测量技术与仪器涉及所有物理量的测量，对于材料科学、工程科学和能源科学关系密切。目前的发展趋势包括以下几个方面：

(1) 以自然基准溯源和传递，同时在不同量程实现国际比对。如果自身不具备比对能力，则需要依赖其他国家。

(2) 高精度。目前半导体工艺的典型线宽为0.25μm，并正向0.18μm过渡，2009年的预测线宽是0.07μm。如果定位要求占线宽的1/3，则需达到10nm量级的精度，且晶片尺寸增大至300mm。这意味着测量定位系统的精度要优于3×10⁻⁸，相应的激光稳频精度应为10⁻⁹数量级。

(3) 高速度。当前加工机械的速度已提高到1m/s以上，上世纪80年代以前开发的仪器已不适应市场需求。例如，惠普公司的干涉仪市场大部分被英国Renishaw占领，原因是后者的速度达到了1m/s。

(4) 高灵敏、高分辨、小型化。例如，将光谱仪集成到一块电路板上。

(5) 标准化。通讯接口过去常用GPIB、RS232，目前可能替代的高性能标准是USB、IEEE1394和VXI。技术领先者设法控制技术标准，参与标准制订是仪器开发的基础研究工作之一。

我国仪器科技的发展现状：

(1) 由于长期习惯于仿制国外产品，我国仪器仪表工业缺乏创新能力，跟不上科学研究和工程建设的需要。

(2) 我国仪器科学与技术研究领域积累了大量科研成果，许多成果处于国际领先水平，有待筛选、提高和转化，但产业化程度很低，未形成具有国际竞争力的完整产业。

未来发展趋势：

1. 发展方向与学科前沿

(1) 配合数控设备的技术创新（如主轴速度、精度创成）。数控设备的主要误差来源分为几何误差（共21项）和热误差。对于重复出现的系统误差，可采用软件修正；对于随机误差较大的情况，需采用实时修正方法。热误差一般通过温度测量进行修正。我国机床行业市场萎缩且大量进口国外设备的原因之一，是这方面的技术未得到推广应用。为此，需要高速多通道激光干涉仪：测量速度达60m/min以上，采样速度达5000次/s以上，以适应热误差和几何误差测量。空气折射率实时测量应达到2×10⁻⁷水平，其测量结果和长度测量结果可同步输入计算机。

(2) 运行和制造过程的监控和在线检测技术。综合运用图像、频谱、光谱、光纤以及其他光与物质相互作用原理的传感器，具有非接触、高灵敏度、高柔性、应用范围广的优点。该领域综合创新空间广阔，如振动、粗糙度、污染物、含水量、加工尺寸及相互位置等。

(3) 配合信息产业和生产科学的技术创新。在开放环境下求生存，没有自主创新技术没有出路。应根据有专利权、有技术含量、有市场等原则选择项目支持。当前，信息、生命医学、环保、农业等领域需要的产品应优先支持，如医学中介入治疗的精密仪器设备、电子工业中的超分辨光刻和清洁方法及机理研究等。

2. 优先领域

在基础研究初期，很难预测能否有突破性进展。但当取得突破性进展时，需要转化机制进入市场。

(1) 纳米溯源技术和系统。

(2) 介入安装和制造的坐标跟踪测量系统。关键理论和技术包括：超半球反射器（n=2或在机构上创新）、快速多路干涉仪（频差3～5兆）、二维精密跟踪测角系统（0.2″～0.5″）、通用信号处理系统（工作频率5兆）、无导轨半导体激光测量系统（分辨率1μm）、热变形仿真、力变形仿真。这些内容不局限于一种技术方案，而是几种不同技术方案中概括的共同点。例如，采用无导轨干涉仪可降低对跟踪系统的要求；采用二维精密跟踪测角系统在1M³测量范围内可获得高精度；采用超半球反射镜可提高4路跟踪方案的精度。在现场进行介入制造和装配不能等待很长时间，力和热变形的补偿必须足够快，目前技术还有差距，因此这些进展是关键性的。应用范围包括：新型并行机构机床的鉴定、飞机装配型架的鉴定、大型设备安装、生物芯片精密机器人校准等。

(3) 非接触测头以及各种扫描探针显微镜。航空航天行业已提出迫切要求，这是今后坐标测量机发展的关键技术。目前接触式测头完全被国外垄断，非接触测头尚未成熟，我们有参与竞争的机遇。以前较多采用的激光三角法原理受到很多限制，难以有突破性进展，但可在原理创新上下功夫，应突破0.1～0.5μm分辨率。

(4) 计算机辅助测量理论。信号处理系统的标准化、模块化、兼容和集成。例如，目前多数采用ISA总线、IEEE488口，今后计算机可能取消ISA总线，用于笔记本电脑的USB接口将广泛应用。过去，我国生产的仪器满足于数字显示，没有数据交换接口，难以进入国际市场。国外生产的仪器普遍配备IEEE488（GPIB）口。RS232目前可能被USB、IEEE1394和VXI替代。在此转折期为我们提供了机遇。目前虚拟仪器的工作频段在千赫数量级，对于干涉信号处理显得太低，可采取联合互补的方法形成模块系列，同时降低成本，从总体上提高研发工作效率。根据已有基础发展特长，有利于克服重复研究。

(5) 新器件、新材料。过去，科研评价体系存在偏重于整机和系统、忽视材料和器件的趋向。新的突破点可能出现在新光源、新型高频探测器。目前探测器的响应频率只有10⁹ Hz，而光频高达10¹⁴ Hz，目前干涉仪实际上起着混频器的作用，以适应探测器的不足（如果探测器的响应果真能超过光频，干涉仪也就没有用了）。如果探测器性能显著提高，对通讯也是很大突破。

(6) 半导体激光器计量特性的研究和创新。半导体激光器用于计量需要解决很多问题（如线宽、定标、变频等）。但如果解决诸多问题后，半导体激光系统比气体激光系统更复杂，就不会有竞争力。有些问题在物理层面上也未完全解决。例如，半导体激光器如果能形成双频，无疑是一种十分重要的特性；如果既能扫频又有两个相近的频率扫描，就会成为一种新的无导轨测量工具。