仪器仪表工程发展趋势（1）学科领域科技发展趋势学科领域科技发展的趋势是利用各学科最新科技成果，特别是结合材料、微电子、光电子、生物化学、信息处理等各学科及大规模集成电路、微纳加工、网络等各种新技术，开发新的微弱信号敏感、传感、检测、融合技术，物质原子、分子级检测技术，复杂组成样品的联用分析技术，生命科学的原位、在体、实时、在线、高灵敏度、高通量、高选择性检测技术，工业自动化测控的在线分析、原位分析、高可靠性、高性能和高适用性技术，医疗诊治的健康状况监测、早期诊治、无损诊断、无创和低创直视诊疗、精确定位治疗技术，新学科领域的计量技术，各类应用领域的专用、快速、自动化检测和计量技术
这些科技发展趋势，具体表现以下列一些方面
1）与微电子技术、MEMS技术结合，实现敏感单元与信号调理电路集成，有利于敏感单元微弱信号检测、放大及处理，大大减小了传感器体积，有效提高了传感器的抗干扰能力
2）与纳米技术结合，基于传感器实现的新方法，采用纳米结构或纳米材料的某些典型特征，设计极高灵敏度的痕量检测微系统
3）与生物技术结合，开发微型生物、化学传感系统，用于疾病检测、生化分析、有毒有害物质检测等领域
4）与网络、通信技术结合，开发网络化传感技术和微弱信号融合技术，用于有用信号增强及原位、在体、实时、在线、高灵敏度、高通量、高选择性检测等
5）与太赫兹辐射技术结合，开发太赫兹光谱检测、太赫兹成像分析和太赫兹遥测技术，用于国防、安全检查、材料识别与诊断、生产监测、生物医学应用等领域
太赫兹辐射（T-射线，波长为30-3000μm范围内的电磁波）可以像X-射线那样穿过某些材料“看”到其背后的物质，T-射线光子能量极低，不会对人体和其他材料造成电离，大多数包装材料如纸张、碳素板、塑料等对T-射线都是透明的，而金属和含有水分的材料不能透过T-射线
可以利用T-射线进行成像，透视出包装物品内部物体的T-射线图像来，从而可以应用于机场的安全检查和人体内有损伤或破裂器官的检查
6）结合分子影像学，开发活体内可见光成像分析、小动物光学分子成像分析技术，可实现无创伤、实时、活体、特异、精细(分子水平)的显像分析
7）结合表面增强拉曼散射(SERS)技术，开发针尖增强拉曼显微分析、生物芯片SERS分析技术，具有灵敏度高、干扰小的特点，适合于研究界面效应，可以解决生物化学、生物物理和分子生物学中的许多检测难题，有望解决超高灵敏度分析问题，甚至进行单细胞和单分子分析
8）结合核磁共振技术，开发新的核磁共振波谱分析、核磁共振成像分析技术，以提高灵敏度、空间分辨率和时间分辨率
其中高时空分辨成像技术，还直接导致形成了脑功能成像这一新的研究领域
9）结合像差校正技术，开发电子、粒子束微区分析技术，利用电子、粒子束探索和分析样品表面形貌、原子和分子结构、元素组成、化学状态
电子、粒子束微区分析技术在材料科学、微电子学、化学与催化、环保、能源、生命科学等领域应用很广，其分辨本领有日益提高的趋势，点分辨已突破1A的限制，能量分辨率达到0.1eV水平
10）结合生命科学技术，开发基因测序和基因转录检测技术、蛋白质鉴定和大规模蛋白质间相互作用检测技术、蛋白质组生物信息检测和代谢组学分析技术
11）结合生命科学、化学科学与信息科学的发展，在生物芯片技术基础上开发生物芯片检测分析技术、微流控检测分析技术，这是当前正在急速发展的高新技术和科技前沿领域之一，是未来生命科学、化学科学与信息科学发展的重要技术平台，能提供生命信息的微全分析系统;通过分析装备微型化、芯片化、集成化，使分析效率成百倍、千倍地提高，试样和试剂消耗大幅度下降，其最终目标是在芯片大小的空间实现化学实验室的全部功能，即所谓“芯片实验室”，受到科技界高度重视
12）结合控制技术、通信技术、计算技术、制造技术，开发高性能测控技术，从而使仪器科技产品具有高的测量精度和丰富的功能，使工业控制系统具备适应超大规模、快速响应、核级安全等各种复杂工况所需的功能，并且以软硬件结合的方式向控制优化、管理优化、工程集成方向发展，使大型控制系统具备大量工业自动化设备的协调应用和管理功能，能将不同厂家生产的各种仪器仪表产品无缝地集成为一个协调系统，以满足用户的要求
13）结合纠检错理论和自校正、自适应、自诊断等技术，在应用新器件、新材料基础上，开发高可靠性和高适用性测控技术及其产品，从而使仪器科技产品的可靠性呈数量级提高，并适合在高温、高压、高压差、强冲刷、强辐射、强腐蚀、强毒性、多相流等复杂工况和恶劣环境中使用
现场仪器仪表复杂、易损、难以维修的状况正在改变，出现了使用期不需调整维修的仪器科技产品
14）结合纳米科技的发展，开发纳米测量技术，建立纳米计量测试标准
15）结合量子物理的发展，开展基于量子物理的计量基准的建立和完善
（2）产业领域发展趋势国际上仪器科技产品的发展趋势是微型化、数字化、智能化、集成化和网络化进一步向纵深发展，并在产品性能上向高精度、高可靠性、高环境适应性目标前进，在人机界面土更便于人的操作、使用，以及与人类生活、健康有关的各类仪器科技产品有望得到较大的发展并进入家庭
通过家庭、社区、医院联网将使保健、疾病诊治从医院向社区、家庭发展
仪器科技产品的微型化发展趋势，主要依托于微机电系统(MEMS)的微米/纳米制造技术和微电子IC制造技术，使仪器科技产品集机械、传感、测控等部件于一个芯片上，并能按微电子IC批量加工工艺制造
仪器科技产品的数字化、智能化发展趋势，随微电子技术、计算机技术、人工智能技术的发展而进步，它使仪器科技产品与数字处理器，超大规模专用集成电路、PC技术、人工智能技术进一步融合在一起
国际上先进的数字化、智能化仪器仪表系统构成，以数字信号处理系统(DSPS)为代表，它以DSP为核心，配合先进的混合信号电路，专用系统集成电路、元件及开发工具等组成对整个应用系统的完整解决方案
在数字化和智能化发展趋势中，硬件和软件处于同样重要的地位，硬件是基础，仪器使用新器件、新工艺，特别是超大规模集成的新器件，能使原来不能实现的指标成为可能，因此新器件的采用能成为产品竞争的重要筹码
另一方面软件在智能仪表的发展中起着越来越重要的作用，现代仪器仪表设计中软件工作量已占到70%-80%，这在某种程度上决定着仪器的功能和性能
软件能完成性能指标补偿、自动测试，自检、自诊断、数据采集、控制、传输、显示等功能
有的如计算机、光盘等的评估测试，主要由软件完成
软件将成为今后智能仪表发展的重要方向
未来10年，更高程度的智能化应包括理解、推理、判断与分析等一系列功能，是数值、逻辑与知识的结合分析结果，智能化的标志是知识的表达与应用
仪器科技产品的集成化、网络化发展趋势，以总线技术、仪表及其模块开放式互联标准及通信技术为基础，包括测试软件的规范化、标准化，使自动测试系统的构成向大生产领域和军事工程领域扩展，并能提供所需测试的系统方案或系统的集成能力
仪器技术始终以各种高新技术作为发展动力，利用新原理、新概念、新技术、新材料和新工艺等最新科学技术集成新仪器、新装置
取多种高新技术为仪器所用，使仪器仪表学科成为对高新技术最敏感学科，其多学科交叉而形成的边缘学科属性和多技术集成的特点越来越鲜明
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