淺析現(xiàn)代電子測量技術(shù)與儀器儀表的發(fā)展

劉捷

[摘? ? 要 ]隨著我國的科學技術(shù)的不斷發(fā)展，電子測量技術(shù)也逐漸的強大，而電子儀器儀表也進入了高科技發(fā)展的道路。本文闡述了電子測量技術(shù)的的重要性，分析了電子測量技術(shù)的問題，介紹了我國現(xiàn)今的高科技成果，并對電子測量儀器的發(fā)展提出了建議。

[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代測量;儀器儀表;發(fā)展趨勢;建議

[中圖分類號]TB55 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）04–000–03

[Abstract]With the continuous development of China's science and technology， electronic measurement technology is gradually strong， and electronic instruments have entered the road of high-tech development.This paper expounds the importance of electronic measurement technology， analyzes the problems of electronic measurement technology， introduces the current high-tech achievements in China， and puts forward some suggestions for the development of electronic measurement instruments.

[Keywords]modern measurement; instrument; development trend; suggestion

近年來，我國科學技術(shù)的水平越來越高，隨著信息技術(shù)的不斷應(yīng)用也助力了電子事業(yè)的快速增長，讓測量儀器肉眼可見的快速發(fā)展。其快速發(fā)展對于我國的企業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟、科學教育作出了極大的貢獻。隨著全世界高科技發(fā)展浪潮不斷推進，我國的電子測量儀器也逐漸進入了高科技發(fā)展。由于我國在全球的制造和設(shè)計環(huán)節(jié)都有非常重要的技術(shù)地位，所以我國對全球的儀器廠商來說有非常大的市場，是他們青睞的戰(zhàn)場，同時對于我國測試測量儀器和測試技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，也有積極的促進發(fā)展的作用。

1 電子測量技術(shù)的重要性

測量技術(shù)是現(xiàn)代電子測量技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，其中包括了通信技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和傳感器技術(shù)，只有具備測量技術(shù)才能夠向上發(fā)展。目前，很多的領(lǐng)域都引入了一些測量技術(shù)和電子測量儀器，對于社會的進步和科技的發(fā)展提供了相應(yīng)的條件，使用這些測量技術(shù)和電子測量儀器能夠更加有效的對所有的參數(shù)進行測量。因此，電子測量技術(shù)和電子測量儀器的應(yīng)用范圍相當廣泛，在一定程度上，也說明其所具備的功能相對的完善?，F(xiàn)代化的電子測量儀器是針對外界條件的變化能夠做出智能化的相應(yīng)反應(yīng)，具體來說，就是運用計算機技術(shù)對其數(shù)據(jù)進行收集、分析和處理，還要包括對數(shù)據(jù)信息進行選擇的操作，對于儀表儀器應(yīng)用的問題進行解決。除此之外，現(xiàn)代電子測量技術(shù)要將計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、智能技術(shù)等現(xiàn)代科技測量融入到電子測量儀器實踐中，進而提高測量的準確性、可靠性。

2 電子測量技術(shù)的問題分析

目前，我國的電子測量技術(shù)已經(jīng)有一定的基礎(chǔ)，重視測量儀器的穩(wěn)定性和可靠性，在加上我國對自主應(yīng)用標準的研究逐漸發(fā)展，打下了堅實的基礎(chǔ)并成為促進其發(fā)展的動力。但是在全球來說我國的測試測量儀器還是有一定的距離，從表層面的精度不佳、外觀不好和可靠性較差等，再深入里面存在三個方面的問題：（1）對制作流程中的測試不夠重視，在傳統(tǒng)的產(chǎn)品制作過程中，測試屬于輔助和從屬的位置，研發(fā)處于核心地位，所以導(dǎo)致很多的研究者注重研發(fā)的同時，忽略了測試。（2）數(shù)字化、標準化和模塊化結(jié)構(gòu)方面較為缺乏，在數(shù)字化時代的發(fā)展下，現(xiàn)代化已經(jīng)滲透到社會和經(jīng)濟中，其關(guān)系到我國在科技領(lǐng)域的核心競爭水平。而由于一些歷史原因?qū)е挛覈膬x器配套企業(yè)均是一些小型企業(yè)，它們在研究上和現(xiàn)今的快速發(fā)展還有一定的距離，企業(yè)要努力追趕上整個產(chǎn)業(yè)的要求。模塊化簡單來說，是現(xiàn)今國際電子測量儀器前進的方向。因此，要加強對標準化和模塊化的研究，將其放在重要的位置。另外，在技術(shù)水平還不夠成熟的情況下，只是一味的最求高精度、高指標，對穩(wěn)定性的處理不到位，制約了儀器的發(fā)展。（3）軟件技術(shù)和集成技術(shù)還不能夠跟上發(fā)展的步伐，軟件技術(shù)其實在電子測量儀器儀表中就如同人類的大腦一樣，但是我國的軟件技術(shù)還有所欠缺。集成技術(shù)既是電子測量儀器的硬件，其中包括電子電路、同軸器件組件和波導(dǎo)器件組件等技術(shù)，這些都是非常重要的核心技術(shù)，它與總線技術(shù)、模塊化技術(shù)和軟件技術(shù)，一起組成了現(xiàn)今的電子測量儀器，集成技術(shù)是尚需要攻克的問題。

3 現(xiàn)今電子測量儀器的技術(shù)收獲

中國電子科技集團公司在2018年10月在國家會議中心召開的中國儀器儀表學會學術(shù)產(chǎn)業(yè)大會中，里面有關(guān)于國內(nèi)外儀器的參數(shù)，可以看出我國在微波毫米矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、VXI總線、毫米波電子測試儀器方面取得了重大的進展，與國外尖端水平比肩。

首先在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制上非常成功，其采用了微波毫米波技術(shù)并享有“世界電子測量儀器之王”的稱號，主要特點是能夠滿足測量精度需求、高速測量速度、工作頻帶寬、大動態(tài)范圍廣。而調(diào)制域分析儀的研發(fā)，可以表征和加速設(shè)計，如電子戰(zhàn)、雷戰(zhàn)等的工作中，具備有領(lǐng)先的性能特征。另外，還適合設(shè)計ABS、ACC、防撞雷達，還可以在航天和各類防御系統(tǒng)中發(fā)揮出出色的效果。

其次在VXI總線技術(shù)方面有很大的研究進展，VXI總線對于測試的速度有很大的提升，還能夠減小設(shè)備的重量和體積，跟GPIB相比較在速度上大概提高了40倍左右，在測試系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性有很大的提升，而且性價比很高，增添了計算機的發(fā)揮作用。該項成果在某型機載火控雷達的綜合測試系統(tǒng)、某機型遠程雷達自動測試系統(tǒng)已經(jīng)積極的運用，還包括在各類設(shè)備的VXI總線智能測試系統(tǒng)中也通通有所應(yīng)用。

最后在測試儀器將毫米波推進，促進通信測量儀器邁入了高技術(shù)水平發(fā)展?，F(xiàn)今，我國通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，要適應(yīng)我國的通信市場，通信電子測量儀器需要加緊追趕的腳步。近年來，我國信息產(chǎn)業(yè)部經(jīng)過多年的努力，在誤碼測試儀、數(shù)字傳輸通信分析儀等方面都有顯著的收獲。還有成都前鋒電子成功收獲了電臺綜合測試儀、無線尋呼監(jiān)測儀等，這些產(chǎn)品已經(jīng)達到了20世紀末的全球先進水平。

4 現(xiàn)代電子測量儀器的發(fā)展走向和建議

4.1 數(shù)字化

在現(xiàn)代化定制測量儀器中的數(shù)字信號處理解決方案（以下簡稱為DSPS）是在數(shù)字化時代下，幫助電子儀器開放式的體系結(jié)構(gòu)（以下簡稱為OSA）設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵之處，逐漸的應(yīng)用拓寬了其的深度和寬度。數(shù)字信號處理（DSP）是通過密集型數(shù)字運算，在與實時信號進行處理的一種處理器，其具有精巧、復(fù)雜的特點，給軟硬件資源供給了豐富的資源，而且具有很高的靈活性和性價比。其能實時的完成IIR濾波、PIR濾波、快速傅立葉變換（FFT）、離散傅里葉變換（DFT）和各類通信體制下的信號編碼工作。隨著現(xiàn)今數(shù)字化信息時代的發(fā)展背景下，DPS在整個電子領(lǐng)域幾乎已經(jīng)普及。

除此之外，隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI）技術(shù)的步伐，DPS系統(tǒng)的設(shè)計和研發(fā)還引進了并行處理技術(shù)。例如在ADSP2106X系列中并行32bit浮點DSP，對于組建共享總線式和大規(guī)模分布式的并行系統(tǒng)方面有非常便捷的作用，對于運算量增長較快的雷達、聲吶和無線電等領(lǐng)域的要求都能夠滿足。因此，以DSP為核心的產(chǎn)品和技術(shù)在逐漸的發(fā)展中，促使現(xiàn)代儀表儀器領(lǐng)域已經(jīng)成為了一個高點。

4.2 智能化

4.2.1 微電子技術(shù)

目前微電子技術(shù)在測量儀器設(shè)備中應(yīng)用的電子芯片，其芯片的線寬已經(jīng)達到了0.25～0.35亞微米，就是說可以將以前需要整個儀器儀表機箱的硬件壓縮到芯片。為了提高微電子技術(shù)應(yīng)用的智能化，可以將集成電路（ASIC）作用與儀器的設(shè)備的應(yīng)用上，其能夠相對的降低智能化設(shè)計應(yīng)用的造價成本。具體來說，就是需要設(shè)計人員根據(jù)測量儀器的使用者的需求進行ASIC定制，利用CAD作為主要的平臺，對芯片進行制造。據(jù)相關(guān)的研究表明，基于ASIC的微電子技術(shù)應(yīng)用，在設(shè)備生產(chǎn)的時間上有顯著的縮減，還間接的實現(xiàn)了設(shè)備使用的集成效果。在儀器儀表的結(jié)構(gòu)中，微電子技術(shù)調(diào)動了其改革，通過以微型計算機為主題的方式，將傳統(tǒng)的儀器儀表常規(guī)電子線路轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苄滦蛢x表。這類儀表的設(shè)計主要是將模擬電路和邏輯電路進行轉(zhuǎn)向，成為專用的微機功能部件/微機模板、接口電路、輸出/輸入通道方面和應(yīng)用軟件的開發(fā)等。

4.2.2 計算機技術(shù)

在現(xiàn)今計算機技術(shù)的快速發(fā)展下，電子測量儀器設(shè)備要加大提高中央處理器運行速度的研究，進而加快設(shè)備應(yīng)用智能化目標實現(xiàn)的速度。要在電子測量儀器的相關(guān)軟件和硬件上更新升級，不斷的提高圖像信息、寬帶信息、視頻信息等處理功能。另外，在虛擬實現(xiàn)交互信息的方面也要加大探索的力度，從根本上改變測量儀器設(shè)備使用人員的思維，實現(xiàn)電子測量儀器的智能化發(fā)展。

4.2.3 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)的應(yīng)用，需要將測試技術(shù)與數(shù)字技術(shù)進行有機融合，其不僅能夠提高電子測量儀器的使用合理性，還能夠提升信息數(shù)據(jù)處理的量。要將人工智能與電子策略儀器充分的結(jié)合。如將人工智能與數(shù)據(jù)庫結(jié)合，讓電子策略儀器更加具有靈活性。有相關(guān)的研究證實，通過人工智能的方式能夠有效的處理設(shè)備使用過程中出現(xiàn)的難解決的問題和不可解決的問題，在難題中有不可替代的優(yōu)勢。

4.3 微小化與集成化

在現(xiàn)今測量領(lǐng)域中，測量單元集成化與微小化是一個研究的熱點。如在可穿戴設(shè)備中，沒有集成化與微小化的技術(shù)支持是無法實現(xiàn)的。例如在流場的測量工作中，大體積的測量單元會破壞測量的流場，不僅會影響測量的準確性，還會出現(xiàn)流場畸變的問題?；谖C電系統(tǒng)（MEMS）的器件的特點，能夠?qū)苫?、微小化有效實現(xiàn)，也是一項非常重要的技術(shù)，其具有體積小、慣性較小、諧振頻率較高的特點是非常重要的技術(shù)手段。MEMS技術(shù)在近40年的發(fā)展中也逐漸的發(fā)展成熟，從南京高華科技、蘇州諾聯(lián)芯電子在國內(nèi)企業(yè)的展會上可以有所體現(xiàn)，在展會上展示了MEMS芯片級組件和測量單元，比如GM2000通用型加速傳感器芯片，在其中鑲嵌了溫度傳感器，還鑲嵌了低功耗的ASIC電路，并采用了LCC20陶瓷進行封裝，同時兼顧了這三種技術(shù)的需求。

在現(xiàn)今電子測量儀器的技術(shù)發(fā)展上，越來越趨于智能化的電子測量儀器，其是一個重要的發(fā)展方向，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)在電子測量儀器中不僅能夠讓其精度和性能得到有效的提升，微小化與集成化技術(shù)也是發(fā)展趨勢中不可或缺的一部分，隨著現(xiàn)場總線的問世，促進了儀器儀表的產(chǎn)品升級、更新?lián)Q代，為進一步的實現(xiàn)高精度、高性能提供了動力。進而讓智能儀器儀表的信息交換更加的快速和方便，盡快實現(xiàn)預(yù)診斷、預(yù)維護功能。

5 結(jié)語

綜上所述，電子測量技術(shù)和儀器儀表的應(yīng)用也逐漸廣泛，要充分發(fā)揮出電子測量技術(shù)和儀器儀表的價值，就必須要積極向數(shù)字化、智能化和微小化與集成化不斷地進步，更加有效地促進電子測量技術(shù)和電子測量儀器的迅速發(fā)展，隨著信息時代的到來，將多種功能的測量儀器儀表更加積極的運用到各個領(lǐng)域。

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