我國儀器儀表行業(yè)60年發(fā)展歷程綜述.

1、我國儀器儀表行業(yè) 60 年發(fā)展歷程綜述07 化工 2 班 梁春莊儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的 “倍增器”，科學(xué)研究的 “先行官”，軍事上的 “戰(zhàn)斗力“，以及現(xiàn)代 社會活動的 “物化法官 ”。不言而喻，儀器儀表與測量控制在當(dāng)今信息時代推動科學(xué)技術(shù)和國 民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有何等重要的地位。眾所周知，當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時代，信息技術(shù)成為推動科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的關(guān)鍵 技術(shù)。著名科學(xué)家錢學(xué)森明確指出， “信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。測 量技術(shù)是基礎(chǔ)。 ”信息技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了新興的龐大的信息產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為 帶動世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)。這就是說，測量技術(shù)是信息技術(shù)的基礎(chǔ)和源頭，儀器儀表行

2、業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。 不言而喻， 儀器儀表與測量控制在當(dāng)今信息時代推動科學(xué)技 術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有何等重要的地位。、地位作用由于儀器儀表與測量控制的重要地位和作用受到了社會的高度重視，近些年來國家采 取了一系列重大措施加快發(fā)展。值得特別提出的舉措有：2001 年 3 月舉行的七屆四次全國人大會議上提出 “國家經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展第十個五年計 劃綱要”中明確提出 “把發(fā)展儀器儀表放到重要位置 ”。國家發(fā)展綱要提到儀器儀表， 而且放到 重要位置，是建國以來的第一次。緊接著，國家計委、經(jīng)貿(mào)委、科技部等許多部委都列了若 干專項，動用了大筆資金支持儀器儀表的發(fā)展。2005 年，國家發(fā)改委正式下達(dá)了

3、“加快振興裝備制造業(yè)的若干意見 ”，提出了在各個行 業(yè)中選出 16 項重點發(fā)展領(lǐng)域立專項支持發(fā)展，其中第 11 項就是重大工程自動化控制系統(tǒng) 和精密測試儀器。2006 年制定 “國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要 ”，涉及到了多項 儀器儀表與測量控 制發(fā)展項目。2008 年 4 月，科技部、發(fā)改委、教育部和中國科協(xié)聯(lián)合發(fā)出了 “關(guān)于加強(qiáng)創(chuàng)新方法工 作的若干意見 ”，正式啟動創(chuàng)新方法工作在全國開展。這份文件中，明確提出創(chuàng)新方法包括 創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新工具三個要素，創(chuàng)新工具主要就是指推動科技創(chuàng)新的科學(xué)儀器。 科學(xué)儀器的重要作用被進(jìn)一步提升，開發(fā)研究得到更有力的支持。此外，在 863 計劃，特別

4、是航天計劃等國家科技發(fā)展計劃中，支持儀器儀表與測量控 制的發(fā)展也被放到了重要位置。 就是在這樣一個十分有利的形勢下， 近些年來我國儀器儀表 與測量控制得到了迅速的發(fā)展。、產(chǎn)業(yè)概況連續(xù)四年增長率 20% 以上我國儀器儀表行業(yè)是一個高速、 平穩(wěn)發(fā)展的行業(yè)，但在機(jī)械工業(yè) 13 個行業(yè)里，儀器儀 表不屬于增長最高的行業(yè)，四年來增長率在 20% 27% 之間。 儀器儀表行業(yè)的另一個特征就是進(jìn)出口逆差比較大， 是機(jī)械工業(yè) 13 個行業(yè)里逆差最大的一個。 2005 年，我國儀器儀表行業(yè)進(jìn)出口總額 193.59 億美元， 其中進(jìn)口 140.14 億美元，同比增長 15.7% ，出口 52.45 億美元，同比增

5、長 30.8% 。儀器儀表行業(yè)在整個機(jī)電行業(yè)內(nèi)屬于改制和轉(zhuǎn)制進(jìn)展比較快的行業(yè)，相當(dāng)數(shù)量的國有 企業(yè)已經(jīng)轉(zhuǎn)為民營， 三資企業(yè)也非?；钴S， 國外許多著名的儀器儀表跨國公司都在我國投資 或者擴(kuò)大生產(chǎn)。按經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)類型統(tǒng)計， 行業(yè)銷售收入中我國企業(yè) （包括國有、國有控股和民營企業(yè) ）約占 55.12% ，利潤占 54.59% ，其余為三資企業(yè)。我國儀器儀表行業(yè)還有一些值得關(guān)注的情況，首先，中國是發(fā)展中國家，儀器儀表行 業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比有 10 15 年的差距。但在發(fā)展中國家里，我國是儀器儀表行業(yè)最大最齊 全、綜合實力最強(qiáng)的一個國家。其次，我國的儀器儀表需求量很大，是發(fā)展最快的國家之一。世界上儀器儀表的增

6、長 率是 3% 4% ，我國已連續(xù)四年實現(xiàn) 20% 以上的年增長率，有的產(chǎn)品已經(jīng)占了全世界的十 分之一。第三，目前，儀器儀表行業(yè)是直接與外商競爭的行業(yè)，外資在華已進(jìn)入第三階段。第 一階段是合資和技術(shù)輸出為主， 20 世紀(jì) 90 年代前后的合資轉(zhuǎn)成控股為第二階段， 現(xiàn)在已進(jìn) 入到以獨資和兼并我國優(yōu)秀企業(yè)為主的第三階段。第四，一些中低檔產(chǎn)品已具有規(guī)模優(yōu)勢和國際市場競爭力。比如普通數(shù)字萬用表等產(chǎn) 品占了世界很大產(chǎn)量，家用電度表生產(chǎn)能力占世界的 50% 。目前，我國已成為電度表、顯 微鏡、望遠(yuǎn)鏡、溫度計、壓力表、水表、煤氣表、光學(xué)元件等產(chǎn)品的生產(chǎn)和出口大國，集裝 箱檢測設(shè)備等高檔產(chǎn)品的出口也開始取得突

7、破。三、技術(shù)現(xiàn)狀大部分高端市場被跨國公司占領(lǐng)儀器儀表產(chǎn)品品種門類繁多，覆蓋面很廣。按照國家新的國民經(jīng)濟(jì)分類標(biāo)準(zhǔn)，儀器儀 表產(chǎn)品有 20 小類，可歸納為工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)、科學(xué)測試儀器、常用儀器儀表和 專用儀器儀表 4 類。其中，對國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)和重大裝備影響最大、代表行業(yè)水平的是自 動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表、關(guān)鍵精密測試儀器兩大部分。自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表按產(chǎn)品技術(shù)水平、來源和市場狀況，自動化控制系統(tǒng)及主干現(xiàn)場儀表大致可分成以下 四類。第一類，一般常用的測溫、測壓、流量、顯示和控制調(diào)節(jié)儀表產(chǎn)品。此類產(chǎn)品以中低 檔居多，產(chǎn)品的改進(jìn)提高和市場適應(yīng)性研發(fā)，我國企業(yè)已有能力承擔(dān)。第二類

8、，上世紀(jì) 80 年代和 90 年代初期引進(jìn)技術(shù)并已國產(chǎn)化的產(chǎn)品。這類產(chǎn)品我國企 業(yè)已掌握核心制造技術(shù)，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)品有一定的市場占有率。但由于國外新一代產(chǎn)品已經(jīng)成熟并大量進(jìn)入市場，因此目前我國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品主要用于中小工程項目第三類，我國自行研發(fā)的高中檔產(chǎn)品，代表性產(chǎn)品如分散型控制系統(tǒng)(DCS) 和電磁流量計。這些產(chǎn)品的基本性能和功能已與國外產(chǎn)品接近， 有較高的市場占有率， 并在不斷上升。 但應(yīng)用對象仍以中小工程項目為主， 用于大型工程項目的主要是非主要裝置、 非主要控制系 統(tǒng)和非關(guān)鍵工位。第四類，以國家重點工程為主的大型工程項目采用的高中檔產(chǎn)品。目前，我國絕大部 分項目采用三資企業(yè)生產(chǎn)和

9、進(jìn)口的產(chǎn)品，例如大型 DCS 系統(tǒng)、 PLC 、核電數(shù)字控制系統(tǒng)及 儀表、高精度壓力 /差壓變送器、大壓差 /耐磨 /耐沖擊調(diào)節(jié)閥、質(zhì)量流量計、超聲波流量計等 產(chǎn)品，以及用量少、技術(shù)難度大、專用性強(qiáng)的品種。精密測試儀器我國現(xiàn)階段研制生產(chǎn)的精密測試儀器，整體達(dá)到國際上世紀(jì) 90 年代初中期技術(shù)水平， 主要包括色譜儀器、光譜儀器、電化學(xué)儀器、研究型光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子天 平、離心機(jī)、電子萬能試驗機(jī)、超聲波探傷機(jī)、 X 射線探傷機(jī)、電子經(jīng)緯儀、精密電測儀器 等。一些產(chǎn)品的技術(shù)水平接近、 達(dá)到當(dāng)前國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平， 例如微波等離子光譜儀、 便攜式光離子化氣相色譜儀、全自動原子吸收分光

10、光度計、原子熒光分光光度計、激光干涉 計量儀器、全站儀、全自動智能超聲波探傷機(jī)、全自動遠(yuǎn)程診斷光學(xué)顯微鏡等。目前，我國企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足科研、生產(chǎn)和社會各個方面的一般性需求，但是 高端需要主要依賴進(jìn)口。四、發(fā)展趨勢科學(xué)儀器未來發(fā)展應(yīng)當(dāng)關(guān)注以下幾個方面：1 、分析儀器光學(xué)捕獲 (Opticaltrapping) 是一種新型的光學(xué)微操作技術(shù)。 它將一束光用高數(shù)值孔徑的 物鏡聚焦成微米級的光斑， 形成梯度來實現(xiàn)對微小粒子的捕獲和移動。 這項技術(shù)被廣泛應(yīng)用 于各種微觀領(lǐng)域的研究。微型色譜儀將會得到很快的發(fā)展。 C2V 公司已經(jīng)推出了世界上最小最快的手持式氣相 色譜儀，主機(jī)大小僅 124×

11、84×60mm ，所含柱模塊大小為 60×100×12.5mm ，可在 10-30秒 內(nèi)完成天然氣主要成份的全分析。NMR 的微型化近年來已經(jīng)取得重大進(jìn)展， 瑞士 Neuchatel 大學(xué)開發(fā)成功一種高質(zhì)量因 子可供微流控芯片 NMR 全分析系統(tǒng)使用的射頻平面微線圈，所需樣品量僅為 1-100 納升， 并可在幾秒內(nèi)獲得所需的信噪比。 NMR 微型化應(yīng)當(dāng)是值得關(guān)注的發(fā)展方向。光頻光梳光譜法 (Opticalfrequencycombspectroscopy) 是最新發(fā)展起來的另一種重要 的儀器技術(shù)， 采用這種技術(shù)可以在極短的時間內(nèi)以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體，將

12、在臨床診斷領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。2、精密檢測儀器當(dāng)今時代已經(jīng)進(jìn)入分子、原子分析檢測新階段，微納科技的發(fā)展直接推動了精密檢測 儀器的快速發(fā)展。值得特別關(guān)注是 MEMS/NEMS( 微電機(jī)系統(tǒng) /納機(jī)電系統(tǒng) )測試儀器 ,以掃描 隧道顯微鏡和原子力顯微鏡為代表的掃描探針顯微鏡 ,以及基于 STM/AFM 的基本原理新發(fā) 展起來一系列 SPM, 如磁力顯微鏡、靜電力顯微鏡等這些儀器的新發(fā)展。3、光子成像儀器一個以光子學(xué)與生命科學(xué)相互融合的新學(xué)科 生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)隨著激光、電子、光 譜、顯微及光纖等技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來，應(yīng)運而生出現(xiàn)了不少新型科學(xué)儀器。應(yīng)用這 些儀器不但豐富了人們對于光與生物組織體相互作

13、用機(jī)理的認(rèn)識， 而且促進(jìn)了各種新的生物 研究儀器和醫(yī)學(xué)診斷儀器的發(fā)明。光子成像技術(shù)主要包括漫射光層析成像、熒光成像、相干 層析成像、光聲成像等。光學(xué)相干層像 (OCT) 結(jié)合了共焦顯微術(shù)和低相干光的外差探測技術(shù)， 它是一種在一維光學(xué)低相干反射測量技術(shù)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來的二維或三維成像技術(shù)。4 、光譜分析儀器過去，光譜分析儀器主要應(yīng)用在基礎(chǔ)學(xué)科研究和礦物分析、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控等領(lǐng)域。值 得關(guān)注一個新的發(fā)展動向是，由于人類生存和發(fā)展一些迫切的需求，同時計算機(jī)軟硬件、 微 電子、計算數(shù)學(xué)、微型器件發(fā)展提供的新技術(shù)成果，使得光譜技術(shù)和儀器向生物、環(huán)境、醫(yī) 療等領(lǐng)域快速拓展，無論理論研究、技術(shù)開發(fā)和儀器創(chuàng)新都

14、有了明顯的發(fā)展，今后還將更快 發(fā)展。五、國際差距 現(xiàn)代工業(yè)儀器儀表的發(fā)展，不但取決于產(chǎn)品技術(shù)水平，而且涉及工程應(yīng) 用技術(shù)。近年來，不少測控設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)以及火電、石化、冶金等應(yīng)用部門的科技型企業(yè)和 工程公司在應(yīng)用軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成技術(shù)等方面有了相當(dāng)進(jìn)展， 通過承擔(dān)國外控制系統(tǒng)和產(chǎn) 品的工程應(yīng)用，掌握了一批大型工程和裝置的自控應(yīng)用技術(shù)。但隨著國外現(xiàn)場總線、 SOLUTION 、 MIV、EPC 等技術(shù)和工程總成方式的發(fā)展，我國自控系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表進(jìn)入大 型工程的困難將進(jìn)一步增加。我國自動化控制系統(tǒng)及現(xiàn)場儀表和關(guān)鍵精密測試儀器， 與國際水平總體上仍有 1015 年的差距。差距一：產(chǎn)品可靠性差現(xiàn)代工業(yè)儀

15、器儀表的總體特征是高可靠性、高性能、高適用性，我國企業(yè)的大部分產(chǎn)品與國外產(chǎn)品的差距也正是在這方面。例如，我國自行研發(fā)的分散型控制系統(tǒng)(DCS) 和電磁流量計， 這些產(chǎn)品的基本性能和功能已接近國際水平， 但在可靠性和工程應(yīng)用能力等方面尚 有一定差距。差距二：數(shù)字化、智能化、集成化水平低現(xiàn)代工業(yè)儀器儀表的技術(shù)特點和趨勢是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化，而我國產(chǎn) 品一般常規(guī)品種居多，智能型產(chǎn)品剛剛起步。以核電控制系統(tǒng)及儀表集成為例，由于基礎(chǔ)較 弱，進(jìn)入數(shù)字控制技術(shù)時代以后，差距更大。差距三：高新技術(shù)差國外的智能執(zhí)行器已采用變頻調(diào)速、 新型電機(jī)、低工耗、微型壓電陶瓷 I/P 轉(zhuǎn)換器、 藍(lán) 牙通信技術(shù)、

16、智能化和現(xiàn)場總線等新技術(shù)，而國內(nèi)才開始起步。差距四：產(chǎn)品精密度低以質(zhì)量流量計為例，國外的測量精度分為 4 個檔次，精度最高并能測量氣體的為 0.1 級，最普遍的為 0.15 級，而國內(nèi)目前只能達(dá)到經(jīng)濟(jì)型的 0.2 級和適用型的 0.5 級。再如我 國在加油站的計量儀表一般是 0.5% 的精度，但是國外 30 萬噸的油輪到我國交貨的精確度要 到 0.1% 。差距五：品種規(guī)格不全以高精度智能壓力 /差壓變送器為例，國產(chǎn)變送器在測量基準(zhǔn)量程上缺少 1kPa 以下微 低壓、 800kPa 以上高差壓量程、 16MPa 以上高靜壓、耐腐蝕等規(guī)格的產(chǎn)品，因此有些工程 或系統(tǒng)應(yīng)用的特殊要求不能滿足。差距六：

17、自動化程度低例如高性能光電直讀光譜儀，國外儀器真空度由電腦實時監(jiān)控，而國產(chǎn)儀器在許多方 面依舊需要人工操作。差距七：高檔產(chǎn)品少目前我國高檔產(chǎn)品少，甚至是空白。以原子吸收分光光度計為例，國外已有塞曼背景 校正技術(shù)的高檔儀器，國內(nèi)至今尚未研制，高端需要主要依賴進(jìn)口。差距八：市場占有率低以可編程控制器 (PLC)為例，目前中國 PLC 市場 95%以上被國外產(chǎn)品占領(lǐng)。歐美產(chǎn)品 在大中型 PLC 領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本產(chǎn)品在小型 PLC 領(lǐng)域占有優(yōu)勢，韓國和中國臺灣的 產(chǎn)品也有一定的市場份額。 中國本土自主品牌 PLC 的市場影響非常小， 很難形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)六、重大進(jìn)展我國儀器儀表與測量控制雖還存在不小

18、差距，面臨著落后被動的局面。但是，由于國 家的重視和支持， 儀器儀表界和廣大科技術(shù)工作者的努力奮斗， 近年來我國儀器儀表與測量 控制依然取得了可喜的成績， 獲得了很大的發(fā)展。 認(rèn)真總結(jié)我國 ?和增強(qiáng)信心。 下面我們簡 要的回顧一下我國儀器儀表與測量控制近年來的重大進(jìn)展。1 、工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化儀表方面，近年來溫度儀表的重要進(jìn)展主要體現(xiàn)在紅外熱像儀的應(yīng)用迅 速擴(kuò)大。流量儀表內(nèi)錐流量計創(chuàng)新成果顯著， 我國已經(jīng)擁有各種與 V 錐相關(guān)或相近的流量計 產(chǎn)品專利超過 20 項，其中至少 6 項目是發(fā)明專利，超過了美國，成為 V 錐流量計專利高產(chǎn) 國。國產(chǎn)低端壓力變送器和帶 HART 功能

19、的壓力變送器近年來也發(fā)展很快，品種多、規(guī)格 全、價格低，在市場上已經(jīng)很具競爭力?？刂崎y行業(yè)近年來的進(jìn)展是顯著的，產(chǎn)品 “跑冒滴 漏”現(xiàn)象得到很大改進(jìn)，不少產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國外主流產(chǎn)品水平。2、科學(xué)儀器科學(xué)儀器最能體現(xiàn)儀器儀表既是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的重要工具，也是科技創(chuàng)新研究 的主題內(nèi)容之一和創(chuàng)新成就的重要體現(xiàn)。近年來，在國家的大力支持下，科學(xué)儀器獲得了很快發(fā)展，以質(zhì)譜儀為代表的高端科 學(xué)儀器取得了重大進(jìn)展，出現(xiàn)了可以與國外產(chǎn)品競爭的國產(chǎn)色 質(zhì)聯(lián)用儀器。特別是，我 國“嫦娥”環(huán)月空間衛(wèi)星上天，就攜帶了我國自主研發(fā)的多光譜遙測、信號傳送儀器。四川汶 川大地震，全國各地很快送去了大量環(huán)境、水文測量便攜式

20、分析儀器，表明了我國科學(xué)儀器 產(chǎn)業(yè)的實力。此外，近年來在科學(xué)儀器領(lǐng)域我國還取得了多項很有價值的進(jìn)展。比如，自主研制出 領(lǐng)先國際的分子束科學(xué)儀器 氫原子里德伯態(tài)飛渡時間譜交叉分子束裝置 ;國際第一臺真 空紫外激光角分辨光電子能譜儀 ;離子遷移譜探測技術(shù)痕量爆炸物快速檢測儀 ;新型生命探測 儀器 “SJ3000 搜救雷達(dá) ”便;攜式高分辨淺水多波束測深儀 ;光學(xué)捕獲理論研究取得進(jìn)展 ;光 學(xué)相干層析成像技術(shù)及相關(guān)儀器開發(fā)取得多方面進(jìn)展等等。3、醫(yī)療儀器國家“十一五 ”規(guī)劃和建設(shè)創(chuàng)新型國家都把醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)列為重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，國家在研 發(fā)、技術(shù)平臺建設(shè)、研究中心、重點實驗室、產(chǎn)業(yè)基地各方面都加大了支持的力度，近年來 醫(yī)療儀器也取得了長足的進(jìn)展。在醫(yī)學(xué)影像儀器方面， X 射線機(jī)、計算機(jī)斷層掃描機(jī) (