浅析现代电子测量技术与仪器仪表的发展

2020-12-07刘捷

今日自动化 2020年4期

刘捷

[摘要 ]随着我国的科学技术的不断发展，电子测量技术也逐渐的强大，而电子仪器仪表也进入了高科技发展的道路。本文阐述了电子测量技术的的重要性，分析了电子测量技术的问题，介绍了我国现今的高科技成果，并对电子测量仪器的发展提出了建议。

[关键词]现代测量;仪器仪表;发展趋势;建议

[中图分类号]TB55 [文献标志码]A [文章编号]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

近年来，我国科学技术的水平越来越高，随着信息技术的不断应用也助力了电子事业的快速增长，让测量仪器肉眼可见的快速发展。其快速发展对于我国的企业发展、经济、科学教育作出了极大的贡献。随着全世界高科技发展浪潮不断推进，我国的电子测量仪器也逐渐进入了高科技发展。由于我国在全球的制造和设计环节都有非常重要的技术地位，所以我国对全球的仪器廠商来说有非常大的市场，是他们青睐的战场，同时对于我国测试测量仪器和测试技术研发和应用，也有积极的促进发展的作用。

1 电子测量技术的重要性

测量技术是现代电子测量技术的发展基础，其中包括了通信技术、计算机技术、数字化技术和传感器技术，只有具备测量技术才能够向上发展。目前，很多的领域都引入了一些测量技术和电子测量仪器，对于社会的进步和科技的发展提供了相应的条件，使用这些测量技术和电子测量仪器能够更加有效的对所有的参数进行测量。因此，电子测量技术和电子测量仪器的应用范围相当广泛，在一定程度上，也说明其所具备的功能相对的完善。现代化的电子测量仪器是针对外界条件的变化能够做出智能化的相应反应，具体来说，就是运用计算机技术对其数据进行收集、分析和处理，还要包括对数据信息进行选择的操作，对于仪表仪器应用的问题进行解决。除此之外，现代电子测量技术要将计算机技术、微电子技术、智能技术等现代科技测量融入到电子测量仪器实践中，进而提高测量的准确性、可靠性。

2 电子测量技术的问题分析

目前，我国的电子测量技术已经有一定的基础，重视测量仪器的稳定性和可靠性，在加上我国对自主应用标准的研究逐渐发展，打下了坚实的基础并成为促进其发展的动力。但是在全球来说我国的测试测量仪器还是有一定的距离，从表层面的精度不佳、外观不好和可靠性较差等，再深入里面存在三个方面的问题：（1）对制作流程中的测试不够重视，在传统的产品制作过程中，测试属于辅助和从属的位置，研发处于核心地位，所以导致很多的研究者注重研发的同时，忽略了测试。（2）数字化、标准化和模块化结构方面较为缺乏，在数字化时代的发展下，现代化已经渗透到社会和经济中，其关系到我国在科技领域的核心竞争水平。而由于一些历史原因导致我国的仪器配套企业均是一些小型企业，它们在研究上和现今的快速发展还有一定的距离，企业要努力追赶上整个产业的要求。模块化简单来说，是现今国际电子测量仪器前进的方向。因此，要加强对标准化和模块化的研究，将其放在重要的位置。另外，在技术水平还不够成熟的情况下，只是一味的最求高精度、高指标，对稳定性的处理不到位，制约了仪器的发展。（3）软件技术和集成技术还不能够跟上发展的步伐，软件技术其实在电子测量仪器仪表中就如同人类的大脑一样，但是我国的软件技术还有所欠缺。集成技术既是电子测量仪器的硬件，其中包括电子电路、同轴器件组件和波导器件组件等技术，这些都是非常重要的核心技术，它与总线技术、模块化技术和软件技术，一起组成了现今的电子测量仪器，集成技术是尚需要攻克的问题。

3 现今电子测量仪器的技术收获

中国电子科技集团公司在2018年10月在国家会议中心召开的中国仪器仪表学会学术产业大会中，里面有关于国内外仪器的参数，可以看出我国在微波毫米矢量网络分析仪、VXI总线、毫米波电子测试仪器方面取得了重大的进展，与国外尖端水平比肩。

首先在矢量网络分析仪的研制上非常成功，其采用了微波毫米波技术并享有“世界电子测量仪器之王”的称号，主要特点是能够满足测量精度需求、高速测量速度、工作频带宽、大动态范围广。而调制域分析仪的研发，可以表征和加速设计，如电子战、雷战等的工作中，具备有领先的性能特征。另外，还适合设计ABS、ACC、防撞雷达，还可以在航天和各类防御系统中发挥出出色的效果。

其次在VXI总线技术方面有很大的研究进展，VXI总线对于测试的速度有很大的提升，还能够减小设备的重量和体积，跟GPIB相比较在速度上大概提高了40倍左右，在测试系统的灵活性、适应性有很大的提升，而且性价比很高，增添了计算机的发挥作用。该项成果在某型机载火控雷达的综合测试系统、某机型远程雷达自动测试系统已经积极的运用，还包括在各类设备的VXI总线智能测试系统中也通通有所应用。

最后在测试仪器将毫米波推进，促进通信测量仪器迈入了高技术水平发展。现今，我国通信产业的飞速发展，要适应我国的通信市场，通信电子测量仪器需要加紧追赶的脚步。近年来，我国信息产业部经过多年的努力，在误码测试仪、数字传输通信分析仪等方面都有显著的收获。还有成都前锋电子成功收获了电台综合测试仪、无线寻呼监测仪等，这些产品已经达到了20世纪末的全球先进水平。

4 现代电子测量仪器的发展走向和建议

4.1 数字化

在现代化定制测量仪器中的数字信号处理解决方案（以下简称为DSPS）是在数字化时代下，帮助电子仪器开放式的体系结构（以下简称为OSA）设计技术的关键之处，逐渐的应用拓宽了其的深度和宽度。数字信号处理（DSP）是通过密集型数字运算，在与实时信号进行处理的一种处理器，其具有精巧、复杂的特点，给软硬件资源供给了丰富的资源，而且具有很高的灵活性和性价比。其能实时的完成IIR滤波、PIR滤波、快速傅立叶变换（FFT）、离散傅里叶变换（DFT）和各类通信体制下的信号编码工作。随着现今数字化信息时代的发展背景下，DPS在整个电子领域几乎已经普及。

除此之外，随着超大规模集成电路（VLSI）技术的步伐，DPS系统的设计和研发还引进了并行处理技术。例如在ADSP2106X系列中并行32bit浮点DSP，对于组建共享总线式和大规模分布式的并行系统方面有非常便捷的作用，对于运算量增长较快的雷达、声呐和无线电等领域的要求都能够满足。因此，以DSP为核心的产品和技术在逐渐的发展中，促使现代仪表仪器领域已经成为了一个高点。

4.2 智能化

4.2.1 微电子技术

目前微电子技术在测量仪器设备中应用的电子芯片，其芯片的线宽已经达到了0.25～0.35亚微米，就是说可以将以前需要整个仪器仪表机箱的硬件压缩到芯片。为了提高微电子技术应用的智能化，可以将集成电路（ASIC）作用与仪器的设备的应用上，其能够相对的降低智能化设计应用的造价成本。具体来说，就是需要设计人员根据测量仪器的使用者的需求进行ASIC定制，利用CAD作为主要的平台，对芯片进行制造。据相关的研究表明，基于ASIC的微电子技术应用，在设备生产的时间上有显著的缩减，还间接的实现了设备使用的集成效果。在仪器仪表的结构中，微电子技术调动了其改革，通过以微型计算机为主题的方式，将传统的仪器仪表常规电子线路转变为智能新型仪表。这类仪表的设计主要是将模拟电路和逻辑电路进行转向，成为专用的微机功能部件/微机模板、接口电路、输出/输入通道方面和应用软件的开发等。

4.2.2 计算机技术

在现今计算机技术的快速发展下，电子测量仪器设备要加大提高中央处理器运行速度的研究，进而加快设备应用智能化目标实现的速度。要在电子测量仪器的相关软件和硬件上更新升级，不断的提高图像信息、宽带信息、视频信息等处理功能。另外，在虚拟实现交互信息的方面也要加大探索的力度，从根本上改变测量仪器设备使用人员的思维，实现电子测量仪器的智能化发展。

4.2.3 人工智能技术

人工智能技术的应用，需要將测试技术与数字技术进行有机融合，其不仅能够提高电子测量仪器的使用合理性，还能够提升信息数据处理的量。要将人工智能与电子策略仪器充分的结合。如将人工智能与数据库结合，让电子策略仪器更加具有灵活性。有相关的研究证实，通过人工智能的方式能够有效的处理设备使用过程中出现的难解决的问题和不可解决的问题，在难题中有不可替代的优势。

4.3 微小化与集成化

在现今测量领域中，测量单元集成化与微小化是一个研究的热点。如在可穿戴设备中，没有集成化与微小化的技术支持是无法实现的。例如在流场的测量工作中，大体积的测量单元会破坏测量的流场，不仅会影响测量的准确性，还会出现流场畸变的问题。基于微机电系统（MEMS）的器件的特点，能够对集成化、微小化有效实现，也是一项非常重要的技术，其具有体积小、惯性较小、谐振频率较高的特点是非常重要的技术手段。MEMS技术在近40年的发展中也逐渐的发展成熟，从南京高华科技、苏州诺联芯电子在国内企业的展会上可以有所体现，在展会上展示了MEMS芯片级组件和测量单元，比如GM2000通用型加速传感器芯片，在其中镶嵌了温度传感器，还镶嵌了低功耗的ASIC电路，并采用了LCC20陶瓷进行封装，同时兼顾了这三种技术的需求。

在现今电子测量仪器的技术发展上，越来越趋于智能化的电子测量仪器，其是一个重要的发展方向，应用数字化技术在电子测量仪器中不仅能够让其精度和性能得到有效的提升，微小化与集成化技术也是发展趋势中不可或缺的一部分，随着现场总线的问世，促进了仪器仪表的产品升级、更新换代，为进一步的实现高精度、高性能提供了动力。进而让智能仪器仪表的信息交换更加的快速和方便，尽快实现预诊断、预维护功能。

5 结语

综上所述，电子测量技术和仪器仪表的应用也逐渐广泛，要充分发挥出电子测量技术和仪器仪表的价值，就必须要积极向数字化、智能化和微小化与集成化不断地进步，更加有效地促进电子测量技术和电子测量仪器的迅速发展，随着信息时代的到来，将多种功能的测量仪器仪表更加积极的运用到各个领域。

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