我國儀器儀表發(fā)展方向與研發(fā)目標

　　我國現(xiàn)代儀器儀表科學發(fā)展的未來需求是確定儀器科學與技術學科領域科技發(fā)展方向和產業(yè)發(fā)展重點的基礎。現(xiàn)代儀器儀表在當今社會經濟活動中還發(fā)揮”物化法官”的重要作用。同時，儀器儀表在試驗教學、氣象預報、大地測繪、診治疾病、指揮交通、探測災情等社會生活許多領域都有廣泛應用，需求遍及”農輕重、海陸空、吃穿用”無所不在。下面主要從未來10年國民經濟、社會發(fā)展和國防安全的戰(zhàn)略目標，分析儀器科學與技術學科的未來需求。

　　(1)國民經濟的發(fā)展要改變產品檔次低、技術含量低、主要靠數(shù)量增加的粗放式發(fā)展模式，走以質取勝的集約式發(fā)展之路，必須廣泛采用信息技術，用信息化帶動傳統(tǒng)產業(yè)的發(fā)展。儀器科學與技術學科是信息技術的重要組成部分，在實現(xiàn)”精確工業(yè)”、”精確農業(yè)”的過程中有巨大的需求。

　　(2)科學技術是第一生產力，科教興國已成為既定國策。大力加強科研和建立以企業(yè)為主的技術創(chuàng)新體系，提高自主開發(fā)和自主創(chuàng)新能力，儀器科學技術必須先行。

　　(3)面對世界超級大國的超強”精確打擊”軍力，為了國防需要，部隊的快速反應能力和武器的精確打擊能力急需提高，對作為軍事上戰(zhàn)斗力的儀器科技同樣有巨大的需求。

　　(4)面對資源短缺，水資源危機、生態(tài)環(huán)境惡劣的嚴峻局面，要保障人民健康和社會的可持續(xù)性發(fā)展，必須加強生命科學、食品安全、環(huán)境保護、公共安全(包括反恐、反毒)、商品質檢、臨床醫(yī)學、醫(yī)藥科學等領域的研究和發(fā)展，從而增加對儀器科學與技術學科的未來需求。

　　我國儀器科學與技術學科發(fā)展的目標

　　我國儀器科學與技術學科的總體目標是：從目前至2020年，必須充分利用我國經濟高速發(fā)展和巨大的市場優(yōu)勢，結合測控技術的深化研究，大力推進新技術、新工藝在儀器儀表中的應用研究，掌握各類儀器儀表的設計、生產工藝等關鍵技術，滿足國民經濟、人民健康和國防安全在生產、科研、應用各個方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進口，擴大出口，使我國儀器科學與技術學科領域科技和產業(yè)總體水平與國際水平差距普遍縮短到3~5年；工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)、科學儀器、醫(yī)療儀器、電測和計量儀器、各類專用儀器儀表、相關傳感器和元器件及材料等領域約30%的產品達到國際同期先進水平，國內生產的儀器儀表在大工程的配套能力達到80%以上。

　　我國儀器科學與技術學科領域科技研究方向建議

　　從儀器科學與技術學科領域個組成部分相互關系、共性問題以及我國國民經濟、科學研究、國防建設、社會發(fā)展全局進行戰(zhàn)略研究，建議學科領域科技研究方向為：新型傳感器及信息獲取技術；與國家重點工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備及其系統(tǒng)集成技術；精確制造中的測量控制技術及儀器儀表；微分析儀器及其關鍵技術；數(shù)字化醫(yī)療儀器及其關鍵技術；基于量子物理的計量標準系統(tǒng)。

　　1.新型傳感器及信息獲取、傳感技術

　　傳感技術不僅是檢測的基礎，它也是控制的基礎。這不僅是因為控制必須以檢測輸入的信息為基礎；并且是猶豫控制達到的精度和狀態(tài)，必需感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的。信息獲取、傳感技術是儀器科學與技術學科的基礎技術；新型傳感器是發(fā)展高水平測量控制儀器儀表的基礎。傳感技術已成為制約測量控制儀器儀表發(fā)展的瓶頸。

　　新型傳感器及信息獲取、傳感技術主要是對客觀世界有用信息的檢測，它包括有用唄測量敏感技術、涉及各學科工作原理、遙感遙控、新材料等技術、信息融合技術；傳感器制造技術等。信息融合技術設計傳感器分布、微弱信號提取(增強)、傳感信息融合、成像等技術、傳感器制造技術涉及微加工、生物芯片、新工藝等技術。

　　2.與國家重點工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備及其系統(tǒng)集成技術

　　工業(yè)發(fā)達國家高新技術儀器儀表產品品種約占總品種的75%，而國內還不到20%。工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)的儀表品種國內滿足率，一般性工程項目達80%，大型工程項目還不到50%，主要缺少智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。

　　與國家重點工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備主要解決智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。主要包括符合現(xiàn)場要求的各類傳感器及檢測儀表，實時流程分析儀器及在線分析技術，新型現(xiàn)場控制系統(tǒng)，e網控制系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機、可編程控制為基礎的開放式控制系統(tǒng)及先進控制技術，特種測控裝備和測控技術，系統(tǒng)成套集成技術等。

　　系統(tǒng)集成技術直接影響測量控制儀器儀表的應用廣度和水平，特別是對大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級層次上的信息融合控制技術沒包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術、物理層裝置技術、系統(tǒng)各部分信息通信轉換技術、應用層控制策略實時技術等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還應包括各近最佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)以達到既定目標的技術，是直接涉及測控系統(tǒng)效益發(fā)揮的技術，是從信息技術向知識經濟技術發(fā)展的關鍵。智能控制技術可以說是測控系統(tǒng)中最重要和最關鍵的軟件資源。

　　從目前發(fā)展趨勢看，在企業(yè)信息化ERS/MES/PCS三級節(jié)后的計算機測控系統(tǒng)中，軟件的價格已超過硬件的3倍。而有關石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動化測控系統(tǒng)的先進控制軟件價格就超過系統(tǒng)硬件價格。智能控制技術包括仿人的特征提取技術、目標自動化辨識技術、知識的自學習技術、環(huán)境的自適應技術、最佳決策技術等。

　　3.科學儀器中的為分析儀器及其關鍵技術

　　分析儀器是科學儀器中最重要和發(fā)展最快的組成部分，而為分析儀器包含的微量檢測、微型化、高靈敏度、高分辨率和高智能化內涵，則代表了分析儀器的一個重要發(fā)展趨勢和技術水平，在生命科學、食品安全、環(huán)境保護、公共安全(包括反恐、反毒)、臨床醫(yī)學、醫(yī)藥科學和化工等領域得到越來越多的應用。微分析儀器及其關鍵技術的研究方向包括：

　　(1)開展高靈敏度、高分辨率、高性能水平的微結構型傳感器研究，將生物芯片技術、新型化學傳感器技術、多組分(多參數(shù))集成傳感器技術應用于分析儀器的研制和開發(fā)。

　　(2)開展分析儀器微型化和相關微根系技術的研究，重點進行微分析儀器使用的共性技術和新技術的研究、如微流控技術、微加工技術、微檢測技術、微光源、全電子分光系統(tǒng)、微分光儀、新型芯片等的研究。

　　(3)過程分析、在線分析使用的微分析儀器及其關鍵技術研究。

　　(4)不同類別分析器聯(lián)用技術的研究。當復雜基體的微量、痕量物質的含量及結構分析對分析對象的分辨能力提出極高的要求，且單一的分離技術甚至質譜分離技術均已無法從復雜的信息中分離出所需要的有用信息時，需要通過相關不同類別分析器的聯(lián)用技術對物質的成分、結構、形態(tài)甚至是綜合形態(tài)進行分析，以便同時獲得原子和分子的信息。