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测控技术与仪器专业是我国普通高等学校本科专业,属仪器类专业,有志于学习仪器、测量测控技术、传感器相关知识的同学,都可以报读本专业。
那么,什么是测控技术?什么是仪器?什么是传感器?本视频由中国工程院院士、华中科技大学校长尤政院士为大家详细介绍测控技术与仪器专业的情况。
测控技术与仪器,是信息时代科学技术发展的源头,是科学研究的“先行官”,工业生产的“倍增器”,国防军事的“战斗力”,国民生活中的“物化法官”。
中国青年报社、中国工程教育专业认证协会、教育部教育质量评估中心联合9家全国性行业协学会、10家高校,共同打造《院士说专业》系列节目。本期,中青报·中青网记者对话中国工程院院士、华中科技大学校长、中国仪器仪表学会理事长尤政,请他对测控技术与仪器专业进行了全方位解读。
“测量是手段、控制是目标,仪器是工具。”尤政说。
古人用司南指路,今人用卫星导航,实际上,这些都是仪器。人们用测量认识世界,用精准了解自然。仪器类专业的研究,就是掌握信息科学技术的源头。仪器类专业综合了计量、材料、机械、电子、光学、计算机、自动控制、人工智能等诸多交叉专业。
“天文望远镜的诞生,开辟了天文学研究的新纪元;正是由于X射线衍射仪的发明,人们才认识了DNA的双螺旋结构;扫描隧道显微镜的发明,推动了纳米科技的发展。”尤政说。先进科学仪器设备,既是知识创新和技术创新的前提,也是创新研究的主体内容之一和创新成果的重要体现形式。
据尤政解释,仪器的制造水平和对先进仪器的需求,反映了一个国家的经济发展水平。美国国家标准与技术研究院(NIST)发布的数据显示,美国的仪器产业产值约占工业总产值的4%,拉动相关的经济产值却达到总产值的66%。此外,先进仪器行业本身也是经济发展的重要组成部分,发达国家仪器行业产值通常占GDP 的5%左右。
在科学研究活动中,科学仪器设备的作用也不能忽视,尤政向记者举了几个例子。神舟飞船在发射过程中,需要测量与控制,飞船在空间的运行也需要各种各类的仪器来进行保障。另外,我国自行设计、自主集成研制的载人潜水器蛟龙号,可以获取深海的环境的信息,“也是靠仪器来完成的”。他专门提到了华中科技大学两项成果,分别是能够测出重力常数G的重力测量仪,和能够测出人脑神经图谱的仪器。
“截至2019年,诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖中,直接因科学仪器而获奖的项目总数为42 项,占12%。有68.4%的物理学奖、74.6%的化学奖和90%的生物医学奖的研究成果,是借助各种先进的科学仪器完成的。”从上天到入海,尤政说,基础研究和产业技术进步的重大进展,往往是以实验仪器和技术方法的突破为先导。
尤政的科研团队,是国内最早的从事智能传感器与微系统技术方面研究的团队之一,在前沿科学问题、关键核心技术以及工程实践方面,都取得了许多创新成果。传感器作为“工业基石”,是各类产业赖以生存和发展的基础,作为“性能关键”,将“直接决定重大装备和整机产品的性能、质量”。
但他坦承,我国目前是传感器的生产与应用大国,品种齐全、产量第一,已完全可以满足低端市场的需求,却还说不上是传感器强国。目前,超过60%的市场份额被国外的爱默生、西门子、博世、意法半导体、霍尼韦尔等外国巨头占据,特别是高端产品几乎全靠进口,80%的传感器芯片依赖国外。
“我国智能传感器与微系统领域的核心关键技术发展相对滞后,中高端传感器还受制于人,已经成为“卡脖子”障碍。所以同学们,仪器类专业是一门亟待更多学子投身、发展、贡献的学科专业。”尤政感慨地说。
在华中科技大学的校园里,选择了测控技术和仪器专业的学生,通常是以兴趣为基础,也会考虑到测控“有着不错的发展前景”,在兴趣的推动下主动去学、乐意去学。该专业的学生,本科阶段首先需要学习人文社科以及自然科学类的通识类课程,专业类课程主要包括了由电子信息,精密机械,光学工程以及计算机及控制理论等等。学生们还能根据自己的兴趣,选择不同研究方向的课程,比如传感器技术、智能仪器及精密仪器,以及光学工程等方向的课程。
尤政提到,测控技术和仪器专业或许会让学生觉得,“学得比较苦”。那是因为这个专业涉及的知识面“特别宽”。很多本科专业的专业课程,往往在大四之前就已经学完了,但测控技术和仪器专业的学生,在大四阶段也还在上专业课。但尤政也强调,求学阶段的苦,是为了将来的甜。学生们毕业以后就进入了黄金时代,对社会需求的适应性都非常好。
“这是一个顶天立地的专业,你既可以做基础研究,钻研科学,也可以做一个服务社会的工程师,研究你所需要的产品。”用尤政的话来说,测控技术和仪器专业出来的学生,到了社会上,通常都会“供不应求”,这是一个“万金油”专业,很多行业“都需要我们去发挥作用”。
“在仪器类专业,你可以满怀美好的憧憬,利用你发明研制的先进仪器,探索人脑与自然的奥秘、改造世界、创造美好生活。同学们,仪器类专业欢迎你。”尤政说。