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精密仪器:科技自主的柱石,没有精密仪器就造不出精密世界!

科技巨轮的每一次前行,都始于精密仪器的细微之处。当我们为中国航天器翱翔九天而欢呼,为国产大飞机冲上云霄而自豪,为新能源汽

科技巨轮的每一次前行,都始于精密仪器的细微之处。

当我们为中国航天器翱翔九天而欢呼,为国产大飞机冲上云霄而自豪,为新能源汽车驶向全球而惊叹时,可曾想过是什么支撑着这些辉煌成就?

答案是:精密科学仪器——这个隐藏在幕后却决定国家科技高度的“无声力量”。

01 无声的革命,仪器如何塑造现代世界

历史告诉我们,科学仪器的进步始终是科技革命的先导。18世纪,英国成为科学仪器的世界中心,钟表匠和仪器制造商们奠定了工业革命的基础。

蒸汽机的改进者瓦特,正是格拉斯哥大学的科学仪器工匠。

精密仪器不仅满足人类好奇心,更是“国之重器”,决定民族前途。美国商务部国家标准局的评估报告指出,仪器仪表只占工业总产值的4%,但对GNP(国民生产总值)的影响达到66%。

诺贝尔奖的历史更是证明了仪器的价值:68.4%的物理学奖、74.6%的化学奖和90%的生理学或医学奖成果,要么借助先进科研仪器完成,要么直接与新仪器新方法相关。

02 中国仪器的困境与突破

我国精密仪器行业起步晚,自主创新能力较为薄弱,企业规模较小。一个令人警醒的数字:2023年我国理化分析仪器贸易逆差达65.4亿美元。

在高端市场,海外产品仍占据主导地位。截至2021年底,我国高校院所大型质谱仪器中,97.9%为进口仪器,国产仪器数量仅230套,占比2.1%,超七成的质谱仪器来自美国。

但变革正在发生。在“巅峰使命”珠峰科考中,多种国产先进仪器设备大显身手,包括测量不同高海拔地区温度、湿度的微波辐射计,监测不同高度风力、风向和风速的激光测风雷达等。

这些仪器不仅表现优异,而且比国外同类产品成本低、操作简单,完全能满足极高海拔地区科考研究的需求。

03 德州仪器:精密世界的隐形巨人

在精密仪器领域,德州仪器(TI)是绕不开的名字。这家成立于1930年的公司是集成电路的发明者,拥有超过7000种车规级产品。

德州仪器在半导体行业拥有超过370亿美元的可用市场总量,市场份额达14%。

德州仪器的毫米波雷达传感器在汽车领域发挥着举足轻重的作用。他们的AWRL1432是具有超低功耗、高性价比的76GHz至81GHz汽车毫米波雷达传感器。

更令人惊叹的是他们的60GHz AWRL6432雷达传感器,能够检测车内(包括搁脚空间)是否存在儿童,并支持超低的系统成本,帮助满足Euro NCAP设计要求。

这种传感器在发动机熄火后至少运行15分钟,扫描、检测和提醒驾驶员是否有儿童被留在车内,平均功耗却小于10mW。

04 工业领域的精密力量

在工业领域,精密仪器同样扮演着关键角色。差压校准器作为精密仪器的一种,其核心功能在于精准测量与校准压力差,在化工、石油、电力、制药等多个行业成为保障生产安全、提升产品质量不可或缺的一环。

随着智能制造与工业互联网的兴起,差压校准器作为关键检测设备之一,其重要性日益凸显。

德州仪器的技术也在工业领域大放异彩。他们基于Sitara系列产品AM5708的“工业派”开源智能硬件开发平台,面向工业互联网、智能制造、机器人、人工智能、边缘计算以及智能人机交互等应用领域。

05 中国仪器的未来之路

中国政府已经认识到仪器的重要性,先后设立了“科学仪器基础研究专项”、“国家重大科研仪器设备研制专项”和“国家重大科学仪器设备开发专项”等科研计划。

2024年12月,财政部发布了《关于政府采购领域本国产品标准及实施政策有关事项的通知(征求意见稿)》,本国产品有望获得20%的价格优惠,助力国产仪器加速成长。

随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度、更加宏大的宇宙时空尺度和更加极端的物理条件方向发展,科研仪器设备的研发和应用将显得更为重要、更加迫切。

中国是全世界唯一拥有联合国产业分类中全部工业门类的国家。在新能源汽车、锂电池、光伏和半导体等领域的崛起下,对上游仪器设备的需求量大幅增加,为国产仪器提供了难得的发展机遇。

06 从故事到启示:精密仪器的未来

一个关于火车的故事令人印象深刻:过去的客运火车,工作人员在停车时会拿扳手或钢棍敲敲车轮,通过听声音来排查轴承裂纹。

这个难题最终被航天项目中的红外探测仪解决——将许多红外仪布置在铁路沿线,就能第一时间察觉到轴承的热量异常。

这正是精密仪器价值的生动体现:它不仅仅服务于高端科研,更能解决日常生活中的实际问题。

德州仪器的数字光学处理器(DLP)技术是另一个例子。自1999年《星球大战》首映采用DLP Cinema®至今25年,目前全球90%的数字影院均采用DLP®放映技术。

如今,这项技术还在增强车辆安全通信,优化课堂体验,让游戏交互更加流畅。

最近在珠峰科考中,国产微波辐射计、激光测风雷达和“高原科考机器人”表现优异,它们成本更低、操作更简单,却完全能满足极端环境下的科研需求。

这正如一位科学家所言:“一个国家如果不能制造一些高精尖仪器,即使这个国家真的很富有,它仍然算不上真正的发达国家。”

精密仪器不强,中国制造难强。这条自主之路漫长却值得每一步前行。

评论列表

啊原来如此
啊原来如此 2
2025-09-15 02:19
又一个短板被揭露,从电子零件到精密仪器,科技强国还有好多路要走。