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中国测量控制与仪器仪表中长期发展规划
2006年7月21日 8:58  来源:中国仪器仪表资讯网


5.1.5 计量测试仪器 

    计量测试仪器是保证设备产品质量,提高产品创新能力的不可或缺的手段。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的发展。随着科学技术发展,国际上新的基于高新技术的基准标准不断出现。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的水平。因此,开展重要的计量基准的研究也是振兴装备业的重要组成部分。 

    A. 基于量子物理的计量基标准的建立,包括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标准等; 

    B. 量子计量基标准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和超导量子干涉器等; 

    C .先进机械制造中、微电子制造业中的几何量在线计量仪器,包括:视觉传感器和其它在线测量传感器;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。 

5.1.6 传感器、元器件、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、液位等新型传感器;用于环保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—元件一体化、智能化等各种新材料;纳米材料;功能陶瓷材料。 

5.1.7 测量控制与仪器仪表基础技术 

    A. 新工艺,如微米 / 纳米制造工艺等; 

    B. 提高稳定性和可靠性的共性技术; 

    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的测量控制技术,数字化、智能化制造中的测量控制技术等; 

    F. 工业控制通信协议标准技术,共性基础标准技术等。 

5.2 测量控制与仪器仪表科技发展重点项目建议 

    从测量控制与仪器仪表各领域相互关系、共性问题以及我国国民经济、科学研究、国防建设、社会发展全局进行战略研究,测量控制与仪器仪表科技发展重点项目建议如下: 

( 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标准系统。 

5.2.1 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。这不仅因为控制必须以检测输入的信息为基础;并且是由于控制达到的精度和状态,必需感知,否则不明确控制效果的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的基础。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、传感技术主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,涉及各学科工作原理、遥感遥测、新材料等技术;信息融合技术,传感器制造技术等。信息融合技术涉及传感器分布,微弱信号提取(增强),传感信息融合,成像等技术;传感器制造技术涉及微加工,生物芯片,新工艺等技术。 

    新型传感器及信息获取、传感技术具体项目的立项宜同重大工程项目相结合。 

5.2.2 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 

    工业发达国家高新技术仪器仪表产品品种约占总品种数的 75% ,而国内还不到 20% 。工业自动化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主要解决智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蚀、全密封、防爆等有特殊要求的自动化仪表品种。主要包括符合现场要求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、可编程控制为基础的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,特别是对大工程、大系统、大型装置的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,应用层控制策略实施技术等。在操作人员为多种不同岗位的操作群体情况下,还应包括各级操作人员需求分析技术。系统集成技术还涉及智能控制技术,它要求测控系统以接近最佳方式监控智能化工具、装备、系统以达到既定目标的技术,是直接涉及测控系统的效益发挥的技术,是从信息技术向知识经济技术发展的关键。智能控制技术可以说是测控系统中最重要和最关键的软件资源。从目前发展趋势看,在企业信息化 ERP/MES/PCS 三级结构的计算机测控系统中 , 软件的价格已超过硬件的 3 倍。而有关石化、冶金、电力、制药行业中自动化测控系统的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征提取技术,目标自动辨识技术,知识的自学习技术,环境的自适应技术,最佳决策技术等。 

5.2.3 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组成部分 , 而微分析仪器包含的微量检测、微型化、高灵敏度、高分辨率和高智能化内涵,则代表了分析仪器的一个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的应用。 

    微分析仪器及其关键技术主要内容:( 1 )开展高灵敏度、高分辨率、高性能水平的微结构型传感器研究,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相关微分析技术的研究,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 )不同类别分析器联用技术的研究。当复杂基体的微量、痕量物质的含量及结构分析对分析对象的分辨能力提出极高的要求,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,需要通过相关不同类别分析器的联用技术对物质的成分、结构、形态甚至综合形态进行分析,以便同时获得原子和分子的信息。 

5.2.4 精确制造中的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个国家综合实力和现代化程度的主要标志。为使我国由一个“制造大国”转变为一个“制造强国”,必须实现从传统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,主要包括:网络化、协同化、开放型的测控技术及系统组成,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的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,激光加工中的测控技术及仪器仪表,亚微米到纳米级微细制造中的测控技术及仪器仪表,智能仿生自适应技术及仪器仪表等。 

5.2.5 数字化医疗仪器及其关键技术 

    以数字化技术带动传统医疗仪器的发展,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、内窥和激光诊疗设备,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。 

 
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