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“，以及現(xiàn)代社會活動的“物化法官”。不言而喻，儀器儀表與測量控制在當(dāng)今信息時(shí)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。
*，當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)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)?？茖W(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)。”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。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(shí)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。
一、地位作用
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，近些年來國家采取了一系列重大措施加快發(fā)展。值得特別提出的舉措有：
2001年3月舉行的七屆四次*會議上提出“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”。國家發(fā)展綱要提到儀器儀表，而且放到重要位置，是建國以來的*次。緊接著，國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、*等許多部委都列了若干專項(xiàng)，動用了大筆資金支持儀器儀表的發(fā)展。
2005年，國家*正式下達(dá)了“加快振興裝備制造業(yè)的若干意見”，提出了在各個行業(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*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，*、*、*和中國*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”，正式啟動創(chuàng)新方法工作在全國開展。這份文件中，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)新工具主要就是指推動科技創(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，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發(fā)展也被放到了重要位置。就是在這樣一個十分有利的形勢下，近些年來我國儀器儀表與測量控制得到了迅速的發(fā)展。
二、產(chǎn)業(yè)概況
連續(xù)四年增長率20%以上
我國儀器儀表行業(yè)是一個高速、平穩(wěn)發(fā)展的行業(yè)，但在機(jī)械工業(yè)13個行業(yè)里，儀器儀表不屬于增長zui高的行業(yè)，四年來增長率在20%～27%之間。
儀器儀表行業(yè)的另一個特征就是進(jìn)出口逆差比較大，是機(jī)械工業(yè)13個行業(yè)里逆差zui大的一個。2005年，我國儀器儀表行業(yè)進(jìn)出口總額193.59億美元，其中進(jìn)口140.14億美元，同比增長15.7%，出口52.45億美元，同比增長30.8%。
儀器儀表行業(yè)在整個機(jī)電行業(yè)內(nèi)屬于改制和轉(zhuǎn)制進(jìn)展比較快的行業(yè)，相當(dāng)數(shù)量的國有企業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)為民營，三資企業(yè)也非?；钴S，國外許多的儀器儀表跨國公司都在我國投資或者擴(kuò)大生產(chǎn)。按經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)計(jì)，行業(yè)銷售收入中我國企業(yè)（包括國有、國有控股和民營企業(yè)）約占55.12%，利潤占54.59%，其余為三資企業(yè)。
我國儀器儀表行業(yè)還有一些值得關(guān)注的情況，首先，中國是發(fā)展中國家，儀器儀表行業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比有10～15年的差距。但在發(fā)展中國家里，我國是儀器儀表行業(yè)zui大zui齊全、綜合實(shí)力zui強(qiáng)的一個國家。
其次，我國的儀器儀表需求量很大，是發(fā)展zui快的國家之一。世界上儀器儀表的增長率是3%～4%，我國已連續(xù)四年實(shí)現(xiàn)20%以上的年增長率，有的產(chǎn)品已經(jīng)占了*的十分之一。
第三，目前，儀器儀表行業(yè)是直接與外商競爭的行業(yè)，外資在華已進(jìn)入第三階段。*階段是合資和技術(shù)輸出為主，20世紀(jì)90年代前后的合資轉(zhuǎn)成控股為第二階段，現(xiàn)在已進(jìn)入到以獨(dú)資和兼并我國企業(yè)為主的第三階段。
第四，一些中低檔產(chǎn)品已具有規(guī)模優(yōu)勢和市場競爭力。比如普通數(shù)字萬用表等產(chǎn)品占了世界很大產(chǎn)量，家用電度表生產(chǎn)能力占世界的50%。目前，我國已成為電度表、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、溫度計(jì)、壓力表、水表、煤氣表、光學(xué)元件等產(chǎn)品的生產(chǎn)和出口大國，集裝箱檢測設(shè)備等產(chǎn)品的出口也開始取得突破。
三、技術(shù)現(xiàn)狀
大部分市場被跨國公司占領(lǐng)
儀器儀表產(chǎn)品品種門類繁多，覆蓋面很廣。按照國家新的國民經(jīng)濟(jì)分類標(biāo)準(zhǔn)，儀器儀表產(chǎn)品有20小類，可歸納為工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)、科學(xué)測試儀器、常用儀器儀表和儀器儀表4類。其中，對國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)和重大裝備影響zui大、代表行業(yè)水平的是自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表、關(guān)鍵精密測試儀器兩大部分。
自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表
按產(chǎn)品技術(shù)水平、來源和市場狀況，自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表大致可分成以下四類。
*類，一般常用的測溫、測壓、流量、顯示和控制調(diào)節(jié)儀表產(chǎn)品。此類產(chǎn)品以中低檔居多，產(chǎn)品的改進(jìn)提高和市場適應(yīng)性研發(fā)，我國企業(yè)已有能力承擔(dān)。
第二類，上世紀(jì)80年代和90年代初期引進(jìn)技術(shù)并已國產(chǎn)化的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品我國企業(yè)已掌握核心制造技術(shù)，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品有一定的*。但由于國外新一代產(chǎn)品已經(jīng)成熟并大量進(jìn)入市場，因此目前我國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于中小工程項(xiàng)目。
第三類，我國自行研發(fā)的高中檔產(chǎn)品，代表性產(chǎn)品如分散型控制系統(tǒng)（DCS）和電磁流量計(jì)。這些產(chǎn)品的基本性能和功能已與國外產(chǎn)品接近，有較高的*，并在不斷上升。但應(yīng)用對象仍以中小工程項(xiàng)目為主，用于大型工程項(xiàng)目的主要是非主要裝置、非主要控制系統(tǒng)和非關(guān)鍵工位。
第四類，以國家重點(diǎn)工程為主的大型工程項(xiàng)目采用的高中檔產(chǎn)品。目前，我國絕大部分項(xiàng)目采用三資企業(yè)生產(chǎn)和進(jìn)口的產(chǎn)品，例如大型DCS系統(tǒng)、PLC、核電數(shù)字控制系統(tǒng)及儀表、高精度壓力/差壓變送器、大壓差/耐磨/耐沖擊調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等產(chǎn)品，以及用量少、技術(shù)難度大、性強(qiáng)的品種。
精密測試儀器
我國現(xiàn)階段研制生產(chǎn)的精密測試儀器，整體達(dá)到上世紀(jì)90年代初中期技術(shù)水平，主要包括色譜儀器、光譜儀器、電化學(xué)儀器、研究型光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子天平、離心機(jī)、電子試驗(yàn)機(jī)、超聲波探傷機(jī)、X射線探傷機(jī)、電子經(jīng)緯儀、精密電測儀器等。一些產(chǎn)品的技術(shù)水平接近、達(dá)到當(dāng)前同類產(chǎn)品的*水平，例如微波等離子光譜儀、便攜式光離子化氣相色譜儀、全自動原子吸收分光光度計(jì)、原子熒光分光光度計(jì)、激光干涉計(jì)量儀器、全站儀、全自動智能超聲波探傷機(jī)、全自動遠(yuǎn)程診斷光學(xué)顯微鏡等。
目前，我國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足科研、生產(chǎn)和社會各個方面的一般性需求，但是需要主要依賴進(jìn)口。
四、發(fā)展趨勢
科學(xué)儀器未來發(fā)展應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個方面：
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)。它將一束光用高數(shù)值孔徑的物鏡聚焦成微米級的光斑，形成梯度來實(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)推出了世界上zui小zui快的手持式氣相色譜儀，主機(jī)大小僅124×84×60mm，所含柱模塊大小為60×100×12.5mm，可在10-30秒內(nèi)完成天然氣主要成份的全分析。
NMR的微型化近年來已經(jīng)取得重大進(jìn)展，瑞士Neucha大學(xué)開發(fā)成功一種高質(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1-100納升，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(shí)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(shí)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MEMS/NEMS（微電機(jī)系統(tǒng)/納機(jī)電系統(tǒng)）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)展起來一系列SPM,如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等這些儀器的新發(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)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。值得關(guān)注一個新的發(fā)展動向是，由于人類生存和發(fā)展一些迫切的需求，同時(shí)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。
五、差距
現(xiàn)代工業(yè)儀器儀表的發(fā)展，不但取決于產(chǎn)品技術(shù)水平，而且涉及工程應(yīng)用技術(shù)。近年來，不少測控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)以及火電、石化、冶金等應(yīng)用部門的科技型企業(yè)和工程公司在應(yīng)用軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成技術(shù)等方面有了相當(dāng)進(jìn)展，通過承擔(dān)國外控制系統(tǒng)和產(chǎn)品的工程應(yīng)用，掌握了一批大型工程和裝置的自控應(yīng)用技術(shù)。但隨著國外現(xiàn)場總線、SOLUTION、MIV、EPC等技術(shù)和工程總成方式的發(fā)展，我國自控系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表進(jìn)入大型工程的困難將進(jìn)一步增加。
我國自動化控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表和關(guān)鍵精密測試儀器，與水平總體上仍有10～15年的差距。
差距一：產(chǎn)品可靠性差
現(xiàn)代工業(yè)儀器儀表的總體特征是高可靠性、高性能、高適用性，我國企業(yè)的大部分產(chǎn)品與國外產(chǎn)品的差距也正是在這方面。例如，我國自行研發(fā)的分散型控制系統(tǒng)（DCS）和電磁流量計(jì)，這些產(chǎn)品的基本性能和功能已接近水平，但在可靠性和工程應(yīng)用能力等方面尚有一定差距。
差距二：數(shù)字化、智能化、集成化水平低
現(xiàn)代工業(yè)儀器儀表的技術(shù)特點(diǎn)和趨勢是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化，而我國產(chǎn)品一般常規(guī)品種居多，智能型產(chǎn)品剛剛起步。以核電控制系統(tǒng)及儀表集成為例，由于基礎(chǔ)較弱，進(jìn)入數(shù)字控制技術(shù)時(shí)代以后，差距更大。
差距三：*差
國外的智能執(zhí)行器已采用變頻調(diào)速、新型電機(jī)、低工耗、微型壓電陶瓷I/P轉(zhuǎn)換器、藍(lán)牙通信技術(shù)、智能化和現(xiàn)場總線等新技術(shù)，而國內(nèi)才開始起步。
差距四：產(chǎn)品精密度低
以質(zhì)量流量計(jì)為例，國外的測量精度分為4個檔次，精度zui高并能測量氣體的為0.1級，zui普遍的為0.15級，而國內(nèi)目前只能達(dá)到經(jīng)濟(jì)型的0.2級和適用型的0.5級。再如我國在加油站的計(jì)量儀表一般是..5%的精度，但是國外30萬噸的油輪到我國交貨的度要到0.1%。
差距五：品種規(guī)格不全
以高精度智能壓力/差壓變送器為例，國產(chǎn)變送器在測量基準(zhǔn)量程上缺少1kPa以下微低壓、800kPa以上高差壓量程、16MPa以上高靜壓、耐腐蝕等規(guī)格的產(chǎn)品，因此有些工程或系統(tǒng)應(yīng)用的特殊要求不能滿足。
差距六：自動化程度低
例如高性能光電直讀光譜儀，國外儀器真空度由電腦實(shí)時(shí)監(jiān)控，而國產(chǎn)儀器在許多方面依舊需要人工操作。
差距七：產(chǎn)品少
目前我國產(chǎn)品少，甚至是空白。以原子吸收分光光度計(jì)為例，國外已有塞曼背景校正技術(shù)的儀器，國內(nèi)至今尚未研制，需要主要依賴進(jìn)口。
差距八：*低
以可編程控制器（PLC）為例，目前中國PLC市場95%以上被國外產(chǎn)品占領(lǐng)。歐美產(chǎn)品在大中型PLC領(lǐng)域占有優(yōu)勢，日本產(chǎn)品在小型PLC領(lǐng)域占有優(yōu)勢，韓國和中國臺灣的產(chǎn)品也有一定的*。中國本土自主品牌PLC的市場影響非常小，很難形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。
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