基于模擬電路的電子測量技術(shù)相關(guān)探索

(天津市河西區(qū)職工大學(xué)，天津 300203)

科學(xué)技術(shù)不斷深入，電子測量技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，成為推動社會生產(chǎn)生活發(fā)展的重要技術(shù)。電子測量技術(shù)主要是應(yīng)用于精密儀器的測量過程中，具有比較精準(zhǔn)的測量效果。經(jīng)過多年的發(fā)展，基于模擬電路的電子測量技術(shù)已經(jīng)得到了成熟的發(fā)展，但是，仍然存在著諸多發(fā)展障礙，這就表明該領(lǐng)域具有比較大的研究價值。下面就模擬電路的電子測量技術(shù)展開全面研究，以便為電子測量技術(shù)的創(chuàng)新提供理論支撐。

一、電子測量技術(shù)的相關(guān)概述

電子測量技術(shù)是一項比較系統(tǒng)的技術(shù)工程，它與多個技術(shù)領(lǐng)域都存在著緊密的聯(lián)系，尤其是通信領(lǐng)域、計算機(jī)領(lǐng)域、軟件領(lǐng)域等，這些都能夠進(jìn)行比較完美的結(jié)合。在電子測量技術(shù)高度發(fā)展的基礎(chǔ)上，催生出了電子測量儀器的開發(fā)與應(yīng)用，這就使電子測量技術(shù)成為一種比較優(yōu)質(zhì)的機(jī)械測試體系。當(dāng)前在電子測量技術(shù)的發(fā)展過程中，模擬電路是最為普遍的技術(shù)核心，這也是未來電子測量技術(shù)的發(fā)展方向。所以，我們對電子測量技術(shù)的研究不能僅僅局限于某一特定領(lǐng)域，要站在國家安全、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)、科技進(jìn)步等多個層面，要將其作為多元化的工程來看待。總之，電子測量技術(shù)中的模擬電路技術(shù)具有比較關(guān)鍵的作用，這也與電子測量儀器的研究產(chǎn)生了密切聯(lián)系，并且有效的促進(jìn)了模擬電路技術(shù)在其他行業(yè)中的應(yīng)用。我們大力發(fā)展電子測量技術(shù)，就是要大力的促進(jìn)我國電子測量儀器產(chǎn)業(yè)的極大創(chuàng)新，還要為電子測量儀器提供發(fā)展方向，最終能夠全面推進(jìn)電子測量技術(shù)的通用化、模塊化、智能化等。

二、基于模擬電路的電子測量技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)

(一)能夠與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合

我國已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)信息時代，計算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在各個行業(yè)中得到了應(yīng)用。所以，電子測量技術(shù)也就能夠與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而達(dá)到聯(lián)用的效果。在這一過程中，我們可以充分借助D/A與A/D的變換性能，在電子測量儀器測得數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過特定的傳輸路徑傳送至計算機(jī)終端，這樣就能夠使電子測量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的保存，極大程度上避免了數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生。在這一基礎(chǔ)上，電子測量技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行互通互聯(lián)，充分利用了計算機(jī)終端的平臺基礎(chǔ)，提升了測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)化。另外，計算機(jī)的發(fā)展也呈現(xiàn)出諸多新特點(diǎn)，尤其是微型計算機(jī)的研發(fā)，這就為電子測量儀器微型化和電子測量數(shù)據(jù)便攜化提供了支撐。在微型計算機(jī)的平臺支撐下，電子測量數(shù)據(jù)完全可以隨身攜帶，有效的提升了測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平，同時，對測量數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)也提供了發(fā)展方向，有效提升了測量技術(shù)的性能發(fā)揮，使電子測量技術(shù)和模擬電路技術(shù)的性能得以充分發(fā)揮。

(二)測量頻率具有更為寬泛的范圍、更為廣泛的量程

電子測量技術(shù)與傳統(tǒng)意義層面的測量技術(shù)具有比較大的差異性，這也是電子測量技術(shù)對其的重要改進(jìn)。將其兩者進(jìn)行差異化對比，以模擬電路為基礎(chǔ)的電子測量技術(shù)具有更為寬泛的范圍、更為廣泛的量程，這是其最突出的優(yōu)勢。所以，我們可以充分借助對電子測量技術(shù)的應(yīng)用，借助對電子測量儀器的使用，對各項環(huán)境條件比較惡劣的測試任務(wù)進(jìn)行測量，比如深海壓力的測量、高溫鍋爐溫度的測量等?？傊?，對電子測量技術(shù)的應(yīng)用后，我們可以極大的降低測量人員的工作難度和強(qiáng)度，全面提升其基本的工作效率。

(三)測量的速率和精度都有明顯的提升

我們都知道，電子測量技術(shù)對傳統(tǒng)測量技術(shù)有了很大的創(chuàng)新，有效的規(guī)避了傳統(tǒng)測量的技術(shù)缺陷。利用電子測量技術(shù)進(jìn)行測量，這會具有比較精準(zhǔn)的特性，并且其工作效率是非常高的，也就是其具測量的速率比較迅速?；谀M電路的電子測量技術(shù)之所以能夠在社會生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域有所應(yīng)用，這主要是電子測量技術(shù)在速率和精度方面都有比較良好的優(yōu)勢，這是其基本性能有效發(fā)揮的基礎(chǔ)條件。電子測量技術(shù)主要是依靠電磁波進(jìn)行工作，這也就凸顯了電子運(yùn)動理論的作用，所以，這就為電子測量技術(shù)測量速率的提升產(chǎn)生比較大的推力。再者，電子測量技術(shù)在很大程度上降低了測量誤差，為測量精準(zhǔn)化提供了條件。

(四)有效的提升了測量的遠(yuǎn)程操控能力

我們在上文中已經(jīng)提到，電子測量技術(shù)主要是應(yīng)用于復(fù)雜的環(huán)境中，比如深海壓力的測量、高溫鍋爐溫度的測量等。所以，這些區(qū)域的測量工作具有很大的難度，這可能會對工作人員造成人身威脅。但是，電子測量技術(shù)就有效的避免了不利因素的出現(xiàn)，這主要是源于其具有遠(yuǎn)程操控能力?；谀M電路的電子測量技術(shù)具有良好的遠(yuǎn)程操控能力，它能夠在很多情況下幫助工作人員進(jìn)行高難度工作的進(jìn)行，這可以體現(xiàn)在測量的時間和空間角度方面，電子測量技術(shù)能夠長時間的進(jìn)行作業(yè)，并且其自身的作業(yè)面也是比較廣泛的，這也就會保證了電子測量數(shù)據(jù)的實時動態(tài)性。同時，電子測量技術(shù)具有比較全面的表現(xiàn)方式，直觀、簡便等都是其特征的基本反映。下面我以測量發(fā)光二極管為例，在實際的測量過程中，我們就可以通過電子測量技術(shù)將其所包含的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行展現(xiàn)，展現(xiàn)的媒介主要是數(shù)字和示波的形式，這樣我們的測量人員就會借助數(shù)據(jù)展現(xiàn)圖，對各種測量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，以便后期工作的進(jìn)行。

三、電子測量最優(yōu)方案的選擇原則分析

(一)合理性

電子測量技術(shù)的種類是比較多的，這也就表明電子測量方法具有多元化特征。所以，在此基礎(chǔ)上，我們可以依據(jù)多元化的分類標(biāo)準(zhǔn)，將其劃分為不同的類別。比如按照測量手續(xù)分類可以劃分為直接測量方法、間接測量法、組合測量法。在測量電阻的過程中，所謂直接測量法就是在實際應(yīng)用過程中，利用相關(guān)的電子測量儀器進(jìn)行測量，最為突出的就是萬用表的使用；間接測量法則是沒有直接對電阻值進(jìn)行測量，而是借助電流表和電壓表，進(jìn)而通過相關(guān)的換算規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換；組合測量法則是在對相關(guān)數(shù)值的測量中，利用電阻器來測量電阻溫度系統(tǒng)。同時，按照電子測量的性質(zhì)，我們就可以將其劃分為時域測量、頻域測量、數(shù)據(jù)域測量、隨機(jī)測量等，時域測量就是借助示波器對脈沖信號的上升沿與下降沿進(jìn)行觀察，最終得出結(jié)論；頻域測量就是在實際應(yīng)用的過程中，借助頻譜分析儀從而對信號頻譜進(jìn)行相關(guān)的分析，數(shù)據(jù)域的測量在實際中的應(yīng)用比如利用邏輯分析儀對數(shù)字量進(jìn)行測量，而隨機(jī)測量法在實際中的應(yīng)用比如對各類噪聲信號進(jìn)行動態(tài)測量與分析?？傊覀冊趯﹄娮訙y量方法的選擇過程中，需要遵循好合理性的特點(diǎn)。一般來講，我們需要從以下幾個方面入手，進(jìn)而加強(qiáng)對電子測量合理性的提升。第一方面，被測量對象的本質(zhì)是什么，這是選擇電子測量類型的直接因素。第二方面，我們在后期工作中，需要的電子測量精度是什么。第三方面，測量人員從事測量工作的外界環(huán)境是什么樣子。第四方面，在實際的測量過程中，我們會使用到的測量設(shè)備主要有哪些等。

(二)簡易性

基于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，其對行業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。工作速率的高效化則成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展重要標(biāo)志。工作高效化則意味著工作環(huán)節(jié)的簡易化，這對于模擬電路在電子測量技術(shù)中的應(yīng)用中尤為凸顯。所以，我們在進(jìn)行測量方案的擬定過程中，一定要遵循簡易性的原則，盡可能的減少繁瑣的工作環(huán)節(jié)，選擇簡便易行的測量儀表和測量方法，全方位的減少實驗測量的步驟。同時，還要在一定程度上確保實驗結(jié)果能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行讀取和存儲。

(三)精準(zhǔn)性

在實際的測量過程中，受多方面因素的影響，我們會不可避免的受到外界環(huán)境的影響，并且這些影響多表現(xiàn)為負(fù)面。再就是，電子測量的儀器也會具有一定的缺陷，測量的方法也會具有一定的不足等，綜合以上原因，這就可能會導(dǎo)致我們所獲取的測量數(shù)據(jù)是不科學(xué)的，存在較大的誤差。當(dāng)然，這其中還會包含測量人員的問題，比如測量方法選擇不合理、測量技術(shù)不過關(guān)等。理論上測量誤差主要是因為系統(tǒng)本身存在一定的誤差，再者就是實驗方法本身存在不確定性，造成測量誤差的因素是多方面的。下面我將主要從測量的性質(zhì)入手，將測量的綜合誤差劃分為系統(tǒng)誤差、粗大誤差以及隨機(jī)誤差這三個類型。在實際的測量中，如果測量的誤差與實際結(jié)果偏離過大，或者是超出規(guī)定的范圍，那么，這些測量數(shù)據(jù)則無法得到應(yīng)用。同時，我們在很多情況下，并不會及時的意識到測量數(shù)據(jù)存在偏差，這就會在此基礎(chǔ)上做出錯誤的決定，最終就會直接影響到測量工作的進(jìn)程，這樣甚至?xí)斐杀容^嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，我們在進(jìn)行最佳測量方法的選擇過程中，必須要始終將測量方法的選擇作為工作重點(diǎn)，確保整個測量過程中的綜合誤差最小，并且綜合誤差最小需要實驗涉及到的每項測量誤差都要最小。但是測量過程中并不是所有的誤差都可以進(jìn)行人為地控制，一些客觀因素比如測量儀器精密度、測量環(huán)境等，這些都是不可控的，我們無法將其改變，這就要求在實際操作中，要從可以主管控制的因素入手，來減少誤差，比如對于系統(tǒng)誤差來說，要選擇精度比較高的儀器來進(jìn)行測量，對于操作環(huán)境的選擇要盡量選擇符合實驗要求的測量環(huán)境等。

(四)經(jīng)濟(jì)性

在對模擬電路的電子測量技術(shù)應(yīng)用中，我們會使用到精度比較高的測量儀器，這能夠在一定程度上提升測量結(jié)果的精度，從而有效降低測量過程中的誤差。另一方面講，測量儀器的測量誤差越小，其性能就越豐富，這也就決定了測量過程的成本增加。所以，我們?yōu)榱吮ＷC測量過程的經(jīng)濟(jì)性，可以適當(dāng)?shù)膶⒔?jīng)濟(jì)性原則引入到實際測量中，不能單純的為了精準(zhǔn)化忽略了成本性。很多情況下，我們并不需要高精度的測量數(shù)據(jù)，這必須要結(jié)合相關(guān)的工作性質(zhì)和測量需求。但是，不可否認(rèn)的是，電子測量儀器與測量綜合誤差試具有緊密聯(lián)系的，反之，要想不斷降低測量數(shù)據(jù)的綜合誤差，我們就需要選用更為精準(zhǔn)的測量儀器和實驗設(shè)備，這是比較直接的路徑。基于此，我們在遵循測量精準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)?shù)亟档蛿?shù)據(jù)測量的精度，進(jìn)而選擇經(jīng)濟(jì)且又符合標(biāo)準(zhǔn)的電子測量技術(shù)。比如，我們在對電路中電阻進(jìn)行測量過程中，我們完全可以適用普通的萬用表，這是完全能夠符合相關(guān)工作要求的，這就可以不使用精度更高的測量儀器。

四、電子測量技術(shù)中模擬電路的實際應(yīng)用案例

在電子測量的過程中，會具有比較多的應(yīng)用實例，比如帶有極性的交直流兩用電子電壓表、 測級直流電流的電流電壓變換器等。下面我們就以直流電流電壓變換器作為基本案例，對其技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行闡述。如圖1所示，這是直流電流電壓變換器的工作原理圖，其主要是應(yīng)用于測量直流電流lx電路，其基本的測量方法就是事先測定電路中的電流量，然后根據(jù)相關(guān)的定理、規(guī)則，進(jìn)而換算成相對應(yīng)的電壓，最終能夠確保測定數(shù)據(jù)以電壓形式展現(xiàn)。

在對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測量前，我們需要對電壓表進(jìn)行事先的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過程中遵循嚴(yán)格的技術(shù)要領(lǐng)，我們需要確保開關(guān)S處于斷開的狀態(tài)，即電壓表不接任何的量程，然后將RP電位器調(diào)整到最小阻值的狀態(tài)，這主要是指下圖所示的滑動端處于的最左端。同時，在紅表筆(正極)與黑表筆(負(fù)極)之間添加100MV的標(biāo)準(zhǔn)電壓，通過調(diào)節(jié)電位器的RP，能夠使電壓表指示達(dá)到滿量程SV。

對于下圖中的四個電流量程(分別為10mA、50mA、100mA、1A)，我們可以由此推算出電流取樣的電阻R1、R2、R3、R4的阻值大小。經(jīng)過實際案例的實踐證明，電子測量技術(shù)具有比較好的應(yīng)用效果，尤其是在電路測量電流的值比較大時，這樣就會使取樣電阻也比較小，最后使整體的測量誤差業(yè)比較小。

圖1 直流電流電壓變換器工作原理圖

五、模擬電路在電子測量技術(shù)中云應(yīng)用分析

伴隨著社會的不斷發(fā)展，需要測量的項目不斷增加，測量的內(nèi)容也不斷深化，尤其是對于電參數(shù)的相關(guān)測定，基于模擬電路對的電子測量技術(shù)具有比較高的利用價值?；谀M電路對的電子測量技術(shù)的理論基礎(chǔ)就是電子技術(shù)理論，再就是，其基本效用發(fā)揮就需要借助相關(guān)的電子測量儀器，從而能夠?qū)Ω鞣矫孢M(jìn)行相對應(yīng)的測量。一般來講，模擬電路在電子測量技術(shù)中云應(yīng)用主要包括以下幾個方面。第一方面，對電能量的相關(guān)測定，這一部分主要包括電氣系統(tǒng)的電流、電壓等指標(biāo)；第二方面，對電路元件參數(shù)的測量，這主要包括元器件的電阻、電容等元器件參數(shù)：第三方面，對特性曲線的測定，涵蓋了電子電路、器件的幅頻特點(diǎn)、輸入及輸出特性曲線等；第四方面，對電信號特點(diǎn)的相關(guān)測定，者主要包括了電信號的波形、頻率、時間、失真度等層面；第五方面，對電子電路特點(diǎn)的相關(guān)測定，這主要包括了電壓放大倍數(shù)、功率增益、靈敏度、頻帶寬度等方面的指標(biāo)?？傊?，在電子測量技術(shù)的應(yīng)用過程中，模擬電路一直扮演著重要的角色，這也就為模擬電路提供了運(yùn)行平臺。同時，我們借助相關(guān)的轉(zhuǎn)換原則和標(biāo)準(zhǔn)，可以通過對各種元器件參數(shù)的測定，最終轉(zhuǎn)換成對電壓的測定。一般來講，主要有電流與電壓之間的變換、電阻與電壓之間的變換、電容與電壓之間的變換等。所以，模擬電路在電子測量技術(shù)中具有比較顯著的作用，這對其應(yīng)用創(chuàng)新也具有積極作用。

六、基于模擬電路的電子測量技術(shù)發(fā)展策略

(一)加強(qiáng)對模擬電路電子測量技術(shù)的改進(jìn)

基于模擬電路的電子測量技術(shù)表現(xiàn)出了比較多的優(yōu)勢，比如涉及頻率范圍比較廣、測量速率比較快、操作方式比較簡單等，這就決定了以模擬電路為核心的電子測量技術(shù)必然會成為社會生活生產(chǎn)的應(yīng)用重點(diǎn)，必然也會帶來良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。但是，由于受多方面因素的影響，模擬電路技術(shù)或多或少的存在一些缺陷，比如電子管的體積比較大，所以，以此制作成的電子測量儀器也會具有較多的缺陷，尤其是在耗電量方面，成本損耗尤為突出。所以，我們必須要結(jié)合電子測量技術(shù)的最新發(fā)展方向，積極融入新型的軟件開發(fā)和測量技術(shù)，推進(jìn)模擬電路電子測量技術(shù)的改進(jìn)，更好的滿足社會發(fā)展的需求。

(二)加強(qiáng)對遠(yuǎn)程操控電子測量技術(shù)的應(yīng)用

電子測量技術(shù)具有其特定的測定范圍，尤其是在特殊的工作環(huán)境中，我們需要加強(qiáng)電子測量技術(shù)遠(yuǎn)程操控能力的開發(fā)。比如在后期的礦產(chǎn)調(diào)查中，我們就可以利用光譜的特性，充分發(fā)揮其遠(yuǎn)程的性能，再就是，我們可以利用成像光譜儀來監(jiān)測各個地區(qū)物質(zhì)的光譜特性，以此來推斷該地區(qū)的物質(zhì)分布，從而獲取資源分布。所以，我們在后期的使用過程中，一定要注重對電子測量技術(shù)與應(yīng)用環(huán)境的協(xié)調(diào)，這樣就可以在一定程度上實現(xiàn)信息的獲取和整合，加強(qiáng)對新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)之間的優(yōu)勢互補(bǔ)，推動模擬電路電子測量技術(shù)的改進(jìn)。

(三)拓展模擬電路電子測量技術(shù)的應(yīng)用范疇

一般來講，只要是能夠使用模擬電路進(jìn)行測量的對象，都可以納入到電子測量的范疇。但是，從狹義上來講，模擬電路電子測量技術(shù)具有其獨(dú)特的應(yīng)用范圍，其中涉及到電子測量、還要符合模擬電路的使用規(guī)則，這才能夠稱之為模擬電路電子測量技術(shù)。目前來講，模擬電路電子測量技術(shù)的應(yīng)用范疇還是比較狹窄的，這要求我們必須融合最新的技術(shù)要點(diǎn)，推動其應(yīng)用范圍的快速拓展。

結(jié)語

綜上所述，基于模擬電路的電子測量技術(shù)應(yīng)用是一項系統(tǒng)化工程，這就要求我們必須從全方位入手，采取全面的發(fā)展策略。本文主要是從電子測量技術(shù)的相關(guān)概述入手，進(jìn)而就基于模擬電路的電子測量技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行分析，這主要是從能夠與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合、測量的速率和精度都有明顯的提升等方面進(jìn)行分析的，再就是，對電子測量最優(yōu)方案的選擇原則展開研究，主要涉及到精準(zhǔn)性、經(jīng)濟(jì)性、簡易性、合理性等?？傊?，我們要基于現(xiàn)有的電子測量技術(shù)，推進(jìn)電子測量技術(shù)準(zhǔn)確度的提升，為我國其他領(lǐng)域的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。