中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划

中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划（讨论稿）

仪器仪表作为对信息进行采集、测量、处理和控制的重要手段和设

备，已成为推进科学技术和国民经济高速发展的关键技术之一。王大玲院士指出：

“在当今以信息技术带动工业化发展的时代，仪器仪表与测试技术是信息科学技

术重要的构成部分”。仪器仪表是工业生产的“倍增器”,科学研究口勺“先行

官”，军事上FI勺“战斗力”，国民活动中的“物化法官”。发达国家已把发展现

代仪器仪表科技列为一项重要的战略措施。

测量控制与仪器仪表正向着计算机化、网络化、智能化、多功能化日勺方向发

展，跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更敏捷、更可靠、更

简捷地获取被分析、检测、控制口勺全方位信息。运用物理学的新效应和高新技术

开发新型高敏捷度、高稳定性、强抗干扰能力的测量控制技术和仪器仪表层出不

穷。

目前大部分国产仪器仪表产品处在国际上九十年代初、中期日勺水平。在产品

的可靠性、功能、智能化程度、产品技术更新周期、面向对象的专用处理方案等

方面都存在较大差距。我国对仪器仪表的需求量日勺二分之一是由进口产品满足

的，大型高精度的仪器仪表几乎所有依赖进口。因此，大力提高我国测量控制与

仪器仪表的研制、开发、制造能力，对真正提高我国国民经济的整体素质，以信

息化带动工业化，最终实现我国经济、社会和科技跨越式发展，维护国家和社会

安全是十分迫切和必要日勺。

在未来15年内，必须充足运用我国经济高速发展和巨大的市场优势，结合

测控技术的深化研究，大力推进新技术、新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握

各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技术，满足国民经济、人民健康和国防安

全在生产、科研、应用各个方面对测量控制与仪器仪表的需求，减少进口，扩大

出口，使我国的测量控制与仪器仪表产业总体水平与国际水平差距缩短到3至

5年；测量控制与仪器仪表产业的工业自动化仪表和控制系统、科学仪器、去疗

仪器、电测和计量仪器、各类专用仪器仪表、有关传感器和元器件及材料等领域

约30%的产品到达国际同期先进水平，国产仪器仪表在大工程中向配套能力到

达80%以上。为此，提议重大科技项目如下：

1.新型传感器及信息获取技术；

2.与国家重点工程相配套的过程控制系统和测控装备及其系统

集成技术；

3.精确制造中日勺测量控制技术及仪器仪表；

4.科学仪器中日勺微分析仪器及其关键技术；

5.数字化医疗仪器及其关键技术；

6.基于现代量子物理的计量基原则系统。

中国测量控制与仪器仪表中长期科技发展规划（讨论稿）

1总体思绪与研究框架

1.1总体思想

▲先进制造业的规模和水平是衡量一种国家综合实力和现代化程度的重要

标志。现代经济最发达的国家，仍然是制造业最发达的国家。美国n勺强大重要是

由于它有发达的先进成套装备制造业。美国先进内航天器、人造卫星、飞机、舰

船、电子信息设备和尖端科学仪器等，是建立在先进科学技术基础上的装备制造

工业部门制造出来的。面对剧烈的国际竞争，为使我国由一种“制造大国”转变

为一种“制造强国”，必须实行以信息化带动工业化的战略，没有先讲的测量控

制与仪器仪表制造业的支持，不也许完毕这个任务。

▲所谓制造业，就是通过加工把原材料转化为产品的工业，其增值重要在

加工过程中得以体现；伴随制造业与信息化技术融合、集成，制造业价值链条中

的增值明显提高。今天口勺制造业已经成为同步对物质、信息和知识进行处理口勺产

业。测量控制与仪器仪表作为对信息进行采集、测量、处理和控制内重要手段和

设备，对制造业的发展具有先导作用，同步也是改造老式工业的必备手段。在国

民经济运行中，仪器仪表是提高劳动生产率日勺倍增器，对国民经济有着巨大的辐

射作用和影响力。美国商业部国家技术和原则研究院(NIST)提出日勺汇报称：

美国90年代仪器仪表工业产值只占工业总产值日勺4%，但它对国民经济

(GNP)的影响面却到达66%o

▲测量控制与仪器仪表已成为增进现代生产的主流环节，在现代工业中的I

投资占有相称比重。例如重大工程项目的投入，仪器仪表平均占8〜12%的设

备投资。

▲测量控制与仪器仪表是国防现代化妆备的重要构成部分。仪器仪表口勺测

量控制精度决定了武器系统的打击精度，仪器仪表的测试速度、诊断能力则决定

了武器的反应能力。因此先进的、智能化的测量控制与仪器仪表已成为精确打击

武器装备1向重要构成部分。

▲测量控制与仪器仪表还是“新技术革命”的先导和基础。著名科学家门

捷列夫讲过，“科学是从测量开始的”。高新技术口勺发展对测量控制与仪器仪表

的依赖程度越来越大。测量控制与仪器仪表是高技术集成产物，是发展高技术必

需口勺及重要口勺技术手段和基础。现代测量控制与仪器仪表从一种重要方面体现了

国家高技术和高技术产业发展的水平。

▲要突出重点，有所为、有所不为。发展行先进［1勺测量控制与仪器仪表制

造业有突破性重大带动作用口勺仪器仪表及其关键技术，有效处理测量控制与仪器

仪表制造业日勺关键问题。目前.，仪器仪表是装备制造业中外贸逆差最大的行业,

2023年11.2亿美元，2023年为30亿美元，2023年为50亿美元，2023

年为62亿美元，2023年估计90亿美元，国内对进口需求来势之猛，非常规

所料。因此，增强国内生产的仪器仪表在大工程中的配套能力，减少国内制造业

和大工程对仪器仪表的进口需求，必须予以优先考虑。

▲要统一领导，大力协同，要在中央领导下，充足发挥自然科学和社会科

学专家日勺作用、部门的作用、企业尤其是大型骨干企业和民营高科技企业的作

用。

▲要面向世界、面向未来，搞开放式研究。注意吸取借鉴世界各国的先进

经验，先进技术。

1.2总体目的

测量控制与仪器仪表产业的总体目的是：在未来15年内，必须充足运用我

国经济高速发展和巨大的市场优势，结合测控技术口勺深化研究，大力推进新技术、

新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技

术，满足国民经济、人民健康和国防安全在生产、科研、应用各个方面对测量控

制与仪器仪表的需求，减少进口，扩大出口，使我国的测量控制与仪器仪表产业

总体水平与国际水平差距缩短到3至5年；测量控制与仪器仪表产业口勺工业自

动化仪表和控制系统、科学仪器、医疗仪器、电测和计量仪器、各类专用仪器仪

表、有关传感器和元器件及材料等领域约30%的产品到达国际同期先进水平，

国内生产的仪器仪表在大工程中日勺配套能力到达80%以上。

1.3研究框架

在深入分析研究我国测量控制与仪器仪表产业现实状况和国际发展趋势及

我国国民经济、人民健康和国防安全对测量控制与仪器仪表需求基础上，对测量

控制与仪器仪表中的工业自动化仪表和控制系统、科学仪器、医疗仪器、电测和

计量仪器、各类专用仪器仪表、有关传感器和元器件及材料等领域提出未来发展

的方向和重点产品，市某些重大科技项目提出提议。

2测量控制与仪器仪表科学技术的范围、国际发展趋势及特点

2.1测量控制与仪器仪表科学技术的范围

根据国际发展的时尚和我国口勺现实状况，目前认识到的测量控制与仪器仪表

科学技术的范围重要包括

•工业自动化仪表、控制系统及有关测控技术

・科学仪器及有关测控技术

•医疗仪器及有关测控技术

•信息技术电测、计量仪器及有关测控技术

•各类专用仪器仪表及有关测控技术

•有关传感器、元器件、制造工艺和材料及其基础科学技术

2.2测量控制与仪器仪表的国际发展趋势及恃点

测量控制与仪器仪表的国际发展趋势

数字技术的出现把模拟仪器仪表的测量控制精度、敏捷度、速度及可靠性提

高了几种量级，为实现测量控制自动化打下了良好口勺基础。计算机的引入，使仪

器的功能发生了质的变化，从个别参量的测量转变成测量整个系统的特性参数，

从单纯口勺接受、显示转变为控制、分析、处理、计算与显示输出，从用单个仪器

进行测量转变成用测量系统进行测量。90年代，测量控制与仪器仪表科技的突

破性进展是仪器仪表智能化程度的提高；DSP芯片的大量问世，使仪器仪表数

字信号处理功能大大加强；微型机的发展，使仪器仪表具有更强的数据处理能力

和图像处理功能；现场总线技术是九十年代迅速发展起来的一种用于多种现场自

动化设备与其控制系统日勺网络通信技术，Internet和Intranet技术也将进入

控制领域。现代仪器仪表产品将向着计算机化、网络化、智能化、多功能化的方

向发展，跨学科的综合设计、高精尖的制造技术使它能更高速、更敏捷、更可靠、

更简捷地获取被分析、检测、控制对象日勺全方位信息。未来10年，更高程度的

智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能，是数值、逻辑与知识的结

合分析成果。运用物理学的新效应和高新技术及其成就开发新型高敏捷度、高稳

定性、强抗干扰能力传感器技术和测量控制仪器仪表。如：运用高温超导量子干

涉器（SGUID）开发计量测试仪器、物理学测试仪器、地学和地质学仪器、化

学分析仪器、医学仪器、无损材料检查仪器等。运用椭偏技术来检测光纤、光学

玻璃等，它与近场光学相结合，不仅可以测量表面精细构造，同步根据近场光学

反射偏振信息可以辨别出被测物体的材料，这是目前试验研究新探索。将可调谐

稳频激光光谱仪的技术用于高精密啊几何量与机械量和多种无形态量口勺测量，开

发新一代微型光纤激光干涉仪，它的测量范围可以从纳米到几米或更大的范围，

辨别率可达；它还可用于称重，研制新型电子天平、高辨别率的压力计等。

发展纳米测量技术，建立纳米计量测试原则，这是当今在计量与测量技术研究中

十分活跃的课题。由于以信息技术为代表的高新科学技术的突飞猛进，科学分析

仪器正在经历一场革命性的变化，老式的光学、热学、电化学、色谱、波谱类分

析技术都已从经典的化学精密机械电子构造、试验室内人工操作应用模式，转化

为光、机、电、算（计算机）一体化、自动化的构造，并正向实时的现场、在线

方向和更名副其实的智能系统发展（带有自诊断、自控、自调、自行判断决策

等高智能功能）。增进科学仪器的工作原理、设计思想、设计措施发生明显变化

的关键技术重要有：（1）微分析技术即分析仪器的微型化和微量化，其共性

技术有微控技术、微加工技术、微检测技术、微光源、微光学系统、微传感器等,

应用上述技术的分析仪器有微流控制芯片、芯片试验室、微近红外光谱仪等。

（2）新型生物、化学传感技术，将生物芯片技术，新型化学传感技术，智能

传感器技术应用于分析仪器的研制。（3）成像技术包括广义成像，纳米级超

高辨别成像，图像信息处理等，详细口勺领域有核磁共振技术、图像自动分析及综

合技术、光谱成像技术、近场光学成像技术等。（4）仪器的联用技术，通过

信息分离、专用软件接口技术，实现多学科技术间的联用，以实现复杂系统的痕

量成分分析、构造分析、形态分析等综合分析，如：色谱一质谱联用、色谱一光

谱联用等。多台仪器、多种试验室结合的综合分析管理系统（LIMS,Laboratory

InformationManagementSystem）已经推广应用;仪器可以上网、制造厂商可

与全球顾客或顾客之间实现信息交流，厂商对顾客正在使用的仪器讲行远距诊

断、指导对的使用或提出维修指导，各同类仪器顾客或相似分析工作顾客直接进

行数据、情报共享、仪器的远程校准和量值溯源等已指日可待。测量控制与仪器

仪表在生物、环境保护、医学等有关人的生存、发展领域的应用日新月异，现代

高科技军事方面的发展也增进了测量控制与仪器仪表口勺应用拓展，敏捷、精确的

现场毒物检测、生命保障任务也大大扩大了测量控制与仪器仪表的应用领域.

仪器仪表科技发展的特点

根据上述测量控制与仪器仪表欧J国际发展趋势，可以总结测量控制与仪器仪

表科技发展具有如下重要特点：

★技术指标不停提高

就如奥林匹克运动的口号是更高、更快、更强同样，测量控制与仪器仪表在

提高测量控制的技术指标和功能上是永远的追求，测量控制与仪器仪表的技术指

标水平是一种国家测量控制与仪器仪表水平的量叱标志。以扩大检测范围指标来

说，如电压从纳伏〜.00万伏；电阻从超导至.0”Q；谐波测量到51次；

加速度从107〜10%；频率测量至1012HZ；压力测量至108Pa等；

温度测量从靠近绝对零度至108℃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，航空航天参数测量到达0.05%以上，计量精度和科学

仪器到达的精度更是与时俱讲。以提高测量的敏捷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0.1〜0.02ms,动态为luso

提高可靠性，一般规定为2〜5万小时，高可靠规定25万小时。稳定性（年

变化）〈土0.05%（高精度仪器）或＜±0.1烟一般仪器）。提高产品环境

适应性，根据不一样顾客的规定，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。

★大量采用新的科研成果和高新技术

测量控制与仪器仪表作为人类认识世界、改造世界日勺第一手工具，是人类进

行科学研窕和工程技术开发日勺最基本工具。人类很早就懂得“工欲善其事，必先

利其器”的道理，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高新技术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，纳米技术等均成为测量控制与仪器仪表

科学技术发展的重要动力。仪器仪表不仅自身已成为高技术日勺新产品，并且运用

新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺等最新科技成果集成的装置和系统层

出不穷。

★测量单元微小型化、智能化

测量控制与仪器仪表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，不停向微小型化、智能化发展，从目前出现的

“芯片式仪器仪表”，“芯片试验室”、“芯片系统”等看，测量单元的微小型

化和智能化将是长期发展趋势。从应用技术看，微小型化和智能化测量单元口勺嵌

入式连接和联网应用技术得到重视。

★测控范围向立体化、全球化扩展，测量控制向系统化、网络化发展

伴随仪器仪表所测控的既定区域不停向立体化、全球化甚至星球化发展，仪

器仪表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。例如一种大型水电站日勺测控系统，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状况的I检测控制点（I/O测控点）将超过万

点，要到达大型水电站日勺正常发电和送电，必须将各个测控点区I测控装置形成一

种有机日勺测控网络系统。又例如卫星测控系统，运载火箭上配置的多种传感器就

到达数千，而卫星上多种测控装置构成一种完整的自动测控系统，然后和多种地

面站的测控系统构成一种广域测控系统。

★便携式、手持式以至个性化仪器仪表大量发展

伴随生产的发展和人民生活水平F内提高，人们对自己的）生活质量和健康水平

日益关注，检测与人们生活亲密有关的各类商品、食品质量的仪器仪表，防止和

治疗疾病的多种医疗仪器是此后发展的一种重要趋势。科学仪器的现场化、实时

在线化，尤其是家庭和个人使用的健康状况和疾病警示仪器仪表将有较大发

展。

3现实状况、差距及原因

3.1现实状况

目前，绝大部分国产仪器仪表产品口勺技术水平处在国际上九十年代初、中期

的水平。中低级产品品种基本齐全，可以批量生产，且质量稳定；例如，电工仪

器仪表在国内市场拥有率达95%,并有13%产品出口。深圳市每年生产数字万

用体现700万台，出口世界90多种国家，中低级数字万用表日勺产量占世界总

产量的80%o少数中高档产品，已靠近国际水平。在工程应用技术方面，已经

可以承担一部分国家重大工程仪器仪表系统成套工作。如60万千瓦火电机组，

350万吨/年炼油装置，20230m3/h空分装置、核电站常规岛控制系统等，

开始挣脱国家重大工程所有被国外企业垄断的局面。但在高技术含量的自动化仪

表及系统、科学测试仪器、传感器元器件等产品的竞争上，国内仪器仪表行业基

本上都处在相称被动的境地。总体上说，2023年国内仪器仪表市场需求旺盛，

增长迅速。受电站、汽车、公用设施工程、住宅建设和国际市场回暖等影响，工

业自动化仪表与控制系统、车用仪表、电水气用计量仪表和中低级光学仪器等增

长迅速。按国家记录局和有关行业部门记录，2023年国内生产仪器仪表销售总

额为921亿元，与上年度同期相比增长25.8%。其中过程控制系统与检测仪表

为174亿元，同期相比增长29.9%：科学仪器为154亿元，同期相比增长

40.18%；环境保护仪器约为16亿元，同期相比增长35.6%；电能计量仪表为

180亿元，同期相比增长36.3%；医疗仪器超过80亿元，同期相比增长

11.9%o而据国家海关和有关行业部门记录，2023年，我国仪器仪表行业出口

商品总值29.4亿美元，与上年度同期相比增长了52.6%；2023年仪器仪表

的进口金额为91.5亿美元，与上年度同期相比增长了67.8%。其中过程控制

系统与检测仪表为16.7亿美元，科学仪器（包括试验分析仪器和光学仪器）为

28.8亿美元，医疗仪器为10亿美元。根据上述数据，中国仪器仪表2023年

的市场总需求量为：国内生产仪器仪表2023年销售总额-国内生产仪器仪表

2023年出口销售总额+2023年仪器仪表日勺进口金额=921-29.4X8.3+

91.5X8.3=921-244.02+759.45=1436.43（亿元）。其中人民币与

美元的比价=1:8.3.因此，可以毫不夸张地说，我国对仪器仪表的需求量的I

二分之一是由进口产品满足日勺（实际占52.87%）,国外企业的中等产品以及许

多关键零部件占有了国内60%以上的市场份额，大型和高精度的仪器仪表几乎

所有依赖进口。

3.2差距

技术方面的差距

技术方面的差距重要体目前：

•产品的可靠性较差。对基础技术和制造工艺的研究不够，某些影响可靠

性口勺关键技术，如精密加工技术、密封技术、焊接技术等至今还没有得到很好处

理，导致产品（尤其是高档产品）口勺性能不够稳定和可靠。既有国内高档产品的

可靠性指标（平均无端障运行时间）与国外产品相比，大体要相差1〜2个数

量级。

•产品的性能、功能落后。既有国内产品在测量精度上要与外国产品相差1

个数量级。在功能上，目前外国产品智能化程度相称高，通过对原始信息的数字

处理，更好地排除了外部干扰对信息影响，提高了产品的耐环境性和测量真实性。

而国内既有产品智能化程度还较低。此外，产品的网络化在国外已经进入实用阶

段，而我国基本上处在起步阶段。

•产品技术更新的周期慢。当今国外产品的更新周期大概在2〜3年。

新技术口勺储备往往可以提前到十年。而我国企业往往通过引进外国技术来实现一

代产品的更新，引进后又不能很好消化吸取，在新产品开发方面原创性成果很少。

某些采用新原理的产品，在我国还处在空白状态。科研院所在跟踪新技术方面虽

然有成果，但与企业结合产业化相称艰难。

•缺乏针对使用对象而开发口勺专用处理方案。国外近年测量控制与仪器仪

表口勺发展趋势是开发仪器仪表与应用对象紧密结合的软件产品，最终向顾客提供

个性化口勺处理方案。例如针对60万千瓦火电机组的机组性能计算软件，炼油工

艺的优化软件，专门用于医疗仪器n勺图形处理软件等。我国企业在这方面尚未形

成产业。

企业综合实力方面的差距

企业综合实力方面口勺差距重要表目前:

•行业规模小，测量控制与仪器仪表行业的总产值较低。不仅是绝对量小,

在经济总量中欧I比例也很小。2023年国内仪器仪表总产值仅占国内生产总值

（GDP）0.82%,国内工业总产值的I1.79%o而据美国商业部国家技术和

原则研究院（NIST）提出日勺汇报称：美国90年代仪器仪表工业产值占工业总

产值的4%o仪器仪表行业的企业绝大多数是中小企业。全行业有规模以上企业

1887个，年销售额超过10亿元的局限性15个，行业职工总数为51万,缺

乏综合实力强的“旗舰”企业。国内企业的单项产品市场运作能力较强，但玦乏

综合实力。在人力、财力上都不能在市场上与外国跨国集团抗衡。因此，在市场

竞争力面处在弱势。企业缺乏大型工程的工程能力。

・企业劳动生产率低。由于仪器仪表属于高科技产'也，低劳动力成本的作

用不明显。国内企业管理水平普遍低于外国企业，因此，制造高技术含量产品的

企业，劳动生产率远低于外国企业。

•企业技术开发设入普遍局限性。由于国内企业几乎所有是中、小型企业,

在人力、财力方面都不能支持足够的、长期的技术创新投入。以科学仪器为例，

一般国外企业的开发投入占销售额的10%,而我国仅占3%o

3.3原因

导致以上差距的重要原因是

•运行机制不能适应市场经济发展的规定。在发展的过程中，一批国家投

资日勺骨干企业面临产品老化、技术人员流失的严峻局面，生产与经营困难；一批

机制创新、运行灵活的企业正在逐渐成为新日勺亮点，但多半尚未能掌握先进关键

技术，创新成果少，还不能与外国大企业抗衡。

•产、学、研、金（融）、政（府）、用（户）有机结合的体制和政策没

有形成。测量控制与仪器仪表是经典知识密集、技术密集型产品，敏感于高科技

发展，是多种高新技术融合的综合体，因此，产、学、研、政、金、用的有机结

合就显得十分重要。条块分割，各自为战，低水立反复，难以形成合力，缺乏有

效的引导。科研成果产业化率低的问题仍然十分突出。

・缺乏国家强有力的研究支援体制。测量控制与仪器仪表行业品种多、批

量小，需要长期的、坚持不懈的投入。但目前投资总量局限性且投资效益不佳。

投资途径分散，难以集中重点。课题的选定和研究成果口勺公正且透明的评价体制

尚不完善。企业既不能像外国那样完全按照市场经济规则参与竞争，又缺乏包括

研究资源的战略投资、新技术市场化所需要的市场环境的整顿等国家战略。

此外，缺乏高层次的复合型人才和熟悉、精通各学科交叉的综合型人才，也

是导致差距的一种重要原因。

国际上测量控制与仪器仪表行业技术发展十分迅速，我们假如不能在某些关

键技术和产品上有所突破，对我国国民经济发展的独立性、完整性和安全性都会

产生深远的I影响。

4测量控制与仪器仪表科技未来需求

科技未来需求是确定测量控制与仪器仪表业发展战略和发展重点的基础。总

的来说，在工业生产中，仪器仪表是“倍增器”。在科学研究中，仪器仪表是“先

行官”。在军事上，仪器仪表是“战斗力”。此外，现代仪器仪表在当今社会还

发挥出“物化法官”的重要作用。同步，仪器仪表在试验教学、气象预报、大地

测绘、诊治疾病、指挥交通、探测灾情等社会生活许多领域均有广泛应用，需求

遍及“农轻重、海陆空、吃穿用”无所不在。下面重要从未来17年，国民经

济、社会发展和国防安全的战略目的，分析测量控制与仪器仪表科技口勺未来需

求：

A、国民经济的发展要变化产品挡次低、技术含量低、重要靠数量增长的粗

放式发展模式，走以质取胜的集约式发展之路，必须广泛采用信息技术，用信息

化带动老式产业的发展。测量控制与仪器仪表是信息技术的重要构成部分，在实

现“精确工业”、“精细农业”…的过程中有巨大的需求。

B、科学技术是第毕生产力，科教兴国已成为既定国策。大力加强科研和建

立以企业为主的I技术创新体系，提高自主开发和自主创新能力，测量控制与仪器

仪表科技必须先行。

C、面对世界超级大国的I超强“精确打击”军力，为了国家日勺国防安全，部

队口勺迅速反应能力和武器的精确打击能力急需提高，对作为军事上战斗力的测量

控制与仪器仪表科技同样有巨大的需求。

D、面对资源短缺、水资源危机、生态环境恶化的严峻局面，要保障人民健

康和社会的可持续发展，必须加强生命科学、食品安全、环境保护、公共安全（包

括反恐、反毒）、商品质检、临床医学、医药科学等领域的研究和发展，从而增

长对测量控制与仪器仪表科技的未来需求。

5测量控制与仪器仪表产业发展方向、重点项目提议

根据国民经济、科学研究、国防建设、社会发展各方面对测量控制与仪器仪

表的需求，综合关键共性技术部分作为产业口勺发展方向，提出重点项目提议,

5.1测量控制与仪器仪表产业发展方向提议

《2023-2023年》期间，我国测量控制与仪器仪表产业发展的方向是:

工业自动化仪表与控制系统

A.以石油、化工、钢铁、电力、交通运送、国防安全、环境保护、轻工、

水利等重大工程项目为依托，致力于新一代主控系统及其综合自动化开发和产业

化，重要包括集散控制系统、现场总线控制系统和以工业计算机为基础的开放式

控制系统、工业生产中的质控体系等；国内生产的产品，2023年要满足50%口勺

大型系统，2023年要能满足85%的大型系统。

B.先进控制、优叱软件开发与产业化技术，重要包括先进控制技术、过程

优化技术、实时监控软件平台、信息集成软件平台、系统集成技术等；2023年

要具有“交钥匙”自控系统30%口勺能力，到2023年，50%的工程项目做到

“交钥匙”。

C.智能仪表、采用现场总线技术与实时工业以太网技术的检测仪表、执行

器与变送器、成套专用控制装置和成套专用优化系统的开发与产业化；2023年

国内生产的产品品种和价值均要到达70%,2023年到达85%。

科学仪器

2023年老产品要更新换代，国内生产日勺产品品种和价值到达市场需求日勺

50%,2023年到达75%。重点围绕生命科学、农业和食品、材料科学、环境

与能源等直接关系到人类生存和发展H勺各学科和领域日勺需求，加强引进消化、自

主研究、开发和产业化。要加紧科学仪器在线化和固态化日勺进程，深入提高科学

仪器的功能，扩大科学仪器日勺应用领域'。

A.量大面广的通用仪器

重点处理色谱、光谱、质谱、电化学等各类通用仪器的稳定和可靠性，开发

高敏捷检测器和高精度传感器，深入提高仪器的技术水平和设计制造能力。

B.特定领域口勺专用仪器

农产品品质和食品营养成分检测、农药及残留量检测、土壤速测等农业和食

品专用仪器；海洋仪器；大气、水和固体废弃物安全监测和预警用成套环境专用

仪器，多种灾害监测仪器；生命科学用分离分析仪器及面向医疗单位包括中小医

院的多种生化分析仪器；计量仪器；航天仪器等。

C.有自主知识产双和特色的新型仪器

重点发展多种微分析仪器、智能仪器、联用仪器、虚拟仪器、成像仪器及有

关技术和部件。

D.科学仪器软件和支撑系统

着重发展多种科学仪器应用软件、原则化数据处理软件，提供使用可靠、扩

展性强口勺通用型科学仪器开发平台和仪器测控数据系统以及支撑系统。

医疗仪器

2023年国内生产的产品品种和价值到达市场需求的50%，到2023年到达

70%o

A.开发研制医用光学仪器，包括内窥镜、眼科光学仪器、手术显微镜等.

B.以全数字化成像、高档黑白超和彩超、新型换能器为研发关键技术口勺超

声医用仪器。

C.研究开发数字叱核磁、X线影像系统，高温超导型核磁共振系统，精细

手术和微创手术系统等大型医疗仪器及临床信息系统。

D.研究开发高能智能化肿瘤治疗大型仪器系统，包括数字化控制系统、高

能管技术、放疗模确定位机改造，以及多光阑系统等关键技术。

E.结合面向小区、家庭日勺小型化和便携式医疗仪器远程通信和网络化口勺发

展，加强防止医疗系统及疾病控制系统日勺研究开发。

电测仪器与自动测试系统

A.精密数字电表、自动测试技术与系统集成技术，网络化技术；2023年

生产线关键工序配置自动化监测仪器，在线检测和故障诊断系统，满足20%的

企业建立整机自动化检测系统，2023年，50%的企业建立整机自动化测试系

统，实目前线自动检测，发展微机智能检测。

B.通信、计算机、网络测量技术、集成电路测量仪器及自动测试系统；

C.微波，毫米波测量仪器及测试系统；

D.数字电视、广播、多媒体测试技术、测量仪器及测试系统；

E.航天航空自动测试系统及设备;

F.可大量出口的电测仪器仪表；如电度表、数字万用表等。

计量测试仪器

计量测试仪器是保证设备产品质量，提高产品创新能力日勺不可或缺的I手段。

我国计量测试仪器的落后，在一定程度上制约了我国制造业口勺发展。伴随科学技

术发展，国际上新口勺基于高新技术的基准原则不停出现。加入WTO后，我国的

计量水平与国际水平的一致性变得越来越重要。必须使我国的计量能力保持与我

国经济发展相适应时水平。因此，开展重要的计量基准口勺研究也是振兴装备业的

重要构成部分。

A.基于量子物理的计量基原则的建立，包括交流约瑟夫森电压基准、量子

化霍尔电阻基准利单电子隧道效应电流基准构成的现代电学计量基原则等：

B.量子计量基原则所需口勺量子计量器件的研制，包括交、直流约瑟夫森电

压阵列器件，交、直流量子化霍尔电阻器件和超导量子干涉器等；

C.先进机械制造中、微电子制造业中日勺几何量在线计量仪器，包括：视觉

传感器和其他在线测量传感器；光电式数字化无导轨在线三坐标测量机；大尺寸

三维空间坐标现场校准等;

D.远程计量校准，包括：在线测量仪器动态校准和量值溯源等。

传感器、元溶件、制造工艺及仪表材料

A.用于现场总线及智能化仪表的压力、温度、流量、液位等新型传感帑；

用于环境保护等领域的多功能传感器；生物传感器；智能传感器；航天航空领域

需求的微型化传感器等；

B.元器件：特殊弹性元件；计数器；仪表专用电路(ASIC)和厚膜电路；

测控模块、接插件；测量系统的插件机箱；

C.仪表材料重点研究开发薄膜化、小型化、纤维化、粉体化、复合化、多

功能化、材料一元件一体化、智能化等多种新材料：纳米材料：功能陶假材料。

测量控制与仪器，文表基础技术

A.新工艺，如微米/纳米制造工艺等；

B.提高稳定性和可靠性口勺共性技术；

C.系统集成应用软件技术;

D.测量控制网络化应用技术;

E.大型、精密和超精密制造中的测量控制技术，包括特大型及关键零件制

造中的测量控制技术，亚微米到纳米级的细微制造中H勺测量控制技术，数字化、

智能化制造中的测量控制技术等；

F.工业控制通信协议原则技术，共性基础原则技术等。

5.2测量控制与仪器仪表科技发展重点项目提议

从测量控制与仪器仪表各领域互相关系、共性问题以及我国国民经济、科学

研究、国防建设、社会发展全局讲行战略研究、，测量控制与仪器仪表科技发展重

点项目提议如下：

（1）新型传感器及信息获取技术；

（2）与国家重点工程相配套的过程控制系统和测控装备及其系统集成技

术；

（3）精确制造中的测量控制技术及仪器仪表;

（4）科学仪器中的J微分析仪器及其关键技术;

（5）数字化医疗仪器及其关键技术；

（6）基于现代量子物理的计量基原则系统。

新型传感器及信息获取、传感技术

传感技术不仅是检测的基础，它也是控制的基础。这不仅由于控制必须以检

测输入的信息为基础；并且是由于控制到达的精度和状态，必需感知，否则不明

确控制效果口勺控制仍然是盲目的控制。信息获取、传感技术是所有测量控制仪器

仪表的基础技术：新型传感器是发展高水平测量控制仪器仪表啊基础。传感技术

已成为制约测量控制仪器仪表发展的瓶颈。

新型传感器及信息获取、传感技术重要是客观世界有用信息的检测，它包括

有用被测量敏感技术，波及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术；信息融

合技术，传感器制造技术等。信息融合技术波及传感器分布，微弱信号提取（增

强），传感信息融合，成像等技术；传感器制造技术波及微加工，生物芯片，新

工艺等技术。

新型传感器及信息获取、传感技术详细项目日勺立项宜同重大工程项目相结

合。

与国家重点工程相配套日勺过程控制系统和测控装备及其系统集成技术

工业发达国家高新技术仪器仪表产品品种约占总品种数口勺75%»而国内还

不到20%o工业自动叱仪表和控制系统的仪表品种国内满足率，一般性工程项

目达80%,大型工程项目还不到50%,与国家重点工程相配套的过程控制系统

和测控装备重要处理智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蚀、全密封、防

爆等有特殊规定的自动化仪表品种。重要包括符合现场规定的各类传感器及检测

仪表，实时流程分析仪器及在线分析技术，新型现场控制系统，e网控制系统,

以工业控制计算机、可编程控制为基础向开放式控制系统及先进控制技术，特种

测控装备和测控技术，系统成套集成技术等。

系统集成技术直接影响测量控制仪器仪表的应用广度和水平，尤其是对大工

程、大系统、大型装置内自动化程度和效益有决定性影响，它是系统级层次上的

信息融合控制技术，包括系统的需求分析和建模技术，物理层配置技术，系统各

部份信息通信转换技术，应用层控制方略实行技术等。在操作人员为多种不一样

岗位的操作群体状况下，还应包括各级操作人员需求分析技术。系统集成技术还

波及智能控制技术，它规定测控系统以靠近最佳方式监控智能化工具、装备、系

统以到达既定目的的技术，是直接波及测控系统的效益发挥口勺技术，是从信息技

术向知识经济技术发展日勺关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关

键日勺软件资源。从目前发展趋势看，在企业信息叱E即/MES/PCS三级构造日勺计

算机测控系统中，软件的J价格已超过硬件日勺3倍。而有关石化、冶金、电力、

制药行业中自动化测控系统日勺先进控制软件价格就超过系统硬件价格。智能控制

技术包括仿人的特性提取技术，目的自动辨识技术，知识的自学习技术，环境的

自适应技术，最佳决策技术等。

科学仪器中的微分析仪器及其关键技术

分析仪器是科学仪器中最重要和发展最快的陶成部分，而微分析仪器包括

的微量检测、微型化、高敏捷度、高辨别率和高智能化内涵，则代表了分析仪器

的一种重要发展趋势和技术水平，在生命科学、食品安全、环境保护、公共安全

（包括反恐、反毒）、临床医学、医药科学和化工等领域得到越来越多口勺应用。

微分析仪器及其关键技术重要内容：（1）开展高敏捷度、高辨别率、高

性能水平的微构造型传感器研究，将生物芯片技术、新型化学传感器技术、多组

分（多参数）集成传感器技术应用于分析仪器的研制和开发。（2）开展分析

仪器微型化和有关微分析技术的I研究，重点进行微分析仪器使用的共性技术和新

技术的研究，如微流控技术、微加工技术、微检测技术、微光源、全点子分光系

统、微分光仪、新型芯片等的研究。（3）过程分析、在线分析使用的微分析

仪器及其关键技术研究。（4）不一样类别分析器联用技术的研究。当复杂基

体日勺微量、痕量物质的含量及构造分析对分析对象的辨别能力提出极高的规定，

单一的分离技术甚至质谱分离技术均已无法从复杂的信息中分离出所需的有用

信息时，需要通过有关不一样类别分析器的联用技术对物质的成分、构造、形态

甚至综合形态进行分析，以便同步获得原子和分子的信息。

精确制造中口勺测量控制技术及仪器仪表

先进制造业的规模和水平是衡量一种国家综合实力和现代化程度日勺重要标

志。为使我国由一种“制造大国”转变为一种“制造强国”，必须实现从老式制

造向精确制造的转变。精确制造中的测量控制技术是实现制造过程高附加值和产

品高品质的保障。精确制造中的测量控制技术及仪器仪表，重要包括：网络化、

协同化、开放型的测控技术及系统构成，重大工程中的特大型及关键零部件成形

及加工制造中的测控技术及仪器仪表，精密成形制造及超精密加工制造中啊测控

技术及仪器仪表，制造过程中的无损检测技术及仪器仪表，激光加工中口勺测控技

术及仪器仪表，亚微米到纳米级微细制造中口勺测控技术及仪器仪表，智能仿生自

适应技术及仪器仪表等。

数字化医疗仪器及其关键技术

以数字化技术带动老式医疗仪器的发展，满足人民健康的需求。发展重点是

数字化医学影像诊断设备，数字化物理治疗和手术设备，数字化显微、内窥和激

光诊断设备，数字化医疗信息系统。关键技术：生物传感及数字成像技术，高能

射束监控及机器人或机械手操作技术，显微内窥光学及激光监控技术等。

基于现代量子物理日勺计量基原则系统

计量基原则是计量科技的关键，是国家测量量值溯源的源头。计量科学研究

的重要目的是不停提高计量基原则的精度和测量II勺精确度。目前，国际上的计量

科技发展趋势是由实物计量基原则向量子计量基原则转变，一般同类量子计量基

原则比实物计量基原则精确度高两个以上数量级。

基于量子物理口勺计量基原则系统，其重要内容是以量子理论为基础的若干计

量基原则的建立及量子计量基原则所需的量子计量器件的研制。量子计量基原则

包括现代国家时间频率基准（离子存储光频标、空间守时钟）和国家时间频率量

值溯源体系及守时与授时系统，交流约瑟夫森电压基准、量子化霍尔电阻基准和

单电子隧道效应电流基准构成的现代电学计量基原则，电功率质量自然基准，现

代热力学温度计量原则及绝对测量措施，光幅射基准，长度量子基准，物质的量

的量子基准。量子计量基原则所需的量子计量器件的研制包括交、直流约瑟夫森

电压阵列器件，交、直流量子化霍尔电阻器件、量子电流基准器件（SET）、

温度量子原则器件、超导量子干涉器等。

6组织方式与政策措施提议

（1）长期规划，将振兴测量控制与仪器仪表业作为一种系统工程，从影

响测量控制与仪器仪表业的各重要方面，包括政府、企业、社