中国仪器仪表学会
著名科学家门捷列夫说过：科学是从测量开始的。最初作为测量器具的仪器在促进科技和生产发展的同时，在现代科学技术和生产力推动下，已形成完整的仪器科学与技术学科，是现代科技的重要学科之一，并与现代科学技术的许多学科有着紧密联系。我国著名科学家钱学森明确指出：“发展高新技术，信息技术是关键，信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，测量技术是基础”。王大珩院士也多次指出：“在当今以信息技术带动工业化发展的时代，仪器仪表与测试技术是信息科学技术最根本的组成部分”。作为测量和测试技术集中体现的仪器科学与技术学科，其在当今我国国民经济和科学技术发展中的作用日益明显，仪器仪表是工业生产的“倍增器”，科学研究的“先行官”，军事上的“战斗力”，国民活动中的“物化法官”已广为人们所理解。
仪器科学与技术学科作为工程性学科，有关仪器运行、应用的理论研究，新技术、新器件、新材料、新工艺的研究和应用集中体现在新型仪器仪表及相关的传感器、元器件和材料等领域的研究和产业化中，科技研究和产业发展紧密结合。目前，根据国际发展潮流和我国现状，仪器科学与技术学科主要组成包括：
1. 工业自动化测控技术及工业自动化仪表与系统；
2. 科学测试、分析技术及科学仪器；
3. 人体诊疗技术及医疗仪器；
4. 信息计测技术及电测仪器；
5. 专用检测技术及各类专用测量仪器；
6. 相关传感器、元器件、材料及技术。
一、仪器科学与技术学科领域科技和产业发展的特点及趋势
根据仪器科学与技术学科的内涵和组成，目前仪器科学与技术学科领域科技和产业发展具有以下主要特点：学科领域面对的产品种类和品种多样化；学科领域产品的稳定性、可靠性和适应性要求很高；技术指标和功能不断提高；最先应用新的科学研究成果，高新技术大量采用；仪器及测控单元微小型化、智能化，可独立使用，也可嵌入式使用和联网使用；仪器测控范围向立体化、全球化扩展，测控功能向系统化、网络化发展；便携式、手持式以至个性化仪器大量发展。
本学科领域科技发展的趋势是利用各学科最新科技成果，特别是结合材料、微电子、光电子、生物化学、信息处理等各学科及大规模集成电路、微纳加工、网络等各种新技术，开发新的微弱信号敏感、传感、检测、融合技术，物质原子、分子级检测技术，复杂组成样品的联用分析技术，生命科学的原位、在体、实时、在线、高灵敏度、高通量、高选择性检测技术，工业自动化测控的在线分析、原位分析、高可靠性、高性能和高适用性技术，医疗诊治的健康状况监测、早期诊治、无损诊断、无创和低创直视诊疗、精确定位治疗技术，新学科领域的计量技术，各类应用领域的专用、快速、自动化检测和计量技术。
本学科领域产业发展的趋势是保持产品在国际上的竞争力，加快产品更新换代，非常重视企业科技进步，尽量缩短新产品开发周期。产品的微型化、数字化、智能化、集成化和网络化进一步向纵深发展，并在产品性能上向高精度、高可靠性、高环境适应性目标前进，在人机界面上更便于人的操作、使用，以及与人类生活、健康有关的各类仪器科技产品有望得到较大的发展并进入家庭，通过家庭、社区、医院联网将使保健、疾病诊治从医院向社区、家庭发展。
仪器科技产品在生物、环保、医学等有关人的生存、发展领域的应用日新月异，现代高科技军事方面的发展也促进了仪器科技产品的应用拓展，灵敏、准确的现场毒物检测、生命保障任务也大大扩大了仪器科技产品的应用领域。
二、我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展的基本状况和差距
（一）我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展的基本状况
目前，我国仪器科学与技术学科从理论研究、计量基准、产品制造技术、新器件、新材料、新工艺的研究和应用等方面己日趋完善，并形成门类品种比较齐全、布局较为合理、具有相当技术基础和生产规模的仪器仪表产业体系，已成为亚洲除日本以外最大的仪器仪表生产国；在发展中国家，是综合实力最强的仪器仪表生产国。从产品的科技水平分析，目前绝大部分国产仪器产品的科技水平处于国际上九十年代初、中期的水平。中低档产品品种基本齐全，能够批量生产，且质量稳定；在工程应用技术方面，已经能够承担一部分国家重大工程仪器仪表系统成套；但在高技术含量的自动化仪表及系统、科学测试仪器、传感器、元器件等产品的竞争上，国内仪器仪表行业基本上都处于相当被动的境地。
可喜的是，随着我国经济持续稳定地快速增长和“企业要成为科技创新主体”国策的逐步体现，我国仪器仪表产业规模的增长速度连续四年超过20%/年，近期我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展在实现微型化、数字化、智能化、集成化和网络化等方面紧跟国际发展的步伐，加大具有自主知识产权部分的开发研制及产业化的力度，取得了显著的进展。
（二）我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展与世界先进水平的差距及造成差距的原因
科技方面的差距主要体现在：产品的可靠性较差；产品的性能、功能落后；产品技术更新的周期慢；缺乏针对使用对象而开发的专用解决方案。企业综合实力方面的差距主要表现在：行业规模小；企业劳动生产率低；企业开发投入普遍不足。另一方面，国外仪器仪表行业纷纷以独资、合资方式占领我国仪器市场，也是对我国仪器仪表行业极大的挑战。
形成差距的原因，除历史原因造成的基础落后外，主要是：企业运行机制还不能完全适应市场经济发展的要求； 产、学、研、金、政、用有机结合的体制和政策没有形成，创新成果转化率低，应用技术落后；缺乏国家强有力的研究支援体制等。
三、我国近期仪器科学与技术学科领域科技和产业主要进展
近期，我国仪器科学与技术学科加快发展，出现了相当数量的对国民经济和社会发展有重大推动作用的技术进展，在仪器仪表产品微型化、集成化、智能化、总线化等发展方向上紧跟国际发展步伐，并加大具有自主知识产权的先进仪器仪表的研制和产业化力度，各类仪器仪表及相关传感器、元器件和材料等领域均取得可喜进展。
（一）工业自动化测控技术及工业自动化仪表与系统领域主要进展
1. 现场总线仪表和大型控制系统的产业化和大型工程的应用取得重大进展，具体表现为：
（1）解决了现场总线在仪器仪表和控制系统中应用的一些关键技术，在基于HART、FF现场总线的变送器、执行机构、控制系统等方面取得了重大成果，达到国际先进水平，并已开始实现产品化，打破了由国外大公司垄断的局面。
（2）研究解决了工业实时以太网系列关键技术，原创性的提出了EPA（Ethernet for Plant Automation）工业控制网络通信技术，制定了我国第一个拥有自主知识产权的现场总线国家标准和国际标准。
（3）先进控制与优化软件产业化取得重大突破，产生了一批国内知名企业和著名品牌，树立了国产自动化仪表与系统的良好形象，国产控制系统的产业规模和竞争力得到相当大的提升，已基本可以平等地与国际著名跨国公司Aspen、Honeywell竞争，促使进口设备的价格大幅度降低。
（4）冗余技术、抗干扰技术、故障诊断和维护技术等的研究取得进展，解决了大型控制系统在工程应用中的可靠性问题，在石油化工、大型电力、核电、冶金等领域得到广泛应用。
2. 我国近期自主开发的“硅电容压力变送器”具有高精度、高稳定性能的特点，达到了国外高精度压力变送器的技术指标，在国内高精度压力变送器的开发制造上实现了零的突破。
（二）科学测试、分析技术及科学仪器领域主要进展
1、扫描电声显微镜研制，兼备电子显微镜高分辨率和声学显微非破坏性内部成像的特点，电声显微镜及相关器件已出口美、德、日、荷、新及台湾地区，被誉为“我国大型仪器出口到发达国家和地区的成功范例”。
2、超高分辨率光电子能谱仪研制，2006年11月完成“真空紫外激光角分辨光电子能谱仪”，具有多项专利技术，达到当今世界上最高分辨率0.26meV和最高动量分辨率0.0039埃-1的技术水平，为我国提供了研究先进材料的重要手段。
（三）人体诊疗技术及医疗仪器领域主要进展
1.在数字化医学影像仪器领域，已经突破了永久磁体磁共振成像系统（MRI）国际公认的场强极限，自主开发了世界第一台0.45T医用永磁MRI系统，在永磁MRI磁体、梯度等核心技术上走上世界科技前沿。开发出MRI图像导航介入治疗系统，将手术导航系统结合到磁共振扫描机上，把手术器械（如穿刺针）的影像及虚拟的进针路线投射到MRI实时成像的解剖图像上，以达到准确定位和实时监控，现已进入临床试用阶段。
2.准分子激光人眼像差矫正系统，开发出世界上第一台WFA-1000主观式人眼像差仪、AOV-FOB准分子激光眼科治疗机，并且成功地联网应用，将测量像差数据直接用于准分子激光的个性化切削，实现了真正意义上的人眼像差个性化切削矫正。
（四）信息计测技术及电测仪器领域主要进展
1. 电工计测技术及电工仪器仪表主要进展
（1）在电磁计量基准标准及关键测试技术方面取得了突出的进展,全面参加国际比对，量子电压基准居突出的位置，量子电阻基准高出国外最好水平一个数量级，达到10-10水平，功率基准比对成绩优秀。
（2）电能表综合技术与质量达到国际先进水平，并已进入国家电网关口计量副表地位,其中多家企业先后研制并生产出0.2S级三相多功能电能表；0.1S级三相多功能电能表研制成功，并通过权威机构检测，拥有自主知识产权。
2. 电子计测技术及电子测量仪器主要进展
（1）微波毫米波测量仪器，已成功研制高水平的矢量网络分析仪，并实现了系列化，使我国矢量网络分析仪的设计、制造和系列水平跨入了世界先进行列，成为继美国之后世界上第二个掌握此项技术的国家。
（2）综合测试系统及故障诊断技术取得明显的进步和发展，从全盘引进、仿制到自行研制开发，取得了较大的成绩，已成功研制出多种综合测试与故障诊断系统，并广泛应用于航空航天、工业生产和军事装备。
（五）相关传感器、元器件、材料及技术领域主要进展
1. 相关传感器及技术领域主要进展
（1）研制成功具有自主知识产权的MEMS硅电容传感器及硅复合传感器，并将大规模投产。两种产品及相关技术填补了国内该项目空白，将改变我国企业一直依靠进口硅电容传感器的历史。
（2）研制成功硅隔离耐高温微型压力传感器，能在－30℃～250℃环境下完成1000MPa以下任意量程范围的压力测量，能承受2000℃瞬时高温冲击。该项目的研制成功有效解决了我国石油化工、航空航天、汽车工业等领域高温环境下压力测量的技术难题，具有很高的推广和使用价值。
2. 相关元器件及技术领域主要进展
硅基力敏元件制造技术取得重大进展。从原理上解决了硅基力敏元件的热稳定性难题，从而使在硅基力敏元件基础上制造的传感器成为真正的高稳定性的高温压力传感器，并具有耐辐照特性。为新型工业用硅电容差压传感器、硅压阻复合压力传感器、高温压力传感器的批量生产奠定了基础。
3. 相关材料及技术领域主要进展
（1）铠装线形热敏电缆材料及其温度传感器研制取得较大进展，近期完成的热偶型热敏电缆成果，具有完全自主知识产权，主要技术指标如测量范围、精度、敏感温区、弯曲半径、响应时间等均完全达到当今国际同类产品先进水平。
（2）在电磁感应特种铠装电缆基础上完成钢水下渣检测传感器的研制，其各项功能指标与目前世界上最先进的下渣传感器基本一致，已替代进口产品，开始全面向国内钢铁企业推广应用。
报告还对我国仪器科学与技术学科发展的未来需求和目标进行剖析，在此基础上对我国仪器科学与技术学科领域科技研究和产业发展方向提出建议，对我国仪器科学与技术学科发展的组织方式和相应政策措施提出建议。
ABSTRACT
The famous scientist Menchiehliehfu had said: The science began from measurement. As measuring tool in the early time, the instrument has developed as a complete instrumentation subject of science and technology under the course promoted by the modern science and technology and productive force while promoting the science and technology and productive force. As the focus expression of the measurement technology, the positive pole of the instrumentation subject of science and technology is becoming increasingly clear. It is becoming a common knowledge that the instrumentation is “the multiplier” in the industrial production, “the vanguard” in the science research, “the combat effectiveness” in military ,“the physical judger” in the national commercial activities.
According to the international developing trends and the national current situation, the instrumentation subject of science and technology is consisted of the industrial automation measurement and control technology and the industrial automation instrument and system, the science measurement and analysis technology and the scientific instruments, the diagnosis and treatment technology of the person and the medical instruments, the information metrology and measuring technology and the electric measure instruments, the specific test and measure technologies and the various specific measuring instruments, and the relative sensor, component, material and their technologies.
The report mainly expounds the characteristics and the trends of the development of the science and technology and the industrial for the instrumentation subject of science and technology, deeply analyses the basic situation and the gap with international level of the science and technology and the industrial for the instrumentation subject of science and technology of China, emphatically expresses the recent important progresses of the science and technology and the industrial for the instrumentation subject of science and technology of China.
Finally, the report purposes the future requirement and target for the instrumentation subject of science and technology of China, puts forward the proposals of science and technology research and industrial development ,and the proposals of relative organizing formolity and policy for developing the instrumentation subject of science and technology of China.
引 言
最初作为测量器具的仪器在促进科技和生产发展的同时，在现代科学技术和生产力的推动下，已成为完整的仪器科学与技术学科。作为测量和测试技术集中体现的仪器科学与技术学科，在当今我国国民经济和科学技术发展中的作用日益明显，仪器仪表是工业生产的“倍增器”，科学研究的“先行官”，军事上的“战斗力”，国民活动中的“物化法官”已广为人们所理解。
根据国际发展潮流和我国现状，仪器科学与技术学科主要组成包括：工业自动化测控技术及工业自动化仪表与系统；科学测试、分析技术及科学仪器；人体诊疗技术及医疗仪器；信息计测技术及电测仪器；专用检测技术及各类专用测量仪器；相关传感器、元器件、材料及技术。仪器科学与技术学科领域科技和产业发展的主要特点和发展趋势是：学科面对的产品种类和品种多样化；产品的稳定性、可靠性和适应性要求很高；产品的技术指标和功能不断提高；最先应用新的科学研究成果，高新技术大量采用；仪器及测控单元微小型化、智能化，可独立使用，也可嵌入式使用和联网使用；仪器测控范围向立体化、全球化扩展，测控功能向系统化、网络化发展；便携式、手持式以至个性化仪器大量发展。
目前，我国仪器科学与技术学科从理论研究、计量基准、产品制造技术、新器件、新材料、新工艺的研究和应用等方面己日趋完善，并形成门类品种比较齐全、布局较为合理、具有相当技术基础和生产规模的仪器仪表产业体系。从产品的科技水平分析，目前绝大部分国产仪器产品的科技水平处于国际上九十年代初、中期的水平，中低档产品品种基本齐全，能够批量生产，且质量稳定；少数中高档产品，已接近国际水平。在工程应用技术方面，已经能够承担一部分国家重大工程仪器仪表系统成套工程。但在高技术含量的自动化仪表及系统、科学测试仪器、传感器、元器件等产品的竞争上，国内仪器仪表行业还基本上处于相当被动的境地。可喜的是，随着我国经济持续稳定地快速增长和“企业要成为科技创新主体”国策的逐步完善，我国仪器仪表产业规模的增长速度连续四年超过20%/年，近期我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展在实现微型化、数字化、智能化、集成化和网络化等方面紧跟国际发展的步伐，加大具有自主知识产权部分的开发研制及产业化的力度，取得了显著的进展。特别是自动化仪表及大型控制系统出现重大进展，解决了现场总线在仪器仪表和控制系统中应用的一些关键技术，在基于HART、FF现场总线的变送器、执行机构、控制系统等方面取得了重大成果，达到国际先进水平，并已开始实现产品化，打破了由国外大公司垄断的局面；研究解决了工业实时以太网系列关键技术，原创性的提出了EPA（Ethernet for Plant Automation）工业控制网络通信技术，制定了我国第一个拥有自主知识产权的现场总线国家标准和国际标准；先进控制与优化软件产业化取得重大突破，已基本可以平等地与国际著名的Aspen、Honeywell竞争；解决了大型控制系统在工程应用中的可靠性问题，在石油化工、大型电力、核电、冶金等领域得到广泛应用。
报告还对我国仪器科学与技术学科发展的未来需求和目标进行剖析，在此基础上对我国仪器科学与技术学科领域科技研究和产业发展方向提出建议，对我国仪器科学与技术学科发展的组织方式和相应政策措施提出建议。
ABSTRACT
The famous scientist Menchiehliehfu had said: The science began from measurement. As measuring tool in the early time, the instrument has developed as a complete instrumentation subject of science and technology under the course promoted by the modern science and technology and productive force while promoting the science and technology and productive force. As the focus expression of the measurement technology, the positive pole of the instrumentation subject of science and technology is becoming increasingly clear. It is becoming a common knowledge that the instrumentation is “the multiplier” in the industrial production, “the vanguard” in the science research, “the combat effectiveness” in military ,“the physical judger” in the national commercial activities.
According to the international developing trends and the national current situation, the instrumentation subject of science and technology is consisted of the industrial automation measurement and control technology and the industrial automation instrument and system, the science measurement and analysis technology and the scientific instruments, the diagnosis and treatment technology of the person and the medical instruments, the information metrology and measuring technology and the electric measure instruments, the specific test and measure technologies and the various specific measuring instruments, and the relative sensor, component, material and their technologies.
The report mainly expounds the characteristics and the trends of the development of the science and technology and the industrial for the instrumentation subject of science and technology, deeply analyses the basic situation and the gap with international level of the science and technology and the industrial for the instrumentation subject of science and technology of China, emphatically expresses the recent important progresses of the science and technology and the industrial for the instrumentation subject of science and technology of China.
Finally, the report purposes the future requirement and target for the instrumentation subject of science and technology of China, puts forward the proposals of science and technology research and industrial development ,and the proposals of relative organizing formolity and policy for developing the instrumentation subject of science and technology of China.
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