仪器工程的发展方向
(1)发展仪器科学已成为国家战略措施。
现代仪器仪表的发展水平是国家科技水平和综合国力的重要体现，仪器仪表的制造水平反映了国家的文明程度。为此，世界发达国家非常重视和支持仪器仪表的发展。美国、日本、欧洲等发达国家和地区早已制定了各自的发展战略并锁定了目标，以专项投入加速原始仪器的发明、开发、转化和产业化进程。发达国家的科学仪器发展已经从自发状态转变为自觉的、有针对性的政府行为。
(2)仪器技术是信息技术。
著名科学家钱学森明确指出:“信息技术是高技术发展的关键，高技术包括测量技术、计算机技术和通信技术。测量技术是关键和基础。”测量技术是仪器技术的重要组成部分，所以仪器技术就是信息技术。
(3)仪器技术是信息技术中的源技术。
信息技术包括三个部分:信息获取、信息处理和信息传输。其中，信息获取是通过仪器实现的。仪器中的传感器和信号采集系统是完成这一任务的专用设备。如果不能获取信息，或者不能准确获取信息，那么信息的存储、处理和传输就没有意义。因此，信息获取是信息技术的基础，是信息处理和信息传递的前提。仪器是获取信息的工具，作为信息源发挥着不可或缺的作用。没有仪器，就不可能进入信息时代。因此，仪器技术是信息技术中“信息获取—信息处理—信息传递”的源头技术，也是信息技术中的关键技术。
(4)仪器技术是现代科技的前沿技术。
锋利的工具能做好工作。第一代测试仪器是基于电磁感应基本定律的模拟指针式仪器。当电子管在50年代出现，晶体管在60年代出现时，基于电子管或晶体管的第二代测试仪器——分立元件仪器产生了。70年代出现了集成电路，产生了基于集成电路芯片的第三代仪器——数字仪器。随着微电子技术的发展和微处理器的普及，以微处理器为核心的第四代仪器——智能仪器在80年代迅速普及。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，测试技术与计算机的深度结合正在测试仪器领域引发一场新的革命。一种全新的仪器结构概念导致了新一代仪器的出现——虚拟仪器，进而产生集成仪器，进而从单一的仪器子系统发展到由多台仪器组成的大型测试系统。现代高科技的研发，如航空航天、遥感、生物工程、医疗、环保、新材料，以及各种基础科学实验，都直接依赖于仪器。现代仪器技术是知识创新和技术创新的基础。电子显微镜、质谱、CT断层扫描、J射线物质结构分析仪、光学相衬显微镜、扫描隧道显微镜等先进仪器的诞生，对人类科学研究起到了划时代的作用。纵观人类科技发展史，不难看出，重大科技成果的取得和新科学领域的开辟，往往是以测试仪器和方法的突破为先导的。
仪器科学技术在我国国民经济和科技发展中发挥着越来越重要的作用。起初，仪器作为测量仪器，促进了科学技术和生产的发展，同时在现代科学技术和生产力的推动下，成为一门完整的仪器科学技术学科。仪器科学与技术学科作为计量测试技术的集中体现，在当今中国国民经济和科技发展中的作用越来越明显。人们已经普遍认识到，仪器是工业生产中的“倍增器”，是科学研究中的“先锋”，是军事上的“战斗力”，是国家活动中的“物化法官”。
事实上，随着人类制造和使用的工具向高、大、精、尖发展，人类活动的规模和深度不断扩大和深化，人类已经不可能通过自己的感官、思维和身体器官直接观察和操作工具来达到既定的目标。仪器科学与技术的内涵仪器科学与技术是专门研究、开发、制造和应用各种仪器以延伸人类的感觉、思维和物理器官的科学技术学科。从而使人类具有更强的感知和操作工具的能力来面对客观物质世界，能够以最佳或接近最佳的方式发展生产力、进行科学研究、防治疾病和从事社会活动。仪器科学与技术学科作为一门工程学科，以仪器操作与应用的理论研究、新技术、新器件、新材料、新工艺的研究与应用为重点，体现了科学技术研究与产业发展在新型仪器及相关传感器、元器件、材料的研究与产业化中的紧密结合。近期，根据国际发展趋势和我国现状，仪器科学与技术学科主要包括:工业自动化测控技术和工业自动化仪器与系统；科学测试、分析技术和科学仪器；人体诊疗技术和医疗器械；信息测量技术和电气测量仪器(主要是电子测量仪器和电气测量仪器，包括仪器校准装置和测量基准)；特种检测技术和各种专用测量仪器，相关传感器、元器件、材料和技术。
根据仪器科学与技术学科的内涵和组成，仪器工程领域的科技和产业发展有以下主要特点:
(1)多种产品
据不完全统计，我国的仪器科学技术产品，如工业自动化仪表及控制系统、科学仪器、电气测量仪器及其他测量仪器等，已发展到13大类、145小类、800多个系列、16000多个产品品种；属于信息技术的电测量仪器有20大类，2000多个产品品种。还有23大类医疗器械，2000多个产品品种。相关传感器、组件和材料的种类数不胜数。
(2)要求产品的稳定性、可靠性和适应性。
信息技术的要素包括信息的获取、存储、处理、传输和利用，各行各业的信息获取都是通过仪器和科学设备来实现的。如果获得的信息不准确、不稳定、不可靠，就会使后续的存储、处理和传输失去意义，甚至出错，造成巨大损失。此外，许多部门要求对仪器、科技设备进行24小时连续信息采集，这对产品的稳定性和可靠性提出了特别高的要求。此外，仪器、技术和设备几乎运行在地球及其外层空间的任何地方，经常需要在有毒、强腐蚀、有爆炸危险或失重、高速的状态下执行监测监控任务，因此产品的环境适应性很高。
(3)技术指标和功能不断完善。
正如奥林匹克运动的口号是“更高、更快、更强”，仪器科学与技术学科在提高科学技术研究水平和相关仪器的技术指标和功能方面的追求是无止境的。测控技术及相关仪器的技术指标是一个国家仪器科技水平的量化标志。在扩大探测范围方面，比如电压从纳伏到百万伏；从超导到1014ω的电阻；谐波测到51次，加速度为10-4-104g；测得频率为1012hz；压力测量到108Pa等。温度测量范围从接近绝对零度到108℃等。在提高测量精度指标方面，工业参数测量在0.02%以上，航空航天参数测量在0.05%以上，测量精度和科学仪器达到的精度与时俱进。为了提高测量的灵敏度，正在向单个粒子、分子、原子的水平发展。提高测量速度(响应速度)，静态0.1-0.02 ms，动态1 μ s .要提高可靠性，一般要求是(2-5)×104h，高可靠性要求是2.5×105 h .稳定性(年变化)
(4)大量采用高新技术。
仪器作为人类认识和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，作为研究、开发、制造和应用仪器的学科，新的科研成果和发现(如信息论、控制论、系统工程理论、微观和宏观世界研究成果)和大量的高新技术(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，)已成为仪器科学技术发展的重要推动力。仪器不仅成为高科技新产品，而且集成新原理、新概念、新技术、新材料、新工艺等最新科技成果的仪器、装置和系统层出不穷。
(5)仪器和测控单元小型化、智能化，可独立使用、嵌入式、网络化。
仪器和测控单元大量采用传感器、大规模和超大规模集成电路、计算机和专家系统等新型信息技术产品，并不断向小型化和智能化发展。从“芯片仪器”、“芯片实验室”、“芯片系统”的出现来看，仪器和测控单元的小型化、智能化将是长期发展的特征。从应用技术来看，小型化、智能化的仪器仪表和测控单元的嵌入式连接和联网应用技术受到了重视。
(6)仪器测控范围向立体化、全球化拓展，测控功能向系统化、网络化发展。
随着仪器测控既定领域向立体化、全球化乃至行星化发展，仪器和测控装置不再是单一装置的形式，必然会向测控装置系统化、网络化方向发展。例如，在大型水电站的测控系统中，仅检测大坝安全的传感器就有上千个，此外，每台发电机组的状态和水位的检测控制点(I/O测控点)也会超过1万个。为了实现大型水电站的正常发电和输电，需要将各测控点的测控装置形成网络化结构，形成有机的测控网络系统。再比如卫星测控系统。人造卫星上有数千个传感器。首先需要与卫星上的各种测控设备组成完整的自动测控分系统，然后与多个地面站的测控系统组成广域测控系统。
(7)便携、手持、个性化仪器有了很大发展。
随着生产的发展和人民生活水平的提高，人们越来越关注自己的生活质量和健康。检测与人民生活密切相关的各种商品和食品质量的仪器以及预防和治疗疾病的各种医疗仪器是未来发展的重要特征。现场和实时在线科学仪器，特别是家庭和个人使用的健康状况和疾病预警仪器将得到很大发展。(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的最新科技成果，特别是结合材料、微电子、光电子、生物化学、信息处理和大规模集成电路、微纳加工、网络等各种新技术，发展新的微弱信号灵敏度、传感、探测和融合技术、物质的原子和分子检测技术、复杂样品的联合分析技术。生命科学的原位、在体、实时、在线、高灵敏度、高通和高选择性检测技术，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，健康状态监测、早期诊断和治疗、无损诊断、无创和低创直视诊断和治疗，精确定位治疗技术，新兴学科的测量技术，各种应用领域的特殊、快速和自动化检测和测量。这些科技发展趋势体现在以下几个方面。
1)结合微电子和MEMS技术，实现了传感单元和信号调理电路的集成，有利于传感单元微弱信号的检测、放大和处理，大大缩小了传感器体积，有效提高了传感器的抗干扰能力。
2)结合纳米技术，基于传感器实现的新方法，采用纳米结构或纳米材料的一些典型特征，设计出灵敏度极高的痕量检测微系统。
3)结合生物技术，开发用于疾病检测、生化分析、有毒有害物质检测等领域的微生物和化学传感系统。
4)结合网络和通信技术，发展有用信号增强和原位、体内、实时、在线、高灵敏度、高通和高选择性检测的网络化传感技术和微弱信号融合技术。
5)结合太赫兹辐射技术，发展太赫兹光谱探测、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、生产监控、生物医学应用等领域。太赫兹辐射(T射线，波长为30-3000μm的电磁波)可以像X射线一样通过一些物质“看到”背后的物质。T射线的光子能量极低，不会电离人体和其他物质。大多数包装材料，如纸张、碳板和塑料，对T射线是透明的，而金属和含水的材料不能透过T射线。T射线成像可用于透视包装货物内部物体的T射线图像，可应用于机场的安全检查和人体内受损或破损器官的检查。
6)结合分子影像学，发展了活体可见光成像分析和小动物光学分子成像分析技术，可实现无创、实时、活体、特异、精细(分子水平)的成像分析。
7)结合表面增强拉曼散射(SERS)技术，发展了针尖增强拉曼显微分析和生物芯片SERS分析技术，具有灵敏度高、干扰小的特点，适用于研究界面效应，可以解决生物化学、生物物理和分子生物学中的许多检测问题，有望解决超高灵敏度分析问题，甚至单细胞和单分子分析。
8)结合核磁共振技术，发展新的核磁共振波谱分析和核磁共振成像分析技术，提高灵敏度、空间分辨率和时间分辨率。其中，高时空分辨率成像技术直接导致了脑功能成像新研究领域的形成。
9)结合像差校正技术，发展了电子和粒子束微区分析技术，利用电子和粒子束对样品的表面形貌、原子分子结构、元素组成和化学状态进行探测和分析。电子和粒子束微分析技术广泛应用于材料科学、微电子学、化学与催化、环境保护、能源、生命科学等领域，其分辨率不断提高。点分辨率已经超过了1A的极限，能量分辨率达到了0.1eV。
10)结合生命科学技术，发展了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)以生命科学、化学科学和信息科学的发展为基础，发展生物芯片检测分析技术和微流控检测分析技术，是目前发展迅速的高技术和科技前沿领域之一，是未来生命科学、化学科学和信息科学发展的重要技术平台，可提供生命信息的微观全分析系统；通过分析仪器的小型化、芯片化、集成化，分析效率提升百倍千倍，样品和试剂的消耗大幅降低。其最终目标是在一个芯片大小的空间内实现化学实验室的所有功能，即所谓的“芯片实验室”，受到科技界的高度重视。
12)将控制技术、通信技术、计算技术和制造技术相结合，发展高性能测控技术，使仪器科技产品测量精度高、功能丰富，工业控制系统具备适应超大规模、快速响应、核安全等各种复杂工况所需的功能，软硬件结合，向控制优化、管理优化、工程集成方向发展。大型控制系统具有大量工业自动化设备的协同应用和管理功能，能够将不同厂家生产的各种仪器仪表无缝集成到一个协同系统中，满足用户的要求。
13)结合纠错与自校正、自适应与自诊断理论，以新器件、新材料的应用为基础，开发高可靠性、高适用性测控技术及其产品，使仪表科技产品的可靠性提高几个数量级，适用于高温、高压、高压差、强腐蚀、强辐射、强腐蚀、强毒性、多相流等复杂工况和恶劣环境。现场仪器仪表复杂、脆弱、难维护的状况正在发生变化，有仪器技术产品在使用寿命期内不需要调整和维护。
14)结合纳米技术的发展，发展纳米测量技术，建立纳米测量测试标准。
15)结合量子物理的发展，进行基于量子物理的测量标准的建立和完善。
(2)工业领域的发展趋势
仪器科技产品的国际发展趋势是小型化、数字化、智能化、集成化和网络化，产品性能向高精度、高可靠性和高环境适应性的目标推进。人机界面更加方便人们操作和使用，与人类生命健康相关的各种仪器科技产品有望得到极大发展并进入家庭。家庭、社区和医院的网络化将使医疗保健和疾病诊疗从医院向社区和家庭发展。
仪器科技产品小型化的发展趋势主要依赖于微机电系统(MEMS)的微/纳米制造技术和微电子ic制造技术，使仪器科技产品可以将机械、传感、测量和控制元件集成在一个芯片上，并可以按照微电子IC的批量加工技术制造。
随着微电子技术、计算机技术和人工智能技术的发展，仪器科技产品的数字化和智能化发展趋势正在进步，这进一步将仪器科技产品与数字处理器、VLSI、PC技术和人工智能技术相结合。国际先进的数字化、智能化仪器系统以数字信号处理系统(DSPS)为代表，以DSP为核心，配合先进的混合信号电路、专用系统集成电路、元器件和开发工具，形成整个应用系统的完整解决方案。在数字化、智能化的发展趋势中，硬件和软件处于同等重要的地位，硬件是基础。新器件、新工艺的使用，特别是超大规模集成的新器件，可以使以前无法实现的目标成为可能，因此新器件的采用可以成为产品竞争的重要筹码。另一方面，软件在智能仪器的发展中起着越来越重要的作用。现代仪器设计中软件的工作量已经占到70%-80%，在一定程度上决定了仪器的功能和性能。软件可以完成性能指标补偿、自动测试、自检、自诊断、数据采集、控制、传输和显示等功能。有些测评测试，比如电脑和光盘，主要是通过软件来完成的。软件将成为未来智能仪器发展的重要方向。未来10年，更高程度的智能应该包括理解、推理、判断、分析等一系列功能，是数值、逻辑和知识结合的结果，智能的标志是知识的表达和应用。
仪器科技产品的集成化和网络化发展趋势是基于总线技术、开放的仪器及其模块互连标准和通信技术，包括测试软件的标准化和规范化，使自动测试系统的组成扩展到批量生产和军事工程领域，能够提供测试所需的系统方案或系统集成能力。
仪器技术始终以各种高新技术为发展动力，运用新原理、新概念、新技术、新材料、新工艺等最新科学技术集成新仪器、新器件。将多种高新技术用于仪器，使得仪器仪表学科对高新技术最为敏感，其跨学科性质和多技术融合的特点越来越鲜明。