电子测量技术和仪器的重要性及发展趋势分析

刘 宇

(福建星网锐捷通讯股份有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

电子测量技术和仪器涉及广泛，在人工智能理论的框架下，形成并发展了先进的测控总线技术、综合测试与故障诊断技术、数字信号处理技术、光频标和精密时频测试技术等[1]。各种电子测量技术在精密检测仪器的辅助下，对产品生产流程及产品标准化认证产生了深远影响。随着科技进步，电子测量技术及仪器正逐渐向高精尖、深层次的方向发展。

1 电子测量技术应用的背景和特征

电子测量技术以电子电路技术为基础，融合通信工程、信号处理、测量测试技术、数字技术、微电子技术及计算机技术等，进而构成了单独的测量系统或设备。随着相关技术的发展及高级测量理论方法的出现，测量领域得以拓展，电子测量技术和仪器在电视、广播、航空航天、交通、能源、电子通信、电子元器件测试等领域都得以应用，使得电子测量技术及仪器的测量更加精准、快速。电子测量技术在早期发展阶段的测量对象主要是不同类型信号的参数、传输特性及抗干扰性能，在技术趋于完备及新材料新工艺不断出现并更新的过程中，电子测量的对象也逐渐覆盖到了传感设备的应用、光热电信号转化、机械强度量化分析等方面，电子测量仪器在结构上实现了创新。我国于二十世纪五六十年代迎来了电子测量仪器的第一个发展期，以满足国防工业及装备需求为主。在改革开放后，电子测量仪器迈入高速发展期，一些技术得到了突破性进展，为电子测量技术及仪器走向世界奠定了基础。

电子测量技术相较于传统测量方式，其特征及优势如下：(1)电子测量范围及参数量级拓展。依托先进的电子测量技术，电子测量仪器实现了数量级的提升，例如在电阻测量环节，以往采用的欧姆表量程较小，而电子测量仪器可达7数量级的量程，其测量范围极为可观。(2)电子测量速度及精度大幅提高。电子测量仪器借助电磁波扫描可全面反映出电子的运动过程，这一过程中产生的电磁线信号具备更快的传播速度，因而其在时间量的测量上尤其具有优势，电子测量仪器在电子微颗粒属性的支持下，表现出更好的测量精度。(3)电子测量的方式较为灵活。在一些特殊性强的参数测量上，电子测量技术及电子测量仪器可以采用在线测量或远程测量的方式，利用仪器中的传感装置，对特殊信号进行位置定位及数据采集测量。(4)电子测量数据分析更加便捷。电子测量技术及电子测量仪器在完成测量工作后，产生的数据以数字化信息为主要形式，可利用计算机进行分析处理，提高了电子测量数据分析的便捷程度。

2 电子测量技术和仪器的重要性

测量技术的发展带动了电子测量技术及仪器的升级发展，再加上数字处理技术、传感器技术、计算机技术及通信技术的综合交叉应用，针对被测量对象的参数获取及分析，可以使用电量、非电量及光量等形式完成数据的测量与传输。电子测量技术及仪器已经应用于多个行业领域，是行业创新及科技进步的助推器[2]。电子测量技术及仪器能高效完成各类参数的测量及分析，极大方便了日常的生产生活。例如，在工业生产过程中，一些生产精度高的产业类型，如数控机床加工生产时，以电子测量技术为依托的激光测量设备一方面能够检测机械器件的参数精准度，可以有效提高数控机床的生产速度。再比如在无线通信领域内测量速率及噪声特性时，电子测量技术可以与无线通信技术交互融合，在达到预期测量目的的同时，还能够为无线通信系统及技术创新提供新思路。

从更为宏观的经济层面看，电子测量技术及仪器已成为参与工业生产的重要组成部分，对社会经济的带动及辐射作用极为显著。电子测量技术及仪器是国家经济实力及科技实力的参考指标之一，随着电子相关配套技术的发展，电子测量技术及仪器会促进社会技术变革，进而保障社会经济的平稳运行。

3 电子测量技术和仪器的发展模式和未来趋势

3.1 电子测量技术和仪器发展模式

3.1.1 电子测量技术和仪器的数字化及智能化

当前，世界处于信息化时代，各类行业高端科技不断涌现并发展，电子测量技术及仪器也迈入了数字化发展模式。电子测量技术在软件及硬件的辅助下，可更为科学高效地解决开放式体系的结构问题，例如，DSP技术与密集型数据运算进行结合，可完成IIR滤波信号及FIR滤波信号的解码，从而能够准确测试机械电机、电源测试等场合的噪声及干扰信号并对其进行有效滤除。

随着嵌入式计算机系统的不断成熟，电子测量技术与仪器也具备了智能化发展的条件，突出表现在电子测量仪器由大型向微型转化[3]。从前期阶段看，电子测量技术及仪器主要进行模拟电路设计，在后期阶段，电子测量仪器开始大力发展电路开发及微型模板设计。特别是在计算机软件的辅助下，电子测量仪器数据输入及数据输出变得更加快捷精准，满足了测量的特殊性要求。从实践中看，电子测量仪器的智能化发展模式和数字化模式，在性能、信息交换、信息精度、信息更新等方面逐渐显出技术优越性。目前，现场总线技术日臻完善，电子测量仪器还增加了对被测量对象及设备的维护及诊断功能。

3.1.2 电子测量技术和仪器的模块化

电子测量技术和仪器的模块化发展模式是指对功能区进行集成设计，形成总线接口，并与电子测量系统进行连接，实现电子测量技术及仪器功能模块的高效配置及实时更新。电子测量仪器模块化设计主要围绕总线接口技术展开并实施，一方面保障电子测量系统能够兼容软件及硬件资源，另一方面对硬件体积进行优化，便于实现硬件的协同升级。要实现电子测量技术及仪器的创新，对总线接口技术进行升级是可行路径之一。借助模块化发展模式，电子测量系统的一些新功能可以得到支持和进一步开发，进而充分发挥电子测量技术及仪器在现场配置实践中的应用价值。

3.2 电子测量技术和仪器未来发展趋势

3.2.1 拓展重要电子测量仪器的应用范围

电子测量技术及仪器在技术演进的过程中会走出单一的测量范围，更多地应用在综合测试场景中。综合测试技术强调整体性及统一性，在传感器信息处理技术及多传感器数据融合技术的支撑下，矢量网络分析仪等重要电子测量仪器会生成自动测试及自动测量技术，突破原有的线性网络应用区域，在大功率网络测试及非线性测试中发挥作用。在大区域现场测试环节，电子测量技术配合分布式网络互联技术、同步技术、触发技术、可重构测控系统技术等，可极大拓展电子测量仪器的测试应用场景。

3.2.2 电子测量技术及仪器的通用化及虚拟测试化

电子测量技术及仪器在未来发展趋势上会围绕技术核心进行转型升级，从模块化、智能化向通用化演进。测量软件在开发及应用的过程中，以往会受仪器硬件测量性能的限制，未来的电子测量仪器将在测量功能上实现多样化及多场景通用。电子测量技术及仪器的通用化主要以平台化为支撑，在开发软件平台，如COMBA及COM语言平台功能引导下，电子测量技术在控制方式、结构形态、功能模块上将有新的变化，将不同类型的测量参数进行集成，置于同一个功能模块下，与此同时，保持电子测量对象、参数及设备的独立性。在电子测量时，根据测量对象对参数作相关调整，进而实现电子测量技术及仪器测量的通用化。

电子测量技术及仪器的虚拟测试化主要是指在数字化技术的应用下展开虚拟测试，形成测量对象的数据模型。与通用化的电子测量技术得出的测量结果相比，虚拟测试化模式优化了测量的过程及测量的参数结果。电子测量技术及仪器的虚拟测试化趋势突出了技术的实用性，可有效应用于机械设计领域及工程建造领域。

4 结语

电子测量技术及仪器的创新发展与信息技术的发展息息相关，随着各类技术的功能不断完善，电子测量技术在测量参数及参数测量的适用方面需要更加灵活、快捷和精准。在实践中，应认识到电子测量技术及仪器的重要性，立足我国社会经济及科技的发展，预判电子测量技术及仪器未来的发展趋势及方向，不断推进电子测量技术及仪器的发展进程。