計(jì)量是人類認(rèn)識(shí)周圍物質(zhì)世界的工具，是人類現(xiàn)代文明中一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)和管理基礎(chǔ)，計(jì)量儀器的發(fā)展，涉及各行各業(yè)，千家萬戶，深入到人類生活的每一個(gè)角落。         

     計(jì)量儀器儀表原指專門用來測(cè)量水、氣、電、油的壓力、流量、溫度的精密設(shè)備。包括上千個(gè)品種的產(chǎn)品，在上個(gè)世紀(jì)的后20年里，隨著微電子技術(shù)和通信技術(shù)的日益發(fā)展。按照科學(xué)劃分現(xiàn)代計(jì)量包括科學(xué)計(jì)量、法制計(jì)量、工程計(jì)量三個(gè)方面。科學(xué)計(jì)量的任務(wù)是研制和建立計(jì)量基本標(biāo)準(zhǔn)裝置，保證量值傳遞和溯源，為法制計(jì)量和工程講師提供基本保障。法制計(jì)量的任務(wù)是對(duì)關(guān)系國計(jì)民生的重要計(jì)量器具和商品量計(jì)量行為由政府計(jì)量行政主管部門依法進(jìn)行監(jiān)管，確保相關(guān)量值準(zhǔn)確。工程計(jì)量的任務(wù)是為全社會(huì)的其他測(cè)量活動(dòng)進(jìn)行量值溯源，提供計(jì)量校準(zhǔn)，檢測(cè)服務(wù)，在此基礎(chǔ)上我們具體分為幾何計(jì)量、溫度計(jì)量、力學(xué)計(jì)量、電磁學(xué)計(jì)量、光學(xué)計(jì)量、聲學(xué)計(jì)量、電子學(xué)計(jì)量、時(shí)間頻率計(jì)量、電離輻射計(jì)量、化學(xué)計(jì)量。我國現(xiàn)有各類計(jì)量儀器企業(yè)六千多家，已經(jīng)形成門類品種比較齊全，具有一定技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二大計(jì)量儀器儀表生產(chǎn)國。九五以來，我國計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)總的形勢(shì)是向前發(fā)展的。產(chǎn)品在微型化、集成化、智能化、總線化等發(fā)展方向上緊跟國際發(fā)展步伐，涌現(xiàn)出一批技術(shù)先進(jìn)的新型產(chǎn)品，一批具有相當(dāng)規(guī)模的民營企業(yè)的崛起，是我國計(jì)量儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新生力量。應(yīng)當(dāng)清醒地看到，雖然我國計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)有了一定的發(fā)展，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)科學(xué)研究，國防建設(shè)以及社會(huì)生活等各個(gè)方面日益增長的迫切需求，我國計(jì)量儀器產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術(shù)水平，而且可靠性、穩(wěn)定性等關(guān)鍵性指標(biāo)尚未全部達(dá)到要求，高檔，大型儀器設(shè)備幾乎全部依賴進(jìn)口，中檔產(chǎn)品以及許多關(guān)鍵零部件，國外公司同樣占有國內(nèi)市場(chǎng)60%以上的份額。          
     制約我國計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。我國計(jì)量儀器儀表發(fā)展滯后，存在許多問題，面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)，其主要因素集中在以下四個(gè)方面：               

一、科技創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展滯緩。          

      現(xiàn)代計(jì)量是光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)和許多種基礎(chǔ)學(xué)科高度綜合的產(chǎn)物，對(duì)新技術(shù)非常敏感，是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品中更新?lián)Q代頻率新技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展極迅速的門類之一，每年都有一批新產(chǎn)品推出，特別是當(dāng)今信息時(shí)代，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，稍微放慢發(fā)展速度，就會(huì)被遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在后面。在已經(jīng)跨入21世紀(jì)的今天，我國計(jì)量儀器儀表的普遍水平還停留在20世紀(jì)80年代初國際水平上，大型和高檔儀器設(shè)備幾乎全部依賴進(jìn)口，許多急需的專用儀器還是空白，中低檔產(chǎn)品保證質(zhì)量上還有許多難關(guān)需要攻克。科技創(chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展滯緩，是制約我國計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)“瓶頸”而制約我國計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新和發(fā)展滯緩的主要因素有三個(gè)：第一是科研經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足；第二是人才匱乏；第三是缺乏官、產(chǎn)、學(xué)、研、全、用的有效結(jié)合。              

二、產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性長期得不到根本性解決。          

    我國計(jì)量產(chǎn)品，包括產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化儀表系統(tǒng)，通信儀器等，雖然技術(shù)指標(biāo)同國外同類產(chǎn)品比較差距不算很大，但穩(wěn)定性和可靠性不高。極大地限制了我國計(jì)量產(chǎn)品的使用范圍和可信程度，究其原因主要有三個(gè)方面：          
    （1）長期忽視了基礎(chǔ)技術(shù)的研究的開發(fā)。          
    （2）國產(chǎn)通用件和基礎(chǔ)件質(zhì)量不過關(guān)。          
    （3）企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制和管理不力，產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)。               

三、舊體制束縛了企業(yè)的發(fā)展          

      舊體制是制約我國經(jīng)濟(jì)，特別是國有企業(yè)發(fā)展一個(gè)共性問題。儀器行業(yè)也不例外。相當(dāng)一批國有企業(yè)，由于長期在舊體制的束縛下，不能從學(xué)生的歷史包袱中掙脫出來，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中喪失活力，生產(chǎn)和經(jīng)營嚴(yán)重滑坡，一大批骨干企業(yè)，在生死線上苦苦掙扎，所以，加快體制的改革是發(fā)展的重要途徑之一。          
       

四、計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到客觀環(huán)境的制約其主要表現(xiàn)在：          

      （1）賦稅過重。計(jì)量用產(chǎn)品企業(yè)，一般規(guī)模不大，生產(chǎn)批量不多，產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益總量不高，但是現(xiàn)代計(jì)量儀器儀表，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有巨大的拉動(dòng)作用產(chǎn)生難以估量的倍增效益。對(duì)具有如此特殊屬性的產(chǎn)業(yè)，如同其他產(chǎn)業(yè)一樣征收17%增值稅，33%所得稅以及相同比例的關(guān)稅則賦稅過重。          
      （2）各級(jí)政府包括產(chǎn)業(yè)的主管部門以及銀行、稅務(wù)、工商等部門對(duì)發(fā)展計(jì)量產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)重要性認(rèn)識(shí)不足，支持不夠。          
      （3）缺少支持民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展的采購政策。          
      （4）我國基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)能力差。包括產(chǎn)品質(zhì)量，服務(wù)能力和信譽(yù)能力都較差，直接影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。          

      振興我國計(jì)量儀器儀表產(chǎn)業(yè)的對(duì)策與建議。為振興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家應(yīng)由國家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科技部、財(cái)政部等有關(guān)部門共同協(xié)商制定必要的扶植政策，現(xiàn)代計(jì)量綜合了多種高科技成果。發(fā)展現(xiàn)代計(jì)量儀器儀表，必須集中優(yōu)秀人才，投入巨額資金，因此需要一批具備相當(dāng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力著名品牌的大型公司，作為龍頭企業(yè)，帶動(dòng)全行業(yè)的發(fā)展同時(shí)盡快對(duì)國有企業(yè)進(jìn)行改制，對(duì)國有企業(yè)發(fā)展注入新的活力。因?yàn)閮x器行業(yè)一般規(guī)模不大，歷史不長，所以“包袱”較輕，而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)容易調(diào)整，因此，改制難度相對(duì)較小，建議國家對(duì)國有企業(yè)加快改制步伐，能提出明確要求，對(duì)促進(jìn)計(jì)量儀器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。  

五、目前的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：    

（1）以自然基準(zhǔn)溯源和傳遞，同時(shí)在不同量程實(shí)現(xiàn)國際比對(duì)。如果自己沒有能力比對(duì)就要依靠其它國家。   

（2）高精度。目前半導(dǎo)體工藝的典型線寬為0.25μm，并正向0.18μm過渡，2009年的預(yù)測(cè)線寬是0.07μm。如果定位要求占線寬的1/3，那么就要求10nm量級(jí)的精度，而且晶片尺寸還在增大，達(dá)到300mm。這就意味著測(cè)量定位系統(tǒng)的精度要優(yōu)于3×10的－8次方，相應(yīng)的激光穩(wěn)頻精度應(yīng)該是10的－9次方數(shù)量級(jí)。   

（3）高速度。目前加工機(jī)械的速度已經(jīng)提高到1m/sec以上，上世紀(jì)80年代以前開發(fā)研制的儀器已不適應(yīng)市場(chǎng)的需求。例如惠普公司的干涉儀市場(chǎng)大部分被英國Renishaw所占領(lǐng)，其原因是后者的速度達(dá)到了1m/sec。   

（4）高靈敏，高分辨，小型化。如將光譜儀集成到一塊電路板上。 

（5）標(biāo)準(zhǔn)化。通訊接口過去常用gpib、rs232，目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是usb、ieee1394和vxi?，F(xiàn)在，技術(shù)領(lǐng)先者設(shè)法控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，參與標(biāo)準(zhǔn)制訂是儀器開發(fā)的基礎(chǔ)研究工作之一。   

六、我國儀器科技的發(fā)展現(xiàn)狀     

（1）由于長期習(xí)慣于仿制國外產(chǎn)品，我國的儀器儀表工業(yè)缺乏創(chuàng)新能力，跟不上科學(xué)研究和工程建設(shè)的需要。   

（2）我國儀器科學(xué)與技術(shù)研究領(lǐng)域積累了大量科研成果，許多成果處于國際領(lǐng)先水平，有待篩選、提高和轉(zhuǎn)化，但產(chǎn)業(yè)化程度很低，沒有形成具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的完整產(chǎn)業(yè)。  

七、未來發(fā)展趨勢(shì)  

1．發(fā)展方向與學(xué)科前沿   

（1）配合數(shù)控設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新（如主軸速度，精度創(chuàng)成）   
數(shù)控設(shè)備的主要誤差來源可分為幾何誤差和熱誤差。對(duì)于重復(fù)出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，可采用軟件修正；對(duì)于隨機(jī)誤差較大的情況，要采用實(shí)時(shí)修正方法。對(duì)于熱誤差，一般要通過溫度測(cè)量進(jìn)行修正。我國機(jī)床行業(yè)市場(chǎng)萎縮同時(shí)又大量進(jìn)口國外設(shè)備的原因之一就是因?yàn)檫@方面的技術(shù)沒有得到推廣應(yīng)用。為此，需要高速多通道激光干涉儀：其測(cè)量速度達(dá)60m/min以上，采樣速度達(dá)5000次/sec以上，以適應(yīng)熱誤差和幾何誤差測(cè)量的需要。空氣折射率實(shí)時(shí)測(cè)量應(yīng)達(dá)到2×10的－7次方水平，其測(cè)量結(jié)果和長度測(cè)量結(jié)果可同步輸入計(jì)算機(jī)。     

（2）運(yùn)行和制造過程的監(jiān)控和在線檢測(cè)技術(shù)   
綜合運(yùn)用圖像、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質(zhì)相互作用原理的傳感器.html'>傳感器具有非接觸、高靈敏度、高柔性、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。在這個(gè)領(lǐng)域綜合創(chuàng)新的天地十分廣闊，如振動(dòng)、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等的測(cè)量。     

（3）配合信息產(chǎn)業(yè)和生產(chǎn)科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新   
為了在開放環(huán)境下求得生存空間，沒有自主創(chuàng)新技術(shù)是沒有出路的。因此應(yīng)該根據(jù)有專利權(quán)、有技術(shù)含量、有市場(chǎng)等原則選擇一些項(xiàng)目予以支持。根據(jù)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀，信息、生命醫(yī)學(xué)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域需要的產(chǎn)品應(yīng)給予優(yōu)先支持。如醫(yī)學(xué)中介入治療的精密儀器設(shè)備、電子工業(yè)中的超分辨率光刻和清潔方法、機(jī)理研究等。   

2．優(yōu)先領(lǐng)域   
在基礎(chǔ)研究的初期，對(duì)于能否有突破性進(jìn)展是很難預(yù)測(cè)的。但是，當(dāng)已經(jīng)取得突破性進(jìn)展時(shí)，則需要有一個(gè)轉(zhuǎn)化機(jī)制以進(jìn)入市場(chǎng)。   

（1）納米溯源技術(shù)和系統(tǒng)。   

（2）介入安裝和制造的坐標(biāo)跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。   

關(guān)鍵理論和技術(shù)：超半球反射器(n=2或在機(jī)構(gòu)上創(chuàng)新)，快速、多路干涉儀（頻差3～5兆），二維精密跟蹤測(cè)角系統(tǒng)（0.2″～0.5″），通用信號(hào)處理系統(tǒng)（工作頻率5兆），無導(dǎo)軌半導(dǎo)體激光測(cè)量系統(tǒng)（分辨率1μm），熱變形仿真，力變形仿真。   
這些內(nèi)容不局限于一種技術(shù)方案，而是幾種不同技術(shù)方案中概括出來的共同點(diǎn)。如采用無導(dǎo)軌干涉儀，對(duì)跟蹤系統(tǒng)的要求可以降低；采用二維精密跟蹤測(cè)角系統(tǒng)在1m3測(cè)量范圍內(nèi)可以得到高精度；有了超半球反射鏡可以提高4路跟蹤方案的精度。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行介入制造和裝配不能等待很長時(shí)間，力和熱變形的補(bǔ)償是必須的而且需要足夠快，現(xiàn)在的技術(shù)還有相當(dāng)大的差距，所以這些進(jìn)展是關(guān)鍵性的。  
應(yīng)用范圍：新型并行機(jī)構(gòu)機(jī)床的鑒定，飛機(jī)裝配型架的鑒定，大型設(shè)備安裝，用于生物芯片精密機(jī)器人校準(zhǔn)等。   

（3）非接觸測(cè)頭以及各種掃描探針顯微鏡  
航空航天行業(yè)對(duì)此已經(jīng)提出迫切要求，這是今后坐標(biāo)測(cè)量機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前接觸式測(cè)頭已完全被國外所壟斷，非接觸測(cè)頭還沒有發(fā)展成熟，我們有參與競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)遇。以前較多采用的激光三角法原理受到很多限制，難以有突破性進(jìn)展，但可在原理創(chuàng)新上下功夫。應(yīng)該突破0.1～0.5μm分辨率。   

（4）計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量理論   
信號(hào)處理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、兼容和集成。例如，目前多數(shù)采用isa總線、ieee488口，今后計(jì)算機(jī)可能取消isa總線，用于筆記本電腦的usb接口將廣泛應(yīng)用。過去，我國生產(chǎn)的儀器滿足于數(shù)字顯示，沒有數(shù)據(jù)交換接口，難以進(jìn)入國際市場(chǎng)。國外生產(chǎn)的儀器普遍配備ieee488（gpib）口。目前有可能成為替代物的高性能標(biāo)準(zhǔn)是usb、ieee1394和vxi。在此轉(zhuǎn)折期為我們提供了機(jī)遇。目前虛擬儀器的工作頻段在千赫數(shù)量級(jí)，對(duì)于干涉信號(hào)處理顯得太低，可以采取聯(lián)合互補(bǔ)的方法形成模塊系列，同時(shí)降低成本，從總體上提高研發(fā)工作的效率。根據(jù)已有基礎(chǔ)，發(fā)展特長，有利于克服重復(fù)研究。   

（5）新器件，新材料   
過去，科研評(píng)價(jià)體系存在偏重于整機(jī)和系統(tǒng)，忽視材料和器件的趨向。新的突破點(diǎn)可能出現(xiàn)在新光源、新型高頻探測(cè)器。目前探測(cè)器的響應(yīng)頻率只有10的9次方，而光頻高達(dá)10的14次方，目前干涉儀實(shí)際上是起著混頻器的作用，適應(yīng)探測(cè)器的不足（如果探測(cè)器的響應(yīng)果真能超過光頻，干涉儀也就沒有用了）。如果探測(cè)器的性能得到顯著提高，對(duì)于通訊也是很大的突破。     

（6）半導(dǎo)體激光器計(jì)量特性的研究和創(chuàng)新   
半導(dǎo)體激光器用于計(jì)量需要解決很多問題（如線寬、定標(biāo)、變頻等）。但如果解決了諸多問題以后，半導(dǎo)體激光系統(tǒng)比氣體激光系統(tǒng)更復(fù)雜，就不會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)力。有些問題在物理層面上也沒有完全解決。例如半導(dǎo)體激光器如果能形成雙頻，無疑是一種十分重要的特性，如果既能掃頻又有兩個(gè)相近的頻率掃描，就會(huì)成為一種新的無導(dǎo)軌測(cè)量工具。