論電子測量儀器行業(yè)回顧與展望

■張 明 ■廈門海滄市政建設(shè)管理中心，福建 廈門 361000

進入21世紀，電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)的高速發(fā)展，對測量儀器速度、準確度及檢測功能等方面提出了更高的要求。而這些技術(shù)的發(fā)展也推動了電子測量技術(shù)的快速發(fā)展，同時也給測量儀器提供了巨大的市場，大量的新型產(chǎn)品都需要通過儀器的測量才能投放市場，這就對儀器的功能及測量能力提出了新的要求。

由于各種相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展，并逐步應(yīng)用到電子測量技術(shù)和儀器中，再加上更高級的測量理論和方法不斷出現(xiàn)，還有測量領(lǐng)域的不斷拓展，電子測量儀器和設(shè)備已經(jīng)在航空、航天、電視、廣播、電子、能源、交通、通信以及信息系統(tǒng)、微電子和電子元器件測試等方面達到了新的高度，遠遠突破了傳統(tǒng)儀器的測量范圍和精度?？焖?、實時、精確、自動的測量已經(jīng)成為現(xiàn)代測量技術(shù)和儀器的發(fā)展主流。

1 電子測量儀器歷史回顧

電子測量儀器的發(fā)展可以溯到20世紀20年代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推進了電子技術(shù)的進步，同時促使了電子管的出現(xiàn)。電子技術(shù)測量速度快，頻譜范圍寬，容易進行遙控等眾多的特點，使得電子技術(shù)很快的應(yīng)用到測量技術(shù)中，引領(lǐng)測量儀器進入了一個新的歷史時期。進入20世紀50年代，半導(dǎo)體技術(shù)開始迅速發(fā)展，晶體管比電子管功耗更低、體積更小、頻譜范圍更寬、穩(wěn)定性更高，使得電子管很快被晶體管所代替，出現(xiàn)了性能更為優(yōu)良的頻譜測量儀、示波器等。20世紀60年代，中小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)再次將電子測量儀器的發(fā)展推向更高的階段，集成電路將電阻、電容、二極管、三極管等大量的元器件集成到同一塊很小的硅片上，從而實現(xiàn)元件、材料、電路的三位一體。這樣的集成電路的在電子測量中的應(yīng)用，使得電子測量儀器的體積更小，而且同時又拓展了測量范圍，提高了測量精度?，F(xiàn)在的很多測量儀器基本都是有集成電路組成，而且具備一些智能化和網(wǎng)絡(luò)化的特點［1］。

我國電子測量儀器的第一次發(fā)展機遇是在20世紀50～60年代，建國初期第一批156項重大工程中有12項是電子測量儀器工程，包括11個電子測量儀器工廠和1個電子測量儀器研究所，基本滿足了當時國防裝備和國防工業(yè)對電子測量儀器的需求。

第二次發(fā)展機遇的出現(xiàn)，主要來源于中國經(jīng)濟的發(fā)展，中國經(jīng)濟經(jīng)過改革開放近30年的發(fā)展。尤其是第九個五年規(guī)劃期間，我國電子測量儀器在很多重大科技領(lǐng)域取得了突破性進展，這些為我國電子測量儀器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 電子測量儀器

電子測量儀器應(yīng)同步或超前其他各種高新技術(shù)的發(fā)展，它是各種高新技術(shù)的融合并支持各種高新技術(shù)的發(fā)展。電子測量儀器是關(guān)聯(lián)經(jīng)濟的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。有數(shù)據(jù)顯示上個世紀90年代國際上經(jīng)濟發(fā)達國家的電子測量儀器一般占國民生產(chǎn)總值的4%，但它對國民生產(chǎn)總值的拉動力達66%，和國民經(jīng)濟的關(guān)聯(lián)度達90%以上?？梢哉f，電子測量儀器行業(yè)是一個國家綜合技術(shù)水平的體現(xiàn)，是國防實力的重要標志，是國民經(jīng)濟持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的重要保證［2］。

電子測量儀器的應(yīng)用范圍非常廣泛，幾乎無所不在，涉及國民經(jīng)濟、科學(xué)研究、國防、人民生活等各個方面。電子測量儀器是當代各種高科技的融合，包括微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新型元器件技術(shù)、新材料技術(shù)、現(xiàn)代測試技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)等等。它是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品中高新技術(shù)應(yīng)用最多、應(yīng)用最快的產(chǎn)品門類。

目前電子測量儀器在性能、測試功能、工藝結(jié)構(gòu)等各方面都取得了很大的進展，其研制和生產(chǎn)向著自動化、系統(tǒng)化、數(shù)字化、高性能、多功能、快速、小型等方面發(fā)展。一個國家電子測量水平的高低，往往是反映這個國家科技水平的重要方面。

3 中國電子測量儀器存在的問題

盡管經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國電子測量儀器行業(yè)取得了非常大的進步，但同國外廠商相比，差距仍然不容小視，這主要表現(xiàn)在下列幾個方面:(1)數(shù)字化電子測量儀器的使用率還比較低，需要進一步提高;(2)電子測量儀器中的軟件技術(shù)還沒有體現(xiàn)出來;(3)LXI等總線技術(shù)差距還很大;(4)模塊化是國際電子測量儀器發(fā)展的方向，模塊化與總線技術(shù)、軟件技術(shù)是三位一體的，這方面也相差很遠;(5)電子電路技術(shù)、同軸器件組件技術(shù)以及波導(dǎo)器件組件的技術(shù)集成技術(shù)還有待進一步發(fā)展。

4 中國高科技測量儀器方面取得的成果

(1)成功研制出微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀;(2)掌握了調(diào)制域測試技術(shù)，研制成功調(diào)制域分析儀;(3)VXI總線技術(shù)取得重大進展;(4)電子測試儀器向毫米波推進;(5)通信測量儀器達到高技術(shù)水平;(6)數(shù)字化儀器迅速發(fā)展。

5 電子測量儀器的發(fā)展前景

電子測量儀器經(jīng)歷了從模擬儀器到數(shù)字儀器、智能儀器，再到目前的虛擬儀器的發(fā)展歷程，微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展推動了電子測量儀器的發(fā)展。隨著電子測量儀器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化得工業(yè)大生產(chǎn)，必定會對電子測量儀器提出更高的要求，相應(yīng)地，電子測量儀器的發(fā)展會呈現(xiàn)出新的特點，主要會包括［3］:

(1)測量儀器的通用化?，F(xiàn)代的測量儀器將打破傳統(tǒng)測量儀器主要依賴于硬件性能的限制，可根據(jù)測量與控制的需要，通過改變軟件而改變測量功能，使得一臺儀器就可以實現(xiàn)多種一起的功能，呈現(xiàn)出多功能、多用途的明顯特點。

(2)測量儀器的模塊化。采用功能模塊化設(shè)計技術(shù)，對測量儀器功能可實現(xiàn)現(xiàn)場配置或者短期快速配置，能很快支持新功能模塊，減少系統(tǒng)開發(fā)周期，降低系統(tǒng)開發(fā)難度，同時為系統(tǒng)的升級換代提供技術(shù)支持，也為開發(fā)周期中的系統(tǒng)調(diào)試提供可靠的環(huán)境。模塊化設(shè)計將是現(xiàn)代電子測量儀器設(shè)計的一個重要設(shè)計準則。

(3)融合大量的高新技術(shù)。以信息技術(shù)為代表的高新科技的飛速發(fā)展，是電子測量儀器的工作原理、設(shè)計思路、設(shè)計方法、制造工藝發(fā)生了明顯的變化;計算機科學(xué)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、納米技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)也推動著電子測量儀器的創(chuàng)新。

(4)測量儀器的網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)科傳輸任何數(shù)據(jù)信號，使得網(wǎng)絡(luò)各個站點可以在線獲得測試數(shù)據(jù)，更大程度的提高數(shù)據(jù)的實時共享。我們將會看到今后越來越多的測量儀器可能不像一個硬件測量儀器而更像網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，只需要在瀏覽器中輸入IP地址就可以訪問整個儀器的配置。

電子測量儀器的發(fā)展水平是一個國家科技綜合實力的重要體現(xiàn)，未來的測量將以技術(shù)性指標的不斷提升成為該領(lǐng)域的重要特征，要求測量儀器能夠提供更大的動態(tài)測量范圍，更快的測量速度，更高的測量精度，更好的人機界面和操作環(huán)境，具備遠程測量、控制和檢修能力，可以測量的頻率會越來越高，相應(yīng)地測量帶寬也會越來越大。兼容性會更強，對精度的要求越來越高，靈敏度更高。基本上內(nèi)嵌有處理器和一定的內(nèi)存，可以快速地對測量的信息予以處理。

6 結(jié)束語

隨著被測試系統(tǒng)、產(chǎn)品的發(fā)展水平日趨提高—速度越來越快、體積越來越小、應(yīng)用范圍越來越廣，人們對測試測量技術(shù)及精密儀器的要求越來越高，促使測試測量技術(shù)和測量儀器不斷出現(xiàn)新理論、新技術(shù)和新方法。電子測量儀器室技術(shù)密集型、知識密集型的產(chǎn)業(yè)。電子測量儀器對國民經(jīng)濟有著重大的輻射作用和影響力儀器儀表對國民經(jīng)濟有著巨大的輻射作用和影響力，測量儀器對工業(yè)具有先導(dǎo)作用。盡管測量儀器行業(yè)的產(chǎn)值在國民經(jīng)濟的總產(chǎn)值中的比重并不算大，但是它在信息化社會中經(jīng)濟發(fā)展的杠桿作用卻十分巨大，它的發(fā)展在相當程度上代表著一個國家的科技水平、綜合國力和國際競爭力。以前我們國家在對這個行業(yè)的重大作用的認識不夠，但是隨著國家“十一五”極化的展開，國家在重視這個行業(yè)的投入的人力物力，加大發(fā)展力度，電子測量儀器必將得到快速地發(fā)展。也同時更大推動國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，提高我們國家的經(jīng)濟和國防實力［4］。

［1］楊龍鱗．電子測量技術(shù)［M］．北京:人民郵電出版社，2006．

［2］李明生．電子測量儀器［M］．北京:高等教育出版社，2006．

［3］肖曉萍等．電子測量與儀器［M］．南京:東南大學(xué)出版社，2002．

［4］須鼎興等．電子測量儀器原理與應(yīng)用技術(shù)［M］．上海:同濟大學(xué)出版社，2002．