我國儀器儀表行業(yè)60年發(fā)展歷程綜述資料

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(huì)活動(dòng)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(shí)代推動(dòng)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(shí)代，信息技術(shù)成為推動(dòng)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(jì)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(dòng)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 業(yè)

2、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(shí)代推動(dòng)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(huì)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(huì)議上提出 “國家經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì) 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(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、科技部等許多部委都列了若 干專項(xiàng)，動(dòng)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(gè)行 業(yè)中選出 16 項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域立專項(xiàng)支持發(fā)展，其中第 11 項(xiàng)就是重大工程自動(dòng)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(xiàng) 儀器儀表與測量控 制發(fā)展項(xiàng)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(dòng)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(gè)要素，創(chuàng)新工具主要就是指推動(dòng)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(jì)劃，特別是

4、航天計(jì)劃等國家科技發(fā)展計(jì)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(gè)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(gè)高速、 平穩(wěn)發(fā)展的行業(yè)，但在機(jī)械工業(yè) 13 個(gè)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(gè)特征就是進(jìn)出口逆差比較大， 是機(jī)械工業(yè) 13 個(gè)行業(yè)里逆差最大 的一個(gè)。 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，同比增長

5、30.8% 。儀器儀表行業(yè)在整個(gè)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(jì)， 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 1015 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(shí)力最強(qiáng)的一個(gè)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長 率

6、是 3%4%，我國已連續(xù)四年實(shí)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(dú)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(jì)、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破。三、技術(shù)現(xiàn)

7、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(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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，上世紀(jì) 8

8、0 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(xiàng)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(jì)。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(duì)象仍以中小工程項(xiàng)目為主， 用于大型工程項(xiàng)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(diǎn)工程為主的大型工程項(xiàng)目采用的高中檔產(chǎn)品。目前，我國絕大部 分項(xiàng)目采用三資企業(yè)生產(chǎn)和進(jìn)口的產(chǎn)品，

9、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(jì)、超聲波流量計(jì)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(yàn)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(dòng)原子吸收分光光度計(jì)、原子

10、熒光分光光度計(jì)、激光干涉 計(jì)量儀器、全站儀、全自動(dòng)智能超聲波探傷機(jī)、全自動(dòng)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(huì)各個(gè)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(gè)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(jí)的光斑， 形成梯度來實(shí)現(xiàn)對(duì)微小粒子的捕獲和移動(dòng)。 這項(xiàng)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(huì)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124X84X60mm，所含柱模

11、塊大小為60X100X12.5mm，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(shí)間內(nèi)以很高的靈敏度檢測許多不同的氣體， 將在 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(shí)代已經(jīng)進(jìn)

12、入分子、原子分析檢測新階段，微納科技的發(fā)展直接推動(dòng)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(gè)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(yùn)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(duì)于光與生物組織體相互作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)， 而且促進(jìn)了各種新的生物 研究儀器和醫(yī)學(xué)診斷

13、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(gè)新的發(fā)展動(dòng)向是，由于人類生存和發(fā)展一些迫切的需求，同時(shí)計(jì)算機(jī)軟硬件、 微 電子、計(jì)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)

14、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(dòng)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)

15、 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(jì)， 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(diǎn)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(shí)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)、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

16、密度低以質(zhì)量流量計(jì)為例，國外的測量精度分為 4 個(gè)檔次，精度最高并能測量氣體的為 0.1 級(jí)，最普遍的為 0.15 級(jí)，而國內(nèi)目前只能達(dá)到經(jīng)濟(jì)型的 0.2 級(jí)和適用型的 0.5 級(jí)。再如我 國在加油站的計(jì)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：自動(dòng)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

17、實(shí)時(shí)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(jì)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(duì)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(tái)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差距，面臨著落后被動(dòng)的局面。但是，由于國 家的重視和支持， 儀器儀

18、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(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)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(jì)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(jì) 產(chǎn)品專利超過20項(xiàng)，其中至少6項(xiàng)目是發(fā)明專利，超過了美國，成為 V錐流量計(jì)專利高產(chǎn) 國。國產(chǎn)低端壓力變送器和帶 HART 功能的壓力變送器近年來也發(fā)展很快，品種多、規(guī)格 全、價(jià)格低，在市場上已經(jīng)很具競

19、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(shí)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(hào)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、水文測量便攜式分析儀器，表明了我國科學(xué)儀器 產(chǎn)業(yè)的實(shí)力。此外，近年來在科學(xué)儀器領(lǐng)域我國還

20、取得了多項(xiàng)很有價(jià)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(shí)間譜交叉分子束裝置 ;國際第一臺(tái)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(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)，國家在研 發(fā)、技術(shù)平臺(tái)建設(shè)、研究中心、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)斷層掃描機(jī) (CT)