人們?cè)谘锌茖W(xué)史的時(shí)候,把十七世紀(jì)看作近代自然科學(xué)誕生的分水嶺。因?yàn)樵诖艘郧埃匀豢茖W(xué)沒有建立自己的傳統(tǒng),它依附在哲學(xué)的傳統(tǒng)和工匠的傳統(tǒng)之上。弗蘭西斯·培根提出了一個(gè)重要的哲學(xué)概念--實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)。伽利略把這一哲學(xué)概念變成了可以實(shí)踐的科學(xué)方法,并且提出了科學(xué)實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)基本要素:用科學(xué)儀器進(jìn)行測(cè)量和用數(shù)字記錄(表達(dá))測(cè)量的結(jié)果,使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果成為可以定量比較和精確計(jì)算的數(shù)據(jù)。從此,自然科學(xué)結(jié)束了長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年的徘徊,由粗陋的觀察、模糊的推斷走向嚴(yán)肅的實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)密的邏輯,與數(shù)學(xué)結(jié)成堅(jiān)固的聯(lián)盟,建立了自然科學(xué)自己的傳統(tǒng)。
當(dāng)人類活動(dòng)的領(lǐng)域越過感覺器官極限的時(shí)候,儀器儀表就成了一切事業(yè)取得成功的前提。許多學(xué)科的進(jìn)展首先取決于儀器儀表的進(jìn)展。在十七、十八世紀(jì),由于發(fā)明了科學(xué)的溫度計(jì)和實(shí)用的溫標(biāo),才使溫度的概念具有更加準(zhǔn)確的科學(xué)涵義,成為可以測(cè)量和定量計(jì)算的基本物理量。它直接導(dǎo)致熱力學(xué)的誕生,使人們發(fā)現(xiàn)了能量守恒定律和熱機(jī)的一系列基本規(guī)律,為歐洲的產(chǎn)業(yè)革命奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。在十九世紀(jì),由于發(fā)明了測(cè)量電流的儀表,才使電學(xué)與磁學(xué)的研究迅速走上正軌,獲得了一個(gè)又一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn),促進(jìn)了電氣時(shí)代的來臨。在廿世紀(jì),由于威爾遜云室和眾多核物理探測(cè)儀器的發(fā)明,人們才揭開了原子核反應(yīng)神秘的面紗,逐漸展現(xiàn)出微觀世界的真實(shí)圖景,奠定了原子核物理學(xué)與日后原子能利用的基礎(chǔ)。
近代自然科學(xué)是從真正意義上的測(cè)量開始的。在那個(gè)時(shí)代,杰出的科學(xué)家們?cè)S多都是科學(xué)儀器的發(fā)明家,新的測(cè)量方法的創(chuàng)立者。他們留給后世的科學(xué)遺產(chǎn)常常包括兩個(gè)部分,一部分是科學(xué)探索的新發(fā)現(xiàn),另一部分是在這種探索過程中創(chuàng)造的新的測(cè)量技術(shù)和儀器儀表。
建立在近代科學(xué)基礎(chǔ)上的近代工業(yè),本質(zhì)上是一種擴(kuò)大的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng),它具有近代科學(xué)的一切要素和基本特征。儀器儀表和測(cè)量技術(shù)在這種活動(dòng)中具有決定性的意義,它們是進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的依據(jù),F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室的探索活動(dòng),需要關(guān)注的各種運(yùn)動(dòng)變化比實(shí)驗(yàn)室要復(fù)雜得多,它是一種多參數(shù)的巨系統(tǒng),人們只能夠通過儀器儀表來了解和控制它們。
歲月流逝,斗轉(zhuǎn)星移。在人類的科學(xué)探索與生產(chǎn)活動(dòng)中,儀器儀表逐漸形成了一種專門的學(xué)科,一種專門的產(chǎn)業(yè)。它支撐著社會(huì)的技術(shù)進(jìn)步,為眾多領(lǐng)域的科學(xué)探索活動(dòng)提供實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)手段,為人類有序的生產(chǎn)活動(dòng)與正常的社會(huì)生活提供必需的技術(shù)保障。這種變化是文明前進(jìn)的重要標(biāo)志,是人類勞動(dòng)科學(xué)化的重要特征。
儀器儀表科學(xué)技術(shù)繼承了人類文明豐厚的遺產(chǎn)。自然科學(xué)領(lǐng)域的新發(fā)現(xiàn),工程技術(shù)的新發(fā)明,不斷充實(shí)它的內(nèi)容,使它成為知識(shí)高度密集、高度綜合的學(xué)科。儀器儀表是人類擴(kuò)大視野開拓新域的前導(dǎo)工具,時(shí)刻面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),它本身總是處于永不止息的創(chuàng)造發(fā)展之中。在當(dāng)代,這一特點(diǎn)表現(xiàn)得尤為明顯。隨著人類活動(dòng)領(lǐng)域的迅速擴(kuò)大,傳統(tǒng)儀器儀表無法應(yīng)付的測(cè)量對(duì)象急劇增加。隨著自然科學(xué)領(lǐng)域探索活動(dòng)的深入,要求儀器儀表具有更高的靈敏度和分辨率。隨著工業(yè)生產(chǎn)過程向更高的精確度、|更快的節(jié)奏和更復(fù)雜的流程發(fā)展,原有的傳感技術(shù)已經(jīng)越來越不能適應(yīng)要求。迫切需要探索新的測(cè)量原理和方法,需要突破傳統(tǒng)傳感技術(shù)的閾值界限,在數(shù)量級(jí)的意義上具有更高的響應(yīng)速度和信噪比,需要超越經(jīng)典的方法,以新的途徑獲取信號(hào)。在很多領(lǐng)域,儀器儀表的工作方式已經(jīng)發(fā)生了很大變化,儀器儀表已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、安全裝置、社會(huì)技術(shù)保障體系、大型高速交通運(yùn)載工具、醫(yī)療系統(tǒng)和國(guó)防工程的核心部件,已經(jīng)同各種各樣的工作對(duì)象融為一體,儀器儀表和它們的測(cè)量對(duì)象在空間上已經(jīng)不能分離,必需服從苛刻的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用條件,經(jīng)強(qiáng)烈的震動(dòng)沖擊,電磁干擾和大幅度的冷熱劇變。為了適應(yīng)這種變化,傳統(tǒng)儀器儀表的設(shè)計(jì)和工藝正在經(jīng)歷重大的改革。此外,儀器儀表在關(guān)注生產(chǎn)活動(dòng)、軍事技術(shù)、社會(huì)服務(wù)與科學(xué)研究的同時(shí),已經(jīng)開始悄悄走進(jìn)家庭,成為提高人們生活質(zhì)量的重要手段。它給人們帶來的影響將不亞于個(gè)人計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),這必將帶來儀器儀表觀念和技術(shù)的重大變化。在儀器儀表科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程中,從來沒有面臨這樣緊迫的形勢(shì),也從來沒有出現(xiàn)過如上激動(dòng)人心的機(jī)遇。
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