計量是人類認識周圍物質世界的工具，是人類現(xiàn)代文明中一項重要的技術基礎和管理基礎，計量儀器的發(fā)展，涉及各行各業(yè)，千家萬戶，深入到人類生活的每一個角落。         

     計量儀器儀表原指專門用來測量水、氣、電、油的壓力、流量、溫度的精密設備。包括上千個品種的產(chǎn)品，在上個世紀的后20年里，隨著微電子技術和通信技術的日益發(fā)展。按照科學劃分現(xiàn)代計量包括科學計量、法制計量、工程計量三個方面。科學計量的任務是研制和建立計量基本標準裝置，保證量值傳遞和溯源，為法制計量和工程講師提供基本保障。法制計量的任務是對關系國計民生的重要計量器具和商品量計量行為由政府計量行政主管部門依法進行監(jiān)管，確保相關量值準確。工程計量的任務是為全社會的其他測量活動進行量值溯源，提供計量校準，檢測服務，在此基礎上我們具體分為幾何計量、溫度計量、力學計量、電磁學計量、光學計量、聲學計量、電子學計量、時間頻率計量、電離輻射計量、化學計量。我國現(xiàn)有各類計量儀器企業(yè)六千多家，已經(jīng)形成門類品種比較齊全，具有一定技術基礎和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系，成為亞洲除日本以外第二大計量儀器儀表生產(chǎn)國。九五以來，我國計量儀器儀表產(chǎn)業(yè)總的形勢是向前發(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)出一批技術先進的新型產(chǎn)品，一批具有相當規(guī)模的民營企業(yè)的崛起，是我國計量儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新生力量。應當清醒地看到，雖然我國計量儀器儀表產(chǎn)業(yè)有了一定的發(fā)展，但遠遠不能滿足國民經(jīng)濟科學研究，國防建設以及社會生活等各個方面日益增長的迫切需求，我國計量儀器產(chǎn)品，絕大部分屬于中低檔技術水平，而且可靠性、穩(wěn)定性等關鍵性指標尚未全部達到要求，高檔，大型儀器設備幾乎全部依賴進口，中檔產(chǎn)品以及許多關鍵零部件，國外公司同樣占有國內市場60%以上的份額。          
     制約我國計量儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素。我國計量儀器儀表發(fā)展滯后，存在許多問題，面臨嚴峻的形勢，其主要因素集中在以下四個方面：               

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

      現(xiàn)代計量是光、機、電、計算機和許多種基礎學科高度綜合的產(chǎn)物，對新技術非常敏感，是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品中更新?lián)Q代頻率新技術應用和發(fā)展極迅速的門類之一，每年都有一批新產(chǎn)品推出，特別是當今信息時代，競爭日趨激烈，稍微放慢發(fā)展速度，就會被遠遠拋在后面。在已經(jīng)跨入21世紀的今天，我國計量儀器儀表的普遍水平還停留在20世紀80年代初國際水平上，大型和高檔儀器設備幾乎全部依賴進口，許多急需的專用儀器還是空白，中低檔產(chǎn)品保證質量上還有許多難關需要攻克?？萍紕?chuàng)新及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展滯緩，是制約我國計量儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個“瓶頸”而制約我國計量儀器儀表產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新和發(fā)展滯緩的主要因素有三個：第一是科研經(jīng)費嚴重不足；第二是人才匱乏；第三是缺乏官、產(chǎn)、學、研、全、用的有效結合。              

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

    我國計量產(chǎn)品，包括產(chǎn)業(yè)自動化儀表系統(tǒng)，通信儀器等，雖然技術指標同國外同類產(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量產(chǎn)品的使用范圍和可信程度，究其原因主要有三個方面：          
    （1）長期忽視了基礎技術的研究的開發(fā)。          
    （2）國產(chǎn)通用件和基礎件質量不過關。          
    （3）企業(yè)對產(chǎn)品的質量控制和管理不力，產(chǎn)品質量不過關。               

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，特別是國有企業(yè)發(fā)展一個共性問題。儀器行業(yè)也不例外。相當一批國有企業(yè)，由于長期在舊體制的束縛下，不能從學生的歷史包袱中掙脫出來，在市場競爭中喪失活力，生產(chǎn)和經(jīng)營嚴重滑坡，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)濟效益總量不高，但是現(xiàn)代計量儀器儀表，對國民經(jīng)濟有巨大的拉動作用產(chǎn)生難以估量的倍增效益。對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稅則賦稅過重。          
      （2）各級政府包括產(chǎn)業(yè)的主管部門以及銀行、稅務、工商等部門對發(fā)展計量產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)重要性認識不足，支持不夠。          
      （3）缺少支持民族產(chǎn)業(yè)發(fā)展的采購政策。          
      （4）我國基礎產(chǎn)業(yè)能力差。包括產(chǎn)品質量，服務能力和信譽能力都較差，直接影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。          

      振興我國計量儀器儀表產(chǎn)業(yè)的對策與建議。為振興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家應由國家計委、經(jīng)貿(mào)委、科技部、財政部等有關部門共同協(xié)商制定必要的扶植政策，現(xiàn)代計量綜合了多種高科技成果。發(fā)展現(xiàn)代計量儀器儀表，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經(jīng)濟實力著名品牌的大型公司，作為龍頭企業(yè)，帶動全行業(yè)的發(fā)展同時盡快對國有企業(yè)進行改制，對國有企業(yè)發(fā)展注入新的活力。因為儀器行業(yè)一般規(guī)模不大，歷史不長，所以“包袱”較輕，而且產(chǎn)品結構容易調整，因此，改制難度相對較小，建議國家對國有企業(yè)加快改制步伐，能提出明確要求，對促進計量儀器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將產(chǎn)生積極的推動作用。  

五、目前的發(fā)展趨勢有以下幾點：    

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

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

（3）高速度。目前加工機械的速度已經(jīng)提高到1m/sec以上，上世紀80年代以前開發(fā)研制的儀器已不適應市場的需求。例如惠普公司的干涉儀市場大部分被英國Renishaw所占領，其原因是后者的速度達到了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）標準化。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準是usb、ieee1394和vxi。現(xiàn)在，技術領先者設法控制技術標準，參與標準制訂是儀器開發(fā)的基礎研究工作之一。   

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，跟不上科學研究和工程建設的需要。   

（2）我國儀器科學與技術研究領域積累了大量科研成果，許多成果處于國際領先水平，有待篩選、提高和轉化，但產(chǎn)業(yè)化程度很低，沒有形成具有國際競爭力的完整產(chǎn)業(yè)。  

七、未來發(fā)展趨勢  

1．發(fā)展方向與學科前沿   

（1）配合數(shù)控設備的技術創(chuàng)新（如主軸速度，精度創(chuàng)成）   
數(shù)控設備的主要誤差來源可分為幾何誤差和熱誤差。對于重復出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差，可采用軟件修正；對于隨機誤差較大的情況，要采用實時修正方法。對于熱誤差，一般要通過溫度測量進行修正。我國機床行業(yè)市場萎縮同時又大量進口國外設備的原因之一就是因為這方面的技術沒有得到推廣應用。為此，需要高速多通道激光干涉儀：其測量速度達60m/min以上，采樣速度達5000次/sec以上，以適應熱誤差和幾何誤差測量的需要?？諝庹凵渎蕦崟r測量應達到2×10的－7次方水平，其測量結果和長度測量結果可同步輸入計算機。     

（2）運行和制造過程的監(jiān)控和在線檢測技術   
綜合運用圖像、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質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、應用范圍廣的優(yōu)點。在這個領域綜合創(chuàng)新的天地十分廣闊，如振動、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等的測量。     

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

2．優(yōu)先領域   
在基礎研究的初期，對于能否有突破性進展是很難預測的。但是，當已經(jīng)取得突破性進展時，則需要有一個轉化機制以進入市場。   

（1）納米溯源技術和系統(tǒng)。   

（2）介入安裝和制造的坐標跟蹤測量系統(tǒng)。   

關鍵理論和技術：超半球反射器(n=2或在機構上創(chuàng)新)，快速、多路干涉儀（頻差3～5兆），二維精密跟蹤測角系統(tǒng)（0.2″～0.5″），通用信號處理系統(tǒng)（工作頻率5兆），無導軌半導體激光測量系統(tǒng)（分辨率1μm），熱變形仿真，力變形仿真。   
這些內容不局限于一種技術方案，而是幾種不同技術方案中概括出來的共同點。如采用無導軌干涉儀，對跟蹤系統(tǒng)的要求可以降低；采用二維精密跟蹤測角系統(tǒng)在1m3測量范圍內可以得到高精度；有了超半球反射鏡可以提高4路跟蹤方案的精度。在現(xiàn)場進行介入制造和裝配不能等待很長時間，力和熱變形的補償是必須的而且需要足夠快，現(xiàn)在的技術還有相當大的差距，所以這些進展是關鍵性的。  
應用范圍：新型并行機構機床的鑒定，飛機裝配型架的鑒定，大型設備安裝，用于生物芯片精密機器人校準等。   

（3）非接觸測頭以及各種掃描探針顯微鏡  
航空航天行業(yè)對此已經(jīng)提出迫切要求，這是今后坐標測量機發(fā)展的關鍵技術。目前接觸式測頭已完全被國外所壟斷，非接觸測頭還沒有發(fā)展成熟，我們有參與競爭的機遇。以前較多采用的激光三角法原理受到很多限制，難以有突破性進展，但可在原理創(chuàng)新上下功夫。應該突破0.1～0.5μm分辨率。   

（4）計算機輔助測量理論   
信號處理系統(tǒng)的標準化、模塊化、兼容和集成。例如，目前多數(shù)采用isa總線、ieee488口，今后計算機可能取消isa總線，用于筆記本電腦的usb接口將廣泛應用。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，難以進入國際市場。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準是usb、ieee1394和vxi。在此轉折期為我們提供了機遇。目前虛擬儀器的工作頻段在千赫數(shù)量級，對于干涉信號處理顯得太低，可以采取聯(lián)合互補的方法形成模塊系列，同時降低成本，從總體上提高研發(fā)工作的效率。根據(jù)已有基礎，發(fā)展特長，有利于克服重復研究。   

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

（6）半導體激光器計量特性的研究和創(chuàng)新   
半導體激光器用于計量需要解決很多問題（如線寬、定標、變頻等）。但如果解決了諸多問題以后，半導體激光系統(tǒng)比氣體激光系統(tǒng)更復雜，就不會有競爭力。有些問題在物理層面上也沒有完全解決。例如半導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相近的頻率掃描，就會成為一種新的無導軌測量工具。