仪器技术是现代科技的前沿技术

工欲善其事，必先利其器。第一代测试仪器是以电磁感应基本定律为基础的模拟指针式仪表。当50年代出现了电子管、60年代出现晶体管时，便产生了以电子管或晶体管为基础的第二代测试仪器——分立元件式仪表。70年代出现了集成电路，产生了以集成电路芯片为基础的第三代仪器——数字式仪表。随着微电子技术的发展和微处理器的普及，80年代以微处理器为中心的第四代仪器——智能式仪表迅速普及。微电子技术与计算机技术的飞速发展，测试技术与计算机深层次的结合正引起测试仪器领域里一场新的革命，一种全新的仪器结构概念导致新一代仪器——虚拟仪器的出现，进而产生集成仪器，再由单台仪器子系统向多台仪器组成的大的测试系统方向发展。现代*，如航天、遥感、生物工程、医疗、环保、新材料等的研究发展以及各类基础科学实验工作，无一不直接依靠仪器来完成。现代仪器技术是知识创新和技术创新的基础，电子显微镜、质谱技术、CT断层扫描仪、J射线物质结构分析仪、光学相衬显微镜、扫描隧道显微镜等*仪器的诞生对人类的科学研究产生了划时代的作用。纵观人类科技发展史不难看出，科技重大成就的获得和科学新领域的开辟往往是以测试仪器和测试技术方法上的突破为先导的。

仪器科学与技术在当今我国国民经济和科学技术发展中的作用日益明显，最初作为测量器具的仪器在促进科技和生产发展的同时，在现代科学技术和生产力的推动下，已成为完整的仪器科学与技术学科。作为测量和测试技术集中体现的仪器科学与技术学科，在当今我国国民经济和科学技术发展中的作用日益明显，仪器仪表是工业生产的“倍增器”、科学研究的“先行官”、军事上的“战斗力”、国民活动中的“物化法guan”已广为人们所理解。

实际上，随着人类制造和使用工具的规模不断向高、大、精、尖发展，人类活动的规模和深度不断扩大和深入，人类已不可能通过自己的感觉、思维和体能器官直接观测和操作工具使之达到既定的目标，仪器科学与技术的内涵就是专门研究、开发、制造、应用各类仪器以使人的感觉、思维和体能器官得以延伸的科学技术学科，从而使人类具有更强的感知和操作工具的能力来面对客观物质世界，能以最佳或接近最佳的方式发展生产力、进行科学研究、预防和诊疗疾病及从事社会活动。

发展特点

仪器科学与技术学科作为工程性学科，有关仪器运行、应用的理论研究、新技术、新器件、新材料、新工艺的研究和应用集中体现出新型仪器仪表及相关的传感器、元器件和材料等领域的研究和产业化中，科技研究和产业发展紧密结合。日前，根据国际发展潮流和我国现状，仪器科学与技术学科主要组成包括：工业自动化测控技术及工业自动化仪表与系统；科学测试、分析技术及科学仪器；人体诊疗技术及医疗仪器；信息计测技术及电测仪器（主要是电子测量仪器和电工测量仪器，包括仪表校验装置和计量基准）；专用检测技木及各类专用测量仪器，相关传感器、元器件、材料及技术。

根据仪器科学与技术学科的内涵和组成，仪器仪表工程领域的科技和产业发展具有以下主要特点：

（1）产品种类多样化

据不w全的统计，我国仪器科技产品如：工业自动化仪表及控制系统、科学仪器、电工测量仪器及其他各类测量仪器仪表已发展到13大类，145小类，800多个系列，16000多个产品品种；属信息技术电测仪器有20大类，2000多个产品品种；属医疗仪器也有23大类，2000多个产品品种；相关传感器、元器件及材料的产品品种更是不胜枚举。

（2）产品的稳定性、可靠性和适应性要求高

信息技术的要素包括信息的获取、存储、处理、传输和利用，而各行各业的信息获取正是靠仪器科技装备来实现的。如果获取的信息不准确、不稳定、不可靠，都会使随后的存储、处理、传输毫无意义，甚至产生错误，造成巨大损失。加上很多部门对仪器科技装备获取信息是要求24小时连续，长年不懈，这就对产品的稳定性、可靠性提出特别高的要求。此外，仪器科技装备几乎运行于地球及其外层空间的任何地点，很多时候是需在有毒、强腐蚀、有爆炸危险或失重、高速的状态下进行监测、监控任务，因此对产品的环境适应性要求很高。

（3）技术指标和功能不断提高

就如奥林匹克运动的口号是“更高、更快、更强”一样，仪器科学与技术学科在提高科技研究水平及其相关仪器的技术指标和功能上的追求是无止境的，测控技术及其相关仪器的技术指标水平是一个国家仪器科学与技术水平的量化标志。以扩大检测范围指标来说，如电压从纳伏至百万伏；电阻从超导至1014Ω；谐波测量到51次，加速度为10-4-104g；频率测量至1012 Hz；压力测量至108Pa等；温度测量从接近绝对零度至108C等。以提高测量精度指标来说，工业参数测量提高至0.02%以上，航空航天参数测量达到0.05 %以上，计量精度和科学仪器达到的精度更是与时俱进。以提高测量的灵敏度来说更是向单个粒子、分子、原子级发展。提高测量速度（响应速度），静态0.1-0.02 ms，动态为1μs。提高可靠性，一般要求为（2-5）×104h，高可靠要求2.5×105 h。稳定性（年变化）<±0.05%（高精度仪器）或 <±0.1%（一般仪器）。提高产品环境适应性，根据不同用户的要求，有高温、高湿、高尘、腐蚀、振动、冲击、电磁场、辐射、深水、雨淋、高电压、低气压等条件下的适应性。

（4）大量采用*

仪器作为人类认识世界、改造世界的第一手工具，是人类进行科学研究和工程技术开发的最基本工具。仪器科学与技术学科作为研究、开发、制造、应用仪器的学科，新的科学研究成果和发现（如信息论、控制论、系统工程理论，微观和宏观世界研究成果）及大量*（如微弱信号提取技术、计算机软、硬件技术，网络技术，激光技术，超导技术，纳米技术等）均成为仪器科学与技术学科发展的重要动力。仪器不仅本身已成为高技术的新产品，而且利用集成新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺等新科技成果的仪器装置和系统层出不穷。

（5）仪器及测控单元微小型化、智能化，可独立使用，也可嵌入式使用和联网使用

仪器及测控单元大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展，从出现的“芯片式仪器仪表”、“芯片实验室”、“芯片系统”等等，仪器和测控单元的微小型化和智能化将是长期发展特点。从应用技术看，微小型化和智能化仪器及测控单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。

（6）仪器测控范围向立体化、全球化扩展，测控功能向系统化、网络化发展

随着仪器所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球化发展，仪器和测控装置已不再呈单个装置形式，它必然向测控装置系统化、网络化方向发展。例如，一个大型水电站的测控系统，仅检测大坝安全性的传感器就达数千个，此外各个发电机组状态及水位情况的检测控制点（I/O测控点）将超过万点，要达到大型水电站的正常发电和送电，必须将各个测控点的测控装置形成网络化结构，形成一个有机的测控网络系统。又例如卫星测控系统，人造卫星上配置的各种传感器就达到数千，它首先要将卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控子系统，然后和多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。

（7）便携式、手持式及个性化仪器大量发展

随着生产的发展和人民生活水平的提高，人们对自己的生活质量和健康水平日益关注，检测与人们生活密切相关的各类商品、食品质量的仪器，预防和治疗疾病的各种医疗仪器是今后发展的一个重要特点。科学仪器的现场化、实时在线化，特别是家庭和个人使用的健康状况和疾病警示仪器将有较大发展。