測(cè)量技術與儀器涉及所有物理量的測(cè)量，對於(yú)材料、工程科學、能源科學關系密切。目前的發展趨勢有以下幾點：

　　(1)以自然基準溯源和傳(chuán)遞(dì)，同時在不同量程實現國際比對。如果自己沒有能力比對就要依靠其它國家。

　　(2)高精度。目前半導體工藝的典型線寬爲0.25μm，並(bìng)正向0.18μm過渡，2009年的預測線寬是0.07μm。如果定位要求占線寬的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)測量定位系統的精度要優於3×10的-8次方，相應的激光穩頻精度應該是10的-9次方數量級。

　　(3)高速度。目前加工機械的速度已經提高到1m/sec以上，上世紀80年代以前開發研制的儀器已不适應市場(chǎng)的需求。例如惠普公司的幹涉儀市場(chǎng)大部分被英國Renishaw所占領，其原因是後者的速度達到瞭(le)1m/sec。

　　(4)高靈敏，高分辨，小型化。如将光譜儀集成到一塊(kuài)電(diàn)路闆上。

　　(5)标準化。通訊接口過去常用GPIB，RS232，目前有可能成爲替代物的高性能标準是USB、IEEE1394和VXI。現在，技術領先者設法控制技術标準，參(cān)與标準制訂是儀器開發的基礎(chǔ)研究工作之一。

　　我國(guó)儀器科技的發(fā)展現狀

　　(1)由於(yú)長期習慣於(yú)仿制國外産(chǎn)品，我國的儀器儀表工業缺乏創新能力，跟不上科學研究和工程建設的需要。

　　(2)我國儀器科學與技術研究領域積累瞭(le)大量科研成果，許多成果處於(yú)國際領先水平，有待篩選、提高和轉化，但産業化程度很低，沒有形成具有國際競争力的完整産業。

　　未來發展趨勢

　　1．發(fā)展方向與學(xué)科前沿

　　(1)配合數控設備(bèi)的技術創(chuàng)新(如主軸速度，精度創(chuàng)成)

　　數控設備的主要誤差來源可分爲幾何誤差（共有21項）和熱誤差。對於(yú)重複出現的系統誤差，可採(cǎi)用軟件修正；對於(yú)随機誤差較大的情況，要採(cǎi)用實時修正方法。對於(yú)熱誤差，一般要通過溫度測量進行修正。我國機床行業市場萎縮同時又大量進口國外設備的原因之一就是因爲這方面的技術沒有得到推廣應用。爲此，需要高速多通道激光幹涉儀：其測量速度達60m/min以上，採(cǎi)樣速度達5000次/sec以上，以适應熱誤差和幾何誤差測量的需要。空氣折射率實時測量應達到2×10的-7次方水平，其測量結果和長度測量結果可同步輸入計算機。

　　(2)運行和制造過(guò)程的監控和在線檢測(cè)技術

　　綜合運用圖像、頻譜、光譜、光纖以及其它光與物質相互作用原理的傳(chuán)感器具有非接觸(chù)、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、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。

　　(3)配合信息産(chǎn)業和生産(chǎn)科學的技術創(chuàng)新

　　爲瞭(le)在開放環境下求得生存空間，沒有自主創新技術是沒有出路的。因此應該根據有專利權、有技術含量、有市場等原則選擇一些項目予以支持。根據當前發展現狀，信息、生命醫學、環保、農業等領域需要的産品應給予優先支持。如醫學中介入治療的精密儀器設備(bèi)、電子工業中的超分辨光刻和清潔方法和機理研究等。

　　2．優先領域

　　在基礎研究的初期，對於(yú)能否有突破性進展是很難預測(cè)的。但是，當已經取得突破性進展時，則需要有一個轉化機制以進入市場。

　　(1)納(nà)米溯源技術(shù)和系統。

　　(2)介入安裝和制造的坐标跟蹤測(cè)量系統(tǒng)。

　　關鍵理論和技術：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)，二維精密跟蹤測(cè)角系統(0.2″～0.5″)，通用信号處理系統(工作頻率5兆)，無導軌半導體激光測(cè)量系統(分辨率1μm)，熱變(biàn)形仿真，力變(biàn)形仿真。

　　這些内容不局限於(yú)一種技術方案，而是幾種不同技術方案中概括出來的共同點。如採用無導軌幹涉儀，對跟蹤系統的要求可以降低；採用二維精密跟蹤測角系統在1M3測量範圍内可以得到高精度；有瞭(le)超半球反射鏡可以提高4路跟蹤方案的精度。在現場進行介入制造和裝配不能等待很長時間，力和熱變形的補償是必須的而且需要足夠快，現在的技術還有相當大的差距，所以這些進展是關鍵性的。

　　應用範圍：新型並(bìng)行機構機床的鑒定，飛機裝配型架的鑒定，大型設備安裝，用於(yú)生物芯片精密機器人校準等。

　　(3)非接觸(chù)測(cè)頭以及各種掃描探針顯微鏡

　　航空航天行業對此已經提出迫切要求，這是今後坐标測量機發展的關鍵技術。目前接觸式測頭已完全被國外所壟斷，非接觸測頭還沒有發展成熟，我們有參(cān)與競争的機遇。以前較多採(cǎi)用的激光三角法原理受到很多限制，難以有突破性進展，但可在原理創新上下功夫。應該突破0.1～0.5μm分辨率。

　　(4)計算機輔(fǔ)助測(cè)量理論

　　信号處理系統的标準化、模塊化、兼容和集成。例如，目前多數採用ISA總線、IEEE488口，今後計算機可能取消ISA總線，用於(yú)筆記本電腦的USB接口将廣泛應用。過去，我國生産的儀器滿足於(yú)數字顯示，沒有數據交換接口，難以進入國際市場。國外生産的儀器普遍配備IEEE488(GPIB)口。RS232：目前有可能成爲替代物的高性能标準是USB、IEEE1394和VXI。在此轉折期爲我們提供瞭(le)機遇。目前虛拟儀器的工作頻段在千赫數量級，對於(yú)幹涉信号處理顯得太低，可以採取聯合互補的方法形成模塊系列，同時降低成本，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(yú)克服重複研究。

　　(5)新器件，新材料

　　過去，科研評價體系存在偏重於整機和系統，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。目前探測器的響應頻率隻有10的9次方，而光頻高達10的14次方，目前幹涉儀實際上是起著(zhe)混頻器的作用，适應探測器的不足(如果探測器的響應果真能超過光頻，幹涉儀也就沒有用瞭(le))。如果探測器的性能得到顯著提高，對於通訊也是很大的突破。

　　(6)半導(dǎo)體激光器計量特性的研究和創(chuàng)新

　　半導體激光器用於(yú)計量需要解決很多問題(如線寬、定标、變頻等)。但如果解決瞭(le)諸多問題以後，半導體激光系統比氣體激光系統更複雜，就不會有競争力。有些問題在物理層面上也沒有完全解決。例如半導體激光器如果能形成雙頻，無疑是一種十分重要的特性，如果既能掃頻又有兩個相近的頻率掃描，就會成爲一種新的無導軌測量工具。

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