市場 2 個方面都占據(jù)著儀器儀表與測量控制總體的一半，是儀器儀表與測量控制體系的 2 大支柱。
3.1 工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)的未來發(fā)展
① 自動化儀表與企業(yè)信息化
自動化儀表技術(shù)包括信息采集、處理和應(yīng)用。“企業(yè)信息化”實(shí)際上是企業(yè)信息的集成和整合。為此，必須用自動化和系統(tǒng)的信息模型“簡化”、“規(guī)則”和“抽象”信息，以便最有效地利用信息。這是自動化儀表領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，也是統(tǒng)一信息表達(dá)的重要手段。
② 全局信息和全生命周期信息的整合
這是實(shí)現(xiàn)自動化儀表系統(tǒng)的全面可互操作。可互操作是分層次的，其實(shí)現(xiàn)需要一個漫長的過程。近年來，IEC62424標(biāo)準(zhǔn)的出版、InToolS工具軟件功能的擴(kuò)充以及控制系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表層各項(xiàng)可互操作標(biāo)準(zhǔn)的推出是發(fā)展中一個重要標(biāo)志點(diǎn)。
③ 功能安全近年來，功能安全的重要發(fā)展體現(xiàn)在大量經(jīng)過功能安全認(rèn)證的儀表推向市場。為了爭取競爭中的有利地位，幾乎所有儀表制造商都會開展功能安全的研究。
④ 系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷
系統(tǒng)維護(hù)與儀表診斷越來越受到用戶、制造商和研究者各方的關(guān)注。它分為生產(chǎn)流程、生產(chǎn)裝備、自動化控制系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表的診斷4個層次。生產(chǎn)流程的診斷原則上不屬于自動化儀表范疇，但是診斷信息的交換涉及自動化儀表系統(tǒng)。針對生產(chǎn)裝備的監(jiān)控，診斷儀表系統(tǒng)已經(jīng)推出了新產(chǎn)品。自動控制系統(tǒng)的診斷通常是控制系統(tǒng)中設(shè)備管理軟件的一個模塊或一種功能，負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)自身以及現(xiàn)場儀表的實(shí)時診斷和預(yù)測性維護(hù)。現(xiàn)場儀表的診斷難度較大，維護(hù)周期由智能儀表的損耗情況或固定時間確定。
⑤ 無線通信
工業(yè)無線通信技術(shù)的快速發(fā)展是自動化儀表領(lǐng)域顯著的亮點(diǎn)，它的特征是：技術(shù)方案多樣化，參與者迅速增加，成立了專業(yè)組織。推出多種無線演示系統(tǒng)、測量儀表樣機(jī)將成為全球主要自動化儀表展覽的熱點(diǎn)。
⑥ 控制網(wǎng)絡(luò)
未來幾年網(wǎng)絡(luò)控測和網(wǎng)絡(luò)儀表是自動化儀表發(fā)展的重點(diǎn)，大幅提高速度、簡化安裝和調(diào)試的復(fù)雜性、擴(kuò)展無線功能以及發(fā)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是發(fā)展方向。
⑦ 標(biāo)準(zhǔn)化
標(biāo)準(zhǔn)化在自動化儀表發(fā)展歷史上發(fā)揮過重要作用，在未來的進(jìn)程中還會對我國儀表產(chǎn)品追趕世界水平發(fā)揮重大作用。在新經(jīng)濟(jì)時代，自動化儀表有大量信息接口標(biāo)準(zhǔn)的需求，其共同特點(diǎn)就是在相同的技術(shù)水平上可以有很多種標(biāo)準(zhǔn)化方案。
3.2 科學(xué)儀器未來發(fā)展
① 分析儀器
光學(xué)捕獲（optical trapping）是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù)。用高數(shù)值孔徑的物鏡將一束光聚焦成微米級的光斑，形成梯度，實(shí)現(xiàn)對微小粒子的捕獲和移動。這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種微觀領(lǐng)域的研究。
微型色譜儀將會得到很快的發(fā)展。C2V公司已經(jīng)推出了目前世界上最小最快的手持式氣相色譜儀，主機(jī)大小僅124mm×84mm×60mm，所含柱模塊大小為60mm×100mm ×12.5mm，可在10－30s內(nèi)完成天然氣主要成分的全分析。
NMR的微型化近年來已經(jīng)取得重大進(jìn)展，瑞士Neuchatel大學(xué)成功開發(fā)了一種高質(zhì)量因子可供微流控芯片NMR全分析系統(tǒng)使用的射頻平面微線圈，所需樣品量僅為1~100nL，并可在幾秒內(nèi)獲得所需的信噪比。NMR微型化應(yīng)當(dāng)是值得關(guān)注的發(fā)展方向。
光頻光梳光譜法（optical frequency Comb Spectroscopy）是最新發(fā)展起來的另一種重要的儀器技術(shù)，采用這種技術(shù)可以在極短的時間內(nèi)以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體，將在臨床診斷領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
② 精密檢測儀器
當(dāng)今時代已經(jīng)進(jìn)入分子、原子分析檢測新階段，微納科技的發(fā)展直接推動了精密檢測儀器的快速發(fā)展。值得特別關(guān)注是微電機(jī)系統(tǒng)／納機(jī)電系統(tǒng)（MEMS/NEMS）測試儀器，以掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡，以及基于 STM/AFM的基本原理新發(fā)展起來的一系列SPM，如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等儀器的新發(fā)展。
③ 光子成像儀器
一個以光子學(xué)與生命科學(xué)相互融合的新學(xué)科——生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)，它隨著激光、電子、光譜、顯微及光纖等技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來，應(yīng)運(yùn)而生出現(xiàn)了不少新型科學(xué)儀器。應(yīng)用這些儀器不但豐富了人們對于光與生物組織體相互作用機(jī)理的認(rèn)識，而且促進(jìn)了各種新的生物研究儀器和醫(yī)學(xué)診斷儀器的發(fā)明。光子成像技術(shù)主要包括漫射光層析成像、熒光成像、相干層析成像、光聲成像等。光學(xué)相干層像（OCT）結(jié)合了共焦顯微術(shù)和低相干光的外差探測技術(shù)，它是一種在一維光學(xué)低相干反射測量技術(shù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來的二維或三維成像技術(shù)。
④ 光譜分析儀器
過去，光譜分析儀器主要應(yīng)用在基礎(chǔ)學(xué)科研究和礦物分析、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。今天，由于人類生存和發(fā)展的一些迫切需求，同時，計(jì)算機(jī)軟硬件、微電子、計(jì)算數(shù)學(xué)、微型器件發(fā)展提供的新技術(shù)成果，使得光譜技術(shù)和儀器向生物、環(huán)境、醫(yī)療等領(lǐng)域快速拓展，無論理論研究、技術(shù)開發(fā)和儀器創(chuàng)新都有了明顯的發(fā)展，今后還將更快發(fā)展。
4 近年來的重大進(jìn)展
在國家的重視和扶持下，在儀器儀表界廣大科技工作者的努力下，近年來，我國儀器儀表與測量控制依然取得了可喜的成績、獲得了很大的發(fā)展。
4.1 工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)
工業(yè)自動化儀表方面成績顯著，溫度儀表紅外熱像儀的應(yīng)用迅速擴(kuò)大；流量儀表內(nèi)錐流量計(jì)創(chuàng)新成果顯著，我國已經(jīng)擁有各種與V錐相關(guān)或相近的流量計(jì)產(chǎn)品專利超過20項(xiàng)，其中至少6個項(xiàng)目是發(fā)明專利，成為V錐流量計(jì)專利高產(chǎn)國；國產(chǎn)低端壓力變送器和帶HART功能的壓力變送器發(fā)展很快，品種多、規(guī)格全、價格低，在市場上已經(jīng)很具競爭力；控制閥產(chǎn)品“跑冒滴漏”現(xiàn)象得到很大改進(jìn)，不少產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國外主流產(chǎn)品水平。
在控制系統(tǒng)方面，進(jìn)展同樣令人鼓舞。國產(chǎn)DCS系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入大型超臨界火電機(jī)組控制系統(tǒng)。2007年，上海自動化儀表股份有限公司的DCS系統(tǒng)在襄樊電廠首臺600 MW超臨界機(jī)組上投運(yùn)并成功移交生產(chǎn)；國電智深公司于2007年11月成功簽定江蘇諫壁1000MW超臨界機(jī)組自動化控制系統(tǒng)項(xiàng)目，并于2008年3季度成功中標(biāo)兩項(xiàng)大型超臨界火電機(jī)組自動化控制系統(tǒng)項(xiàng)目；和利時公司和浙江中控公司的DCS系統(tǒng)，在大型交通和石化工程項(xiàng)目上都得到了成功應(yīng)用。同時，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于核電工程上的核島控制系統(tǒng)。浙江中控軟件技術(shù)有限公司按照ISA－95中定義的MES系統(tǒng)模型，開發(fā)了ESP－supplant Production Suite軟件，它涵蓋了ISA－95大部分功能，取得了良好的應(yīng)用業(yè)績。該公司已經(jīng)成為ISA－95的正式會員，直接參與MES標(biāo)準(zhǔn)的制定。和利時公司2007年被ARC和控制雜志評為全球50強(qiáng)過程自動化公司，浙江中控公司在評選過程中也被提名。這標(biāo)志著我國自動化控制系統(tǒng)的企業(yè)已經(jīng)進(jìn)人可參與國際競爭的新境地。
4.2 科學(xué)儀器
科學(xué)儀器是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要工具，也是儀器儀表科技創(chuàng)新研究主題的內(nèi)容之一，是創(chuàng)新成就的重要體現(xiàn)。
近年來，在國家的大力支持下，科學(xué)儀器獲得了很快發(fā)展，以質(zhì)譜儀為代表的高端科學(xué)儀器取得了重大進(jìn)展，出現(xiàn)了可以與國外產(chǎn)品競爭的國產(chǎn)色一質(zhì)聯(lián)用儀器。特別是，我國“嫦娥”環(huán)月空間衛(wèi)星上天，就攜帶了我國自主研發(fā)的多光譜遙測、信號傳送儀器。四川漢川大地震，全國各地很快送去了大量環(huán)境、水文測量便攜式分析儀器，表明了我國科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)的實(shí)力。
必須著重強(qiáng)調(diào)的是，嫦娥一號衛(wèi)星攜帶的8種探測儀器均是我國科技人員自主設(shè)計(jì)研制的。它們是用于月球表面三維影像探測的CCD相機(jī)和激光高度計(jì)；用于月表化學(xué)元素與物質(zhì)成分及豐度探測的干涉成像光譜儀、下射線譜儀、X射線譜儀；用于月壤厚度探測的微波探測儀；用于地月空間環(huán)境探測的太陽高能粒子探測器和2臺低能粒子探測器等。這些儀器不僅總體上達(dá)到了國際同類儀器的技術(shù)水平，而且在不少方面還有我國自己的特點(diǎn)和創(chuàng)新。這8種探測儀器的特點(diǎn)和創(chuàng)新包括：實(shí)現(xiàn)首次對月球表面進(jìn)行全月面三維立體照相，這對月球表面形貌、地質(zhì)構(gòu)造、撞擊坑等研究具有重要意義；所使用的下射線譜儀探測的分辨率和靈敏度，比國際上以往月球探測中使用的同類儀器要高，所以有可能探測到更多元素等等。這一項(xiàng)進(jìn)展被專家們認(rèn)為是近兩年來我國儀器儀表最重大的進(jìn)展。
此外，近年來在科學(xué)儀器領(lǐng)域，我國還取得了多項(xiàng)很有價值的進(jìn)展。比如，自主研制出領(lǐng)先國際的分子束科學(xué)儀器 ― 氫原子里德伯態(tài)飛渡時間譜交叉分子束裝置、國際第一臺真空紫外激光角分辨光電子能譜儀、離子遷移譜探測技術(shù)痕量爆炸物快速檢測儀、新型生命探測儀器“SJ－30搜救雷達(dá)”、便攜式高分辨淺水多波束測深儀；同時，光學(xué)捕獲理論研究、光學(xué)相干層析成像技術(shù)及相關(guān)儀器開發(fā)等也取得多方面進(jìn)展。
4.3 醫(yī)療儀器
國家“十一五”規(guī)劃和建設(shè)創(chuàng)新型國家都把醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，國家在研發(fā)、技術(shù)平臺建設(shè)、研究中心、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、產(chǎn)業(yè)基地各方面都加大了支持的力度，近年來醫(yī)療儀器也取得了長足的進(jìn)展。
在醫(yī)學(xué)影像儀器方面，X射線機(jī)、計(jì)算機(jī)斷層掃描機(jī)（CT）、超聲掃描成像儀以及影像后處理與分析系統(tǒng)，無論技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有顯著提高。在醫(yī)用電子技術(shù)和儀器方面，值得提出的是清華大學(xué)研制出可作為個人電腦外設(shè)的腦控鍵盤和鼠標(biāo)，還研制完成基于嵌入系統(tǒng)的腦控家居環(huán)境控制器，用于幫助喪失運(yùn)動能力長期臥床的殘疾人，2007年世界技術(shù)評估中心對這一成果給予了高度的評價。
在眼科儀器方面，中科院成都光電技術(shù)研究所創(chuàng)新地把技術(shù)優(yōu)勢應(yīng)用于眼科領(lǐng)域，研制出了人眼波前像差檢查和矯正系統(tǒng)，同時利用人眼的自適應(yīng)光學(xué)矯正技術(shù)拍攝出分辨率很高的視網(wǎng)膜細(xì)胞照片，在國際上引起了高度關(guān)注。他們研發(fā)出的超高分辨率眼底照像儀器和人眼自適應(yīng)光學(xué)矯正儀器在國際上居先進(jìn)水平。
醫(yī)用激光儀器方面，復(fù)旦大學(xué)和長春應(yīng)用化學(xué)研究所經(jīng)過4年的共同努力，利用毛細(xì)血管電泳電化學(xué)發(fā)光檢測、表面等離子體共振（SPR）及激光誘導(dǎo)熒光和其他光譜技術(shù)，并和蛋白質(zhì)芯片或基因芯片傳感器等技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新研制出某些腫瘤標(biāo)志物的快速檢測儀及配套的腫瘤標(biāo)志物分析參數(shù)數(shù)據(jù)庫，對惡性腫瘤的預(yù)警和早期診斷具有很高的臨床應(yīng)用價值。生物芯片技術(shù)在疾病分子診斷、癒后評價與預(yù)測、個體化醫(yī)療和保健、新藥研究和開發(fā)、優(yōu)生優(yōu)育、公共衛(wèi)生及傳染病監(jiān)控等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。生物芯片(北京)國家工程研究中心暨博奧生物有限公司已經(jīng)形成了生物芯片制備、微陣列制備、雜交、清洗甩干、掃描、試劑耗材、配套儀器控制軟件、數(shù)據(jù)分析軟件和數(shù)據(jù)庫平臺資源的全線配套和系列化，不僅打破了長期約束我國微陣列芯片和相關(guān)科研工作發(fā)展的國外壟斷局面，而且形成了具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模和國際競爭力的生物芯片技術(shù)平臺產(chǎn)品。其技術(shù)完善和質(zhì)量穩(wěn)定的雙激光共聚焦掃描儀近年來出口量年均復(fù)合增長率超過100%，在國際市場特別是歐美發(fā)達(dá)國家占據(jù)了一席之地，贏得了良好的聲譽(yù)。
4.4 電子與電工測量儀器
電子與電工測量儀器取得了突出的進(jìn)展。如：微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀器已跨入世界先進(jìn)行列，電能表綜合技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是現(xiàn)代電子裝備必備的關(guān)鍵測試設(shè)備。我國在前幾年研制成功矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用領(lǐng)域從線性網(wǎng)絡(luò)向非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析發(fā)展，掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測試技術(shù)和自動測試系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用，我國矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用水平已跨人了國際先進(jìn)行列。我國是電能表生產(chǎn)大國，近年來非常注意在準(zhǔn)確度、可靠性、功能、能耗、產(chǎn)品兼容性、環(huán)境適應(yīng)性及可維護(hù)性等方面提高技術(shù)水平，在國際市場上占有重要地位。
5 結(jié)束語
我國儀器儀表與測量控制正處在高速發(fā)展的時期，我們每一位科技工作者、企業(yè)家肩負(fù)著時代的期望和歷史的重任，讓我們團(tuán)結(jié)一致，努力奮斗，為促進(jìn)我國儀器儀表與測量控制更快更大的發(fā)展，徹底擺脫被動落后的局面作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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