我國電子測量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

曲傳海黑龍江省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗院

?

我國電子測量技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

曲傳海
黑龍江省電子信息產(chǎn)品監(jiān)督檢驗院

摘要：關(guān)于相同的問題，泰克公司中國區(qū)市場總經(jīng)理張權(quán)則認為：工程師真正面臨的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在采用多種技術(shù)和混合信號的嵌入式設(shè)計方面。因為在這類設(shè)計中，隨著低成本的微處理器和微控制器的速度不斷加快，設(shè)計變得越來越復雜。體現(xiàn)這些挑戰(zhàn)的行業(yè)也越來越多，從遍布混合信號的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換，到必須處理日益復雜的各種瞬變RF信號的無處不在的無線技術(shù)，還有數(shù)據(jù)傳輸率不斷持續(xù)增長的高速數(shù)據(jù)處理方面的需求。

關(guān)鍵詞：電子測量技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展

電子測量是泛指以電子技術(shù)為基礎(chǔ)手段的一種測量技術(shù)。它是測量學和電子學相互結(jié)合的產(chǎn)物。英國科學家A·H·庫克（cook）說：“測量是技術(shù)生命的神經(jīng)系統(tǒng)。我們通過測量認識周圍的物質(zhì)世界，通過測量把這些知識變成數(shù)字語言，然后用數(shù)學方法把它整理成合乎邏輯的系統(tǒng);通過測量，可使這種系統(tǒng)性知識借助于工程技術(shù)用來改造物質(zhì);世界精密的測量是精確的知識和經(jīng)濟的設(shè)計所必需，方便的測量是敏捷的通訊和有效的組織所必需。”這一段話深刻地揭示出了測量對于我們?nèi)祟惿鐣闹匾?。人類社會從遠古時代發(fā)展到物質(zhì)文明和梢神文明都高度發(fā)達的今天，沒有測量技術(shù)的作用是不可想象的。

一、電子測量技術(shù)的現(xiàn)狀

如今，電子技術(shù)發(fā)展的速度幾乎是讓人目不暇給。從SOC到SIP，從DSL到WiMAX，人們幾乎每天都在不停地接受新概念;3G的問題還未完全解決，人們已經(jīng)開始討論B3G的部署，圍繞4G的各種技術(shù)已成為研究的新熱點。那么，技術(shù)發(fā)展如此之快，測試技術(shù)能否跟得上應用的發(fā)展？中國的研發(fā)人員和測試工程師又面臨著什么樣的技術(shù)挑戰(zhàn)？

來自Agilent和NI的專家們幾乎都一致地認為：中國工程師與美國乃至世界各地的工程師面臨著相同的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)一方面是待測產(chǎn)品的功能越來越多，測試的要求也越來越高，另一方面，留給測試的時間卻越來越少，因為產(chǎn)品要以最快的速度上市，從而形成了前所未有的測試效率方面的壓力。工程師面對著各種選擇，他們既需要一個具有很好的靈活性和兼容性、擴展性強，同時又很可靠穩(wěn)定的自動測試測量平臺，這個平臺不但可以滿足現(xiàn)有的需求，而且能很方便地進行系統(tǒng)升級，以符合今后越來越具有挑戰(zhàn)性的需求，此外，還要求這種自動測試平臺具有較長的使用壽命和較低的建構(gòu)成本。

然而，國內(nèi)的專家并非都認可上述觀點。來自賽寶計量檢測中心的技術(shù)專家王勇，就不認同上述觀點的絕對性。他認為，雖然上述的自動測試平臺具有效率高等不少優(yōu)點，但至少這種測試平臺相對于中國的國情來說，還存在著一系列的問題，包括可靠性、可維性和可操作性差以及成本過高等問題。

二、電子測量的特點及應用

1.隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，測量的內(nèi)容愈來愈多，通常包括以下幾個方面：

①電能量的測量，包括對于電流、電壓、電功率的測量;②信號的特性及所受干擾的測量，例如信號的失真度、頻率相位、脈沖參數(shù)、調(diào)制度、信號頻譜、信噪比等;③元件和電路參數(shù)的測量，例如電限、電感、電容、電子器件（電子管、晶體管、揚效應管等）的測量，集成電路的測量，電路頻率響應、通頻帶寬度、品質(zhì)因數(shù)、相位移、延時、衰減和增益等的測量。

2.隨看電子技術(shù)的發(fā)展，由于電子測量技術(shù)的許多無可比擬的優(yōu)點，許多非電量的測量也可以通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，再利用電子技術(shù)進行測量。與其它的測量相比，電子測量具有以下幾個明顯的特點：

①測量頻率范圍極寬，電子測量能工作在這樣寬的頻率范圍，這就使它的應用范圍很廣。

②量程很廣，由于所測量的大小相差極大，要求測量儀器的量程也極寬.同一臺電子儀器，經(jīng)常能做到量程寬達很多數(shù)量級。電子計數(shù)器的量程更寬，可達17個數(shù)量級。量程寬正是電子儀器的突出優(yōu)點。

③測量準確度高。電子儀器的準確度通?？杀绕渌鼫y量儀器高很多。特別是對頻率和時間的測量，由于采用了原子頻標和原子秒作為基準，使誤差減小到極小量級，這是目前人類在測量準確度方面達到的最高標準。電子測量準確度高，正是它在現(xiàn)代科技領(lǐng)域得到廣泛應用的重要原因。

④測量速度快。電子測量由于是通過電子運動和電磁波的傳播來進行工作的，因此具有其它測量方法通常無法類比的高速度。

三、電子測量技術(shù)的發(fā)展

電子測量技術(shù)的發(fā)展是建立在測量技術(shù)的發(fā)展最新電子技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)之上的。廣義地說，凡是利用電子技術(shù)進行的測量都稱為電子測量。從現(xiàn)存的史料上我們得知古人用漏斗滴水來測量時間，用草繩打結(jié)來計數(shù)，這可以說是原始的測量方法，以后人們逐漸發(fā)明了稱、算盤等較為先進的測量和運算工具，到了本世紀20年代，科學技術(shù)的發(fā)展導致了電子管的出現(xiàn)，即電子技術(shù)的出現(xiàn)。由于電子技術(shù)獨特的優(yōu)點：頻率范圍寬，測量快速，易于實現(xiàn)遙控等，使得電子技術(shù)迅速被應用并普及到國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，包括測量技術(shù)中，開創(chuàng)了測量技術(shù)的新天地。但是由于電子管的體積較大，從而造成了電子管做成的測量儀器體積較大，耗電量多，價格貴，工作效率也不是很高，到了本世紀50年代，半導體技術(shù)有了飛速的發(fā)展，晶體管相對于電子管而言，體積大為減小，功耗降低，穩(wěn)定性大為提高，同時其應用頻率范圍更寬，除測直流量外，還可以測高至100GHZ左右的信號，從而使晶體管迅速取代了電子管的位置。到了本世紀60年代中期，中小規(guī)模集成電路問世。所謂集成電路，就是將電阻、電容、二極管、三極管等各種元器件經(jīng)過半導體工藝或薄膜工藝制作在同一塊硅片上，并按某種電路互聯(lián)起來，制成的具有一定功能的電路，從而打破了半導體元器件組成的傳統(tǒng)電路的概念，實現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。由于集成電路的問世，使得原來的電路變得更小，因此，由集成電路做成的電子測量儀器體積更為減小，同時其測量范圍更為寬廣，測量精度大為提高?，F(xiàn)在一些比較先進的電子測量儀器均用集成電路做成，并且有了智能功能，特別是在尖端技術(shù)和現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，集成電路測量儀器的優(yōu)勢更為明顯。

參考文獻：

[1]張宇.電子測量技術(shù)的發(fā)展及應用[A].全國高等學校電子技術(shù)研究會2008年年會論文集[C].2008年