仪器科学与技术是信息科学与技术的重要组成部分，是信息技术的源头。仪器科学与技术是对客观事物提供检测、计量、监测与控制的理论方法和技术手段，是为人类社会法制化提供统一计量标准和规范性测量方法的一门知识密集、技术密集的综合学科。随着高新技术的研究与发展，各类基础研究与实验工作，国民经济建设中的现代国防、现代工业、现代农业和人类的社会生活，都离不开仪器仪表及其技术。因此，仪器科学与技术在国民经济中起着十分重要的作用。
1.1仪器仪表基础
1.1.1仪器仪表的概念与认识

仪器是人类认识物质世界的工具，是人们用来对物质（自然界）实体及其属性进行观察、监视、测定、验证、记录、传输、变换、显示、分析处理与控制的各种器具与系统的总称； 仪表是用于测量各种自然量（如压力、温度、速度、电压、电流等）的一种仪器。仪器和仪表的界线从来就不是非常清楚。随着科学技术的发展，仪器仪表功能的增加，这种界线就越来越模糊了，人们已习惯将仪器、仪表统称为仪器仪表或简称为仪器。
仪器是认识世界的工具，这是相对机器是改造世界的工具而言的。而改造世界是以认识世界为基础的。认识世界有两个方面： 一是探索自然规律，积累科学知识； 二是对生产现场的了解，用以指导生产。认识世界和改造世界同等重要，而且认识世界往往是改造世界的先导，所以仪器与机器同等重要。
仪器的作用主要体现在测量和控制两个方面。测量是以确定量值为目的的一种操作，是认识物质世界的一种方法。用数量表达客观世界的特性，就需要测量。测量涉及国民经济各个领域，如航天航空、工业农业、军事民用、物理、化学、生物。控制是针对信息获取、变送传输、数据处理和执行控制等的需要，研究在相关的信号产生、对象跟踪、状态反馈、信息传送、动作控制、结果输出等技术环节中应用的控制技术与方法。
著名科学家门捷列夫说过，“科学是从测量开始的”，“没有测量，就没有科学”。最初作为测量器具的仪器在促进科技和生产发展的同时，在现代科学技术和生产力推动下，已形成较完整的仪器科学与技术学科。它是当今社会人类对物质世界（包括人类创造的各种工具和人类本身）进行测量，并使人类能方便监控物质世界使之达到最佳目标的基本手段和技术，是人类认识世界、改造世界的重要工具，是现代科技的重要学科之一，并与现代科学技术的许多学科有着紧密联系。
仪器仪表在学科分类上属于信息获取技术的范畴，它与信息传输技术和信息处理技术共同构成当代信息科学技术的三大组成部分。如何获得自然界的信息，是人类在认识世界、改造世界的过程中需要解决的首要问题。信息获取是信息传输、信息处理工作的重要基础，而仪器仪表则是人类获得自然界信息的工具，是对物质世界的信息进行测量与控制的基础手段和设备，因此仪器仪表是信息产业的源头和组成部分。高度发展的仪器仪表科学技术，成为信息时代的一个重要特征。
1.1.2仪器仪表的基本结构与组成
仪器仪表测量系统的结构可用图1.1所示的框图来表达。


图1.1仪器仪表测量系统的结构框图

传感器是测试系统的第一个环节，用于从被测对象获取信息或能量，并将其转换为适合测量的变量或信号。如在测量物体受力时，采用弹簧秤，其中的弹簧秤便是一个传感器或敏感元件，它将物体所受的力转换成弹簧的变形——位移量。又如在测量物体的温度变化时，采用水银温度计作传感器，将热量或温度的变化转换为汞柱位移的变化。同样，可采用热敏电阻来测温，此时温度的变化被转换为电参数——电阻率的变化。再如在测量物体振动时，采用磁电式传感器，将物体振动的位移或振动速度通过电磁感应原理转换成电压变化量。由此可见，对于不同的被测物理量要采用不同的传感器，由此所依据的构成传感器作用原理的物理效应也是千差万别的。对于一个测量任务来说，第一步便是要能够有效地从被测对象来取得能用于测量的信息，因此传感器在整个测量系统中的作用是十分重要的。
信号调理部分是对从传感器所输出的信号做进一步的加工和处理，包括对信号的转换、放大、滤波、储存、重放和一些专门的信号处理。这是因为从传感器输出的信号往往除了有用信号外，还夹杂各种有害的干扰和噪声，因此在进一步处理之前必须要将干扰和噪声去除掉。另外，传感器的输出信号往往具有光、机、电等多种形式，而对信号的后续处理往往都采取电的方式和手段，因而有时必须对传感器的输出信号进一步地转换为适合电路处理的电信号，其中也包括信号的放大。通过信号调理部分的处理，最终获得便于传输、显示和记录以及可进行进一步后续处理的信号。
数据显示和记录部分是将经信号调理部分处理过的信号用便于人们观察和分析的对象和手段进行记录或显示。
图1.1所示三个方框中的功能都是通过传感器和不同的测量仪器和装置来实现的，它们构成了一个仪器仪表系统的核心部分。但是，被测对象和观察者也是仪器仪表系统的组成部分，它们同传感器、信号调理部分以及数据显示和记录部分一起构成了一个完整的测试系统。这是因为在用传感器从被测对象获取信号时，被测对象通过不同的连接或耦合方式也对传感器产生了影响和作用。同样地，观察者通过自身的行为和方式也直接或间接地影响着系统的传递特性。因此在评估一个测试系统的性能时也必须考虑这两个因素的影响。
对于不同的被测参量，仪器或测量系统的构成和作用原理可以不同。另外，根据测试任务的复杂度，一个仪器仪表也可以有简单和复杂之分。较复杂的系统可以包括数个功能部件，而一个简单的系统可能仅包括传感器本身。系统中变化的各种物理量，如力、位移、加速度、电压、电流、光强等称为信号。根据不同的作用原理，仪器仪表系统可以是机械的、电的、液压的等。尽管这些系统所处理的对象有所不同，但它们都可能具有相同的信号传递特性。实际中，在对待属性各异的各类仪器或测试系统时，常略去系统具体的物理含义，而将其抽象为一个理想化的模型，目的是为了得到一类系统共性的规律，客观地研究信号作用于测试系统的变化规律，来揭示系统对信号的传递特性。因此，信号与系统是紧密相关的。信号按一定的规律作用于系统，而系统在输入信号的作用下，对它进行“加工”，并将“加工”后的信号进行输出。通常将输入信号称为系统的激励，而将系统的输出称为系统的响应。
1.1.3仪器仪表的分类
仪器仪表有多种分类方法，目前还没有公认的分类法。应该说，根据不同的场合、对象、需求及视角，不同的分类法具有其相对的合理性。
1. 技术范围
根据国际发展潮流和我国的现状，仪器仪表科学技术的范围主要包括： 
① 工业自动化仪表、控制系统及相关测控技术； 
② 科学仪器及相关测控技术； 
③ 医疗仪器及相关测控技术； 
④ 信息技术电测、计量仪器及相关测控技术； 
⑤ 各类专用仪器仪表及相关测控技术； 
⑥ 相关传感器、元器件、制造工艺和材料及其基础科学技术。
2. 行业内容及分类
按照我国国民经济行业分类标准，仪器仪表大行业包括20多个专业类别，即工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、计时仪器、导航制导仪器、分析仪器、试验机、实验室仪器、通用仪器仪表、农林牧渔仪器仪表、地质地震仪器、气象海洋及水文天文仪器、核仪器、医疗仪器及设备、电子测量仪器、传递标准用计量仪器、衡器、船用仪表、汽车用仪表及其他通用仪器仪表等。
按其应用领域和自身技术特性，仪器仪表大致划分为6大类，即工业自动化仪表与控制系统、科学仪器、电子与电工测量仪器、医疗仪器、各类专用仪器、传感器与仪器仪表元器件及材料。工业自动化仪表与控制系统，主要指工业，特别是流程产业生产过程中应用的各类检测仪表、执行机构与自动控制系统装置。科学仪器主要指应用于科学研究、教学实验、计量测试、环境监测、质量和安全检查等各个方面的仪器仪表。电子与电工测量仪器，主要指低频、高频、超高频、微波等各个频段测试计量专用和通用仪器仪表。医疗仪器主要指用于生命科学研究和临床诊断治疗的仪器。各类专用仪器指农业、气象、水文、地质、海洋、核工业、航空、航天等领域的专用仪器。科学仪器可以细分为14小类，即电子光学仪器、离子光学仪器、X射线仪器、光谱仪器、色谱仪器、波谱仪器、电化学仪器、生化分离分析仪器、气体分析仪器、显微镜和成像系统、化学反应及热分析仪器、声学振动仪器、力学性能测试仪器（材料试验机）和光电测量仪器。传感器与仪器仪表元器件及材料，主要指应用于工业自动化控制过程、基础科学研究和军事领域等种类繁多的各类传感器、相关元器件及材料。现代仪器仪表虽然作了大致分类，实际上存在着许多交叉，比如专用仪器中许多都可以归入科学仪器。
国际上仪器仪表是一个独立行业和产品领域，不属于机械，也不属于电子，内容还包括钟表行业； 我国仪器仪表按行业行政归口，长期将电影机械、照相机、复印机等文化办公设备行业也归入仪器仪表行业。
1.1.4仪器仪表的作用与地位
马克思曾说过，制造和使用工具，是区分人和动物的根本标志。人类也正是在制造和使用工具的不断发展中加快认识世界、改造世界（包括人类本身）的进程。“工欲善其事，必先利其器。”在人类进化和社会发展的历史长河中，在创造、制作、使用工具改变生活环境和自身的过程中，仪器作为计量器具、疾病诊疗辅助器械和观天测地器件，是人类智慧的结晶，是直接扩展人类感知、操作能力的工具，为人类建立和发展科学研究、扩展生产规模创造了有利条件。
在现代化的国民经济活动中，仪器有着比以前更为广泛的用途，它涉及人类各种活动的需求，在国民经济建设中意义重大，在工业生产中起着把关者和指导者的作用。
在国民经济运行中，仪器仪表是“倍增器”，对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力。美国商业部国家标准局在20世纪90年代发布的一份调查报告表明，美国仪器仪表产业的产值约占工业总产值的4％，而它拉动的相关经济的产值却达到社会总产值的66％，仪器仪表发挥出了“四两拨千斤”的巨大倍增作用。事实上，现代化大生产，如发电、炼油、化工、冶金、飞机和汽车制造等，离开了只占企业固定资产大约10％的各种测量与控制仪器仪表装置，就不能正常安全生产，更难以创造巨额的产值和利润。现代仪器仪表已成为促进当代生产的主流环节，在现代工业投资中占相当比重。例如： 重大工程项目的投入中，仪器仪表平均占设备投资的8％～12％，运载火箭的试制费用有一半用于购置仪器仪表。专家们形象地把仪器仪表比喻为国民经济中的“卡脖子”产业。
在科学研究中，仪器仪表是“先行官”。离开了科学仪器，一切科学研究都无法进行。发展高新技术必须要有先进的仪器仪表做依托，现代仪器仪表是发展高新技术必需的重要手段和技术基础。在重大科技攻关项目中，几乎一半的人力财力都用于购置、研究和制作测量与控制的仪器设备。先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主体内容之一和创新成就的重要形式。科学仪器的创新是知识创新与技术创新的组成部分。诺贝尔奖设立至今，在物理学奖和化学奖中大约有1/4是属于测试方法和仪器创新的，例如电子显微镜、质谱技术、CT断层扫描仪、X射线物质结构分析仪、光学相衬显微镜、扫描隧道显微镜等。众多获奖者都是借助于先进仪器的诞生才获得了重要的科学发现，甚至许多科学家直接因为发明科学仪器而获奖。据统计资料显示，近80年来的诺贝尔奖获得者中，同科学仪器有关的达38人。这些事实说明，科学技术重大成就的获得和科学研究新领域的开辟，往往是以检测仪器和技术方法上的突破为先导的。1992年，诺贝尔化学奖获得者R. R. Ernst说： “现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展。”钱伟长教授说： “飞机要上天，离开了航空仪表就飞不起来。”曾任我国国家科委主任和国防科委主任的聂荣臻元帅在回忆中国研制“两弹一星”的历程时说： “一家人过日子，少不得柴米油盐酱醋茶，这叫开门七件事，依我看，新型原材料、精密仪器仪表、大型设备，就是办国防工业和尖端科学的柴米油盐酱醋茶。”从“神舟二号”到“神舟七号”都使用了大量的仪器仪表。在“神舟七号”上，共有100多台（套）科学仪器装置，为飞船的成功发射并采集大量宝贵的飞行试验数据和科学资料奠定了基础。基因测量仪器的问世，使世界基因研究计划提前6年完成。要加快科学研究和高新技术的发展，仪器必须先行。仪器是科学发展的支柱，仪器的进展也代表着科技的进步。
在军事上，仪器仪表是“战斗力”。仪器仪表的测量控制精度决定了武器系统的打击精度，仪器仪表的测试速度、诊断能力则决定了武器的反应能力。先进的、智能化的仪器仪表已成为精确打击武器装备的重要组成部分。1991年海湾战争中美国使用的精确制导炸弹和导弹只占8％。10年后的伊拉克战争中，美国使用的精确制导炸弹和导弹达到了90％以上。这些先进武器都是靠一系列先进的测量与控制仪器仪表系统装备并实现其控制功能的。1994年，美国国防部成立了“自动测试系统执行局”，以统一海陆空三军的测试技术、产品与标准，保证立体作战计划的有效实施。现代武器装备，几乎无一不配备相关的测量控制仪器仪表。
现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官”。在检查产品质量、监测环境污染、检查违禁药物、识别指纹或假钞、侦破刑事案件等方面，无一不依靠仪器仪表进行“判断”。
仪器仪表在关注生产活动、军事技术、社会服务与科学研究的同时，也开始走进家庭，成为提高人们生活质量的重要手段。仪器仪表在实验教学、气象预报、大地测绘、疾病诊治、指挥交通、探测灾情等社会生活的诸多领域都有广泛应用，遍布“农轻重、海陆空、吃穿用”，无所不在。
可见，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一，也是国家科技发展水平的标志，仪器仪表的制造水平反映出一个国家的文明程度。特别是在高技术迅速发展的信息时代，仪器发展水平是现代化的综合因素之一。为此，世界发达国家都高度重视和支持仪器仪表的发展，美、日、欧等发达国家和地区早已制定了各自的发展战略并锁定目标，有专门的投入，以加速原创性仪器的发明、发展、转化和产业化进程。发达国家中的科学仪器的发展，已从自发状态转入到有意识、有目标的政府行为上来。
1.2仪器仪表产业现状与发展方向
1.2.1国外仪器仪表产业特点和发展趋势
1. 国外仪器仪表行业发展的特点

（1） 产品的稳定性、可靠性和适应性要求高
信息技术的要素包括信息的获取、存储、处理、传输和利用，而各行各业的信息获取正是靠仪器科技装备来实现的。如果获取的信息不准确、不稳定、不可靠，都会使随后的存储、处理、传输毫无意义，甚至产生错误，造成巨大损失。加上很多部门对仪器科技装备获取信息的要求是24小时连续，长年不懈，这就对产品的稳定性、可靠性提出了特别高的要求。此外，仪器科技装备几乎运行于地球及其外空间的任何地点，很多时候是需在有毒、强腐蚀、有爆炸危险或失重、高速的状态下进行监测、监控任务，因此对产品的环境适应性要求很高。
（2） 技术指标和功能不断提高
就如奥林匹克运动的口号是“更高、更快、更强”一样，仪器科学与技术学科在提高科技研究水平及其相关仪器的技术指标和功能上的追求是无止境的，测控技术及其相关仪器的技术指标水平是一个国家仪器科学与技术学科水平的量化标志。以扩大检测范围指标来说，如电压从纳伏至百万伏，电阻从超导至1014Ω，谐波测量到51次，加速度为10-4g~104gg为重力加速度，g=9.81m/s2。，频率测量至1012Hz，压力测量至108Pa，温度测量从接近绝对零度至108℃等； 以提高测量精度指标来说，工业参数测量提高至0.02%以上，航空航天参数测量达到0.05%以上，计量精度和科学仪器达到的精度更是与时俱进； 以提高测量的灵敏度来说，更是向单个粒子、分子、原子级发展； 在提高测量速度（响应速度）方面，静态为0.1~0.02ms，动态为1μs； 在提高可靠性方面，一般可靠性要求为（2~5）×104h，高可靠要求为2.5×105h； 在稳定性（年变化）高精度仪器要求小于±0.05%，一般仪器要求小于±0.1%； 在提高产品环境适应性方面，根据不同用户的要求，有高温、高湿、高尘、腐蚀、振动、冲击、电磁场、辐射、深水、雨淋、高电压、低气压等条件下的适应性。
（3） 大量采用高新技术
仪器作为人类认识世界、改造世界的第一手工具，是人类进行科学研究和工程技术开发的最基本工具。仪器科学与技术学科作为研究、开发、制造、应用仪器的学科，新的科学研究成果和发现（如信息论、控制论、系统工程理论，微观和宏观世界研究成果）及大量高新技术（如微弱信号提取技术、计算机软/硬件技术、网络技术、激光技术、超导技术、纳米技术等）均成为仪器科学与技术学科发展的重要动力。仪器不仅本身已成为高技术的新产品，而且利用集成新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺等最新科技成果的仪器装置和系统层出不穷。
（4） 仪器及测控单元微小型化、智能化，可独立使用，也可嵌入式使用和联网使用
仪器及测控单元大量采用新的传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机及专家系统等信息技术产品，不断向微小型化、智能化发展。从目前出现的芯片式仪器仪表、芯片实验室、芯片系统等看，仪器和测控单元的微小型化和智能化将是长期发展特点。从应用技术看，微小型化和智能化仪器及测控单元的嵌入式连接和联网应用技术得到重视。
（5） 仪器测控范围向立体化、全球化扩展，测控功能向系统化、网络化发展
随着仪器所测控的既定区域不断向立体化、全球化甚至星球化发展，仪器和测控装置已不再呈单个装置形式，它必然向测控装置系统化、网络化方向发展。例如，一个大型水电站的测控系统，仅检测大坝安全性的传感器就达数千个，此外各个发电机组状态及水位情况的检测控制点（I/O测控点）将超过万点，要达到大型水电站的正常发电和送电，必须将各个测控点的测控装置形成网络化结构，形成一个有机的测控网络系统。又例如卫星测控系统，人造卫星上配置的各种传感器就达到数千个，它首先要将卫星上各种测控装置构成一个完整的自动测控子系统，然后与多个地面站的测控系统构成一个广域测控系统。
（6） 便携式、手持式及个性化仪器大量发展
随着生产的发展和人民生活水平的提高，人们对自己的生活质量和健康水平日益关注，检测与人们生活密切相关的各类商品、食品质量的仪器，预防和治疗疾病的各种医疗仪器是今后发展的一个重要特点。科学仪器的现场化、实时在线化，特别是家庭和个人使用的健康状况和疾病警示仪器将有较大发展。
2. 国外仪器仪表行业发展的趋势
（1） 科学仪器已发展成为国家的一项战略措施
发达国家中仪器的发展，已从自发状态转入到有意识、有目标的政府行为上来。美、日、欧等发达国家和地区早已制订各自的发展战略，有专门的投入，以加速原创性仪器的发明、发展、转移和产业化进程。
发达国家凭借其先进的科学研究水平、长期高技术储备、有效的管理体制以及广泛占领市场的强大的经济与军事实力，企图遏制发展中国家科学仪器的自主研制。这种态势已日益明显，应引起我国的高度注意。
（2） 高科技化已成为仪器仪表发展的主流
仪器仪表产品的高科技化，必将成为日后仪器仪表科技与产业的发展主流。近20年来，微电子技术、计算机技术、精密机械技术、高密封技术、特种加工技术、集成技术、薄膜技术、网络技术、纳米技术、激光技术、超导技术、生物技术等高新技术获得了迅猛发展。这一背景和形势，不断地向仪器仪表提出更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测遥控更远距离、使用更方便、成本更低廉、无污染等，同时也为仪器仪表科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。
尤其需要指出的是，近10年来，包括纳米级的精密机械研究成果、分子层次的现代化学研究成果、基因层次的生物学研究成果、新型传感技术与智能化研究成果以及高精密超性能特种功能材料研究成果和全球网络技术推广应用成果等在内的一大批当代最新成果的竞相问世，使得仪器仪表领域发生了根本性的变革。这些新成果，不仅成了现代仪器仪表及其产业赖以生存和发展的土壤、基础、支撑和动力，而且还正在迅速改变仪器仪表的工作原理与本质特征，并使其具备了传统仪器仪表根本无法企及与实现的众多的、全新的、超高的功能。可以说，现代仪器仪表产品已成为最具典型性的高科技产品。
（3） 仪器仪表产品的总体发展趋势
仪器仪表产品的总体发展趋势是“六高一长”和“二十化”。
今后，传统的仪器仪表仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环境和长寿命的“六高一长”的方向发展。新型的仪器仪表与元器件将朝着微型化、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化、服务专门化、简捷化、家庭化、个人化、无维护化以及组装生产自动化、无尘（或超净）化、专业化、规模化的“二十化”的方向发展。在这“二十化”中，占主导地位的是微型化、智能化和网络化。
（4） 仪器仪表的应用领域进一步拓展
应用领域，特别是非传统应用领域的进一步拓展，为仪器仪表工业的持续发展注入了新的活力和动力。回顾仪器仪表工业的发展进程，可以清晰地看出，时至今日，仪器仪表的应用范围已经覆盖了人类活动的所有领域，而且正从传统的化学成分分析、物理量检测、机械量测量、天文地理观测、工业生产过程自动控制、产品质量测控等传统应用领域，进一步向生物医学、生物工程、生态环境等非传统应用领域扩展。同时，随着新世纪高分子化学、分子生物学、生命科学、临床医学、药学、材料、环境监测与控制等高新科技与产业的发展，仪器仪表的应用领域还将获得更为迅速的拓展。
科技的进步使仪器仪表的应用领域越来越广阔，越来越深入。这一切，无疑为仪器仪表的进一步发展提供了又一强大动力，并展示了光明美好的前景。
1.2.2我国仪器仪表产业现状与发展方向
1. 我国仪器仪表产业现状

目前，我国仪器科学与技术学科从理论研究、计量基准、产品制造技术、新器件、新材料、新工艺的研究和应用等方面已日趋完善，并形成了门类品种比较齐全、布局较为合理、具有相当技术基础和生产规模的仪器仪表产业体系。
从产品的科技水平分析，目前绝大部分国产仪器的科技水平处于国际上20世纪90年代初、中期的水平，中低档产品品种基本齐全，能够批量生产，且质量稳定； 少数中高档产品已接近国际水平。在工程应用技术方面，已经能够承担一部分国家重大工程仪器仪表系统成套工程。但在高技术含量的自动化仪表及系统、科学测试仪器、传感器、元器件等产品的竞争上，国内仪器仪表行业还基本上处于相当被动的境地。
可喜的是，随着我国经济持续稳定快速增长和“企业要成为科技创新主体”国策的实施，我国仪器仪表产业规模的年增长速度连续4年超过20%，近期我国仪器科学与技术学科领域科技和产业发展在实现微型化、数字化、智能化、集成化和网络化等方面紧跟国际发展的步伐，具有自主知识产权部分的开发研制及产业化，取得了显著的进展。特别是自动化仪表及大型控制系统出现重大进展，解决了现场总线在仪器仪表和控制系统中应用的一些关键技术，在基于可寻址远程传感器的数据公路（highway addressable remote tranducer，HART）、基金会现场总线（foundation fieldbus，FF）的变送器、执行机构、控制系统等方面取得了重大成果，达到国际先进水平，并已开始实现产品化，打破了由国外大公司垄断的局面； 研究解决了工业实时以太网系列关键技术，原创性地提出了工厂自动化的以太网（Ethernet for plant automation，EPA）工业控制网络通信技术，制定了我国第一个拥有自主知识产权的现场总线国家标准和国际标准； 先进控制与优化软件产业化取得重大突破，已基本可以平等地与国际著名的Aspen、Honeywell等公司竞争； 解决了大型控制系统在工程应用中的可靠性问题，在石油化工、大型电力、核电、冶金等领域得到广泛应用。
应当清醒地看到，虽然我国仪器仪表产业有了较大的发展，但还远远不能满足国民经济、科学研究、国防建设以及社会发展等各个方面日益增长的迫切需求。我国仪器仪表产品大部分属于中低端产品，技术水平相当于20世纪90年代初中期国际水平，高端大型仪器几乎全部依赖进口。2003年我国仪器仪表进口总额91.5亿美元，相当于国内全行业总产值的73％，除去出口部分，我国国产仪器仪表大约只占据国内市场51.4%的份额，缺口高达一半。当然这是就市场销售总额而言的，但反映出的现状却是严峻的。
我国仪器仪表落后于国际先进水平，差距是全方位的，包括产品技术方面的差距和企业综合实力上的差距。产品技术方面的差距主要表现在以下几方面： 
（1） 产品的可靠性较差。对基础技术和制造工艺的研究不够，一些影响可靠性的关键技术，如精密加工技术、密封技术、焊接技术等至今还没有得到很好的解决，导致产品性能不够稳定和可靠。现有国内产品与国外产品的寿命大致要相差1～2个数量级。
（2） 产品的性能、功能落后。现有国内产品测量精度上要与外国产品相差1个数量级。在功能上，目前外国产品智能化程度相当高，通过对原始信息的数字处理，更好地排除了外部干扰对信息的影响，提高了产品的耐环境性和测量真实性。而国内现有产品普遍智能化程度较低。另外，产品的网络化在国外已经进入实用阶段，而我国基本上处在摸索阶段。
（3） 产品技术更新的周期慢。当今国外仪器仪表产品的更新周期大约在2~3年，新技术的储备往往可以提前10年。而我国企业往往通过引进外国技术来实现一代产品的更新，引进后又不能很好消化吸收，在新产品开发方面原创性成果很少。一些采用新原理的产品，在我国还处于空白状态。科研院所在跟踪新技术方面虽然有成果，但与企业结合实现产业化相当艰难。
（4） 缺乏针对使用对象而开发的专用解决方案。国外近年仪器仪表的发展趋势是开发仪器仪表与应用对象紧密结合的软件产品，最终向用户提供个性化的解决方案。例如针对600MW发电机组的机组性能计算软件，炼油工艺的优化软件，专门用于医疗仪器的图形处理软件等。我国企业在这方面尚未形成产业。
此外，企业综合实力上的差距也不小，主要体现在以下几方面： 
（1） 行业规模小，仪器仪表行业的总产值较低。所谓规模小，不仅是绝对量小，在经济总量中的比例也很小，现有仪器仪表工业的产值仅为工业总产值的1.79％，国民经济总产值的0.8％。仪器仪表行业的企业绝大多数是中小企业。全行业有规模以上企业1887个，年销售额超过10亿元的不足15个。仪器仪表行业缺乏综合实力强的“旗舰”企业。而美国贝克曼等9家科学仪器公司全球销售额都在10亿美元以上，2003年在中国的销售额都超过3000万美元。国内企业的单项产品市场动作能力较强，但缺乏综合实力，人力、财力上都不能在市场上与外国跨国集团抗衡。因此，在市场竞争方面处于弱势，企业缺乏大型工程的系统集成配套能力。
（2） 企业劳动生产率低。由于仪器仪表属于高科技产业，低劳动力成本的作用不明显，国内企业管理水平普遍低于外国企业，因此，制造高技术含量产品的企业，劳动生产率远低于外国企业。
（3） 企业技术开发投入普遍不足。由于国内企业几乎全部是中、小型企业，在人力、财力方面都不能支持足够的、长期的技术创新投入。以科学仪器为例，一般国外公司的开发投入占销售额的10％，而我国仅占3％，投入差额是非常巨大的。
造成以上差距的主要原因如下： 
（1） 运行机制不能适应市场经济的要求。在发展的过程中，一批国家投资的骨干企业面临产品老化、技术人员流失的严峻局面，生产与经营困难； 一批机制创新、运行灵活的企业虽然正在逐步成为新的亮点，但多半尚未能掌握先进核心技术，创新成果少，还不能与外国大公司抗衡。
（2） 产、学、研、政、经、用有机结合的体制和政策没有形成。仪器仪表是典型知识密集、技术密集型产品，敏感于高科技发展，是多种高新技术融合的综合体，因此，产、学、研、政、经、用有机结合就显得十分重要。条块分割，各自为战，低水平重复，难以形成合力，缺乏有效的指导与引导，科研成果产业化率低的问题仍然十分突出。
（3） 缺乏国家强有力的研究支援体制。仪器仪表产业品种多、批量少，需要长期的支持和不懈的投入。但目前投资总量不足且投资效益不佳，投资途径分散且难以集中重点，课题的选定和研究成果的公正且透明的评价体制尚不完善。企业既不能像外国那样完全按照市场经济规则参与竞争，又缺乏关于包括研究资源的战略投资的进行方式、新技术市场化所需要的市场环境的整理等国家战略。
此外，缺乏高层次的复合型人才和熟悉、精通各学科交叉的综合型人才，也是造成差距的一个重要原因。因为仪器科学与技术不仅涉及的学科范围广泛，并且只有能尽快发现、利用、集成各种新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺等最新科技成果的人，才能设计和制造出世界一流的测量控制与仪器仪表产品。国际上仪器仪表行业技术发展十分迅速，我们如果不能在一些关键技术和产品上有所突破，对我国国民经济发展的独立性、完整性和安全性都会产生深远的影响。
2. 我国仪器仪表产业发展方向
要根据我国国民经济和社会发展提出的需求，充分认识国际仪器仪表发展的趋势。我国制定仪器仪表发展的战略目标是： 在未来10~15年内，充分利用我国经济高速发展和巨大的市场优势，大力推进新技术、新工艺在仪器仪表中的应用研究，掌握各类仪器仪表的设计、生产工艺等关键技术，使我国仪器科学与技术学科领域科技和产业总体水平与国际水平的差距普遍缩短到3~5年，约30%的产品达到国际同期先进水平，国内生产的仪器仪表在大工程中的配套能力达到85%以上，在国内市场需求中占据75%以上的份额。
为了实现这个战略目标，我国仪器仪表的发展主要有以下7个方向。
（1） 工业自动化仪表与控制系统
① 以石油、化工、钢铁、电力、交通运输、国防安全、环保、轻工、水利等重大工程项目为依托，致力于新一代主控系统及其综合自动化开发和产业化，主要包括集散控制系统、现场总线控制系统和以工业计算机为基础的开放式控制系统等； 国内生产的产品，2020年要能满足80%的大型工程项目。
② 先进控制、优化软件开发与产业化集成产品，主要包括先进控制技术、过程优化技术、实时监控软件平台、信息集成软件平台、系统集成技术等。计划到2020年，50%的工程项目做到“交钥匙”。