数字脉冲周期测量仪

导读：进入21世纪以来，科学技术的发展已难以用日新月异来描述。新工艺、新材料、新的制造技术催生了新的一代电子元器件，同时也促使电子测量技术和电子测量仪器产生了新概念和新发展趋势。本文拟从现代电子测量仪器发展的三个明显特点入手，进而介绍下一代自动测试系统的概念和基本技术，引入合成仪器的概念，以供读者参考。 　　现代电子测量仪器的发展趋势 　　仪器性能更加优异 　　仪器的性能更加优异，测量功能更加强大，仪器的测量精度，测试灵敏度，测量的动态范围等都达到了前所未有的高度。例如，Agilent公司的PSA频谱分析仪的测量灵敏度高达169dBm(接近物理界热噪声174dBm)，PNA网络分析仪的动态范围高达143dB，Agilent83453A高分辨率分光计分辨带宽=0.0001nm(亚皮米)(突破皮米分辨带宽的壁垒)，Agilent86107A精密时基参考模块，对小于100ns的时延，抖动为1.7psRMS(突破皮秒抖动瓶颈)，DSO80000系列的示波器，其单一A/D芯片具有20GSa/s实时高采样率，使之成为世界上采样率最快的示波器(40GSa/s实时采样率，13GHz带宽)。另外，更多强大的测量功能被赋予单台仪表中，如Agilent公司的8960系列无线综合测试仪(集移动手机和基站的射频测试与协议测试于一身) ESG/PSG矢量信号源可以灵活产生包括连续波/调幅/调频/调相/脉冲调制，全制式通信协议(GSM/EDGE/WCDMA/TD2SCDMA/CDMAOne/CDMA2000/CDMA20001X2EV/蓝牙/WLAN/PHS/PDC/NADC/DECT/TETRA等)，任意波形及用于今后的其他信号 MSO混合信号示波器(2/4个模拟测量通道16个逻辑分析通道)使单台仪器同时具备示波器和逻辑分析仪的功能 Infiniium示波器内装VSA矢量信号分析软件后也成为世界上测量分析带宽最宽的矢量信号分析仪。 　　仪器与计算机融为一体 　　仪器和计算机技术的前所未有的融合。首先，越来越多的仪器选用以Windows软件和Intel芯片为平台，采用WindowsGUI和基于军用标准的软件，用Windows软件代替仪器内部操作软件，并易于与MS办公室应用软件连接，充分发挥其效能，如Agilent公司的仪器可用Word语言捕获屏幕图像，用Excel语言绘制的波形数据，用Excel语言捕获测量数据，易于自由地从互联网下载和升级最新的软件版本，利用WindowsHelp提高了仪器操作学习的方便性 同时，触摸屏被广泛利用，话音控制可解决双手同时被占用时操作仪器的问题，通过网络控制仪器操作，并用基于MSWindows和MSVisualStudio实现测试自动化 另外，仪器内部的VBA软件可有效地帮助实现生产过程中的测试自动化。 　　其次，由于计算机技术被大量应用到仪器之中，使得仪器具备了更加先进的连通性，如Agilent公司的仪器大都具备采用了USB接口，LAN接口，GPIB接口。同时，也安装了标准光标指示器(鼠标、跟踪球、触摸键、操纵杆等)和其他部件(键盘、CDRW驱动器、直接连结打印机的并行接口，用于外部监视器的VGA输出，内部硬盘驱动器等)。特别值得一提的是，在军工等特殊行业，测试数据的安全性和保密性要求格外重要，为此，Agilent公司在仪器上设计了可卸出的硬盘(如PNA矢量网络分析仪和Infiniium示波器)，使工作人员在实验室完成测试任务后，卸出硬盘，单独运输仪器至测试现场(如战地)，再由操作人员取出随身携带的硬盘装入仪器，再进行现场测量，从而保证了数据的安全性和保密性。 　　测试及仿真软件在仪器中广泛应用 　　随着计算机的运算速度和处理数据能力的不断增加，及计算机仿真技术的广泛应用，仪器的硬件和测试软件及仿真软件的结合越来越紧密。首先，硬件的模块化设计，使得通过不同的硬件模块组合配以不同的软件，从而形成不同功能的仪器和不同的测试解决方案，如Agilent公司的DAC-J宽带示波器86100C，通过插入不同的模块并配以不同软件，该仪器可成为抖动分析仪，宽带示波器，数字通信分析仪，时域反射分析仪 此外，VXI结构的测试仪器更加充分地解释了模块化结构仪器的灵活配置和应用。 　　其次，软件无线电的概念已有了全新的解释和现实的应用，Agilent公司的89601A矢量分析软件是实现这一理念的最好例证，它利用计算机强大的数学运算和数据处理能力将大量的数字信号处理功能和数据分析功能充分展现在计算机软件之中，通过与不同的数据采集前端(如VXI结构的矢量信号分析仪，频谱分析仪，Infiniium数字示波器)相结合，组合出不同功能的矢量信号分析仪。 　　同时，其捕获的信号和数据分析的结果可以作为EDA仿真软件(如Agilent公司的ADS高级设计仿真软件)的数据输入来源，用于驱动ADS高级设计仿真软件进行部件及系统级仿真 并且，ADS高级设计仿真软件的仿真结果可送入Agilent公司的ESG/PSG矢量信号源产生出信号通过VSA矢量信号分析仪的捕获和分析，反过来可进行产品设计与真实产品之间的数据验证，即实现设计、仿真、测量和验证的有机结合。以AgilentADS高级设计仿真软件为代表的EDA软件，通过与Agilent公司测试仪器(包括:频谱分析仪，网络分析仪，信号源，示波器，逻辑分析仪等)的动态链接，从而实现了测量域与仿真域的有机结合，在设计、仿真和验证之间架起了桥梁，从而加速设计，提高设计质量，完善系统及部件的半实物仿真手段，达到迅速拓展满足需要的测量解决方案的目的。 　　自动测试系统的发展历史和现状 　　随着测量仪器功能的不断提高和完善，与其相关的自动测试系统(特别是军用ATS测试系统)的组建与发展也经历了从台式仪器ATS系统到卡式仪器ATS系统，从卡式仪器ATS系统到卡式仪器与台式仪器混合的ATS系统的发展过程。到目前为止，VXI结构的仪器(主要对于大通道数的数字信号测量)与GPIB标准的台式仪器(主要对于性能要求严格的射频/微波信号测量)相结合组建ATS测试系统已成为军用ATS测试系统普遍遵从的主流原则和典范。这与以美国为代表的军工用户在90年代提倡的采用COTS(CommercialOff-the-Shelf)流行商用仪器来构建军用ATS测试系统有很大关系，它可以极大地降低整个测试系统的组建、开发、维护、替换和升级的成本。 　　但是，由于军工行业系统研制周期和认证周期相对较长，系统维护和需要支持的周期通常在10年至20年，而民用科技的发展日新月异，流行商用仪器的更新速度越来越快，一些COTS产品在军工行业被大规模全面使用之前就已废型和停产，对于已定型的测试系统的维护和支持成为军工客户面临的最大问题，特别是那些基于特定硬件而开发的测试软件(TPS)的维护、支持和更新更是面临巨大的挑战。这一点在中国的客户群中也遇到了同样的问题。如何实现硬件的可互换性和软件的可互操作性成为保证整个系统生命力和生命周期的关键。与此同时，军用ATS测试系统还要满足其可靠性、机动性和灵活性的要求，并尽可能地降低开发、维护的成本，节省人力资源，改进硬件的现场替换效率和维修中心替换效率，改进武器系统快速应对地区乃至全球支持的战略要求。 　　下一代的自动测试系统 　　下一代测试技术及测试系统的标准 　　以美国为首的用户和仪器厂商近一年以来提出了一种新的测试仪器理念和技术以解决COTS仪器带来的问题，并同时满足未来测试系统的发展要求。该技术称之为NxTest，它就是基于LAN的模块化合成仪器(SyntheticInstrument)。安捷伦科技公司和VXITechnology公司于2004年9月为自动测试系统推出基于LAN的下一代模块化平台标准化-LXI。 　　LXI(仪器的LAN扩展)不仅提供了机架和堆叠式仪器的嵌入式测量技术和PC标准I/O连接能力，还实现了基于插卡式仪器的系统的模块化特点并减小了体积。对于为航空/国防、汽车、工业、医疗和消费电子市场开发电子产品的研发和制造工程师来说，LXI紧凑灵活的封装、高速输入/输出和可靠的测量功能有效地满足了他们的需求。VXI总线为所有高密度高速度应用提供了理想的标准，LXI则同时融合了VXI和以太网的优势，为用户提供了一个良好的高性能仪器平台，满足VXI通常没有满足的应用需求。LXI基于LAN的结构为例，为在航空和国防行业中长寿命仪器的实现奠定了基础。LXI没有带宽、软件或计算机底板结构限制。它可以利用日益提高的以太网吞吐量，为面临下一代自动测试系统挑战的工程师提供理想的解决方案。 　　LXI标准将由LXI协会负责管理。LXI协会是一家由主要测试测量公司组成的非营利机构。该集团的目标是开发、支持和推广LXI标准。安捷伦科技公司和VXITechnology公司利用其拥有悠久历史的模块化仪器设计，推出LXI平台，这是测试系统使用的开放式标准仪器发展中必然的可行一步。由于几乎每台电脑中都内置了以太网(LAN)，以太网已经成为业界广泛认同的通信接口。互联网硬件价格正不断下降，速度正不断提高，局域网提供了其它点到点接口标准中没有提供的对等通信。测试和测量工程师日益认识到使用高速局域网替代专有测试测量接口(如GPIB)的好处，业内需要更低成本、更高带宽和更快的数据传送速率，这给专有测试测量接口提出了挑战。 　　LXI测试测量模块是为用于设计检验或制造测试系统而优化的。连接局域网的能力使得各模块可以装在世界上任何地方，并从世界上任何地方访问模块。与采用昂贵电源、底板、控制器和MXI卡和电缆的模块化组件不同，LXI模块自带处理器、局域网连接、电源和触发输入。LXI模块可以采用全宽或半宽，高度为一个机架单位或两个机架单位，实现了非常简便的混配功能。信号输入和输出位于正面，局域网和输入交流电源则位于每个LXI模块的背面。LXI模块由计算机控制，不要求传统机架和堆叠式仪器配备的显示器、按钮和拨号装置。LXI模块采用标准网络浏览器诊断问题，使用IVI-COM驱动程序进行通信，简化了系统集成。 　　LXI仪器的特点 　　LXI仪器具备了以下五大特点： 　　(1)开放式工业标准 　　LAN和AC电源是业界最稳定和生命周期最长的开放式工业标准，也由于其开发成本低廉，使得各厂商很容易将现有的仪器产品移植到该LAN-Based仪器平台上来。 　　(2)向后兼容性 　　因为LAN-Based模块只占1/2的标准机柜宽度，体积上比可扩展式(VXI/PXI)仪器更小。同时，升级现有的ATS不需重新配置，并允许扩展为大型卡式仪器(VXI/PXI)系统。 　　(3)成本低廉 　　在满足军用和民用客户要求的同时，保有现存台式仪器的核心技术，结合最新科技，保证新的LAN-based模块的成本低于相应的台式仪器和VXI/PXI仪器。 　　(4)互操作性 　　作为合成仪器(SyntheticInstruments)模块，只需30～40种左右的通用模块即可解决军用客户的主要测试需求。如此相对较少的模块种类，可以高效且灵活地组合成面向目标服务的各种测试单元，从而彻底降低ATS系统的体积，提高系统的机动性和灵活性。 　　(5)新技术及时方便的引入 　　由于这些模块具备完备的I/O定义文档(由军标定义)，所以，模块和系统的升级仅需核实新技术是否涵盖其替代产品的全部功能。如此看来，合成仪器(SyntheticSystems)将实现下述五大目标:①非常长的产品和系统支持周期，应用软件将不再依赖于特定的硬件。②很小的系统体积，仪器不包含多余的显示、输入和其它美学设计部分。③应用清晰明确，仪器界面一致，升级快捷方便。④系统生命周期与产品生命周期保持一致。⑤供应商独立，测量硬件与测量技术没有直接联系。 　　展望未来 　　综上所述，21世纪的电子测量仪器随着芯片技术和DSP技术的发展将达到前所未有的高性能，随着计算机技术与仪器的进一步融合，仪器的易操作性，易升级性，测量能力，数据处理和分析能力，都得到了大幅度提高。与此同时，软件无线电正越来越多地被应用到各个领域，仿真技术将为用户的设计和验证提供了更加强大和方便的工具。自动测试系统经历了从GPIB系统到VXI系统，从VXI系统到VXI与GPIB混合系统的发展历程，越来越多的军工用户希望拥有一种长寿命且高性能的系统标准体系来承担日益复杂的测试压力和维护成本的压力，面对未来的挑战，LXI仪器将在继承现有测试技术的基础之上，为下一代测试技术和测试仪器，特别是ATS测试系统的革新带来新的希望。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所邵建达研究员、晋云霞研究员团队和张江实验室李朝阳研究员在超宽带脉冲压缩光栅领域取得突破性进展。研究团队针对单周期脉冲压缩需求，成功研制超400 nm宽带金光栅，其在750-1150 nm 的波长范围内衍射效率大于90%，比现役金光栅带宽提升近一倍，并且其研制口径可进一步推向米量级。相关成果以“400nm ultra-broadband gratings for near-single-cycle 100 Petawatt lasers”为题发表于《自然-通讯》。　　拍瓦激光器的脉冲宽度从目前10-20个周期压缩到单周期(3.3 fs)结合大能量的载入被认为是实现艾瓦激光的未来。研究团队长期深耕于宽带高阈值脉冲压缩光栅领域。在本项工作进展中，超宽带金光栅的仿真设计取得突破，引入方位角扩展了设计和应用自由度 实验上掌握了光栅槽形演化规律，发明了大底宽小尖角金光栅技术(专利号：CN114879293B)，成功研制1443 g/mm和1527 g/mm超400 nm宽带金光栅。如此宽带和高阈值(优于0.3J/cm2)的超宽带光栅将在宽角非共线光参量啁啾脉冲放大系统【WNOPCPA，Laser Photonics Rev 17, 2100705(2022). https://doi.org/10.1002/lpor.202100705】中发挥关键性作用，理论计算证明其足以支撑 4 fs 脉冲压缩，可将实现百拍瓦需要的光栅口径从米级缩减至半米级。　　啁啾脉冲放大(CPA)及其衍生技术推动激光峰值功率从太瓦推向10PW量级，脉冲压缩器已成为高功率超强超短激光装置的核心模块。受限于大口径、宽光谱、高阈值压缩光栅的单路负载能力，中、欧、美、俄、韩等国均已部署多路相干合成100 PW乃至艾瓦量级的激光设施建设。除此外，单周期(3.3fs)脉冲也是产生艾瓦级激光的重要策略之一。近些年来，WNOPCPA等技术能够在工程上支撑增益介质的带宽拓展至 400 nm，从而支撑 3-6 fs的傅里叶变换极限脉冲。支持单周期脉冲展宽和压缩的超宽带光栅是实现单周期艾瓦激光的一个核心技术难题。目前，团队正将超宽带光栅的口径推向米级，并将其应用于单周期艾瓦激光的原理样机。　　研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部、上海市战略新兴产业项目的支持。

第3届高端测量仪器国际论坛暨第13届精密工程测量与仪器国际会议（IFMI & ISPEMI 2024）于2024年8月8日至10日在山东青岛成功举办。本会议由国际测量与仪器委员会、中国计量测试学会、中国仪器仪表学会共同发起，中国工程院信息与电子工程学部指导，哈尔滨工业大学主办，中国计量测试学会计量仪器专业委员会、北京信息科技大学、中国石油大学（华东）、海克斯康制造智能技术（青岛）有限公司联合承办。本会议的目的是，邀请各国精密工程测量与仪器领域的高层科学家、专家与业界领袖，就国际精密工程测量与仪器领域面临的重大机遇、重大科学问题和关键技术问题进行研讨，交流国际精密工程测量与仪器领域取得的重大进展；特别是，根据世界新一轮科技革命与产业变革的前沿发展趋势，判断未来5年和10年精密工程测量与仪器技术的发展方向和技术路线；同时，推测未来5年和10年全球各领域对精密工程测量与仪器的需求，判断国际精密工程测量与仪器产业发展趋势；进而提出促进世界高端测量仪器科学研究与产业发展的建议，共同促进世界范围内高端测量仪器技术的发展。中国工程院院士、哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院院长谭久彬教授担任大会主席并致辞。谭久彬院士指出：“随着超精密工程、精准医疗、智能制造和原子级制造，以及物联网、大数据、云计算、人工智能和智慧城市等领域不断发生革命性突破，精密工程测量与仪器技术必然迎来前所未有的巨大挑战和发展机遇。近年来，至少有三件大事将对精密测量和仪器技术的发展走势产生至关重要的影响。一是2018年国际计量大会正式通过了一项具有里程碑意义的重要决议，即7个国际基本计量单位均由自然常数来定义，并于2019年5.20国际计量日正式实施。这件事带来的直接好处是，标准量值传递链将实现扁平化和去中心化，这将导致国际测量体系与各国的国家测量体系发生革命性的变化。二是数字化制造、网络化制造和智能化制造发展得非常迅速，加上国际计量单位定义常数化、计量量子化发展双重趋势的作用下，精密测量仪器将产生新的形态；三是原子级制造的兴起将导致精密测量仪器技术成体系的创新。上述三件大事必将导致国际仪器产业体系的重大变革。”谭久彬院士担任大会主席并致辞大会现场中国计量测试学会副理事长兼秘书长马爱文先生、中国仪器仪表学会副理事长兼秘书长张彤先生、中国石油大学（华东）校长助理于连栋教授参加大会并在开幕式上致辞。中国计量测试学会秘书长马爱文在大会开幕式致辞中国仪器仪表学会副理事长兼秘书长张彤在大会开幕式致辞中国石油大学（华东）校长助理于连栋在大会开幕式致辞本次会议分为主论坛大会报告、分论坛研讨和圆桌论坛3部分。共有来自中国、美国、英国、德国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、白俄罗斯、塞尔维亚、比利时、新加坡等13个国家和地区的280余位专家出席本次盛会，10900余名科技工作者和研究生观看了会议直播。大会特邀中国工程院院士、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所所长张学军研究员，德国工程院院士Ö mer Sahin Ganiyusufoglu教授、白俄罗斯国家科学院主席团第一副主席Sergey Antonovich Chizhik院士、美国密歇根大学Steven Cundiff教授、韩国科学技术院Seung-Woo Kim教授、德国联邦物理技术研究院Jens Flügge教授、中国计量科学研究院原院长方向研究员、美国加州大学洛杉矶分校Mona Jarrahi教授、海克斯康制造智能技术研究院首席专家王慧珍女士等国际著名专家做大会主旨报告。张学军院士的主题演讲题为《机器人辅助的超精密非球面及自由曲面光学抛光》，提出了一种以机器人系统为中心的新型抛光方法，将确定性抛光技术（如计算机控制光学表面抛光和离子束整形）与机器人平台协同集成，形成了一种灵活、经济、高效的多轴抛光设备，在中型非球面和自由曲面光学元件制造中实现了亚纳米精度，同时大幅度降低了生产成本，可满足新一代高端制造装备制造、前沿科学实验所需的高端光学元件大规模生产需求。张学军院士发表主题演讲Ö mer Sahin Ganiyusufoglu院士的主题演讲《智能装备与在线测试》着重探讨了从大规模生产向创新驱动的高质量产业快速转型的发展趋势。在这一过程中，智能机器和智能制造技术扮演着至关重要的角色，这些技术能够通过在线测量和在线测试实现自动化的过程优化。他强调，传感器是信息数据获取的关键，并通过人工智能（AI）使装备“智能化”。Ganiyusufoglu院士通过汽车行业的若干实例详细介绍了从传统大规模生产向智能制造转型的过程。Ö mer Sahin Ganiyusufoglu院士发表主题演讲Mona Jarrahi教授在其题为《太赫兹技术的新前沿》的主题演讲中，介绍了一种新型高性能光电导太赫兹源，利用等离子体纳米天线实现了创纪录的太赫兹辐射输出，功率达到数毫瓦级，比现有技术提高了三个数量级，成功应用于太赫兹探测器、超光谱焦平面阵列和量子级探测灵敏度的外差光谱仪，使其在宽太赫兹频带和室温条件下的检测能力大幅提升。该技术突破为医疗成像、诊断、大气监测、制药质量控制和安全监测等领域带来了新的机遇，具有广阔的应用潜力。Mona Jarrahi教授在线发表主题演讲Seung-Woo Kim教授的主题演讲《基于梳状激光的光频率产生技术用于精密测量和仪器》，探讨了超短激光脉冲及其频率梳在现代计量学中的革命性应用。他指出，频率梳作为一种“频率标尺”，能够与微波原子钟或光钟稳定联结，产生超稳定的光频率，从而促进干涉测量和飞行时间测量等领域的技术突破。Kim教授进一步介绍了这种光频合成技术在自由空间相干通信、频率传输、光谱学以及太赫兹波生成等领域的应用。他还展望了频率梳技术未来在计量学和仪器制造领域的广泛应用前景，并提出了相关的技术挑战和解决方案。Seung-Woo Kim教授发表主题演讲Steven Cundiff教授的主题演讲《优化频率梳用于多梳光谱》集中讨论了双梳光谱技术的优势与挑战。双梳光谱是一种光学傅里叶变换光谱技术，通过使用两个略有不同重复频率的频率梳，实现无需移动部件的扫描延迟。Steven Cundiff教授指出，虽然双梳光谱在光谱分辨率、信噪比和采集时间方面表现优异，但也存在诸如光谱范围与采集时间之间的难以兼顾的问题。他提出，通过使用重复频率接近倍数关系的两个梳子，可以改善光谱分辨率，减少对信噪比的影响。此外，通过相位调制技术可以在不降低信噪比的情况下缩短采集时间，满足非线性光谱学中的高脉冲能量需求。Steven Cundiff教授发表主题演讲Sergey Antonovich Chizhik院士的发表了《原子力显微镜在微机械装置表征中的应用》的主题演讲，讨论了原子力显微镜（AFM）在微机电系统（MEMS）纳米级结构和材料性能表征方面的应用。Chizhik院士介绍了一系列自主开发的AFM设备和方法，及其在电子学和生物细胞研究中的应用，展示了包括纳米层析成像、静态与动态力谱学、纳米钻探以及振荡摩擦测量等技术的创新性应用。他还讨论了这些方法在生物细胞研究中的特殊应用，并展望了AFM在MEMS表征中的广阔应用前景。Sergey Antonovich Chizhik院士发表主题演讲方向研究员在主题演讲《计量数字化转型的机遇与挑战》中，详细探讨了数字化时代对计量学的深远影响。自2018年国际单位制（SI）重新定义以来，计量领域进入了数字时代，所有SI单位都基于物理学的基本定律和常数进行了定义。方向研究员介绍了数字化计量的转型过程，特别是国际计量委员会（CIPM）在推动全球数字化计量框架方面的努力，并探讨了未来计量技术和测量仪器发展面临的机遇和挑战。他强调，随着全球数字化转型的加速，计量学的数字化变革将继续深刻影响各个行业，推动工程测量技术的进一步创新和发展。方向研究员发表主题演讲Jens Flügge教授的主题演讲《干涉仪在测量系统中的集成》探讨了干涉仪在高精度测量中的广泛应用。Jens Flügge教授介绍了激光干涉仪的设计方案及其在不同测量系统中的应用，包括PTB纳米比长仪、用于硅晶格参数测定的光学/X射线干涉仪，以及用于干涉仪校准的真空比较仪等。他详细介绍了上述装备的设计、优化过程及其实际测量案例，展示了在降低测量不确定度和提高测量精度方面的创新性解决方案，阐明了干涉仪技术在计量领域的重要性和应用前景。Jens Flügge教授在线发表主题演讲王慧珍首席专家的主题演讲《智能计量技术深度赋能制造业高质量发展》重点介绍了现代几何计量技术的最新进展，及其在高端制造业中的应用。人工智能（AI）、多传感器技术和测量数据再利用相融合，实现了制造过程的优化和提高生产效率。她展示了智能几何计量系统提升生产精度和质量控制水平的典型案例，探讨了未来智能计量技术的发展趋势和挑战。她认为，随着先进制造业对高精度、高效生产需求的不断增长，智能几何计量系统将在提升制造业整体质量和竞争力方面发挥越来越重要的作用。王慧珍女士发表主题演讲分论坛分为10个分会场，共计63个分论坛邀请报告。分论坛的专家学者们结合测量仪器技术与精密工程各个分支方向，交流了目前本领域存在的重大科学问题与关键技术问题、具有发展优势的新的技术路线和近期重大研究进展与突破；探讨了因学科交叉衍生出的新原理、新技术和新方向；并对该领域未来10-15年的发展趋势与特点、新的应用背景和可能产生的新突破进行了探索与研判。除主论坛、分论坛的学术交流与研讨外，会议还以圆桌论坛形式进行战略研讨。圆桌论坛邀请测量仪器领域的著名专家学者与企业家参加了研讨。圆桌论坛围绕“面向高端装备制造的高端测量仪器发展战略”为主题展开讨论。与会专家学者与企业家首先就我国当前国家测量体系和仪器产业体系对先进制造支撑能力的现状及存在的问题，未来10-15年仪器领域重大应用场景战略需求、前沿仪器技术、发展趋势、全景路线图，全制造链、全产业链和全生命周期测量仪器体系建设框架构建，嵌入式、芯片化、微型化、小型化的计量标准体系与实时精度调控体系构建，仪器学科发展战略和创新领军人才培养体系，精密仪器产业体系构建、发展趋势研判、仪器产业布局构想等热点问题展开了热烈讨论，并达成了初步共识。