電子測量技術(shù)和儀器的重要性及發(fā)展趨勢分析

唐曉花 蔡伊彬 魏亮 潘晗 上海市計量測試技術(shù)研究院

一、電子測量的特點

（一）測量范圍廣

隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多新的電子元件橫空出世。這些測量對象在數(shù)量級上具有不同的數(shù)值，老的測量儀器有時無法滿足其測量要求?，F(xiàn)代電子技術(shù)的應(yīng)用使測量范圍比以前更寬，以電子電壓表舉例，它能測量100μV～300V的電壓，可分為12個擋位。

（二）響應(yīng)速度快

機(jī)器的測量速度最能體現(xiàn)電子測量的重要性，測量色環(huán)電阻時，如果人為取值需要計算，往往很慢，而如果通過電子歐姆表，就能瞬間得出結(jié)果。由于電子測量是利用電磁波與一些電子運(yùn)動用于測量，所以測量速度非?？?，提高了測量效率。

二、電子測量技術(shù)和儀器的重要性

測量技術(shù)的發(fā)展帶動了電子測量技術(shù)及儀器的升級發(fā)展，再加上數(shù)字處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及通信技術(shù)的綜合交叉應(yīng)用，針對被測量對象的參數(shù)獲取及分析，可以使用電量、非電量及光量等形式完成數(shù)據(jù)的測量與傳輸。電子測量技術(shù)及儀器已經(jīng)應(yīng)用于多個行業(yè)領(lǐng)域，是行業(yè)創(chuàng)新及科技進(jìn)步的助推器。電子測量技術(shù)及儀器能高效完成各類參數(shù)的測量及分析，極大方便了日常的生產(chǎn)生活。例如，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，一些生產(chǎn)精度高的產(chǎn)業(yè)類型，如數(shù)控機(jī)床加工生產(chǎn)時，以電子測量技術(shù)為依托的激光測量設(shè)備一方面能夠檢測機(jī)械器件的參數(shù)精準(zhǔn)度，可以有效提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)速度。再比如在無線通信領(lǐng)域內(nèi)測量速率及噪聲特性時，電子測量技術(shù)可以與無線通信技術(shù)交互融合，在達(dá)到預(yù)期測量目的的同時，還能夠為無線通信系統(tǒng)及技術(shù)創(chuàng)新提供新思路。

從更為宏觀的經(jīng)濟(jì)層面看，電子測量技術(shù)及儀器已成為參與工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，對社會經(jīng)濟(jì)的帶動及輻射作用極為顯著。電子測量技術(shù)及儀器是國家經(jīng)濟(jì)實力及科技實力的參考指標(biāo)之一，隨著電子相關(guān)配套技術(shù)的發(fā)展，電子測量技術(shù)及儀器會促進(jìn)社會技術(shù)變革，進(jìn)而保障社會經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行。

三、電子測量技術(shù)和儀器的發(fā)展模式及未來趨勢

（一）電子測量技術(shù)和儀器的數(shù)字化及智能化

當(dāng)前，世界正處于信息時代，各種高端科技產(chǎn)業(yè)不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，電子測量技術(shù)和儀器儀表已進(jìn)入數(shù)字化發(fā)展模式。借助于軟硬件，電子測量技術(shù)可以更科學(xué)、更有效地解決開放式建筑的結(jié)構(gòu)問題。例如DSP技術(shù)與密集的數(shù)據(jù)運(yùn)算相結(jié)合，可以完成IIR濾波信號和FIR濾波信號的解碼，從而對機(jī)械電機(jī)、電源測試等場合的噪聲和干擾信號進(jìn)行準(zhǔn)確的測試和濾波。

隨著嵌入式電子測量技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是在微型電子測量儀器不斷向智能化轉(zhuǎn)變的條件下。從早期開始，電子測量技術(shù)和儀器主要進(jìn)行模擬電路設(shè)計。后期，電子測量儀器開始大力發(fā)展電路開發(fā)和微模板設(shè)計。特別是在計算機(jī)軟件的幫助下，電子測量儀器的數(shù)據(jù)輸入和輸出更加快速、準(zhǔn)確，滿足了測量的特殊要求。在實踐中，電子測量儀器的智能化開發(fā)模式和數(shù)字化模式在性能、信息交換、信息精度、信息更新等方面逐漸顯示出其技術(shù)優(yōu)勢。目前，現(xiàn)場總線技術(shù)日益完善，電子測量儀器也增加了對被測對象和設(shè)備的維護(hù)和診斷功能。

（二）電子測量技術(shù)和儀器的模塊化

電子測量技術(shù)與儀器的模塊化開發(fā)模式是指功能區(qū)的集成設(shè)計、總線接口的形成以及與電子測量系統(tǒng)的連接，從而實現(xiàn)電子測量技術(shù)和儀器功能模塊的高效配置和實時更新。電子測量儀器的模塊化設(shè)計主要圍繞總線接口技術(shù)進(jìn)行。一方面保證了電子測量系統(tǒng)能夠兼容軟硬件資源。另一方面優(yōu)化硬件體積，實現(xiàn)硬件協(xié)同升級。實現(xiàn)電子測量技術(shù)和儀器的創(chuàng)新，總線接口技術(shù)的升級是可行的途徑之一。采用模塊化開發(fā)模式，可以支持和進(jìn)一步開發(fā)電子測量系統(tǒng)的一些新功能，充分發(fā)揮電子測量技術(shù)和儀器在現(xiàn)場配置實踐中的應(yīng)用價值。

（三）擴(kuò)大重要電子測量儀器的應(yīng)用范圍

隨著測量技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子儀器將被應(yīng)用于測量過程中。綜合測試技術(shù)強(qiáng)調(diào)整體性和統(tǒng)一性。在傳感器信息處理技術(shù)和多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的支持下，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等重要電子測量儀器將產(chǎn)生自動測試和自動測量技術(shù)，突破原有的線性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域，并在大電網(wǎng)試驗和非線性試驗中發(fā)揮作用。在大面積的現(xiàn)場測試中，電子測量技術(shù)與分布式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、同步技術(shù)、觸發(fā)技術(shù)、可重構(gòu)測控系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，可以大大拓展電子測量儀器的測試應(yīng)用場景。

（四）電子測量技術(shù)與儀器的通用化與虛擬測試

在未來的發(fā)展趨勢中，電子測量技術(shù)和儀器將圍繞核心技術(shù)進(jìn)行改造和升級，從模塊化、智能化向通用化方向發(fā)展。以往在測量軟件的開發(fā)和應(yīng)用過程中，受到儀器硬件測量性能的限制。未來電子測量儀器將實現(xiàn)測量功能的多樣化和多場景通用化。電子測量技術(shù)和儀器的推廣主要靠平臺化來支撐。在CORBA和com語言平臺等開發(fā)軟件平臺的指導(dǎo)下，電子測量技術(shù)將在控制方式、結(jié)構(gòu)和功能模塊上發(fā)生新的變化。不同類型的測量參數(shù)將被集成并放置在同一功能模塊中。同時，電子測量對象和參數(shù)將保持?jǐn)?shù)據(jù)和設(shè)備的獨立性。在電子測量中，根據(jù)測量對象調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)電子測量技術(shù)和儀器測量的通用化。

電子測量技術(shù)與儀器的虛擬測試主要是指應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行虛擬測試，形成測量對象的數(shù)據(jù)模型。與通用電子測量技術(shù)的測量結(jié)果相比，虛擬測試模式優(yōu)化了測量過程和參數(shù)結(jié)果。電子測量技術(shù)和儀器的虛擬測試趨勢凸顯了該技術(shù)的實用性，可以有效地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計和工程建設(shè)領(lǐng)域。

四、結(jié)論

電子測量技術(shù)及儀器的創(chuàng)新發(fā)展與信息技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，隨著各類技術(shù)的功能不斷完善，電子測量技術(shù)在測量參數(shù)及參數(shù)測量的適用方面需要更加靈活、快捷和精準(zhǔn)。在實踐中，應(yīng)認(rèn)識到電子測量技術(shù)及儀器的重要性，立足我國社會經(jīng)濟(jì)及科技的發(fā)展，預(yù)判電子測量技術(shù)及儀器未來的發(fā)展趨勢及方向，不斷推進(jìn)電子測量技術(shù)及儀器的發(fā)展進(jìn)程。