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1、中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划 （讨论稿） 1 总体思思路与研研究框架架 1.1 总总体思想想 先进制制造业的的规模和和水平是是衡量一一个国家家综合实实力和现现代化程程度的主主要标志志。当代代经济最最发达的的国家，仍仍然是制制造业最最发达的的国家。美美国的强强大主要要是因为为它有发发达的先先进成套套装备制制造业。美美国先进进的航天天器、人人造卫星星、飞机机、舰船船、电子子信息设设备和尖尖端科学学仪器等等，是建建立在先先进科学学技术基基础上的的装备制制造工业业部门制制造出来来的。面面对激烈烈的国际际竞争，为为使我国国由一个个“制造造大国”转转变为一一个“制制造强国国”，必必须实施施以信
2、息息化带动动工业化化的战略略，没有有先进的的测量控控制与仪仪器仪表表制造业业的支持持，不可可能完成成这个任任务。 所谓制制造业，就就是通过过加工把把原材料料转化为为产品的的工业，其其增值主主要在加加工过程程中得以以体现；随着制制造业与与信息化化技术融融合、集集成，制制造业价价值链条条中的增增值显著著提高。今今天的制制造业已已经成为为同时对对物质、信信息和知知识进行行处理的的产业。测测量控制制与仪器器仪表作作为对信信息进行行采集、测测量、处处理和控控制的重重要手段段和设备备，对制制造业的的发展具具有先导导作用，同同时也是是改造传传统工业业的必备备手段。在在国民经经济运行行中，仪仪器仪表表是提高高
3、劳动生生产率的的倍增器器，对国国民经济济有着巨巨大的辐辐射作用用和影响响力。美美国商业业部国家家技术和和标准研研究院（ NISST ）提提出的报报告称：美国 90 年代仪仪器仪表表工业产产值只占占工业总总产值的的 4% ，但但它对国国民经济济（ GGNP ）的影影响面却却达到 66% 。 测量控控制与仪仪器仪表表已成为为促进当当代生产产的主流流环节，在在现代工工业中的的投资占占有相当当比重。例例如重大大工程项项目的投投入，仪仪器仪表表平均占占 8 112% 的设备备投资。 测量控控制与仪仪器仪表表是国防防现代化化装备的的重要组组成部分分。仪器器仪表的的测量控控制精度度决定了了武器系系统的打打击
4、精度度，仪器器仪表的的测试速速度、诊诊断能力力则决定定了武器器的反应应能力。因因此先进进的、智智能化的的测量控控制与仪仪器仪表表已成为为精确打打击武器器装备的的重要组组成部分分。 测量控控制与仪仪器仪表表还是“新新技术革革命”的的先导和和基础。著著名科学学家门捷捷列夫讲讲过，“科科学是从从测量开开始的”。高高新技术术的发展展对测量量控制与与仪器仪仪表的依依赖程度度越来越越大。测测量控制制与仪器器仪表是是高技术术集成产产物，是是发展高高技术必必需的及及重要的的技术手手段和基基础。现现代测量量控制与与仪器仪仪表从一一个重要要方面体体现了国国家高技技术和高高技术产产业发展展的水平平。 要突出出重点，
5、有有所为、有有所不为为。发展展对先进进的测量量控制与与仪器仪仪表制造造业有突突破性重重大带动动作用的的仪器仪仪表及其其关键技技术，有有效解决决测量控控制与仪仪器仪表表制造业业的关键键问题。目目前，仪仪器仪表表是装备备制造业业中外贸贸逆差最最大的行行业， 20000 年年 111.2 亿美元元， 220011 年为为 300 亿美美元， 20002 年年为 550 亿亿美元， 20003 年年为 662 亿亿美元， 20004 年年预计 90 亿美元元，国内内对进口口需求来来势之猛猛，非常常规所料料。因此此，增强强国内生生产的仪仪器仪表表在大工工程中的的配套能能力，减减少国内内制造业业和大工工程
6、对仪仪器仪表表的进口口需求，必必须予以以优先考考虑。 要统一一领导，大大力协同同，要在在中央领领导下，充充分发挥挥自然科科学和社社会科学学专家的的作用、部部门的作作用、企企业特别别是大型型骨干企企业和民民营高科科技企业业的作用用。 要面向向世界、面面向未来来，搞开开放式研研究。注注意吸收收借鉴世世界各国国的先进进经验，先先进技术术。 1.2 总总体目标标 测测量控制制与仪器器仪表产产业的总总体目标标是：在在未来 15 年内，必必须充分分利用我我国经济济高速发发展和巨巨大的市市场优势势，结合合测控技技术的深深化研究究，大力力推进新新技术、新新工艺在在仪器仪仪表中的的应用研研究，掌掌握各类类仪器仪
7、仪表的设设计、生生产工艺艺等关键键技术，满满足国民民经济、人人民健康康和国防防安全在在生产、科科研、应应用各个个方面对对测量控控制与仪仪器仪表表的需求求，减少少进口，扩扩大出口口，使我我国的测测量控制制与仪器器仪表产产业总体体水平与与国际水水平差距距缩短到到 3 至 55 年；测量控控制与仪仪器仪表表产业的的工业自自动化仪仪表和控控制系统统、科学学仪器、医医疗仪器器、电测测和计量量仪器、各各类专用用仪器仪仪表、相相关传感感器和元元器件及及材料等等领域约约 300% 的的产品达达到国际际同期先先进水平平，国内内生产的的仪器仪仪表在大大工程中中的配套套能力达达到 880% 以上。 1.3 研研究框
8、架架 在在深入分分析研究究我国测测量控制制与仪器器仪表产产业现状状和国际际发展趋趋势及我我国国民民经济、人人民健康康和国防防安全对对测量控控制与仪仪器仪表表需求基基础上，对对测量控控制与仪仪器仪表表中的工工业自动动化仪表表和控制制系统、科科学仪器器、医疗疗仪器、电电测和计计量仪器器、各类类专用仪仪器仪表表、相关关传感器器和元器器件及材材料等领领域提出出未来发发展的方方向和重重点产品品，对一一些重大大科技项项目提出出建议。 2 测量控控制与仪仪器仪表表科学技技术的范范围、国国际发展展趋势及及特点 2.1 测测量控制制与仪器器仪表科科学技术术的范围围 根根据国际际发展的的潮流和和我国的的现状，目目
9、前认识识到的测测量控制制与仪器器仪表科科学技术术的范围围主要包包括 工业自自动化仪仪表、控控制系统统及相关关测控技技术 科学仪仪器及相相关测控控技术 医疗仪仪器及相相关测控控技术 信息技技术电测测、计量量仪器及及相关测测控技术术 各类专专用仪器器仪表及及相关测测控技术术 相关传传感器、元元器件、制制造工艺艺和材料料及其基基础科学学技术 2.2 测测量控制制与仪器器仪表的的国际发发展趋势势及特点点 2.2.11 测量量控制与与仪器仪仪表的国国际发展展趋势 数数字技术术的出现现把模拟拟仪器仪仪表的测测量控制制精度、灵灵敏度、速速度及可可靠性提提高了几几个量级级，为实实现测量量控制自自动化打打下了良
10、良好的基基础。计计算机的的引入，使使仪器的的功能发发生了质质的变化化，从个个别参量量的测量量转变成成测量整整个系统统的特征征参数，从从单纯的的接收、显显示转变变为控制制、分析析、处理理、计算算与显示示输出，从从用单个个仪器进进行测量量转变成成用测量量系统进进行测量量。 990 年年代，测测量控制制与仪器器仪表科科技的突突破性进进展是仪仪器仪表表智能化化程度的的提高； DSSP 芯芯片的大大量问世世，使仪仪器仪表表数字信信号处理理功能大大大加强强；微型型机的发发展，使使仪器仪仪表具有有更强的的数据处处理能力力和图像像处理功功能；现现场总线线技术是是九十年年代迅速速发展起起来的一一种用于于各种现现
11、场自动动化设备备与其控控制系统统的网络络通信技技术， Intternnet 和 IIntrraneet 技技术也将将进入控控制领域域。现代代仪器仪仪表产品品将向着着计算机机化、网网络化、智智能化、多多功能化化的方向向发展，跨跨学科的的综合设设计、高高精尖的的制造技技术使它它能更高高速、更更灵敏、更更可靠、更更简捷地地获取被被分析、检检测、控控制对象象的全方方位信息息。未来来 100 年，更更高程度度的智能能化应包包括理解解、推理理、判断断与分析析等一系系列功能能，是数数值、逻逻辑与知知识的结结合分析析结果。利利用物理理学的新新效应和和高新技技术及其其成就开开发新型型高灵敏敏度、高高稳定性性、强
12、抗抗干扰能能力传感感器技术术和测量量控制仪仪器仪表表。如：利用高高温超导导量子干干涉器（ SGUUID ）开发发计量测测试仪器器、物理理学测试试仪器、地地学和地地质学仪仪器、化化学分析析仪器、医医学仪器器、无损损材料检检验仪器器等。利利用椭偏偏技术来来检测光光纤、光光学玻璃璃等，它它与近场场光学相相结合，不不仅可以以测量表表面精细细结构，同同时根据据近场光光学反射射偏振信信息可以以分辨出出被测物物体的材材料，这这是目前前实验研研究新探探索。将将可调谐谐稳频激激光光谱谱仪的技技术用于于高精密密的几何何量与机机械量和和多种无无形态量量的测量量，开发发新一代代微型光光纤激光光干涉仪仪，它的的测量范范
13、围可以以从纳米米到几米米或更大大的范围围，分辨辨率可达达 100nm ；它还还可用于于称重，研研制新型型电子天天平、高高分辨率率的压力力计等。发发展纳米米测量技技术，建建立纳米米计量测测试标准准，这是是当今在在计量与与测量技技术研究究中十分分活跃的的课题。由由于以信信息技术术为代表表的高新新科学技技术的突突飞猛进进，科学学分析仪仪器正在在经历一一场革命命性的变变化，传传统的光光学、热热学、电电化学、色色谱、波波谱类分分析技术术都已从从经典的的化学精精密机械械电子结结构、实实验室内内人工操操作应用用模式，转转化为光光、机、电电、算（计计算机）一一体化、自自动化的的结构，并并正向实实时的现现场、在
14、在线方向向和更名名副其实实的智能能系统发发展（带带有自诊诊断、自自控、自自调 、自自行判断断决策等等高智能能功能）。促促进科学学仪器的的工作原原理、设设计思想想、设计计方法发发生明显显变化的的关键技技术主要要有：（ 1 ）微微分析技技术即分分析仪器器的微型型化和微微量化，其其共性技技术有微微控技术术、微加加工技术术、微检检测技术术、微光光源、微微光学系系统、微微传感器器等，应应用上述述技术的的分析仪仪器有微微流控制制芯片、芯芯片实验验室、微微近红外外光谱仪仪等。（ 2 ）新新型生物物、化学学传感技技术，将将生物芯芯片技术术，新型型化学传传感技术术，智能能传感器器技术应应用于分分析仪器器的研制制
15、。（ 3 ）成成像技术术包括广广义成像像，纳米米级超高高分辨成成像，图图像信息息处理等等，具体体的领域域有核磁磁共振技技术、图图像自动动分析及及综合技技术、光光谱成像像技术、近近场光学学成像技技术等。（ 4 ）仪仪器的联联用技术术，通过过信息分分离、专专用软件件接口技技术，实实现多学学科技术术间的联联用，以以实现复复杂系统统的痕量量成份分分析、结结构分析析、形态态分析等等综合分分析，如如：色谱谱质谱谱联用、色色谱光光谱联用用等。多多台仪器器、多个个实验室室结合的的综合分分析管理理系统（ LIMMS, Labboraatorry IInfoormaatioon MManaagemmentt Sy
16、ysteem ）已已经推广广应用；仪器可可以上网网、制造造厂商可可与全球球用户或或用户之之间实现现信息交交流，厂厂商对用用户正在在使用的的仪器进进行远距距诊断、指指导正确确使用或或提出维维修指导导，各同同类仪器器用户或或相同分分析工作作用户直直接进行行数据、情情报共享享、仪器器的远程程校准和和量值溯溯源等已已指日可可待。测测量控制制与仪器器仪表在在生物、环环保、医医学等有有关人的的生存、发发展领域域的应用用日新月月异，现现代高科科技军事事方面的的发展也也促进了了测量控控制与仪仪器仪表表的应用用拓展，灵灵敏、准准确的现现场毒物物检测、生生命保障障任务也也大大扩扩大了测测量控制制与仪器器仪表的的应用领领域。 2.2.22
