科学技术对经济发展和社会进步起决定性作用吗_百度知道为什么说科学技术在社会发展中的作用是巨大的
收最佳答案科学技术在社会发展中的作用科学技术是人类社会的一种特殊的社会现象和社会活动,它是在人类实践基础上产生的,又反过来影响着人类社会.正如马克思“把科学看成是历史的有力的杠杆”,看成是“在历史上起推动作用的、革命的力量”.那么什么是“科学”“技术”呢?科学是指对客观世界的认识,是反映客观事实和客观规律的知识体系及其相关的活动,它分为自然科学、社会科学和思维科学；技术有广义和狭义之分,广义的技术包括生产技术和非生产技术,狭义的技术是指生产技术,即人类改造自然、进行生产的方法和手段.
人们一般总是把科学与技术联系在一起,这表明科学与技术之间有着密切的联系,但二者又有明显的区别.科学是一种精神活动现象,属于意识形式范畴,它是人们对客观世界规律的理性认识；技术是科学知识在生产过程中的应用,它是人类在认识世界和改造世界过程中积累起来的经验、方法、技巧、工艺和能力等的总和,是物化的科学.长期以来,科学和技术的革命总是平行地分别发生的.从19世纪开始,特别是在当代,科学革命与技术革命的联系日益密切,科学革命与技术革命已经一体化.“科学技术革命”反映的正是这一崭新的社会现象.但是,科学技术是一柄“双刃剑”,它在给人类社会带来前所未有的繁荣的同时,也产生了负面效应,给人类的生活造成了巨大的祸害.
科学技术对社会发展的积极作用主要表现为科学技术对社会发展的推动作用：一、科技革命推动生产方式的变革.首先,科技发展促进劳动资料（主要是生产工具）的变革,例如炼铁技术的发展使得铁器应用于农业生产,代替了了石器工具；机械农机的使用代替了手工农具.其次,科学技术促进劳动对象的变革.例如：海洋探测技术的发展是人类的生产活动扩展到海底,航空航天技术的发展使人类的步伐迈向了广阔的宇宙,纳米技术是人类有了更多更新的生产资料等.第三,科学技术的发展促进劳动者科学文化素质的提高.二、科学技术发展是现代社会生产及经济发展的主要推动力和增长点所在.最明显的是科学技术发展推动产业结构的变化,自从工业革命后大机器生产代替了手工劳动,工业迅速发展,逐渐超过了农业的的比重,第三次科技革命后第三产业不断发展,成为比重最大的产业.三、科学技术的发展推动生活方式的变革.例如改变人们的交往方式、消费方式、学习方式、休闲方式以及娱乐方式. 科学技术是先进生产力的重要标志,是一种社会活动,是在人类实践基础上产生的,又反过来影响着人类社会.首先,了解一下科学技术的概念.科学技术是一个复合概念.科学是指对客观世界的认识,是反映客观事实和客观规律的知识体系及其相关的活动,它主要分为自然科学、社会科学和思维科学.技术有广义和狭义之分,广义的技术包括生产技术和非生产技术,狭义的技术是指生产技术,即人类改造自然、进行生产的方法和手段.科学活动是一种认识性或精神性活动,属于意识形式范畴；技术是一种生产性、实践性活动,是人类在认识世界和改造世界过程中积累起来的经验、技巧等.总之,科学和技术是辩证统一的整体.
辩证学告诉我们,事务都具有两面性.无例外地,科学技术的社会作用也是具有两面性的,即积极地推动作用和消极地抑制作用.马克思曾概括：科学是历史的有力的杠杆,是在历史上起推动作用的革命力量,是最高意义上的革命力量.我们论古谈今,可以发现其引起的社会巨大进步.一、科技革命对生产方式产生了深刻影响.其一,科技发展促进劳动资料（主要是生产工具）的变革,例如：炼铁技术的发展使得铁器应用于农业生产,代替了了石器工具；机械农机的使用代替了手工农具.其二,科学技术促进劳动对象的变革.例如：海洋探测技术的发展是人类的生产活动扩展到海底,航空航天技术的发展使人类的步伐迈向了广阔的宇宙,纳米技术是人类有了更多更新的生产资料等.其三,科学技术的发展促进劳动者科学文化素质的提高.二、科学技术是现今经济和社会发展的主要推动力量.三次技术革命告诉我们科学技术引起产业结构的变化,例如：工业革命后大机器生产代替了手工劳动,工业迅速发展,逐渐超过了农业的的比重；第三次科技革命后第三产业不断发展,成为比重最大的产业.三、科学技术影响着人们的生活方式.例如：现代信息技术为人们提供了更为方便、快捷的处理、存储和传递信息的手段；劳动生产率的提高给予人们日益增多的闲暇时间,即人们能够更多地从事各项事业的创造性活动.但是,科学技术是一柄“双刃剑”,它既通过促进经济和社会发展以造福人类,也在一定条件下产生了负面效应,给人类的生存和发展带来了消极后果.例如：科技发展使武器装备越来越先进,却在两次世界大战中给我们带来了巨大的损失；霸权主义者利用现代科技武器入侵他国,造成大量生命财产的损失；计算机的发明便利了我们信息的交流,却也使得无数青少年陷入非法网络的泥沼无法自拔；农业中滥用农药、化肥导致土壤板结；科学技术的发展促进了经济的发展,却带来了危及地球生命和人类社会的“全球问题”.爱因斯坦曾分析指出：为其在人的理智发展中所取得的进步而自豪.当然,我们一定要注意,切不可把理智奉为我们的上帝；它固然有强有力的身躯,但却没有人性.只有对科学技术有了清楚的认识,我们才能更好的在经济和社会发展中做到有所为、有所不为.简单说来,通过科学技术发展经济与环境能源是相互影响、相互制约的.发展经济可以为保护环境提供物质保障,但若一味的发展经济,而不注意保护环境,又会破坏环境,反而会影响经济的发展；马克思主义认为科学技术是历史上对社会发展起巨大推动作用的进步的力量,在当代社会,科学技术的作用更为重要,因为科学技术是第一生产力.但是生产力对社会的作用要通过与生产关系的矛盾运动,通过经济基础与上层建筑的矛盾运动来展开的.生产力的作用与社会制度以及人的价值观念是分不开的.因此我们在坚持先进生产力对社会的巨大推动作用的同时,必须坚持先进文化的发展方向,坚持广大人民群众的根本利益.科学的发展要与人的发展以及社会的发展、环境的发展统一起来,只有在科学技术、社会、人的相互作用的系统中,我们才能全面发挥科学技术的作用.科学悲观主义和科学乐观主义的共同问题,就是只见物不见人.马克思主义要求又见物又见人,并要由人来控制物的发展,使科学技术的发展受到人的控制.一、科学和科学技术革命 1、科学、技术 科学是一种特殊的社会意识形式,它是关于自然、社会和人类思维及各个领域或各个方面的整体规律性知识的理论体系.科学是知识的理论体系,是关于事物运动规律的知识. 从研究对象、内容和认识职能看,科学一般分为自然科学、社会科学、思维科学等.其中每一个领域又有许多分支学科,它们相互联系、相互影响、相互渗透,共同构成了科学体系.作为上述每一个独立的学科,都有自己特定的研究对象. 自然科学是以自然界的各个领域为研究对象,研究自然界各个领域的运动,变化和发展规律； 社会科学是以人类社会生活的各个领域或各个方面为研究对象,研究社会生活的各个领域或各方面运动,变化和发展的规律； 而思维科学则是以人类思维为研究对象,研究人类思维的形成和发展的规律.随着科学的发展和社会实践的需要,尤其是 20世纪中期以来,相继出现了一些边缘科学,综合科学,横断科学等. 科学具有意识功能. 科学活动本质上是社会的协作过程,体现着社会的一般劳动. 科学活动的突出特点在于它的创造性,不断创新是科学活动的生命力之所在. 技术是人们为了特定的目的,在改造和控制自然的实践中所创造的劳动手段、工艺方法以及运用这些手段和方法的知识、技能的总和.与科学相区别,技术不仅仅是知识形态的东西,而且是自然科学知识在生产过程中的应用,表现为生产工具、仪器、工艺流程,以及管理方法生产能力等.技术在生产过程中直接作用于劳动对象,是直接的生产力. 2、科学技术革命 科学革命是指科学概念、科学理论和科学方法发生了质变,是传统知识、理论和方法发生了重大危机,是一系列新发现导致新概念、新理论和新方法的建立.技术革命则意味着劳动工具、生产工艺、管理技巧发生了质变,是人们改造自然的手段、方法、能力产生了质的飞跃.现代技术革命的核心内容是电子技术的发展,尤其是微电子计算机的广泛应用,由此形成了一系列新兴的技术群落：原子能技术、光导纤维技术、宇宙空间技术、海洋开发技术、生物工程技术、人工智能等等.而这一切又是与现代科技革命密切结合、合二为一的.因此,人们称之为科学技术革命. 现代科技革命同以往的科技革命相比较,显示出以下基本特点： 第一,现代科技革命是以多种技术组成的技术群出现的. 第二,现代科技革命加强了科学、技术、生产一体化发展的趋势. 第三,现代科技革命的实质是智能革命. 二、科学 技术革命推动社会发展的机制 通过促进人们的生产方式,生活方式和思维方式的变革来推动社会发展的. 1、科技革命推动劳动方式的变革 科技革命对劳动方式的影响,是通过生产力的发展来实现的. 首先,现代科技革命使生产力的构成要素发生了质的变革,从而极大地推动了社会生产力的发展. 其次,科技革命导致了产业结构的重大调整. 2、科技革命推动了生活方式、思维方式的变革 首先,现代科技革命推动了生活方式的变革. 其次,科技革命推动人们思维方式的变革.技术革命就是这样通过变革劳动方式、生活方式和思维方式而形成的一股合力,有力地改造着社会活动主体——人,从而推动着社会的发展.其中劳动方式的变革具有决定的意义. 3、科技革命给人类带来的问题及应对 科学技术是一把双刃剑,它给人类带来巨大福祉的同时,也给人类带来了种种意想不到的负面影响.科技的价值和伦理问题最为突出. 随着高科技的发展,用机器运转全面取代人的躯体活动,用电脑代替人脑工作,用各种人造物取代自然物,人类不断用“技术物”来超越自身,使人类从劳动的“苦役”中解放出来.然而这种“技术化生存”在减轻人的负重之时也导致了人对技术和技术物的依赖,这种依赖性将无情地而又必然地上升为技术对人的控制,而人类受控的直接结果将是人类自由度的剧减.当现代生物技术能够让人类完全可以创造生命时,它也把人类进化推向骚乱的边缘.可见,现代科学技术的危机,实质上是价值危机、伦理危机.因此,科学技术的研究与应用必须受到一定的、合理的制约. 第一,做好科技评估工作. 第二,建立道德约束体系. 第三,大力发展人文科学.总之,科学技术对人类产生的后果是双重的,它让人类控制自然的同时,自身也受到了前所未有的奴役和束缚.所以,必须将科技的物质奇迹与人的精神需求融合起来,重新建构起科技发展与人类发展的生态平衡.充分发扬人文科学,尤其是马克思主义哲学的价值批判功能,引导和制约科学技术发展的方向,使其从“离人的发展”转向“为人的发展”. 三、科技革命与社会革命的辩证关系 科技革命是现时代的世界性潮流.科技革命与社会革命的关系已成为现时代的重大理论课题.其原因不仅在于这个问题本身就具有的综合性,而且还在于这个问题客观上所具有的迫切性. 1、科技革命与社会革命的联系 科技革命是对科学革命和技术革命的总称.它是指人们认识客观世界和改造客观世界的飞跃,它表现为科学观念的变革,科学基础理论的突破,重大的科学发现和新技术的开发及应用.而社会革命是指代表生产力发展要求的革命阶级用革命的手段推翻反动阶段的政治统治,用先进的社会制度代替腐朽的社会制度,从而解放生产力的社会变革.它是社会政治制度、经济制度的根本变革,是社会发展中质的飞跃,是社会由低级向高级发展的决定性手段和环节.把科技革命和社会革命这两个不同性质的过程联系起来的条件来自相互联系的两个方面：科学技术的社会功能和社会革命所必需的物质前提. 从现时代看,科学技术主要有四种社会功能： 一是认识功能,即科学技术是人们对自然界的认识进一步发展的基础,它不仅推动了哲学、社会科学的发展,而且往往是人们思想解放的先导. 二是生产功能,即科学技术不仅可以转化为直接的生产力,而且还是第一生产力,从根本上改变着生产工具,推动生产力的发展. 三是经济功能,即科学技术的进步对产业结构、产品结构以及劳动力结构具有决定性的作用 四是政治功能,即作为第一生产力的科技革命以生产关系为中介,要求改变上层建筑以至整个社会制度.其中,生产功能对社会革命起决定性的作用.因为,科技革命所引起的社会变化,首先是从生产过程开始的. 科技革命与社会革命的联系还取决于社会革命本身的特征.科学技术作为一种相对独立的知识体系必然受到社会条件,尤其是社会经济条件、政治制度的制约.同时,社会革命又需要一定的物质前提,而现代社会革命的物质前提必须是建立在科技革命的基础之上. 在今天,科技革命本身已经纳入到了社会革命的总过程之中.科技革命是整个社会革命的起点,社会革命是科技革命发展的必然趋势和最终结果.具体表现： 第一,科技革命不仅是改造自然的手段,而且是改造社会、推动历史前进的革命力量.科技革命对社会制度的变革（社会革命）往往具有先导作用. 第二,科学技术革命性的发展深深地植根于无产阶级和劳动人民的伟大创造力之中. 纵观人类历史的发展过程,科技革命和社会革命虽然先后发生的次序不同,也表现了现代社会运动形式的多样性.但是无论在那一种社会发展格局下,科技革命都是建立共产主义社会物质前提的有机组成部分.
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、影响.答：科学技术的经济作用：⑴首先是生产力功能,科学技术通过它对生产力诸因素的渗透作用和结构作用,显示了它生产力发展的第一位的主导作用.⑵科学技术在推动人类物质文明的建设中日益发挥着决定性的作用,它推动了人类物质生产水平的提高,物质产品日益丰富,物质生活不断改善,物质文明持续进步,并在此基础上促进了人们的精神生活.在现代社会条下,科学技术的生产力功能更加突出,科学技术已经成为影响经济增长的决定性作用,显示了科学技术的巨大的经济.科学技术的社会价值：⑴科技与生活质量①科学技术满足了人们的基本需要：提高人们的衣食质量；促进了人类身体健康；使人类的住行和信息交往现代化；减轻了人门的劳动负担②科学技术对人类精神生活的影响首先在于科学技术特别是科学本身,科技对人类精神生活的作用,在很大程度上是间接的；⑵科技与社会文化科技发展的成果是科技知识的物化,科技水平制约着文化设施的结构特征；科技又推动着社会教育的发展：【①科技本身是教育的基本内容②为社会教育提供了基本手段③促进了教育结构的发展④为国外学术交流创造了有利条件】；科学技术提高人们的文化素质或文化气质、文化修养.⑶科技对社会意识形态的影响科学技术作为历史发展的杠杆,其重要的社会功能,就是能引导人们的精神世界和思想观念的变革,并且为人们的意识形态活动提供必要的手段和条件.科学技术与哲学宗教艺术的关系尤为密切.⑷科技与社会进步 ①科技改变着社会的劳动结构、产业结构；科技对社会结构社会关系的影响,不仅局限于一国之内,还表现在世界格局上.②近现代的科技对完善社会管理起着重要作用,管理与科技在社会进步中的作用是互补的.③科技的发展对社会政治的性质和内容没有直接的作用,但它影响到政治生活的各个方面,包括促进政治的民主化和社会进步.
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测试技术的社会作用及发展方向
作者：天津大学 张国雄 裘祖荣
1.测试技术在社会发展中的作用1.1 测试是现代生产的推动器生产力是社会发展的决定因素，一个国家的国力首先取决于它的生产能力，特别是它的制造能力，而测试技术是决定制造水平的因素之一。自古至今，衡量生产水平的两大指标一直是质量和效率。测试对于保证质量的重要性是不问可知的，没有测试就无法评定产品质量的优劣，更无从保证产品的质量。何况现代生产都是通过测试，实现反馈，控制产品的质量。生产效率同样也离不开测试。一台高速切削机床必须要有良好的轴系，包括回转精度、动平衡等，而这一切都需要测试。生产效率是以每一个人在单位时间内的产值来衡量的，为了进步生产效率必须实现自动化。制造业的自动化起源于上世纪初，主要是利用凸轮、挡块等在纺织、钟表等大规模生产中实现刚性自动化。科学技术的进步要求产品不断更新、工艺技术不断进步。这种刚性自动化在多数情况下已经成为生产发展的障碍，现代的自动化是柔性自动化，越是柔性的系统越需要丈量。没有丈量就无法获得反馈信息，正确、正确地控制工艺过程和执行部件的运动。生产过程包括物质流、能源流与信息流，其中信息流是最活跃的，物质流与能源流在信息流的指挥下运动。信息技术与制造技术的融合是机械制造技术发展的主要方向，这些年制造业的最大进步是实现制造业的信息化，而作为提供源头信息的测试技术在这里起关键作用。越是现代化的企业，测控设备在总投资中的比例越大。例如，宝山钢铁公司建设中仪器仪表测试装备占总投资1/3。仪器仪表、测试装备对整个国民经济的推动作用很大。国家中长期科学技术发展规划指出，仪器仪表是国民经济的倍增器。美国上世纪90年代仪器仪表只占产业总产值4%，但它对国民经济的影响面占66%。作为自动化的进一步发展就是智能化。智能化生产要求生产过程能自动适应环境、原材料、工具和装备条件的变化，使生产系统工作在最佳状态，获得最优的产品与效益。智能化生产要求在整个生产过程中，对环境、原材料、工具和装备的状态进行检测，并在此基础上做出决策，使生产过程按最佳方式进行。在2002年的国际生产工程学会（CIRP）第52届年会上，德国H K Toenshoff教授做了题为“磨削中的过程控制”的主题报告。磨削过程是一个相当复杂的加工过程。加工精度要求高、机床转速高、砂轮磨损快、影响因素多，因而磨削中的过程监控也显得特别迫切。磨削中的过程监控包括三个方面：（1）及时发现磨削过程中的任何不正常现象，防止废品与事故；（2）根据丈量得到的数据，实现过程的优化与最佳控制；（3）根据测得的磨削过程输进与输出参数建立磨削过程的模型。为了精确获得工艺状态数据，要求丈量位置尽可能靠近磨削刃，通过在砂轮内部安装微型传感器，实现了温度、切削力、振动等多参数丈量，然后通过数据处理、判定和控制于一体的智能系统，来实现以最小的代价获得最优的产品质量。所以精确测试是智能控制的关键。1.2 没有测试，就没有科学国力竞争的关键是科技水平，我国与发达国家的差距也主要是科技上的差距。我国已将科技兴国作为我国的基本方针，而测试技术是科学发展必不可少的手段。伟大的化学家、计量学家门德列耶夫说过：“科学是从丈量开始的，没有丈量就没有科学，至少是没有精确的科学、真正的科学”。我国“两弹一星”元勋王大珩院士也说过：“仪器是熟悉世界的工具；科学是用斗量禾的学问。用斗往量禾就对事物有了深进的了解、精确的了解，就形成科学”。科学上的发现和技术上的发明是从对事物的观察开始的。对事物的精细观察就要借助于仪器，就要测试，特别是在自然科学和产业生产领域更是如此。在对事物的观察、测试基础上经过分析推导，形成熟悉。到这一阶段还只能是假说、学说。实践是检验真理的唯一标准，只有在经过测试和考核，才能真正形成科学，所以说在科学发展的哪一阶段都离不开测试。国家中长期科学技术发展规划指出，仪器仪表和测试是"新技术革命"的先导和基础。纵观科学发展史和科技发明史，很多重大发现和发明都是从仪器仪表和测试技术的进步开始。从20世纪初到现在，诺贝尔奖颁发给仪器发明、发展与相关的实验项目达27项之多。众所周知，没有哈勃看远镜就难以进行天体科学的研究，天体科学上的很多重大发现都是依靠哈勃看远镜的观测而得到的。扫描隧道显微镜的发明对纳米科技的兴起和发展可以说起到决定性作用。苹果落在牛顿的脑袋上，启发了牛顿的灵感。但真正导致万有引力的发现还是星球的运动。按照牛顿第一定律，在没有外力作用下，月亮应该做等速直线运动，为什么月亮不飞出往，而是绕地球转动？这是困惑牛顿的一个题目。只有在有向心力作用的情况下，月亮才会绕地球转动。苹果落在牛顿的头上，启发牛顿意识到一定是地球对月亮有一个引力。牛顿根据他假设的万有引力公式和向心力的公式进行了计算，由于当时丈量技术的限制，牛顿没有获得正确的答案。牛顿是一个科学家，没有得到实践证实的东西，还不是科学，他没有发表。只有在他故往之后，由于测试技术的进步，在测得了地球与月亮的较精确的间隔和地球的质量的情况下，万有引力学说才得到了证实，是他的学生发表了牛顿论文，使牛顿万有引力成为科学。测试在将“学说”发展为科学中往往起着关键作用。1.3 测试在信息科技中的地位当今时代是信息时代。信息科技包括信息的获取、处理、传输、存储、执行。测试是科技、生产领域获取信息的主要手段，在这个信息流中处于源头位置，所以从一定意义上说，没有测试，信息科技就成了无源之水、无本之木。处于源头的信息是最微弱、最轻易受到干扰的。信息的正确性首先取决于源头信息，取决于测试。为了进步所获取信息的正确性，现代的测试系统往往还包括信息的预处理、预存储、传输和控制，把从信息的获取到控制作为一个整体来对待。谈到信息科技，人们往往首先想到的是计算机。信息时代的主要标志是高性能的电子计算机的发展与广泛应用。确实，高性能计算机的发展将信息处理和存储技术发展到空前高度，使信息流在推动科技和生产的作用发生了革命性的变化。需要指出的是，计算机的发展也离不开制造技术和测试技术。计算机的性能指标首先是它的运算速度和存储容量，这些都取决于在一块芯片上能集成多少个晶体管，后者又取决于大规模集成电路的线条能做得多细。目前，大规模集成电路的线宽已做到0.1μm左右，进一步的发展要求将线条做到纳米级。着名的摩尔定理说芯片上开关器件的密度每18个月翻一番，实在这是在N Taniguchi于1974年提出的制造误差按指数曲线下降的猜测基础上得出的。正是精密工程按N. Taniguchi猜测的曲线发展，保证了计算机产业的发展，保证了摩尔定理的兑现。一度困扰大规模集成电路发展的是芯片引脚数目的限制，正是机械产业提供的端面安装技术、测试技术提供的端点球形与平面性的正确丈量，使大规模集成电路实现了引脚数目的突破。1999年，笔者在美国完成了一项光学三坐标丈量机和光刻机误差补偿误差的研究工作。该研究利用一块标准网格板，通过网格板的翻转和转动，可以确定光学三坐标丈量机和光刻机误差的各项误差，并对它们进行误差补偿。通过误差补偿可使光刻机的误差减小一半，从而使集成电路的密集度增至4倍。从这一成果也可以清楚地看到测试技术在促进计算机发展中的作用。1.4 国防和高科技的发展离不开测试现代的战争是信息战。无论是在科索沃，还是伊拉克，美国使用的主要武器都是激光制导武器。在现代的战争中，仪器仪表的丈量控制精度决定了武器系统的打击精度。仪器仪表的测试速度、诊断能力决定了武器系统的反应能力。无论在伊拉克，还是在巴勒斯坦，美国和以色列经常采用定点杀伤。所谓定点杀伤就是根据探测到的信号进行瞄准、发射和跟踪。美国还在发展一种称为反导弹的战略计划，它的基本思想就是精确、快速探测对方发射的导弹，并在此基础上发射自己的火箭进行拦截。测试是这一战略思想的技术基础。一部现代的汽车有五、六十个传感器，飞机、火箭、宇宙飞船上何止几百、几千个传感器。一架飞机、火箭、宇宙飞船从它的加工到装配一步也离不开检测，飞机、火箭、宇宙飞船的加工和装配精度是人命关天的。火箭在现场安装、预备发射都离不开检测。俗话说，差之毫厘，失之千里，这是一种形容；而今火箭、宇宙飞船的发射差之毫厘，失之又何止千里？在发射场上精确找正并发射后，由于大气和其它天体、气象等因素的影响，火箭、飞船还可能偏离预定的轨道。需要不断地检测航行的轨迹，进行校正。不仅要按丈量结果校正航行轨迹，还要按测得的加速度控制燃料和气体的排放，以保证飞行轨道的正确，而对所有这些检测的精度和速度响应的要求是极高的。国家中长期科学技术发展规划指出，运载火箭的试制费一半用于仪器仪表，由此可见测试技术在发展航天、航空、国防等高科技中的作用。我国已经成功地发射了5艘宇宙飞船，还将实现嫦娥登月计划。除了第五艘飞船是载人的以外，其它4艘的主要任务就是收集数据，为载人航天飞行做好预备。只有有了充分的数据，弄清宇宙飞行的规律，才能保证飞行的安全，达到探索宇宙空间的奥秘，为人类服务的目的。在宇宙飞船上和在空间站上需进行多种多样的科学实验，要通过测试获得所需要的实验数据。应当说今后的载人宇宙飞行、登月计划、到其它星球的探索，很重要的任务，甚至主要任务，还是在测试。只有通过测试，才能了解宇宙，开发宇宙。以宇宙飞行为例，它不仅包括宇宙飞船，还包括许很多多地面观测站、测控船。可以推测，在宇宙飞行实施中，花在仪器仪表和各种观测站的用度不会小于一半。核武器和核产业的发展同样离不开测试。核聚变与核裂变相比，不仅具有更高的能量转换效率、能开释更巨大的能量，而且是更清洁的能源，这对核产业是十分重要的。目前世界上只有美、俄、中等少数几个国家把握核聚变技术。利用飞秒激光脉冲激励、泵浦核聚变反应是国际上十分引人注目的一个研究方向，由于飞秒激光脉冲具有非常高的瞬时功率。为了获得高的激励功率和激励效率，需要将几十路飞秒激光束同时精确瞄准一个直径仅为几百微米的空心靶球的球心，这是一个要求很高的几何量测试题目。当然在整个核反应过程中还有更多其它重要的测试题目。在谈论当今时代的高科技时，不能不提及纳米科技和微机电系统。宇宙飞行往大的方向探索宇宙空间的奥秘，而纳米科技和微机电系统则向小的方向，包括分子、原子领域探索世界的奥秘。在纳米量级已是对单个或少量分子、原子进行操纵。纳米结构的物质表现了很多的独特性能。这些性能在材料科学、医学等很多领域有重要应用。例如，纳米结构的材料在硬度、密度、强度、延展性、导热性、磁耦合、催化能力、吸附选择性以及电学和光学性能均有很大增进。例如纳米碳管的抗拉强度比钢高20倍，而强度质量比为钢的50多倍。将这些材料用在航空、航天上，用在人体上显示出十分巨大的优越性。纳米粒子、纳米薄膜也显示了其很多独特性能，纳米科技正在带动一场新的科技革命。纳米是一个尺寸量度，只有能观测到它，才能研究它、应用它。从一定意义上说，测试技术的发展，对纳米科技的兴起起着决定性作用。1986年获得物理学诺贝尔奖的扫描隧道显微镜的发明，标志着纳米科技成为一门科学。中国科学院副院长、我国着名纳米专家白春礼指出：目前科技界普遍公认的纳米科技的定义是，在纳米标准（1～100nm）上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性和相互作用，以及利用这些特性的多学科交叉的科学和技术。纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米标准的检测与表征。我们必须要对纳米器件的研制和纳米标准的检测与表征的研究工作给予重点支持。?同样，国际上一些有识之士也充分意识到测试技术在发展纳米科技中的重要性。欧、美、中、日等国一些顶尖专家已先后在欧洲、美国、中国(～19日于北京)集会，论证测试在纳米科技中不可或缺的作用，形成了“The need for measurement and testing in nanotechnology”的正式文件，向欧洲共同体以及各国政府报告，以引起各国政府对纳米检测的充分重视并给予物质支持。微机电系统是近年来又一飞速发展的领域。全世界微机电产品的生产总值在1996年是144亿欧元，而2002年已增至约380亿欧元，这两年又以每年百分之几十的速率增长。微机电系统的意义是显而易见的。前面谈到，航天飞行器的一个首要任务就是进行各种测试。飞行器上搭载的测试设备重一公斤，整个发射和运行中增加的能源和资金消耗是十分可观的。在飞机、导弹等武器中情况也是这样，必须要求测试设备微型化。生命科学研究是微机电系统又一重要应用领域。进行生命科学和生物技术的研究，需要将各种微型传感器和执行器植进人体或生物体内部，探索人体与生物的奥秘。人体的治疗与骨骼、神经和关节等的康复、无损伤的外科手术、药品的正确输送、心脏疾病的正确诊断、人工器官的植进、生物品种的改良等也需要各种微型器械。微机电系统在信息技术和智能系统中应用远景非常广阔。前面谈到的嵌进砂轮内部的传感器，在智能衣服中能自动调节温度的传感与控制器等都必须做得非常小，只能用微机电系统的设计和工艺来实现。微机电系统的关键技术包括设计、工艺、封装和检测。开始人们只重视设计和工艺，而忽略了封装和检测。在微观范畴中，物体、材料的很多物理、力学等性能都是与宏观世界不一样的。很多常用的工程设计数据在微机电系统的设计中都不能应用，必须通过测试来获取适合于微机电系统的新的设计数据。为了获得符合性能要求的微机电器件，必须对微机电系统的工艺过程和成品进行检测。测试技术已经成为发展微机电系统的一个瓶颈因素。1.5 测试技术是开展生命科学研究的支撑随着科技的发展，人类在适应和征服大自然中取得了巨大的成就，人类越来越多地关心自身的奥秘。改革开放以来，我国人民的生活有了很大的改善，人们越来越多地关心健康，一些发达国家更是如此。产业的发展只有几百年的历史，而人类与生物的进化已经有几千年、几万年的历史，一些产业产品的性能在不少方面还不如人类与生物。以上种种方面都在促使生命科学和生物技术将成为21世纪的领头科学和技术。医学正在经历一个由经验、技艺变为科学的过程，要把医学由经验、技艺变为科学，要依靠仪器仪表，要依靠测试。仪器与测试技术是了解人体和生物生命机理和探测疾患的主要手段。没有良好的测试手段，包括各种植进人体内部的传感器，是不可能洞察人体和生物的奥秘的。对于祖国传统医学中医学、中草药更是如此。中医学、中草药积累了多少代人的心血和经验，是人类宝贵的文化遗产。中医学关于将人作为一个整体的见地，有关如经络、针灸、号脉等的学说与实践都是非常珍贵的，但也存在怎样将它们由经验、技艺变为科学并进一步深化、扩大的题目，而所有这一切都靠测试，靠仪器仪表。仪器仪表、测试技术还能为人类提供多种人造器官，实现康复。这里不仅包括人工眼睛、耳朵、鼻子、舌头等感觉器官，也包括其它的各种器官。例如上肢运动的瘫痪可能由于感觉―运动通道因麻痹而阻断，在通过测试得到正凡人小脑发出的信号、利用电激励模拟神经刺激后，就可以恢复上肢的运动。若是由于肌肉或骨骼受到损伤而失往上肢运动，则可通过对正凡人在小脑指挥下的神经系统机电运动控制信号的测试，构建人工假肢，实现所需运动。应当说，在机械量的测试与人体或生物测试之间并没有一条鸿沟，其基本原理是完全相通的。在几何量测试中具有广泛应用的迈克尔逊干涉仪，同样可以应用于人体的丈量。在几何量测试中为了得到大的相干长度，经常使用单色性好的激光。在光学层析术（OCT）中要求光源的相干长度短，只有当由分光镜分光、形成的丈量光束和参考光束光程相等时，光电探测器上才能产生干涉信号。靠改变加在压电陶瓷上的电压，使参考反射镜的位置变化，引起参考光束光程改变，使得被测对象上的层析面位置也随之改变。利用一套几何光路，对被测对象进行扫描，丈量对象上的各个点。这种方法已被成功地用于皮肤癌的诊断中。美国南加州大学教授、天津大学长江学者卢志扬教授提出了激励技术（Inspiring Technology）的思想。他以为测试应当无所不在，在人们日常的工作和生活用品上，都应该装上微型传感器，检测人们的身体状况。根据检测的结果，有针对性地发出反馈激励信号，促进人们的健康。1.6 现代生活和人类生存离不开仪器仪表假如说多少年前测试手段主要用于科学研究和产业生产，那么今天测试技术已经进进了千家万户。很多家用电器都带有测试装置，如傻瓜相机具有丈量光亮度和物体间隔的装置，能够自动调整曝光度和对焦。一部现代汽车装有50～60个传感器，用于检测油量、油门打开的情况以及司机是否喝了酒、安全带是否系好等等，全球导航系统（GPS）也将成为汽车的必备装置。人们一直梦想房屋、车辆、衣服能自动调节温度，为此需要将各种微型传感器、芯片、执行器置进建筑、车辆、材料、织物内部等，构成智能建筑、车辆、衣物等。已经证实，这一梦想在技术上完全可以实现，只是价格题目。保健、医疗设备进家庭就更习以为常。所以说测试技术已经进进千家万户，测试已经是我们生活不可短缺的了。科技的发展创造了历史的奇迹。但环境和生态也正遭到巨大的破坏，成为对人类生存的最大威胁之一。要保护环境必须对环境进行监测。海洋资源的开发、海洋污染防治与灾难的预防都需要加强监测。地震、火灾、恐怖行为等都在对我们生存形成威胁，需要加强监测。在我们日常生活中，由于环境的污染和一些暴利的驱动，无论在我们的食品、饮料、还是药品中，都会有大量的有害物质，其危害不可轻视。要加快开发一些简易、便携的手段，加强对于各种污染的检测。例如，我们开发了一种检测液体的装置。被测液体经毛细管形成液滴，在液滴天生过程中，其外形变化与液体的比重、粘度、表面张力等诸多力学特性有关。在滴头上插2根光纤，一根是输进光纤，另一根是接受光纤。这样，接受光纤中输出的光强信号，一方面与液滴的外形有关，另一方面又与液体的颜色、浑浊度、折射率等很多光学特性有关，这样就可以精确识别液体的性质和浓度。为了避免供液速度的影响，由环形电极和滴头构成电容器，丈量液滴的体积。输出光强随液滴体积变化的曲线称为液体的指纹图。为了进一步分析液体的成分，还可以插进微型光谱仪，以获得光强随液滴体积、光波长变化的三维指纹图。??1.7.仪器仪表和测试技术是物化的、客观的“法官”在利益驱动下，社会上会有各种各样的不法行为，假酒、假药、假种子、假币、假证书、含激素和各种有害成分的食品、饮料等等，无所不有。商品缺斤短两、非法注水现象更是司空见惯。进口商品时要严防带进各种病菌，为了符合WTO的要求，出口商品也要自行仔细检验、严格把关。在所有这些情况下，以什么为依据，这就需要物化的、客观的法官，只有仪器仪表和测试技术能担负起这一重任。测试技术不仅用于检测物体，在很多情况下也用于人体自身，如亲子鉴别、指纹和虹膜识别、犯罪的罪证提取等都离不开仪器仪表，离不开测试技术。仪器仪表和测试技术是判定社会争真个物化的、客观的法官。2.测试技术的发展方向2.1 更高、更快、更强(1)精度更高精度是计量测试技术的永恒主题，随着科技的发展，各个领域对测试的精度要求越来越高。在尺寸丈量范畴内，从尽对量来讲已经提出了纳米与亚纳米的要求。纳米丈量已经不仅是单一方向的丈量，而要求实现空间坐标丈量。上世纪八十年代，美国国家标准技术研究院开始进行分子丈量机的研究。上世纪九十年代末，美国北卡罗莱纳州立大学夏洛特分校与麻省理工学院合作进行亚原子丈量机的研究。我国台湾大学与合肥产业大学合作，也在这方面展开了研究。在相对精度上，工程丈量要求10的-7次方～10的-8次方乃至10的-9次方，而基准实现要求10的-12次方。在时间丈量上，分辨力要求达到飞秒级，相对精度10的-14次方。最近国际上又开始了建立光钟时间基准的研究，相对精度为10的-19次方，即3000亿年不差1秒。为了开展某些基础物理研究的需要，美国国家标准技术研究院正在研究引力波对光速的影响，测试精度要求达到10的-17次方。在电量上则是要求能够精确测出单个电子的电量。在航空航天领域，对飞行物速度和加速度的丈量都要求达到0.05%的精度。(2)速度更快现代丈量越来越多地在高速运动中进行。机床、蜗轮机、交通工具以及丈量机的速度都在加快，要求丈量转速为每分钟十几万转的蜗轮机转子和定子间的气隙，每转要求采样上万次。非接触丈量在实现快速丈量上比接触丈量有很大优越性。除了一般的机械产业外，国防、航天等高科技领域对丈量速度的要求就更高了。假如说武器系统的打击精度主要取决于丈量控制的精度，那么武器系统的反应能力则主要取决于测试控制的速度。飞行器在运行中要对其轨迹、姿态、加速度不断进行校正，要求在很短时间内迅速做出反应。进行火箭拦截时，反应不及时就会发生灾难，丈量和反应速度更是起决定作用。在对爆炸和核反应过程的研究中，也常要求能反应微秒时段内的状态数据。在自然科学领域一些超快物理现象和超快化学反应的研究中，往往要求助于飞秒激光进行测试。(3)功能更强在科学技术的进步与社会发展过程中，会不断出现新领域、新事物，需要人们往熟悉、探索和开拓，使之更好地为人类服务。例如开拓外层空间、探索微观世界、了解人类自身的奥秘等等。为此所需要测试的领域越来越多，环境越来越复杂，天上、地下、水中、人体内部。有的丈量条件越来越恶劣：高温、高速、高湿、高尘、振动、密闭、远测、高压力、高电压、深水、强场、易爆等等。所需丈量的参数种别越来越多，有的参数还是模糊参数，例如刀具磨损就是一个模糊参数。参数的定义也越来越复杂，就是像圆的直径这样看似最为简单的参数，也必须依照一定的准则进行拟合，才能获得符合定义、符合使用要求的值。从丈量范围来看，也空前扩大。尺寸丈量要求能从原子核测到宇宙空间，电压丈量要求从纳伏测到百万伏，电阻丈量从超导至10的14次方Ω，加速度丈量从10的-4次方到10的4次方g，温度丈量从接近尽对零度到10的18次方度。有些情况下要求实现联网丈量，以便在跨地域情况下实现同步丈量。有些情况要求对多种参数实现同步丈量，而同步的要求达微秒级。所有这一切都要求丈量手段与方法具有更强的功能。2.2 融合一切最新科技成果从仪器仪表、测试手段对国民经济和社会发展的贡献看是“秤砣虽小，四两压千斤”；就其技术含量而言，是“麻雀虽小、五脏俱全”。因此，现代测试是多学科、高科技的集合。为了完成历史赋予的使命，测试技术必须充分、及时利用和融合一切最新科技成果。科技创新就是要将自然科学中的新发现迅速用到工程中来，解决工程和生产中的题目。现代丈量中简单地依靠同类量进行直接比较实现丈量的应用已经很少，由于它在精度、速度、功能上很难满足要求。很多丈量都是建立在一定的物理效应基础上，即利用一定的物理效应实现量的转换进行丈量。例如利用霍尔效应构成霍尔传感器，利用隧道效应构成扫描隧道显微镜。要密切留意物理学、化学、生物学等学科中的新发现，创建新的丈量原理与方法。当然，并不是两个物理量之间的关系都可以用于丈量，通过X向Y的转化实现丈量，一是要求Y比X易于操纵、易于丈量；二是Y/X很大，而Y/Pi很小，即Y对X的变化很敏感，而其它各种量Pi对X的影响很小。完全满足上述条件是很困难的，在一些复杂的丈量中，常利用多种效应，得到各种Yi(Yi可为各种不同性质的量)，然后进行信号融合，以确定X。过往说仪器仪表是光、机、电结合体，现在仅有光、机、电结合不够了，光、机、电、算结合也不够，而是要充分运用激光、光纤、超导、纳米、量子、仿生、微电子、MEMS、卫星、信息等领域的一切最新发现和技术。激光与光学技术，包括基于几何光学、波动光学、量子光学的各种丈量方法，在几何量检测中具有广泛应用远景。一方面是由于长度单位“米”是通过光在真空中在1/秒时间内走过的间隔定义的，具有“溯源”的优越性，另一方面它具有不接触、无丈量力、精度高、光斑可以很小、提供的信息丰富、可以在阔别被测对象的地方进行丈量、便于实现快速丈量等优点，在大尺寸、常规尺寸、在线丈量以及微纳领域都有广泛应用。丈量仪器自身的微型化、便携化是丈量仪器的重要发展方向。在国防、航空、航天、生物、医学、智能技术等中，微型化具有十分重要的意义。这里要充分利用MEMS、微电子以及光纤、超导、纳米、量子、仿生、软件等技术使仪器微型化，Lab on a chip,软件就是仪器，是微型化的体现。对于现场丈量及大型工程丈量的便携化，也要充分利用激光、光纤、光学、MEMS、微电子、软件等技术提供的条件。这里特别要夸大的是测试与信息技术的融合。测试是一个提取信息的过程，它不仅包括原始信息的获取，还包括信息的处理、存储、传输和控制。特别是在复杂环境下，对于复杂参数的测试更离不开信息的处理和存储(包括多种信息的融合)，在某些情况下还离不开信息的传输和控制。联网测试以及工艺流程、生产过程或科学实验流程的测试都是这方面的实例。智能测试是测试技术发展的一个方向。对于智能技术还没有一个同一的、确切的定义。笔者以为智能应该至少包括以下三方面内容：①对环境、工作条件、机器状态、对象情况变化等具有自适应性；②实现信息交换与共享；③具有判定、决策、优化的能力，从脑力上解放人类，使人类能更多地从事创造性的脑力劳动。笔者在国家自然科学基金会资助下开发了一套智能三坐标丈量系统。三坐标丈量机将一切几何量都回结为坐标丈量，从而使它有很大的通用性。根据工件的外形编好程序后，就能进行自动丈量。在完成点的坐标采集后，由软件进行数据处理，提取特征值，并进行评定。传统三坐标丈量机的不足之一就是需要编程。在现代生产中单件和少量几件的生产占相当大的比例。对于这些生产，编程就是相当大的工作量，而且需要一定的知识。固然现代三坐标丈量机一般都有自学习程序，即人工丈量一遍，即可天生丈量程序，但对单件和少量几件的生产几乎没有意义。通过点菜单来天生程序也是相当繁琐的，因此需要开发一种勿需编程和自学习就能自动天生丈量程序的智能三坐标丈量机。智能三坐标丈量系统的工作原理是利用中性文件STEP或IGES由工件的CAD文件提取被测工件的几何特征和公差特征，实现信息共享；依靠知识库对工件进行三维重构和建模。进行重构和建模是由于不了解工件的整体尺寸外形，就无法解决防碰撞的题目。另外，对同样一个100mm尺寸，轴间距与工件长度丈量方法是完全不同的。工件在丈量机上是随意放置的，除了知道工件的尺寸、外形、公差要求外，还必须知道工件的姿态和位置，才能对工件进行丈量，这就是自适应题目。为了确定工件的安放位姿，在三坐标丈量机上装有一个摄像机。获得工件的实际图像后，将它与由工件CAD模型天生的工件虚拟图像进行比较，以确定工件的安放位姿。由于工件可能利用不同的基准定位放置(例如一个箱体的六个面都可以作为安放基准)，需要天生各种安放情况下的虚拟图像，与实际图像进行匹配，并计算实际图像的重心位置与主轴方向，以确定工件的位置和方向。在此基础上，利用知识库和数据库，选择测头配置，确定丈量点，进行路径规划，优化并天生丈量程序，从而实现包括编程在内的自动智能丈量。2.3 开展极端丈量相对而言，一般常规丈量技术已比较成熟，而一些极端情况下的丈量，例如超高温与超低温的丈量、大尺寸及微纳尺寸的丈量则存在题目较多。测试技术正在向解决这些极端丈量题目的方向发展。对于几何量来说，极端丈量主要就是大尺寸及微纳尺寸的丈量。(1)大尺寸丈量由于国防、航空、航天以及大型工程的需要，大尺寸丈量已经是一个热门研究课题。2002年国际生产工程学会(CIRP)以“大尺寸计量――新进展”为题，做了丈量领域的主题报告，足以说明大尺寸计量在现代科技及生产中的重要性。大尺寸丈量主要指几米至几百米范围内物体的空间位置、尺寸、外形、运动轨迹等的丈量。航空、航天、天文观测与空间探索、交通（含交通监测、轨道、管道展设、电梯安装运行等）、大型工程（如粒子加速器、发电机组、轮船、大型容器等）都对大尺寸丈量提出很多、很高的要求。在长度与间隔丈量方面应用最多的是激光干涉仪（包括采用增量码和尽对码的干涉仪）和基于时间丈量的各种雷达。影响丈量精度的主要因素是大气折射率以及与它相关的各种波在大气中传播速度的变化。在直线度丈量方面应用最多的是激光准直和各种基于步距丈量的系统。激光准直丈量中影响丈量精度的主要因素是激光束的漂移和大气的扰动，减小漂移和扰动的方法和误差补偿技术是这一领域的主要研究课题。影响步距丈量法精度的主要因素是误差的累积，包括单次丈量误差的累积与调整误差的累积。此外，步距法对不同频率的误差有不同的传递系数。在空间丈量方面主要采用基于三角丈量原理的经纬仪、多摄像机系统、基于球坐标系统的激光跟踪干涉仪、基于多边法的全球定位系统(GPS)和采用多干涉仪的激光跟踪干涉系统等。基于三角丈量原理的系统存在标定的题目，此外丈量不确定度随间隔迅速增长。球坐标丈量系统也有后一题目，且若发生挡光，丈量还需从头开始。笔者在国家自然科学基金会资助下，对基于多边法的激光跟踪柔性坐标丈量系统进行了研究。利用四个按一定布局安放的激光跟踪干涉仪B1、B2、B3、B4，在丈量出它们到目标靶镜Ti的间隔后，即可确定目标靶镜Ti的空间坐标。假如B1、B2、B3、B4的基点位置是已知的，只要三路就可以确定目标靶镜Ti的空间坐标。但跟踪干涉仪是现场安装的，它们之间的相对位置是未知的，因此需要利用冗余技术来自标定。首先在某一点将四路激光器全部清零，目标靶镜Ti移动一个位置，可以得到Bj、Ti(j=1～4)之间间隔的4个方程，而新增的Ti的空间坐标未知数只有3个，即多了一个方程。当丈量点数足够多(9)时，就可以确定B1、B2、B3、B4的4个基点与清零点的位置，实现自标定。为了实现自标定，需要4路跟踪干涉仪，但在标定后只要3路就能正常工作。因此工作中，即使有一路暂时挡光，由于基点与动点坐标均已知，还能恢复跟踪，并重置该干涉仪的正确读数，即实现丢失信号自恢复。利用冗余技术，还可以将跟踪干涉仪逐个地迁移到新位置并标定新的基点位置。这样就可以将各个跟踪干涉仪迁移到新的位置，丈量被测对象上原来测不到的点，并保持坐标系的同一。在研究工作中我们解决了4路跟踪干涉仪的最佳布局和最佳标定题目，研究成功了一种双轴独立回转的跟踪系统，它具有转动部分质量轻、跟踪快的特点，预计将在国防与大型工程丈量中获得广泛应用。(2)微纳丈量正如白春礼院士所指出的，为了促进纳米科技的发展，使纳米科技能够真正造福于人类，必须对纳米器件的研制和纳米标准的检测与表征赐与充分重视与重点支持。作为纳米科技发展的里程碑――扫描隧道显微镜正在由观察工具向丈量工具发展。继扫描隧道显微镜之后，出现了原子力显微镜和各种扫描探针显微镜（Scanning Probing Microscope）。然而，要使它真正成为丈量工具还必须“溯源”，将它与“米”定义联系起来。德国国家物理技术研究院（PTB）、Ilmenau大学、中国计量科学研究院、天津大学等，都在将扫描探测显微镜与激光干涉仪连接方面做了大量研究工作。除了各种扫描探测显微镜，近场光学显微镜在微纳丈量中也极有应用远景。光学丈量方法没有丈量力，这在微纳丈量中具有很大的优越性。由于它工作在离被测件只有若干纳米的近场，克服了衍射对光学系统分辨力的限制。电容传感器等也可达到纳米级的分辨力，但需要经过标定。激光波长可以直接溯源，但激光波长为几百纳米。为了达到纳米级分辨力需要细分，采用一般电子或软件方法很难保证细分精度。PTB、英国国家物理实验室(NPL)、意大利国家计量院（IMGC）联合研制了一种将激光干涉仪与X射线衍射仪结合在一起的大量程纳米丈量仪。它利用硅220的晶格常数（在100kPa和22.5°C下为0.nm）对激光波长实现细分，达到亚纳米的分辨力。科技的发展要求不仅在一维标准上、而要在三维标准上实现纳米丈量。上世纪80年代，美国国家标准技术研究院开始研究分子丈量机，90年代末，美国北卡罗莱纳州立大学夏洛特分校与麻省理工学院合作进行了亚原子丈量机的研制。亚原子丈量机的丈量范围是25mm×25mm×100μm，测头采用近场光学显微镜，具有零膨胀系数的微晶玻璃构成计量框架，同时采用磁悬浮导轨。由于z向行程较小，采用三个经过精确标定的电容传感器同时丈量z向位移和工作台绕两根水平轴的转动。在x、y两个方向都采用激光干涉仪，y向采用了两个激光干涉仪以确定工作台的角摆，进行误差补偿。整个丈量机还采用笔者在该校做访问教授期间研究成功的方法进行综合误差补偿。初步测试结果丈量机的不重复误差小于1nm。德国Ilmenau大学研制的纳米丈量机将扫描探针显微镜或其它亚纳米分辨力显微镜（如近场光学显微镜）作为瞄准（对零）装置。被测对象放在丈量机工作台上，与三面直角反射镜一起运动。x、y、z干涉仪分别丈量工作台在x、y、z三个方向的位移，俯仰、偏摆和滚转传感器分别丈量工作台绕三根轴的角运动误差并进行误差补偿。根据初步实验结果，该丈量机可以在25mm×25mm×5mm范围内，达到0.1nm的分辨力和5～10nm的丈量不确定度。我国台湾大学与合肥产业大学也在合作进行纳米三坐标丈量机的研究工作。微机电系统是一个十分令人注目的技术领域，特别是在国防、航空、航天、生物、医学、智能技术等领域。2000国际生产工程学会第50届年会的5篇大会主题报告中有3篇是关于微机电系统或纳米技术的。从年3届年会中又有5篇关于微机电系统的主题报告。微机电系统的关键技术包括设计、工艺、封装和测试。测试在微机电系统中具有极重要的位置，由于在微观范畴，物体、材料的很多物理、力学等性能都是与宏观世界不一样的，适合于微机电系统的新设计数据需要通过测试来获取，微机电系统的性能也需要通过测试来评定。微机电系统的检测包括工艺检测和性能检测。微机电系统检测的难点首先在于它尺寸小，要能捕捉微小尺寸的感受点，捕捉机构必须十分小，同时需要精确定位。第二是要求检测过程不会对微执行器的运行状态有任何影响。借用电路上的术语，也就是要求检测装置的输进阻抗为无穷大，不从被测对象提取（也不输送）任何能量。第三是运动（不仅包括机械运动，也包括其它形式的运动）的量也很小。感受点很小，运动量又很微小，要求丈量装置有很高的灵敏度和精确度。在很多情况下，微机电系统的检测技术已成为制约微机电系统发展的一个瓶颈因素。笔者承担的国家自然科学基金项目“利用激光多普勒技术丈量梳状振子运动特性”的原理为：由激光器L发出的激光束经声光调制器A进行分光和调制，得到两束频率相差40MHz的光，再经五角棱镜C、反射镜M1、M2，准直棱镜组O1、O2，经棱镜O3将光束聚焦于被测物体P的表面。反射光经O3收集，穿过O3后变成平行光，再经M3反射，由O4聚焦到光电接收器E。若被测物体P以速度V运动，光束1和2与V的夹角分别为θ1、θ2，激光的频率为f0，则光电接收器E输出信号的频率为：f＝f0+Δf，其中Δf＝f0V(cosθ1-cosθ2)/c，其中c为光速。在测得Δf后即可求得振子的运动速度，并由此获得其运动特性。从以上讨论可以看出，测试技术对社会发展起着极其重要的推动作用，必须充分运用一切最新科技成果，加快发展测试技术，促进国民经济与国防发展，促进人民健康与社会安定。(end)
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