論我國計(jì)量儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

我國計(jì)量儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析    
    按照應(yīng)用領(lǐng)域和儀器原理相結(jié)合的分類原則，即“先按大的應(yīng)用領(lǐng)域分大類；然后在每一大類內(nèi)先按原理分；按原理不好分時(shí)，再按具體應(yīng)用分”的分類原則對儀器儀表進(jìn)行分類。從科學(xué)性、實(shí)用性考慮，計(jì)量儀器屬于科學(xué)儀器的一部分。因?yàn)榧夹g(shù)的發(fā)展和學(xué)科的交叉，一些計(jì)量儀器又被劃分到電子電工測量儀器或自動化儀表和控制系統(tǒng)中。但是不管怎樣分類，計(jì)量儀器已經(jīng)隨著我國能源及重化工等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，石油、化工、冶金、電力、機(jī)械行業(yè)的重大裝備的大型化、復(fù)雜化得到了長足進(jìn)步?，F(xiàn)代企業(yè)對自動化儀表與系統(tǒng)的要求越來越高，同時(shí)也對計(jì)量儀器提出了更高的要求。本文針對我國計(jì)量儀器的現(xiàn)狀、與國外同行業(yè)比較及發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。
 
          我國計(jì)量儀器的基本狀況 
 
          1.種類齊全  
  
      幾十年來我國儀器科技產(chǎn)品基本上劃歸機(jī)械系統(tǒng)管理，但是作為信息源頭的儀器儀表，機(jī)械部門的儀表企業(yè)不能滿足其他行業(yè)的需求，所以在信息、科學(xué)、教育、國防科工、航天航空、石油化工、食品醫(yī)藥等20多個(gè)部門先后建立了一大批有相當(dāng)規(guī)模的儀器儀表企業(yè)，這些企業(yè)生產(chǎn)著種類齊全的計(jì)量儀器。近20年來有大量民營生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入計(jì)量儀器領(lǐng)域，并且形成規(guī)模，同時(shí)國外企業(yè)以獨(dú)資、合資、合作形式在中國建立生產(chǎn)廠。
 
          2.企業(yè)規(guī)模小效率低  
  
      2005年我國儀器儀表行業(yè)規(guī)模總產(chǎn)值約為1780億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的0.975%，2006年儀表行業(yè)的增長率超過26%，2007年的年增長率也會超過20%。整個(gè)儀器儀表行業(yè)銷售的絕大部分份額來自工作計(jì)量儀表，計(jì)量儀器的銷售份額比較小。以上海儀表集團(tuán)股份有限公司和西儀集團(tuán)股份有限公司為例，集團(tuán)內(nèi)生產(chǎn)計(jì)量儀器的公司的銷售額只有幾千萬元，從業(yè)人員只有數(shù)十個(gè)。同時(shí)我國整個(gè)行業(yè)的效率與國外同行相比只有人家的十分之一甚至更低。
 
          3.產(chǎn)品檔次低  
  
      目前我國國產(chǎn)計(jì)量儀器的檔次還比較低，省級及各行業(yè)計(jì)量中心以上計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的主要標(biāo)準(zhǔn)器采用國外產(chǎn)品。中國計(jì)量科學(xué)研究院雖然在“NIM4激光冷卻-銫原子噴泉時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置”和“量子化霍爾電阻基準(zhǔn)”項(xiàng)目連續(xù)兩年榮獲國家科技進(jìn)步一等獎，但是我國生產(chǎn)的大量計(jì)量儀器還是處于低端水平。例如：在我國廣泛使用的標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)，歐盟委員會做出決定，從2005年起的4年內(nèi)，水銀溫度計(jì)將從歐洲市場上消失，2011年起禁止這種溫度計(jì)出口，歐美已經(jīng)大量使用數(shù)字溫度計(jì)。無論從安全性、環(huán)保、使用方便性和準(zhǔn)確度方面水銀溫度計(jì)都無法與數(shù)字溫度計(jì)相比。從高端儀表方面看，我們可以看到可以校準(zhǔn)51/2和61/2位數(shù)字多用表的計(jì)量儀器幾乎全被美國FLUKE壟斷。
 
          產(chǎn)業(yè)發(fā)展國內(nèi)外主要差距 
 
          1.傳感器技術(shù)方面差距  
  
     技術(shù)方面的最主要差距是傳感器技術(shù)方面差距，傳感器技術(shù)是涉及機(jī)理研究與分析、設(shè)計(jì)與研制，涉及材料、精密制造學(xué)科的綜合技術(shù)，是一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。近年在國家的大力扶持下，傳感器領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好發(fā)展勢頭。
 《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006～2020)》在支持的重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題中列入“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理”?，F(xiàn)在我們已經(jīng)在硅復(fù)合傳感器、硅隔離耐高溫微型壓力傳感器、采用靜磁柵技術(shù)的位移傳感器、多孔納米固體ZnO氣敏傳感器及生物傳感器等領(lǐng)域取得了巨大成績。但是我們傳感器生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，廢品率高，高性能傳感器還不能自主生產(chǎn)。例如：石英晶體壓力傳感器的穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高，現(xiàn)在主要由美國生產(chǎn)企業(yè)掌握核心技術(shù)，我國目前還無法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，只是處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
          2.工藝及配套基礎(chǔ)工業(yè)差距  
  
     工藝及配套基礎(chǔ)工業(yè)差距是影響計(jì)量儀器水平的另一項(xiàng)重要因素。計(jì)量儀器的長期穩(wěn)定性是評價(jià)產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標(biāo)，生產(chǎn)計(jì)量儀器的工藝直接影響產(chǎn)品的性能。因?yàn)橛?jì)量儀器產(chǎn)品的批量小、品種多，所以要形成穩(wěn)定的工藝流程需要相當(dāng)大的資金設(shè)備投入和嚴(yán)格的制度管理，我國存在很大的差距。國家工業(yè)基礎(chǔ)差距在計(jì)量儀器生產(chǎn)方面體現(xiàn)更為明顯，因?yàn)楸娝苤脑颍覈鵁o法引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備，我們在精密機(jī)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)等技術(shù)領(lǐng)域無法取得大面積突破。目前已經(jīng)有相當(dāng)多的國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)為了保證產(chǎn)品質(zhì)量開始走小而全的道路。
 
          3.創(chuàng)新能力方面差距  
  
     在高端市場被國外企業(yè)占領(lǐng)的狀況下，我們在個(gè)別領(lǐng)域取得突破。例如：信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所生產(chǎn)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造水平跨入了世界先進(jìn)行列，成為繼美國之后世界上第二個(gè)掌握此項(xiàng)技術(shù)的國家，產(chǎn)品的技術(shù)水平與品種可以與國外同行相媲美。但是，我國計(jì)量儀表行業(yè)的創(chuàng)新能力與國外同行相比存在明顯差距，計(jì)量儀器大部分覆蓋低端市場，差距主要體現(xiàn)在性能落后、功能抄襲。國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品準(zhǔn)確度等級與國外相比差1個(gè)數(shù)量級。在功能上，目前國外產(chǎn)品智能化程度已經(jīng)相當(dāng)高，經(jīng)過數(shù)字化處理的信號更接近真實(shí)值，網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)大量應(yīng)用。在國外幾乎已經(jīng)普及的數(shù)字溫度計(jì)在我國才剛開始起步，國內(nèi)大量用戶還停留在數(shù)字多用表測量傳感器原始信號后，人工換算階段。
 
          發(fā)展趨勢 
 
          1.向高性能和高準(zhǔn)確度方向發(fā)展  
  
     數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)把模擬儀器的準(zhǔn)確度、分辨力與測量速度提高了幾個(gè)量級，為實(shí)現(xiàn)測試自動化打下了良好的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)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(zhuǎn)變成測量整個(gè)系統(tǒng)的特征參數(shù)，從單純的接受、顯示轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂?、分析、處理、?jì)算與顯示輸出，從用單個(gè)儀器進(jìn)行測量轉(zhuǎn)變成用測量系統(tǒng)進(jìn)行測量。計(jì)量儀器技術(shù)指標(biāo)的提高是行業(yè)發(fā)展的追求，如測量范圍，電阻從超導(dǎo)到1014Ω，溫度從接近絕對零度到1010℃。如測量準(zhǔn)確度，時(shí)間測量從30萬年不差1秒提高到600萬年不差1秒。
 
          2.追求高穩(wěn)定性和高可靠性  
  
      隨著儀器儀表和測控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，可靠性技術(shù)在航天航空、電力、冶金、石油化工等大型工程和工業(yè)生產(chǎn)中起到維護(hù)正常工作的重要作用。保障現(xiàn)場儀器儀表的測控系統(tǒng)正常工作的計(jì)量儀器也要求高穩(wěn)定性和高可靠性。因?yàn)樾虏牧系某霈F(xiàn)和各種加工技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代計(jì)量儀器的可靠性按平均無故障時(shí)間與10年前相比提高了3倍。
 
          3.微型便攜化  
  
      計(jì)量儀器的應(yīng)用場合已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，無論是現(xiàn)場校準(zhǔn)還是環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)需求都需要便攜式計(jì)量儀器。超大規(guī)模集成（VLSI）新器件、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、圓片規(guī)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(tǒng)、微傳感器等，使計(jì)量儀器產(chǎn)品體積縮小，精度提高成為可能。
          對策  
  
      在計(jì)量儀器市場競爭日益激烈的形勢下，眾多國外儀器儀表廠商看好中國市場，紛紛在我國建立生產(chǎn)廠或?qū)ふ掖砩涕_發(fā)中國市場。對此，我國應(yīng)該形成完善的對策來發(fā)展本國企業(yè)。首先，長期規(guī)劃，改善科研體制，探索適合我國國情的科研與管理模式。其次，創(chuàng)造靈活的有利于中小企業(yè)的扶持政策，保障中小企業(yè)人才引進(jìn)和稅收優(yōu)惠政策。最后，建立資金引導(dǎo)機(jī)制，將國家科研資金主要投入到企業(yè)，讓企業(yè)大力投資研發(fā)。我們已經(jīng)欣喜看到有一批計(jì)量儀器生產(chǎn)企業(yè)將研發(fā)資金提高到年銷售額的10%以上。