儀器科學與技術(儀器科學與技術專業):基本情況,學科介紹,內涵組成,內涵,組成,產

儀器科學與技術最初作為測量器具的儀器在促進科技和生產發展的同時，在現代科學技術和生產力的推動下，已成為完整的儀器科學與技術學科。

測量和測試技術集中體現的儀器科學與技術學科，在當今我國國民經濟和科學技術發展中的作用日益明顯，儀器儀表是工業生產的“倍增器”、科學研究的“先行官”、軍事上的“戰鬥力”、國民活動中的“物化法官”已廣為人們所理解。

基本介紹

中文名：儀器科學與技術
外文名：Instruments Science and Technology
代表院校：清華大學、北京航空航天大學、天津大學、哈爾濱工業大學、東南大學

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基本情況

一級學科：

0804儀器科學與技術

二級學科：

080401精密儀器及機械

080402測試計量技術及儀器

國家重點學科（儀器科學與技術）：北京航空航天大學、天津大學、哈爾濱工業大學

國家重點（培育）學科（精密儀器及機械）：清華大學、重慶大學

學科介紹

儀器科學與技術學科領域科技和產業發展的主要特點和發展趨勢是：學科面對的產品種類和品種多樣化；產品的穩定性、可靠性和適應性要求很高；產品的技術指標和功能不斷提高；最先套用新的科學研究成果，高新技術大量採用；儀器及測控單元微小型化、智慧型化、可獨立使用，也可嵌入式使用和聯網使用；儀器測控範圍向立體化、全球化擴展、測控功能向系統化、網路化發展；攜帶型、手持式以至個性化儀器大量發展。

現今，我國儀器科學與技術學科從理論研究、計量基準、產品製造技術、新器件、新材料、新工藝的研究和套用等方面已日趨完善，並形成門類品種比較齊全、布局較為合理、具有相當技術基礎和生產規模的儀器儀表產業體系。從產品的科技水平分析，現今絕大部分國產儀器的科技水平處於國際上20世紀90年代初、中期的水平，中低檔產品品種基本齊全，能夠批量生產，且質量穩定；少數中高等產品，已接近國際水平。

在工程套用技術方面，已經能夠承擔一部分國家重大工程儀器儀表系統成套工程。但在高技術含量的自動化儀表系統及系統、科學測試儀器、感測器、元器件等產品的競爭上，國內儀器儀表行業還基本上處於相當被動的境地。可喜的是，隨著我國經濟持續穩定地快速增長和“企業要成為科技創新主體”國策的實施，我國儀器儀表產業規模的年增長速度連續四年超過20%，現今我國儀器科學與技術學科領域科技和產業發展在實現微型化、智慧型化、數位化、集成化和網路化等方面緊跟國際發展的步伐，具有自主智慧財產權部分的開發研製及產業化，取得了顯著的進展。

特別是自動化儀表及大型控制系統出現重大進展，解決了現場匯流排在儀器儀表和控制系統中套用的一些關鍵技術，在基於HART、FF現場匯流排的變送器、執行機構、控制系統等方面取得了重大成果，達到國際先進水平，並已開始實施產品化，打破了由國外大公司壟斷的局面；研究解決了工業實時乙太網系列關鍵技術，原創性地提出了EPA（Ethernet for Plant Automation）工業控制網路通信技術，制定了我國第一個擁有自主智慧財產權的現場匯流排國家標準和國際標準；先進控制與最佳化軟體產業化取得重大突破，已基本可以平等地與國際著名的Aspen、Honeywell競爭；解決了大型控制系統在工程套用中的可靠性問題，在石油化工、大型電力、核電、冶金等領域得到廣泛套用。

內涵組成

內涵

馬克思曾說過，製造和使用工具，是區分人和動物的根本標誌。人類也正是在製造和使用工具的不斷發展中加快認識世界、改造世界（包括人類本身）的進程。“工欲善其事，必先利其器。”在人類進化和社會發展的歷史長河中，在創造、製作、使用工具改變生活環境和自身的過程中，儀器作為計量器具、疾病診療輔助器械和觀天測地器件，是人類智慧的結晶，是直接擴展人類感知、操作能力的工具，為人類建立和發展科學研究、擴展生產規模創造了有利條件。

著名科學家門捷列夫說過：科學是從測量開始的。儀器儀表是當今社會人類對物質世界（包括人類創造的各種工具和人類本身）進行測量，並使人類能方便監控物質世界使之達到最佳目標的基本手段和技術，是人類認識世界和改造世界的重要工具。

我國著名科學家錢學森明確指出：“發展高新技術，信息技術是關鍵，信息技術包括測量技術、計算機技術和通信技術，測量技術是關鍵和基礎。”王大珩院士也多次指出：“在當今以信息技術帶動工業化發展的時代，儀器儀表與測試技術是信息科學技術最根本的組成部分。”作為測量和測試技術集中體現的儀器科學和技術學科，其在當今我國國民經濟和科學技術發展中的作用日益明顯。

實際上，隨著人類製造和使用工具的規模不斷向高、大、精、尖發展，人類活動的規模和深度不斷擴大和深入，人類已不可能通過自己的感覺、思維和體能器官直接觀測和操作工具使之達到既定的目標。

儀器科學和技術學科的內涵就是專門研究、開發、製造、套用各類儀器以使人的感覺、思維和體能器官得以延伸的科學技術學科，從而使人類具有更強的感知和操作工具的能力來面對客觀物質世界能以最佳或接近最佳的方式發展生產力、進行科學研究、預防和診療疾病及從事社會活動。

組成

儀器科學與技術學科作為工程性學科，有關儀器運行、套用的理論研究，新技術、新器件、新材料、新工藝的研究和套用集中體現於新型儀器儀表的感測器、元器件和材料等領域的研究和產業化中，科技研究和產業發展緊密結合。

現今，根據國際發展的潮流和我國現狀，儀器科學與技術學科主要促成包括：工業自動化測控技術及工業自動化儀表與系統；科學測試、分析技術及科學儀器；人體診療技術及醫療儀器；信息計測技術及電測儀器（主要是電子測量儀器和電工測量儀器，包括儀表校驗裝置和計量基準）；專用檢測技術及各類專用測量儀器；相關感測器、元器件、材料及技術。

產品種類

據不完全的統計，我國儀器科技產品原屬國家機械局歸口的工業自動化儀表及控制系統、科學儀器、電工測量儀器及其他各類測量儀器儀表已發展到13大類，145小類，800多個系列，16000多個產品品種；屬信息產業部歸口的信息技術電測儀器有20大類，2000多個產品品種；屬衛生系統歸口的醫療儀器也有23大類，2000多個產品品種；相關感測器、元器件及材料的產品品種更是不勝枚舉。

工業自動化儀表及控制系統主要是各類生產現場的儀表及控制室儀表，其中包括各種溫度、壓力、流量、物位等過程檢測儀表，各種變送、調節儀表、各種執行伺服裝置及執行器，各種PLC（可程式邏輯控制器），SLC/MLC（單/多迴路調節器），各種專用控制器、DCS（分散控制系統）、FCS（現場控制系統）等。

科學儀器主要包括各種電化學、光學、熱學分析儀器，質譜、波譜、色譜分析儀器、能譜及射線分析儀器、物性分析儀器、生化分析儀器、線上分析儀器及光學儀器、試驗機、實驗室儀器等。

信息技術電測儀器主要是各種電子測量儀器、電工測量儀器、儀表校驗裝置和計量基準，其中電子測量儀器包括信號（頻率、時延、相位等）測量分析儀器、信號源、元器件參數測量儀器、通信信道測量分析儀器、電聲測量儀器、廣播音響測量儀器、通信測試儀器、光纖測量儀器等；電工測量儀器包括電能計量儀表（含計費儀表）、安裝式電錶、精密電錶（實驗室和攜帶型電錶）、數字儀表、電測量儀器（交流儀器、直流儀器）、磁測量儀器、擴大量限裝置、自動抄表系統、電力監控儀器儀表及系統、電能計量管理及電力負荷控制系統、自動測試系統、校驗裝置、電源裝置等。

醫療儀器主要是各種人類疾病的預防、診斷、治療儀器及保健、康復、臨床檢驗、妊娠控制儀器，其中包括醫用X射線與磁共振影像設備、醫用超聲儀器、醫用電子儀器、臨床檢驗分析儀器（體外診斷儀器）、醫用雷射儀器、醫用分析儀儀器、醫用檢測儀器、醫用光學儀器、醫用實驗設備、物理治療設備、微創介入與植入式真摯系統、細胞和分子層次上的診治儀器（含生物晶片與儀器）、中西醫結合儀器、新型醫療儀器等。

其他各類測量儀器儀表主要是國民經濟某一部門用得較多而其他部門使用較少的各類專用儀器儀表和系統，涉及導航制導儀器、大地測量儀器、地震地質儀器、農林牧漁儀器儀表、氣象海洋水文天文儀器、核儀器、船用儀器、汽車用儀表，輕工儀器儀表等。

產品要求

信息技術的要素包括信息的獲取、存儲、處理、傳輸和利用，而各行各業的信息獲取正是靠儀器科技裝備來實現的。如果獲取的信息不準確、不穩定、不可靠，都會使隨後的存儲、處理、傳輸毫無意義，甚至產生錯誤，造成巨大損失。加上很多部門對儀器科技裝備獲取信息是要求24小時連續，長年不懈，這就對產品的穩定性、可靠性提出特別高的要求。此外，儀器科技裝備幾乎運行於地球及其外層空間的任何地點，很多時候是需在有毒、強腐蝕、有爆炸危險或失重、高速的狀態下進行監測、監控任務，因此對產品的環境適應性要求很高。

我國生產的各類儀器科技裝備主要產品，包括工業自動化儀表與控制系統、科學儀器、醫療儀器等，雖然各項技術指標同國外同類產品比較差距不算很大，但穩定性、可靠性和環境適用性卻又明顯差距，從而影響了國產儀器儀表技術裝備的市場占有率。

技術要求

就如奧林匹克運動的口號是“更高、更快、更強”一樣，儀器科學與技術學科在提高科技研究水平及其相關儀器的技術指標和功能上的追求是無止境的，測控技術及其相關儀器的技術指標水平是一個國家儀器科學與技術學科水平的量化標準。以擴大檢測範圍指標來說，如電壓從納伏~百萬伏；電阻從超導至1014Ω經；諧波測量到51次；加速度為10-14~104g；頻率測量至1012Hz；壓力測量至108Pa等，溫度測量從接近絕對零度至1080C等，以測量精度指標來說，工業參數測量提高至0.02%以上，航空航天參數測量達到0.05%以上，計量精度和科學儀器達到的精度更是與時俱進。以提高測量的敏感度來說更是向單個粒子、分子、原子級發展。提高測量速度（回響速度），靜態0.1~0.02ms，動態為1us。提高可靠性，一般要求為（2~5）×104h，高可靠性要求2.5×105h。穩定性（年變化）±0.05%（高精度儀器）或±0.1%（一般儀器）。提高產品環境適應性，根據不同用戶的要求，有高溫、高濕、高塵、腐蝕、振動、衝擊、電磁場、輻射、深水、雨淋、高壓電、低氣壓等條件下的適應性。

學科排名

第四輪學科評估

第四輪學科評估於2016年4月啟動，按照“自願申請、免費參評”原則，採用“客觀評價與主觀評價相結合”的方式進行。評估體系在前三輪的基礎上進行諸多創新；評估數據以“公共數據和單位填報相結合”的方式獲取；評估結果按“分檔”方式呈現，具體方法是按“學科整體水平得分”的位次百分位，將前70%的學科分9檔公布：前2%（或前2名）為A+，2%～5%為A（不含2%，下同），5%～10%為A-，10%～20%為B+，20%～30%為B，30%～40%為B-，40%～50%為C+，50%～60%為C，60%～70%為C-。

A+	10003清華大學
A+	10006北京航空航天大學
A	10056天津大學
A-	10213哈爾濱工業大學
	10248上海交通大學
	10286東南大學
	10611重慶大學
B+	10110中北大學
	10183吉林大學
	10358中國科學技術大學
	10359合肥工業大學
	10614電子科技大學
	10698西安交通大學
	91002國防科技大學
B	10007北京理工大學
	10141大連理工大學
	10142瀋陽工業大學
	10186長春理工大學
	10356中國計量大學
	10384廈門大學
	10701西安電子科技大學
B-	10214哈爾濱理工大學
	10216燕山大學
	10217哈爾濱工程大學
	10287南京航空航天大學
	10288南京理工大學
	10595桂林電子科技大學
	10699西北工業大學
	10700西安理工大學
C+	10005北京工業大學
	10008北京科技大學
	10252上海理工大學
	10299江蘇大學
	10406南昌航空大學
	10486武漢大學
	10610四川大學
	11232北京信息科技大學
C	10280上海大學
	10491中國地質大學
	10497武漢理工大學
	11660重慶理工大學
	91019中國人民解放軍海軍航空大學
	91037中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
C-	10057天津科技大學
	10075河北大學
	10080河北工業大學
	10220東北石油大學
	10293南京郵電大學
	10500湖北工業大學
	10615西南石油大學
	11845廣東工業大學

第三輪學科評估

本一級學科中，全國具有“博士一級”授權的高校共27所，本次有19所參評；還有部分具有“博士二級”授權和碩士授權的高校參加了評估；參評高校總計33所。註：以下相同得分按學校代碼順序排列。

學校代碼及名稱	學科整體水平得分
10006 北京航空航天大學	91
10003 清華大學	89
10056 天津大學	87
10213 哈爾濱工業大學	85
10286 東南大學	80
10611 重慶大學	80
10614 電子科技大學	78
10110 中北大學	75
90002 中國人民解放軍國防科技大學	75
10007 北京理工大學	74
10183 吉林大學
10248 上海交通大學
10359 合肥工業大學
90035 軍械工程學院	71
10214 哈爾濱理工大學	70
10216 燕山大學
10288 南京理工大學
10186 長春理工大學	69
10699 西北工業大學	69
10142 瀋陽工業大學	68
10705 西安石油大學
11232 北京信息科技大學
10356 中國計量大學	67
10595 桂林電子科技大學
10610 四川大學
10057 天津科技大學	65
10299 江蘇大學
10500 湖北工業大學
11660 重慶理工大學
10336 杭州電子科技大學	64
10491 中國地質大學
10615 西南石油大學
10616 成都理工大學	63

第二輪學科評估

本一級學科在全國高校中具有“博士一級”授權的單位共21個，本次參評17個；具有“博士點”授權的單位共11個，本次參評4個。

還有2個具有“碩士一級”授權和3個具有“碩士點”授權的單位也參加了本次評估。參評高校共26所。

排名	學校代碼及名稱	整體水平得分
1	10056天津大學	94
2	10003清華大學	91
3	10006北京航空航天大學	85
3	10213哈爾濱工業大學	85
5	10611重慶大學	82
6	10335浙江大學	78
7	10248電子科技大學	77
7	10286東南大學	77
9	10110中北大學	75
10	10007北京理工大學	74
11	10358中國科學技術大學	72
12	10359合肥工業大學	70
12	10699西北工業大學	70
12	90002中國人民解放軍國防科技大學	70
15	10216燕山大學	69
16	10183吉林大學	67
16	10384廈門大學	67
18	10217哈爾濱工程大學	66
18	10288南京理工大學	66
18	10356中國計量大學	66
18	10486武漢大學	66
22	10005北京工業大學	65
22	10142瀋陽工業大學	65
22	10701西安電子科技大學	65
25	10459鄭州大學	64
26	10140遼寧大學	60