電子測量技術(shù)和儀器的重要性及發(fā)展趨勢

隋建波

摘要： 本文通過對電子測量技術(shù)和儀器的特征、優(yōu)勢、重要性的介紹，分析其未來發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】電子測量技術(shù) 電子測量儀器 特征重要性 發(fā)展趨勢

1 電子測量的特征

在電子測量技術(shù)發(fā)展早期，測量的主要對象為各類電信號參數(shù)、抗干擾與傳輸特性等發(fā)展到后期，隨著相關(guān)技術(shù)的完善，電子測量的對象更加豐富，可以借助傳感設(shè)備將機(jī)械強(qiáng)度、光、熱等物理量轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行量化分析。目前電子測量儀器主要測量的信號類型有：電信號、干擾特性、電路元器件數(shù)據(jù)等，相對應(yīng)的，電子測量的指標(biāo)包括：電壓、電流、電功率等；信噪比、相位、頻譜、失真度等；三極管、集成電路、電容等的性能參數(shù)。

電子測量技術(shù)的發(fā)展一方面依賴于新材料、新工藝帶來的儀器結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新；另一方面也拓展了新型電子測量儀器的應(yīng)用范圍。現(xiàn)代測量技術(shù)與新型電子測量儀器的結(jié)合，極大地發(fā)展了電子測量技術(shù)可測量的參數(shù)種類、范圍與精度。與傳統(tǒng)測量方式相比，電子測量技術(shù)與現(xiàn)代測量儀器的優(yōu)勢具體表現(xiàn)在四個(gè)方面：

（1）可測量參數(shù)范圍更寬。現(xiàn)代電子測量儀的量程更大、量程數(shù)量級更多、可測頻帶譜系更廣，如在電阻測量中，電子測量儀器量程可達(dá)7個(gè)數(shù)量級，遠(yuǎn)超普通歐姆表；

（2）測量精度更高、速度更快。現(xiàn)代電力測量儀器的測量過程是電磁波掃描、電子運(yùn)動(dòng)的過程，與其他信號相比，電磁線信號傳播速度極快，尤其在時(shí)間量測量方面，同時(shí)由于電子的微顆粒性，其測量精度也遠(yuǎn)超其他測量方式；

（3）測量方式更加豐富，在線測量、遠(yuǎn)程測量等為某些特殊參數(shù)的測量提供可能。新型電子測量儀器可以通過加裝各類傳感裝置對某些特殊位置、特別信號進(jìn)行采集和測量；

（4）便于對測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)化分析。電子測量儀器得到的測量結(jié)果多是數(shù)字信息，可以直接把這些信息輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理。

2 電子測量技術(shù)與儀器應(yīng)用的重要性

電子測量技術(shù)與儀器的發(fā)展，直接帶動(dòng)了測量方式的變革，進(jìn)而推動(dòng)了現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步，促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。電子測量技術(shù)與儀器的發(fā)展，以現(xiàn)代測量原理為基礎(chǔ)，融合了最先進(jìn)的新材料加工工藝、信息化與數(shù)字化技術(shù)、傳感技術(shù)、光電信號傳播與轉(zhuǎn)化技術(shù)等，使電子測量技術(shù)與儀器在現(xiàn)代工業(yè)與社會(huì)發(fā)展中獲得了更廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，電子測量技術(shù)與儀器能對各種類型的參數(shù)進(jìn)行測量，可以應(yīng)用到多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。而測量范圍的擴(kuò)大、測量精度的提高，能夠有效促進(jìn)各行業(yè)的技術(shù)革新，推動(dòng)社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展。例如在無線通信方面，電子測量技術(shù)通過對通信速率的測量，確定影響通信信號傳播的因素，從而推動(dòng)通信技術(shù)與無線系統(tǒng)的進(jìn)步。再如，在機(jī)械加工行業(yè)，光柵、激光檢測技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了數(shù)控機(jī)床的加工精度，為機(jī)械元件的精加工提供了可能。

電子測量技術(shù)與儀器推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)超前發(fā)展。對比發(fā)達(dá)國家近年來的發(fā)展數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，電子測量技術(shù)與儀器與國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)聯(lián)度由20世紀(jì)的不到5%上升至超過50%，有的國家甚至達(dá)到90%。電子測量技術(shù)與儀器的發(fā)展不僅對國家經(jīng)濟(jì)影響重大，而且直接體現(xiàn)了一個(gè)國家的科技水平與發(fā)展?jié)撃?，體現(xiàn)了國家各項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展水平。我國發(fā)展電子測量技術(shù)與儀器不僅是結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出的技術(shù)決策，而且是推動(dòng)我國測量理論、機(jī)械制造業(yè)、信息通訊技術(shù)、新材料開發(fā)等領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的重要途徑，是推動(dòng)全社會(huì)技術(shù)革新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措。

3 電子測量技術(shù)和儀器的未來發(fā)展趨勢

電子測量技術(shù)和儀器的發(fā)展水平是衡量國家工業(yè)水平與生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍、提高測量精度是未來電子測量技術(shù)和儀器的重要發(fā)展趨勢。對于電子測量技術(shù)，未來發(fā)展主要集中在模塊化、通用化與平臺化、虛擬測試化等方向；電子測量儀器還包括可靠性、穩(wěn)定性、可操作性等內(nèi)容，未來發(fā)展則集中在數(shù)字化與智能化方向。

3.1 模塊化

模塊化是指對功能區(qū)采用模塊化設(shè)計(jì)，通過向整個(gè)測量系統(tǒng)提供總線接口，實(shí)現(xiàn)模塊的快速更新與配置?？偩€接口技術(shù)是模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，一方面保證了系統(tǒng)硬件與軟件的兼容，另一方面減小硬件體積，更新升級更加簡便，對總線接口技術(shù)的維護(hù)和升級往往是電子測量技術(shù)取得突破的重要方式。模塊化設(shè)計(jì)能夠更好地支持對新功能的開發(fā)，降低系統(tǒng)升級的難度，應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)能夠使電子測量技術(shù)在現(xiàn)場配置中發(fā)揮極大優(yōu)勢。

3.2 通用化與平臺化

電子測量技術(shù)的通用化與平臺化發(fā)展，標(biāo)志著技術(shù)核心由硬件向軟件方向的轉(zhuǎn)變。通過對不同類型測量軟件的開發(fā)與應(yīng)用，突破儀器硬件測量性能的限制，實(shí)現(xiàn)同一臺測量儀器測量功能的多樣化。平臺化是通用化的基礎(chǔ)，借助CORBA、COM、DCOM語言開發(fā)軟件平臺，并通過測量控制的方法，對測量軟件的結(jié)構(gòu)、功能進(jìn)行創(chuàng)新，將多組測量參數(shù)集成到同一功能元件內(nèi)，并保持測量參數(shù)與測量對象、設(shè)備的獨(dú)立。在電子測量過程中，只需要根據(jù)測量對象對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，就可以實(shí)現(xiàn)測量技術(shù)與儀器的通用化。

3.3 虛擬測試化

虛擬測試是指借助數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建測量對象的數(shù)據(jù)模型，并與測量結(jié)果進(jìn)行比對，在測量的基礎(chǔ)上對測量過程與相關(guān)參數(shù)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。虛擬測試化能夠提高電子測量技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)、工程建造中的實(shí)用性。

3.4 數(shù)字化與智能化

數(shù)字化是電子測量儀器在信息化時(shí)代為解決開放式體系結(jié)構(gòu)而作出的設(shè)計(jì)方案。例如DSP系統(tǒng)以密集型數(shù)據(jù)運(yùn)算為技術(shù)核心，對IIR濾波、FIR濾波、及DFT等信號進(jìn)行編解碼，為電子測量技術(shù)提供精巧而豐富的軟硬件資源。智能化發(fā)展則是伴隨嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展而來的，電子測量儀器正在進(jìn)行微型化變革。未來電子測量儀器將由模擬電路設(shè)計(jì)徹底轉(zhuǎn)向微型模板、電路的開發(fā)，通過設(shè)計(jì)更加精巧的輸入/輸出通道和支持軟件，來滿足更多特殊任務(wù)的要求。隨著現(xiàn)場總線的出現(xiàn)與發(fā)展，智能化電子測量儀器將在精度、性能、更新速度等方面表現(xiàn)出更大優(yōu)勢，使測量過程的信息交換更加便捷，實(shí)現(xiàn)診斷、維護(hù)等更多功能模塊的集成。

參考文獻(xiàn)

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