測量技術與儀器（qì）涉及所有物理量（liàng）的測量，對於材料、工程科學（xué）、能源科學關係密切。目前（qián）的發展趨勢有以下幾點： (1)以自然基準溯源和傳（chuán）遞，同（tóng）時在不同量程實（shí）現國際（jì）比對。如果自己沒有（yǒu）能力比對就要依靠其它國家。 (2)高精度。目（mù）前半導體工藝的（de）典型線寬為0.25μm，並正向0.18μm過渡，2009年的預測線寬是0.07μm。如果（guǒ）定位要求（qiú）占線寬的1/3，那麽就要求10nm量級的精度，而且晶片尺寸還在增大，達到300mm。這就意味著（zhe）測量定位係（xì）統的精度要優於3×10的-8次方，相應的激光穩（wěn）頻（pín）精度應該是10的-9次方數量級。 (3)高速度。目前加工機械的（de）速度已經提高到1m/sec以上，上世紀80年代以前開發研製的儀器已不適（shì）應市場的需求（qiú）。例如惠普公司的幹涉儀市場（chǎng）大部（bù）分被英國Renishaw所占領，其原因是後者（zhě）的（de）速（sù）度達到了1m/sec。 (4)高靈敏，高分辨，小型化。如將光譜儀集成到一塊（kuài）電路板上。 (5)標準化。通訊接口過去常用GPIB，RS232，目前（qián）有可能成為替代物的（de）高性能標準是USB、IEEE1394和VXI。現在，技術領先者設（shè）法控製技（jì）術標準，參與標準製訂是儀器（qì）開發的基礎研究工作之一。 我國儀器科技的發（fā）展現狀 (1)由於長期習慣於仿製國外產品（pǐn），我國（guó）的儀器儀表工業缺乏創新能力，跟不上科學研究和工（gōng）程建設的（de）需要。 (2)我國儀器科學（xué）與技術研（yán）究領域（yù）積累了大量科研成果，許多成果處於國際領先水平，有（yǒu）待（dài）篩選、提高和轉化，但產業化程度很低，沒（méi）有形成具有國際競爭力的完整（zhěng）產業。 未來發展趨勢 1．發展（zhǎn）方向與學科前沿 (1)配合數控設備（bèi）的技術創新(如主軸速度，精度（dù）創（chuàng）成) 數控設（shè）備的主要誤差來源可分為幾何誤差（共有21項）和熱誤差。對於重複出現的係統誤差，可采用軟件修正；對於隨機誤（wù）差較大的情（qíng）況（kuàng），要采用實時修正（zhèng）方法。對於熱誤差，一般要通過溫度（dù）測量（liàng）進行修正。我國機（jī）床行業（yè）市場萎縮同時又大量進口國外設備的原因之一就是因為這方麵的技術沒有得到推廣應（yīng）用。為此，需要高速多通道激光幹涉儀（yí）：其測量速度達60m/min以上，采樣速度達5000次/sec以上，以適（shì）應熱誤差和幾何誤差測量的需要（yào）。空氣折射率實時測量應達到2×10的-7次方水平，其測（cè）量結果和長度（dù）測量結果可同步輸入計算機。 (2)運（yùn）行和製造過程的監控和在線檢測技術 綜合運用圖像、頻譜、光（guāng）譜、光纖以及（jí）其它光與物質相互作（zuò）用原理的傳感器具有非（fēi）接（jiē）觸、高靈敏度、高柔性、應用範圍廣的優點。在這個領域綜合創新的天地十分廣闊，如振動、粗糙度、汙染物、含水量、加工尺寸及（jí）相互位置（zhì）等。 (3)配（pèi）合信息產業和生產科學（xué）的技術創新 為了在開放環境下求（qiú）得（dé）生存空間，沒（méi）有自主創新（xīn）技術是沒有出路的。因此應該根據有專利（lì）權、有技術含量、有市場等原則選擇一些項目予以支持。根據（jù）當前（qián）發展（zhǎn）現狀，信息、生命醫學、環保（bǎo）、農業等領域需要的產品應給予優先支持。如醫學中介入治療的精密儀器設備、電子工業中的超分辨光刻和清潔方法和機理研（yán）究等。 2．優先領域（yù） 在基礎研究的（de）初（chū）期，對於能（néng）否有突破性進展是很難預測的。但是（shì），當已經取得突破性進展時（shí），則需（xū）要有一個轉化機製（zhì）以（yǐ）進入市場。 (1)納（nà）米（mǐ）溯源技術和係統。 (2)介入安裝和（hé）製造的坐標跟蹤測量係統。 關鍵（jiàn）理論和技術：超半球反射器(n=2或在機構上創新)，快速、多路幹涉儀(頻差3～5兆)，二維精密（mì）跟蹤測角係（xì）統（tǒng）(0.2″～0.5″)，通用（yòng）信號（hào）處理係統(工作頻率5兆)，無導軌半導體激（jī）光測量係統(分辨率1μm)，熱變形仿真，力變形仿真（zhēn）。 這些（xiē）內容不局限（xiàn）於一種技術方案，而是幾種不同技術方案中概括出來的（de）共同點。如采用無導軌幹涉儀，對跟蹤係統的要求可以（yǐ）降低；采用二維精密跟蹤測角係統在1M3測量範圍內可以得到高精度（dù）；有了超半球反射鏡可以提高4路跟蹤方案的精度。在（zài）現場（chǎng）進行介入製（zhì）造和裝配不（bú）能等（děng）待很長時間（jiān），力和熱（rè）變形的（de）補償是必須的而且需要（yào）足夠快，現在（zài）的技術還（hái）有（yǒu）相當大的差距，所以這些進展是關鍵性的。 應用範圍：新型並行機構機（jī）床的鑒定，飛機裝配型架的鑒定，大型設備安裝（zhuāng），用於生物芯片精（jīng）密（mì）機器人校準等。 (3)非接觸測頭以及各種掃描探針顯微鏡 航空航天行業（yè）對此已經提出迫切（qiē）要求，這是今後坐標測量機發展的（de）關鍵技術。目前接觸（chù）式測頭已（yǐ）完全（quán）被國外所（suǒ）壟斷，非（fēi）接觸測頭還沒（méi）有發展成熟（shú），我們有參與競爭的機遇。以前（qián）較多采用的激光三角法原理受到很多限（xiàn）製（zhì），難以有突破性進展，但可在原理創新（xīn）上下功夫。應該突破0.1～0.5μm分辨（biàn）率。 (4)計算機輔助測量理論 信號處理係統的標準（zhǔn）化、模（mó）塊化、兼容和集成。例如，目前多數采用ISA總線（xiàn）、IEEE488口，今後計（jì）算機可能取消ISA總線，用於筆記本電腦的（de）USB接口將廣泛應用。過去，我國生產的儀器滿足於數字顯示，沒有數據交換接口，難以進入國際市場。國外生產的儀器普遍配（pèi）備IEEE488(GPIB)口。RS232：目前有可能成為替代物的（de）高性能標準是USB、IEEE1394和VXI。在（zài）此轉折期為我（wǒ）們提供了機（jī）遇。目前虛擬儀器的工作頻段在千赫（hè）數量級，對於幹涉信號處理顯（xiǎn）得（dé）太（tài）低，可以采取聯合互補的方法形成模塊係列，同時降（jiàng）低成本（běn），從總體上提高研發工作的效率。根據已有基礎，發展特長，有利於克服重複研究。 (5)新器件，新材料 過去，科研評價體係（xì）存在（zài）偏（piān）重於整機和係統，忽視材料和器件的趨向。新的突破點可能出現在新光源、新型高頻探測器。目前（qián）探（tàn）測器的響應頻（pín）率隻有（yǒu）10的9次方，而光頻高達10的14次方（fāng），目前幹涉儀實際上是起著混頻（pín）器的作用，適應探測（cè）器的不足（zú）(如果探測器（qì）的（de）響應果真能超過光頻，幹涉儀也就沒有用了)。如果探（tàn）測（cè）器的性（xìng）能得到顯著提高，對於通（tōng）訊也是很大的突破。 (6)半導體激光器計量特（tè）性的研究和創新 半導體激光器用於（yú）計量需要解決很多問（wèn）題(如線寬、定（dìng）標、變頻等)。但如果解決了諸多問題以後，半導體激光係統比氣（qì）體激光（guāng）係統更（gèng）複（fù）雜（zá），就不會有（yǒu）競爭力。有些問題在物理層麵上也沒有完全解（jiě）決。例如半導體激光器如果能形（xíng）成雙頻，無疑是一（yī）種十分重要（yào）的特性，如果既能掃頻又有兩個相近的頻率掃描（miáo），就會成為一種新的無（wú）導軌測量工具。