編者語(yǔ)：現代儀器儀表的發(fā)展在工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中占有至關(guān)重要的地位，我們需要關(guān)注儀器儀表的發(fā)展。“儀器儀表往往被看作科研和工業(yè)生產(chǎn)的‘配角’，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的核心組成部分，作用舉足輕重。事實(shí)證明，中國科技實(shí)力與經(jīng)濟發(fā)展的‘咽喉’，部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上。”
“科學(xué)是從測量開(kāi)始的。”著(zhù)名科學(xué)家門(mén)捷列夫這樣說(shuō)。
在現代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的推動(dòng)下，最初作為測量器具的儀器已發(fā)展成一門(mén)較為完整的學(xué)科，并在當今國民經(jīng)濟和科技發(fā)展中發(fā)揮著(zhù)日益重要的作用。專(zhuān)家總結其作用稱(chēng)：儀器儀表是科學(xué)研究的“先行官”，工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，軍事上的“戰斗力”，國民活動(dòng)中的“物化法官”。
在92歲高齡的王大珩院士心目中，“儀器儀表往往被看作科研和工業(yè)生產(chǎn)的‘配角’，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的核心組成部分，作用舉足輕重。事實(shí)證明，中國科技實(shí)力與經(jīng)濟發(fā)展的‘咽喉’，部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上。”
現代儀器儀表的發(fā)展在工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中占有至關(guān)重要的地位，我們需要關(guān)注儀器儀表的發(fā)展。
現代儀器儀表的分類(lèi)：根據國際發(fā)展潮流和我國的現狀，現代儀器儀表按其應用領(lǐng)域和自身技術(shù)特性大致劃分為6個(gè)大類(lèi)，即工業(yè)自動(dòng)化儀表與控制系統、科學(xué)儀器、電子與電工測量、醫療儀器、各類(lèi)專(zhuān)用儀器，傳感器與儀器儀表元器件及材料。
我國儀器儀表業(yè)將發(fā)生新的重大轉折：隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動(dòng)化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。世界近20年來(lái)，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、精密機械技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)、集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、超導技術(shù)和生物技術(shù)等高新技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。近10年來(lái)，由于包括納米級的精密機械研究成果、分子層次的現代化學(xué)研究成果、基因層次的生物學(xué)研究成果，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò )技術(shù)推廣應用成果等在內的一大批當代最新技術(shù)成果的競相問(wèn)世，使得儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革。通過(guò)分析可以看出，高科技化不但是現代儀器儀表的主要特征，而且是振興儀表工業(yè)的必由之路，也是新世紀儀器儀表及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。
伴隨現場(chǎng)總線(xiàn)的問(wèn)世，過(guò)程測控儀表發(fā)展歷程出現了重大轉折和難得機遇。目前現場(chǎng)總線(xiàn)已成為全球自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)。現場(chǎng)總線(xiàn)是用于現場(chǎng)智能化儀表與控制室之間的一種開(kāi)放、全數字化、雙向、多站的通信系統。它的產(chǎn)生，既是廣大用戶(hù)的實(shí)際需求和制造廠(chǎng)商間技術(shù)競爭的結果，也是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域相結合的產(chǎn)物和產(chǎn)品升級，以及為實(shí)現進(jìn)一步的高精度、高性能(特別是多參數在線(xiàn)實(shí)時(shí)測控與自動(dòng)測控)、高穩定、高可靠、高適應性，多功能、低消耗等提供了巨大動(dòng)力和發(fā)展空間。
應用領(lǐng)域，特別是非傳統應用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，為儀器儀表工業(yè)的持續發(fā)展注入了新活力、新動(dòng)力。儀器儀表產(chǎn)品的總體發(fā)展趨勢是“六高一長(cháng)”和“二十化”。縱觀(guān)歷史，剖析現狀，展望未來(lái)，可以提出如下結論：日后，傳統的儀器儀表將仍然朝著(zhù)高性能、高精度、高靈敏、高穩定、高可靠、高環(huán)保和長(cháng)壽命的“六高一長(cháng)”的方向發(fā)展。
國際儀器儀表發(fā)展趨勢：國際儀器儀表發(fā)展極為迅速，近10幾年來(lái)國際儀器儀表發(fā)展的主要趨勢是：數字技術(shù)的出現把模擬儀器的精度、分辨力與測量速度提高了幾個(gè)量級，為實(shí)現測試自動(dòng)化打下了良好的基礎。計算機的引入，使儀器的功能發(fā)生了質(zhì)的變化，從個(gè)別參量的測量轉變成測量整個(gè)系統的特征參數，從單純的接受、顯示轉變?yōu)榭刂啤⒎治觥⑻幚怼⒂嬎闩c顯示輸出，從用單個(gè)儀器進(jìn)行測量轉變成用測量系統進(jìn)行測量。計算機技術(shù)在儀器儀表中的進(jìn)一步滲透，使電子儀器在傳統的時(shí)域與頻域之外，又出現了數據域測試。
90年代，儀器儀表與測量科學(xué)技術(shù)突破性進(jìn)展是儀器儀表智能化程度的提高；DSP芯片的大量問(wèn)世，使儀器儀表數字信號處理功能大大加強；微型機的發(fā)展，使儀器儀表具有更強的數據處理能力和圖象處理功能；現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是90年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種用于各種現場(chǎng)自動(dòng)化設備與其控制系統的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，Internet和Internet技術(shù)也將進(jìn)入控制領(lǐng)域。現代儀器儀表產(chǎn)品將向著(zhù)計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化、多功能化的方向發(fā)展，跨學(xué)科的綜合設計、高精尖的制造技術(shù)使它能更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測、控制對象的全方位信息。
未來(lái)10年，而更高程度的智能化應包括理解、推理、判斷與分析等一系列功能，是數值、邏輯與知識的結合分析結果，智能化的標志是知識的表達與應用。利用物理學(xué)的新效應和高新技術(shù)及其成就開(kāi)發(fā)新型高靈敏度、高穩定性、強抗干擾能力傳感器技術(shù)和測試儀器儀表。如：利用高溫超導量子干涉儀(SGUID)開(kāi)發(fā)計量測試儀器、物理學(xué)測試儀器、地理和地質(zhì)學(xué)儀器、化學(xué)分析儀器、醫療儀器、無(wú)損材料檢測儀器等。利用橢偏技術(shù)來(lái)檢測光纖、光學(xué)玻璃等，它與近場(chǎng)光學(xué)相結合，不僅可以測量表面精細結構，同時(shí)根據近場(chǎng)光學(xué)反射偏振信息可以分辨出被測物體的材料，這是目前實(shí)驗研究新探索。將可調諧穩頻激光光譜儀技術(shù)用于高精密的幾何量與機械量和多種無(wú)形態(tài)的量的測量，開(kāi)發(fā)以新一代微型光纖傳導激光干涉儀，它的測量范圍可以從納米到幾米或更大的范圍，分辨率可達10mm。
現代儀器儀表發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)：
①傳感技術(shù):傳感技術(shù)不僅是儀器儀表實(shí)現檢測的基礎，它也是儀器儀表實(shí)現控制的基礎。
②系統集成技術(shù):系統集成技術(shù)直接影響儀器儀表和測量控制科學(xué)技術(shù)的應用廣度和水平，特別是對大工程、大系統、大型裝置的自動(dòng)化程度和效益有決定性影響。
③智能控制技術(shù):智能控制技術(shù)是人類(lèi)以接近最佳方式，通過(guò)測控系統以接近最佳方式監控智能化工具、裝備、系統達到既定目標的技術(shù)，是直接涉及測控系統的效益發(fā)揮的技術(shù)，是從信息技術(shù)向知識經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。智能控制技術(shù)可以說(shuō)是測控系統中最重要和最關(guān)鍵的軟件資源。
④人機界面技術(shù):人機界面技術(shù)主要為方便儀器儀表操作人員或配有儀器儀表的主設備、主系統的操作員操作儀器儀表或主設備、主系統服務(wù)。
⑤可靠性技術(shù):隨著(zhù)儀器儀表和測控系統應用領(lǐng)域的日益擴大，可靠性技術(shù)特別是在一些軍事、航空航天、電力、核工業(yè)設施，大型工程和工業(yè)生產(chǎn)中起到提高戰斗力和維護正常工作的重要作用。
現代儀器儀表產(chǎn)品技術(shù)趨勢：儀器儀表作為信息工業(yè)的源頭，是以電腦和微處理器的技術(shù)為核心技術(shù)，以計算機、網(wǎng)絡(luò )、系統、通信、圖像顯示、自動(dòng)控制理論為共性關(guān)鍵技術(shù)基礎。這些信息技術(shù)應用到儀器儀表中，促成儀器儀表產(chǎn)品升級為智能儀器儀表，發(fā)展成為信息工業(yè)領(lǐng)域中一大系列產(chǎn)品群體。儀器儀表產(chǎn)品正向智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò )化和虛擬化方向迅速邁進(jìn)。
微型化：儀器儀表產(chǎn)品微型化主要歸結于超大規模集成(VLSI)新器件、微機電系統(MEMS)、圓片規模集成(WSI)和多芯片模塊(MCM)等；采用微控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測技術(shù)、微光源、微分光光學(xué)系統、微傳感器等，使儀器儀表產(chǎn)品體積縮小，精度提高。
智能化：儀器儀表產(chǎn)品智能化主要歸結于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應用。以美國德州儀器公司提出的“DSPC”概念為例，以DSP芯片為核心，配合先進(jìn)的混合信號電路、ASIC電路、元件及開(kāi)發(fā)工具等提供整個(gè)應用系統的解決方案。目前DSP的生產(chǎn)工藝正在由0.35μm轉向0.25μm、0.18μm、0.13μm，2005年可達到0.075μm。到2010年，DSP芯片的集成度將會(huì )提高11倍，單個(gè)芯片上將會(huì )集成5億只晶體管。
網(wǎng)絡(luò )化：由于測量設備自動(dòng)化、智能化水平的提高，多臺儀器聯(lián)網(wǎng)已推廣應用，虛擬儀器、三維多媒體等新技術(shù)開(kāi)始實(shí)用化。儀器儀表產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò )化主要歸結于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。基于現場(chǎng)總線(xiàn)的FCS(FieidbusControlSystem)將取代DCS成為控制系統的主角，Internet和Intranet技術(shù)也進(jìn)入控制領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò )化系統滲透到企業(yè)從生產(chǎn)到管理、直到經(jīng)營(yíng)等各方面。通過(guò)Internet網(wǎng)，儀器用戶(hù)之間可異地交換信息和瀏覽，廠(chǎng)商能直接與異地用戶(hù)交流，能及時(shí)完成如儀器故障診斷、指導用戶(hù)維修或交換新儀器改進(jìn)的數據、軟件升級等工作。
國外著(zhù)名儀器廠(chǎng)商正在積極研制和開(kāi)發(fā)新型網(wǎng)絡(luò )化智能化測量設備，如美國P&SDataCom(Microchip)公司通過(guò)多年對智能設備與網(wǎng)絡(luò )間通訊方式的研究和開(kāi)發(fā)，發(fā)明了具有專(zhuān)利的通用網(wǎng)絡(luò )通訊控制器芯片--WebChipTM，并提供了一種簡(jiǎn)單、低價(jià)格、完整的智能設備網(wǎng)絡(luò )連接方案。
虛擬化：儀器儀表產(chǎn)品虛擬化主要歸結于虛擬現實(shí)技術(shù)。它是一種由計算機全部或部分生成的多維感覺(jué)環(huán)境，給參與者產(chǎn)生各種感官信息，使參與者有身臨其境的感覺(jué)，能體驗、接受和認識客觀(guān)世界中的客觀(guān)事物，深化概念和建造新的構想和創(chuàng )意。