仪器仪表作为对信息进行采集、测量、处理和控制的重要手段和设备，已成为推动科学技术和国民经济高速发展的关键技术之一。王大珩院士指出：“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重要的组成部分”。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”。发达国家已把发展现代仪器仪表科技列为一项重要的战略措施。
测量控制与仪器仪表正向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向发展，跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制的全方位信息。利用物理学的新效应和高新技术开发新型高灵敏度、高稳定性、强抗干扰能力的测量控制技术和仪器仪表层出不穷。
目前大部分国产仪器仪表产品处于国际上九十年代初、中期的水平。在产品的可靠性、功能、智能化程度、产品技术更新周期、面向对象的专用解决方案等方面都存在较大差距。我国对仪器仪表的需求量的二分之一是由进口产品满足的，大型高精度的仪器仪表几乎全部依赖进口。因此，大力提升我国测量控制与仪器仪表的研制、开发、制造能力，对真正提高我国国民经济的整体素质，以信息化带动工业化，最终实现我国经济、社会和科技跨越式发展，维护国家和社会安全是十分迫切和必要的。
在未来 15 年内，必须充分利用我国经济高速发展和巨大的市场优势，结合测控技术的深化研究，大力推进新技术、新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技术，满足国民经济、人民健康和国防安全在生产、科研、应用各个方面对测量控制与仪器仪表的需求，减少进口，扩大出口，使我国的测量控制与仪器仪表产业总体水平与国际水平差距缩短到 3 至 5 年；测量控制与仪器仪表产业的工业自动化仪表和控制系统、科学仪器、医疗仪器、电测和计量仪器、各类专用仪器仪表、相关传感器和元器件及材料等领域约 30% 的产品达到国际同期先进水平，国产仪器仪表在大工程中的配套能力达到 80% 以上。为此，建议重大科技项目如下：
• 新型传感器及信息获取技术；
• 与国家重点工程相配套的过程控制系统和测控装备及其系统集成技术；
• 精确制造中的测量控制技术及仪器仪表；
• 科学仪器中的微分析仪器及其关键技术；
• 数字化医疗仪器及其关键技术；
• 基于现代量子物理的计量基标准系统。
中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划 （讨论稿）
1 总体思路与研究框架
1.1 总体思想
▲ 先进制造业的规模和水平是衡量一个国家综合实力和现代化程度的主要标志。当代经济最发达的国家，仍然是制造业最发达的国家。美国的强大主要是因为它有发达的先进成套装备制造业。美国先进的航天器、人造卫星、飞机、舰船、电子信息设备和尖端科学仪器等，是建立在先进科学技术基础上的装备制造工业部门制造出来的。面对激烈的国际竞争，为使我国由一个“制造大国”转变为一个“制造强国”，必须实施以信息化带动工业化的战略，没有先进的测量控制与仪器仪表制造业的支持，不可能完成这个任务。
▲ 所谓制造业，就是通过加工把原材料转化为产品的工业，其增值主要在加工过程中得以体现；随着制造业与信息化技术融合、集成，制造业价值链条中的增值显著提高。今天的制造业已经成为同时对物质、信息和知识进行处理的产业。测量控制与仪器仪表作为对信息进行采集、测量、处理和控制的重要手段和设备，对制造业的发展具有先导作用，同时也是改造传统工业的必备手段。在国民经济运行中，仪器仪表是提高劳动生产率的倍增器，对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力。美国商业部国家技术和标准研究院（ NIST ）提出的报告称：美国 90 年代仪器仪表工业产值只占工业总产值的 4% ，但它对国民经济（ GNP ）的影响面却达到 66% 。
▲ 测量控制与仪器仪表已成为促进当代生产的主流环节，在现代工业中的投资占有相当比重。例如重大工程项目的投入，仪器仪表平均占 8 ～ 12% 的设备投资。
▲ 测量控制与仪器仪表是国防现代化装备的重要组成部分。仪器仪表的测量控制精度决定了武器系统的打击精度，仪器仪表的测试速度、诊断能力则决定了武器的反应能力。因此先进的、智能化的测量控制与仪器仪表已成为精确打击武器装备的重要组成部分。
▲ 测量控制与仪器仪表还是“新技术革命”的先导和基础。著名科学家门捷列夫讲过，“科学是从测量开始的”。高新技术的发展对测量控制与仪器仪表的依赖程度越来越大。测量控制与仪器仪表是高技术集成产物，是发展高技术必需的及重要的技术手段和基础。现代测量控制与仪器仪表从一个重要方面体现了国家高技术和高技术产业发展的水平。
▲ 要突出重点，有所为、有所不为。发展对先进的测量控制与仪器仪表制造业有突破性重大带动作用的仪器仪表及其关键技术，有效解决测量控制与仪器仪表制造业的关键问题。目前，仪器仪表是装备制造业中外贸逆差最大的行业， 2000 年 11.2 亿美元， 2001 年为 30 亿美元， 2002 年为 50 亿美元， 2003 年为 62 亿美元， 2004 年预计 90 亿美元，国内对进口需求来势之猛，非常规所料。因此，增强国内生产的仪器仪表在大工程中的配套能力，减少国内制造业和大工程对仪器仪表的进口需求，必须予以优先考虑。
▲ 要统一领导，大力协同，要在中央领导下，充分发挥自然科学和社会科学专家的作用、部门的作用、企业特别是大型骨干企业和民营高科技企业的作用。
▲ 要面向世界、面向未来，搞开放式研究。注意吸收借鉴世界各国的先进经验，先进技术。
1.2 总体目标
测量控制与仪器仪表产业的总体目标是：在未来 15 年内，必须充分利用我国经济高速发展和巨大的市场优势，结合测控技术的深化研究，大力推进新技术、新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技术，满足国民经济、人民健康和国防安全在生产、科研、应用各个方面对测量控制与仪器仪表的需求，减少进口，扩大出口，使我国的测量控制与仪器仪表产业总体水平与国际水平差距缩短到 3 至 5 年；测量控制与仪器仪表产业的工业自动化仪表和控制系统、科学仪器、医疗仪器、电测和计量仪器、各类专用仪器仪表、相关传感器和元器件及材料等领域约 30% 的产品达到国际同期先进水平，国内生产的仪器仪表在大工程中的配套能力达到 80% 以上。
1.3 研究框架
在深入分析研究我国测量控制与仪器仪表产业现状和国际发展趋势及我国国民经济、人民健康和国防安全对测量控制与仪器仪表需求基础上，对测量控制与仪器仪表中的工业自动化仪表和控制系统、科学仪器、医疗仪器、电测和计量仪器、各类专用仪器仪表、相关传感器和元器件及材料等领域提出未来发展的方向和重点产品，对一些重大科技项目提出建议。
2 测量控制与仪器仪表科学技术的范围、国际发展趋势及特点
2.1 测量控制与仪器仪表科学技术的范围
根据国际发展的潮流和我国的现状，目前认识到的测量控制与仪器仪表科学技术的范围主要包括
·工业自动化仪表、控制系统及相关测控技术
·科学仪器及相关测控技术
·医疗仪器及相关测控技术
·信息技术电测、计量仪器及相关测控技术
·各类专用仪器仪表及相关测控技术
·相关传感器、元器件、制造工艺和材料及其基础科学技术
2.2 测量控制与仪器仪表的国际发展趋势及特点
2.2.1 测量控制与仪器仪表的国际发展趋势
数字技术的出现把模拟仪器仪表的测量控制精度、灵敏度、速度及可靠性提高了几个量级，为实现测量控制自动化打下了良好的基础。计算机的引入，使仪器的功能发生了质的变化，从个别参量的测量转变成测量整个系统的特征参数，从单纯的接收、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出，从用单个仪器进行测量转变成用测量系统进行测量。 90 年代，测量控制与仪器仪表科技的突破性进展是仪器仪表智能化程度的提高； DSP 芯片的大量问世，使仪器仪表数字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力和图像处理功能；现场总线技术是九十年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术， Internet 和 Intranet 技术也将进入控制领域。现代仪器仪表产品将向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方向发展，跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更灵敏、更可靠、更简捷地获取被分析、检测、控制对象的全方位信息。未来 10 年，更高程度的智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能，是数值、逻辑与知识的结合分析结果。利用物理学的新效应和高新技术及其成就开发新型高灵敏度、高稳定性、强抗干扰能力传感器技术和测量控制仪器仪表。如：利用高温超导量子干涉器（ SGUID ）开发计量测试仪器、物理学测试仪器、地学和地质学仪器、化学分析仪器、医学仪器、无损材料检验仪器等。利用椭偏技术来检测光纤、光学玻璃等，它与近场光学相结合，不仅可以测量表面精细结构，同时根据近场光学反射偏振信息可以分辨出被测物体的材料，这是目前实验研究新探索。将可调谐稳频激光光谱仪的技术用于高精密的几何量与机械量和多种无形态量的测量，开发新一代微型光纤激光干涉仪，它的测量范围可以从纳米到几米或更大的范围，分辨率可达 10nm ；它还可用于称重，研制新型电子天平、高分辨率的压力计等。发展纳米测量技术，建立纳米计量测试标准，这是当今在计量与测量技术研究中十分活跃的课题。由于以信息技术为代表的高新科学技术的突飞猛进，科学分析仪器正在经历一场革命性的变化，传统的光学、热学、电化学、色谱、波谱类分析技术都已从经典的化学精密机械电
