中國儀器儀表的發(fā)展史

時間:2015-01-14

來源:網(wǎng)絡轉(zhuǎn)載

導語:儀器儀表科學技術(shù)繼承了人類文明豐厚的遺產(chǎn)。自然科學領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),工程技術(shù)的新發(fā)明,不斷充實它的內(nèi)容,使它成為知識高度密集、高度綜合的學科。

當人類活動的領(lǐng)域越過感覺器官極限的時候,儀器儀表就成了一切事業(yè)取得成功的前提。許多學科的進展首先取決于儀器儀表的進展。在十七、十八世紀,由于發(fā)明了科學的溫度計和實用的溫標,才使溫度的概念具有更加準確的科學涵義,成為可以測量和定量計算的基本物理量。它直接導致熱力學的誕生,使人們發(fā)現(xiàn)了能量守恒定律和熱機的一系列基本規(guī)律,為歐洲的產(chǎn)業(yè)革命奠定了堅實的科學基礎。在十九世紀,由于發(fā)明了測量電流的儀表,才使電學與磁學的研究迅速走上正軌,獲得了一個又一個重大的發(fā)現(xiàn),促進了電氣時代的來臨。在廿世紀,由于威爾遜云室和眾多核物理探測儀器的發(fā)明,人們才揭開了原子核反應神秘的面紗,逐漸展現(xiàn)出微觀世界的真實圖景,奠定了原子核物理學與日后原子能利用的基礎。近代自然科學是從真正意義上的測量開始的。在那個時代,杰出的科學家們許多都是科學儀器的發(fā)明家,新的測量方法的創(chuàng)立者。他們留給后世的科學遺產(chǎn)常常包括兩個部分,一部分是科學探索的新發(fā)現(xiàn),另一部分是在這種探索過程中創(chuàng)造的新的測量技術(shù)和儀器儀表。

歲月流逝,斗轉(zhuǎn)星移。在人類的科學探索與生產(chǎn)活動中,儀器儀表逐漸形成了一種專門的學科,一種專門的產(chǎn)業(yè)。它支撐著社會的技術(shù)進步,為眾多領(lǐng)域的科學探索活動提供實驗和觀測手段,為人類有序的生產(chǎn)活動與正常的社會生活提供必需的技術(shù)保障。這種變化是文明前進的重要標志,是人類勞動科學化的重要特征。

儀器儀表科學技術(shù)繼承了人類文明豐厚的遺產(chǎn)。自然科學領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),工程技術(shù)的新發(fā)明,不斷充實它的內(nèi)容,使它成為知識高度密集、高度綜合的學科。儀器儀表是人類擴大視野開拓新域的前導工具,時刻面臨著嚴峻的挑戰(zhàn),它本身總是處于永不止息的創(chuàng)造發(fā)展之中。在當代,這一特點表現(xiàn)得尤為明顯。隨著人類活動領(lǐng)域的迅速擴大,傳統(tǒng)儀器儀表無法應付的測量對象急劇增加。隨著自然科學領(lǐng)域探索活動的深入,要求儀器儀表具有更高的靈敏度和分辨率。隨著工業(yè)生產(chǎn)過程向更高的精確度、更快的節(jié)奏和更復雜的流程發(fā)展,原有的傳感技術(shù)已經(jīng)越來越不能適應要求。迫切需要探索新的測量原理和方法,需要突破傳統(tǒng)傳感技術(shù)的閾值界限,在數(shù)量級的意義上具有更高的響應速度和信噪比,需要超越經(jīng)典的方法,以新的途徑獲取信號。在很多領(lǐng)域,儀器儀表的工作方式已經(jīng)發(fā)生了很大變化,儀器儀表已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)設備、安全裝置、社會技術(shù)保障體系、大型高速交通運載工具、醫(yī)療系統(tǒng)和國防工程的核心部件,已經(jīng)同各種各樣的工作對象融為一體,儀器儀表和它們的測量對象在空間上已經(jīng)不能分離,必需服從苛刻的現(xiàn)場應用條件,經(jīng)強烈的震動沖擊,電磁干擾和大幅度的冷熱劇變。為了適應這種變化,傳統(tǒng)儀器儀表的設計和工藝正在經(jīng)歷重大的改革。此外,儀器儀表在關(guān)注生產(chǎn)活動、軍事技術(shù)、社會服務與科學研究的同時,已經(jīng)開始悄悄走進家庭,成為提高人們生活質(zhì)量的重要手段。它給人們帶來的影響將不亞于個人計算機的出現(xiàn),這必將帶來儀器儀表觀念和技術(shù)的重大變化。在儀器儀表科學技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程中,從來沒有面臨這樣緊迫的形勢,也從來沒有出現(xiàn)過如上激動人心的機遇。

高度發(fā)展的儀器儀表科學技術(shù),是信息時代的重要特征。儀器儀表是信息的源頭,在學科分類上屬于“信息獲得”技術(shù)的范疇,它與信息傳輸技術(shù)和信息處理技術(shù)共同構(gòu)成當代信息科學技術(shù)的三大組成部分。然而,目前信息科學三大組成部分的發(fā)展是十分不均衡的。人們對通信系統(tǒng)和計算機技術(shù)的關(guān)注遠遠超過了對儀器儀表的關(guān)注。在信息時代的早期,信息科學涉及的內(nèi)容主要是人類自身社會活動的信息,大多是文字、語言、聲音和圖像信息,只要能夠把它們變成相應的光信號或電信號,就可以進行傳輸和處理。人們關(guān)心的主要問題是通信和計算機,因為把人類活動的聲音圖像信息變成電信號或光信號的技術(shù)早就已經(jīng)十分成熟了。當信息科學涉及到更深的層次,更多地關(guān)注自然及其與人的相互關(guān)系,更多地關(guān)注自然科學研究、生產(chǎn)活動、戰(zhàn)爭技術(shù)手段、人類健康、安全和環(huán)境的時候,如何獲得自然界本身的信息,就是解決問題的首要前提,“信息獲得”就成了后續(xù)工作的重要基礎。面對自然界,儀器儀表是人類獲得信息的主要科學手段,它在很大程度上推進或制約人類在眾多領(lǐng)域的活動。這種不均衡的狀況,是信息社會早期發(fā)展階段的普遍特征。它所產(chǎn)生的影響,正在許多領(lǐng)域日漸明顯地表現(xiàn)出來,目前許多國家已經(jīng)開始重新審視儀器儀表在信息時代的價值和地位。

在思考我國儀器儀表科學技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時候,我想應該關(guān)注這樣幾個問題。首先在戰(zhàn)略的高度上規(guī)劃儀器儀表產(chǎn)業(yè),把它看作信息社會的基礎產(chǎn)業(yè),建立完備先進的儀器儀表科學技術(shù)體系,支持社會的技術(shù)進步。強化儀器儀表科學技術(shù)的基礎研究,特別是傳感技術(shù)的基礎理論和基礎工藝研究。同時加速傳感器研究成果的產(chǎn)業(yè)化進程,確立我國在國際競爭中的技術(shù)優(yōu)勢。提高自然科學工作者和工程技術(shù)人員儀器儀表科學素養(yǎng),在理工科大學開設信息獲得技術(shù)公共課程。鼓勵在儀器儀表科學技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明與創(chuàng)新,鼓勵提出新的觀念,鼓勵多學科的交叉與融合,特別要鼓勵支持象CT和GPS(計算機斷層掃描和全球定位系統(tǒng))這類突破傳統(tǒng)、閃爍著現(xiàn)代科學光輝的新技術(shù),使儀器儀表永遠走在時代的前列。建立專門的儀器儀表科學技術(shù)信息研究機構(gòu),跟蹤國外學科前沿的活動,了解全球范圍儀器儀表產(chǎn)業(yè)的變化和動向為中國儀器儀表走向世界提供清晰的背景資料,使我國在儀器儀表科學技術(shù)領(lǐng)域的探索活動收到事半功倍的效果。

儀器儀表科學技術(shù)對社會的影響,方面取決于它自身的科學技術(shù)發(fā)展水平,另一方面取決于公眾對儀器儀表科學技術(shù)理解的深度。儀器儀表有這樣一個特點。它常常悄無聲息地影響甚至決定著人類在許多領(lǐng)域的活動結(jié)果,而在這種活動的過程中,很難看到它的身影。它不象騰空而起的火箭,不象風馳電掣的列車,也不象鐵水奔流的高爐,那樣輝宏壯麗,令人驚心動魄,一瞬間就能感覺到它們巨大的力量。儀器儀表是藏在人類活動大舞臺幕后深處的無名英雄,容易被人忽視,被人遺忘。

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