電子測(cè)試儀器發(fā)展趨勢(shì)分析

鄒敏

(廣西計(jì)量檢測(cè)研究院，廣西 南寧 530007)

在當(dāng)前社會(huì)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，國(guó)家高度重視科學(xué)技術(shù)研究，以滿足國(guó)家在生產(chǎn)過(guò)程中工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展需求，但隨著目前生產(chǎn)和創(chuàng)新方面的發(fā)展，傳統(tǒng)電子測(cè)試儀器無(wú)法滿足實(shí)際測(cè)試需求，因此，需要對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行智能化、多樣化發(fā)展改進(jìn)，這無(wú)疑是對(duì)該行業(yè)的重要變革。在20 世紀(jì)80 年代，部分儀器制造廠商為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)潮流，不斷使電子測(cè)試儀器實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性發(fā)展。雖然受到當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，但也為后來(lái)測(cè)試儀器改良奠定了基礎(chǔ)。在本研究中主要闡述了當(dāng)前科學(xué)發(fā)展背景下對(duì)于電子測(cè)試儀器的使用要求以及相應(yīng)電子技術(shù)，闡述了其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

1 電子測(cè)試儀器現(xiàn)狀

從電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程上來(lái)看，我國(guó)電子測(cè)試儀器在發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間，從20 世紀(jì)20 年代開(kāi)始，為發(fā)展微電子技術(shù)提供了基礎(chǔ)，同時(shí)在這一過(guò)程中出現(xiàn)了電子管，且社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中逐漸開(kāi)始應(yīng)用電子管，強(qiáng)化了電子測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大測(cè)試頻譜范圍，并且也優(yōu)化了操作和遙控性能。從20 世紀(jì)50 年代開(kāi)始，電子測(cè)試儀器加速發(fā)展，并且在建國(guó)初期引入了大量的技術(shù)設(shè)備，設(shè)立了電子測(cè)試儀器所，這對(duì)于當(dāng)時(shí)國(guó)防建設(shè)和裝備設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)能夠?yàn)槠髽I(yè)提供基礎(chǔ)，而當(dāng)前國(guó)內(nèi)電子技術(shù)也相對(duì)過(guò)去有了較大程度的發(fā)展，從一定程度上促進(jìn)了電子測(cè)試儀器在各行業(yè)中的應(yīng)用，具有較為廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

電子測(cè)試儀器在發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了從示范測(cè)量?jī)x器、數(shù)字化測(cè)試儀器到目前的虛擬電子測(cè)試儀器，這一過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為電子測(cè)試儀器發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。同時(shí)，電子測(cè)試儀器目前已經(jīng)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，其中在工業(yè)領(lǐng)域和自然災(zāi)害預(yù)防領(lǐng)域中對(duì)于測(cè)試以及技術(shù)有著較高要求。因此，電子測(cè)試儀器有自己獨(dú)特的特征。

1.1 多功能化

當(dāng)前電子測(cè)試儀器相比傳統(tǒng)的設(shè)備來(lái)說(shuō)能夠擺脫對(duì)于硬件測(cè)試的特點(diǎn)，之前發(fā)現(xiàn)其可按照特殊測(cè)試要求進(jìn)行操作，在軟件上僅需要修改設(shè)置，便能夠獲得多種功能，比如可以在采樣過(guò)程中通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)算，完成發(fā)熱量、光照度等多種參數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而能夠使電子測(cè)量?jī)x器適應(yīng)多種數(shù)據(jù)測(cè)試，具有多種功能。

1.2 模板化

通過(guò)測(cè)試儀器模塊化調(diào)整，能夠?qū)ζ淦鸬郊皶r(shí)調(diào)整和及時(shí)配置的相關(guān)要求，在性能上采用模塊化技術(shù)，能夠縮短模塊創(chuàng)建時(shí)間和系統(tǒng)處理時(shí)間，能夠簡(jiǎn)化相應(yīng)的測(cè)試流程，最后運(yùn)用模塊化理念，同時(shí)，通過(guò)更新測(cè)試儀器系統(tǒng)完成精確化測(cè)試，保證測(cè)試精確度。因此，目前在電子測(cè)試儀器發(fā)展過(guò)程中，模塊化技術(shù)已經(jīng)成為了其發(fā)展重點(diǎn)。

1.3 多技術(shù)綜合化

在電子測(cè)試技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，其發(fā)展理念逐漸呈現(xiàn)智能化控制技術(shù)，多種測(cè)試技術(shù)是基于多種技術(shù)的前提下實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)還需要不斷進(jìn)行生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)理念，發(fā)展模式的改造。比如，在電子儀器檢測(cè)過(guò)程中需要配合使用微電子納米技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)，能夠使測(cè)試儀器具備現(xiàn)代發(fā)展技術(shù)，可以在傳統(tǒng)儀器測(cè)試儀器中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，進(jìn)而能夠使工作人員得到電路轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，縮短獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間，快速完成電路調(diào)整。

1.4 快速化

準(zhǔn)確獲取測(cè)試數(shù)據(jù)是目前電子測(cè)試儀器具備高效率的集中體現(xiàn)，因此，目前電子測(cè)試儀器逐漸在測(cè)試過(guò)程中將測(cè)試快速化作為重要的技術(shù)參考指標(biāo)，可見(jiàn)這也是電子測(cè)試儀器的主要發(fā)展趨勢(shì)。比如，在測(cè)試儀器中引入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、調(diào)取，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享，同時(shí)通過(guò)ip 地址能夠獲取不同測(cè)試儀器的參數(shù)信息，而使整個(gè)測(cè)試過(guò)程實(shí)現(xiàn)快速化，提高測(cè)試效率。

2 電子測(cè)試儀器的基本概述

電子測(cè)試儀器主要體現(xiàn)于其能夠充分利用計(jì)算機(jī)的拓展性能，借助總線接口卡等多種設(shè)備，在計(jì)算機(jī)總線和外部設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)有效連接，同時(shí)還可以借助計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)軟件實(shí)現(xiàn)豐富功能，將其應(yīng)用于不同領(lǐng)域中，相比傳統(tǒng)測(cè)試儀器來(lái)說(shuō)，電子測(cè)試儀器是采用虛擬界面工作的，虛擬界面能夠顯示于電子屏幕上，工作人員可利用鼠標(biāo)完成多項(xiàng)操作，從一定程度上來(lái)看，基于當(dāng)前計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)的測(cè)試儀器也具備較高的數(shù)據(jù)分析能力、智能化程度，這也是傳統(tǒng)設(shè)備所欠缺的。隨著當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展，電子測(cè)試儀器的總線技術(shù)也處于逐漸發(fā)展過(guò)程中。在電子測(cè)試儀器發(fā)展時(shí)主要具備以下特點(diǎn)：首先，成本高，電子測(cè)試儀器通常在幾十萬(wàn)，甚至上百萬(wàn)的價(jià)格，由于投于較多資金對(duì)于測(cè)試單位來(lái)說(shuō)會(huì)影響其日常經(jīng)營(yíng)，并且其使用用戶較少，全國(guó)可能僅有幾家進(jìn)行該設(shè)備的使用，而對(duì)于電子測(cè)試儀器制造生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，通常采用訂單方式進(jìn)行生產(chǎn)，一般為定向銷售的模式，以便有效防止出現(xiàn)銷售風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。生產(chǎn)周期長(zhǎng)，訂單生產(chǎn)的方式是與其生產(chǎn)周期具有一定聯(lián)系的，過(guò)去在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)周期較長(zhǎng)會(huì)使交貨日期延長(zhǎng)，而后期企業(yè)卻花費(fèi)較多時(shí)間才能夠拿到商品，但這種情況下會(huì)影響其日常生產(chǎn)。基于上述特點(diǎn)，目前發(fā)達(dá)國(guó)家在使用電子測(cè)試儀器時(shí)通常采用租賃方式充分發(fā)揮該儀器的優(yōu)勢(shì)。

3 接口總線發(fā)展

近年來(lái)，電子測(cè)試技術(shù)逐漸發(fā)生創(chuàng)新變革，同時(shí)在測(cè)試內(nèi)部接口系統(tǒng)也逐漸發(fā)展為通用接口，接口性能的通用性是其重要技術(shù)指標(biāo)。具有較高通用性的測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)⒉煌瑥S商、不同國(guó)家的設(shè)備有效地連接在一起，由此衍生了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。但前提是在不同廠商、不同國(guó)家生產(chǎn)的電子測(cè)試系統(tǒng)以及產(chǎn)品具有相同接口協(xié)議的基礎(chǔ)上才可實(shí)現(xiàn)總線連接。比如，常見(jiàn)的接口總線類型，75 個(gè)總線已經(jīng)有具體的功能名稱定義，9 個(gè)總線還沒(méi)有明確定義，其余總線名稱功能完全沒(méi)有功能定義，需要用戶根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定其功能定義和名稱定義。雖然研發(fā)s100 標(biāo)準(zhǔn)總線實(shí)際上是為配合微處理器使用，然而，目前該標(biāo)準(zhǔn)總線已用于其他微處理器中，信道長(zhǎng)度低于一米，因此該總線已被稱為是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)總線。除此之外，還存在ELARS-232C 總線。該總線目前也廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)領(lǐng)域中，其為串行接口總線類型，能夠用于CAD 終端和調(diào)解器連接，且信道長(zhǎng)度低于15 米，從一定程度上來(lái)看，雖然在信息傳輸過(guò)程中速度較慢，但基本能夠滿足遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)囊螅以趥鬏斶^(guò)程中所需要的信號(hào)線較少，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)該總線在技術(shù)方面可以借助解調(diào)器，在電話網(wǎng)絡(luò)中可實(shí)現(xiàn)200 米遠(yuǎn)距離傳輸。從一定程度上來(lái)看，這種總線不是儀器總線，主要是由于其具備通信總線功能但無(wú)法區(qū)分識(shí)別，因此不能作為電子測(cè)試系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。

VXL 總線，該系統(tǒng)總線首先從概念上來(lái)看是指總線對(duì)于電子測(cè)試以及技術(shù)拓展，在互聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用VEM 總線才能夠使VXL 總線實(shí)現(xiàn)可能，并且可以將儀器總線與計(jì)算機(jī)總線進(jìn)行整合完成較高效率的數(shù)據(jù)傳輸。因此，高性能電子測(cè)試儀器以及VXL 總線在功能上是相得益彰的，并且可以為開(kāi)發(fā)中斷、觸發(fā)功能提供背板結(jié)構(gòu)，這種類型的總線是自動(dòng)化電子測(cè)試儀器發(fā)展的重要變革。雖然該技術(shù)沒(méi)有完全突破過(guò)去技術(shù)發(fā)展，但在觀念上實(shí)現(xiàn)了較大進(jìn)步，能夠全方面對(duì)app進(jìn)行改造。由于計(jì)算機(jī)總線和GPIB 總線的功能特點(diǎn)能夠保障其使用性能，在軟件方面充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)、軟件工具以及各種通用軟件，同時(shí)還能夠具備SCPL，能夠?qū)崿F(xiàn)儀器設(shè)備之間的信息交換，并將這種交換指定到系統(tǒng)的運(yùn)行程序之間，建立具有統(tǒng)一性的軟件運(yùn)行環(huán)境。

4 未來(lái)電子測(cè)試儀器發(fā)展對(duì)策

在當(dāng)前社會(huì)快速發(fā)展的背景下，研發(fā)較為先進(jìn)的電子測(cè)試儀器，不僅能夠從一定程度上推動(dòng)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，同時(shí)還能夠帶動(dòng)日常電子產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，提高產(chǎn)品的安全性能。針對(duì)目前電子技術(shù)方面的發(fā)展現(xiàn)狀和科學(xué)研究成果，總結(jié)未來(lái)電子測(cè)試儀器的發(fā)展策略。

4.1 軟件技術(shù)的廣泛應(yīng)用

從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，在電子測(cè)試儀器中已經(jīng)逐漸開(kāi)始運(yùn)用微控制芯片，并且也獲得了良好的市場(chǎng)效果。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，電子測(cè)試儀器制造廠商在生產(chǎn)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用了多種軟件技術(shù)，比如usb 等新型設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了在測(cè)試儀器中軟件技術(shù)的集中應(yīng)用，而這些軟件應(yīng)用能夠?yàn)閮x器設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，比如利用軟件技術(shù)可實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析處理，可通過(guò)良好的系統(tǒng)界面呈現(xiàn)效果，增強(qiáng)電子測(cè)試儀器的數(shù)據(jù)分析管理能力，也能夠?yàn)闇y(cè)試人員提供良好的人際互動(dòng)。目前操作系統(tǒng)包括安卓系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)，將其分為應(yīng)用、操作、系統(tǒng)層，從一定程度上來(lái)看，安卓系統(tǒng)是一種開(kāi)源系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)人員利用代碼可在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中獲取不同種類的應(yīng)用，且廣泛應(yīng)用電視、平板、手機(jī)等多種硬件設(shè)備中。在電子測(cè)試儀器中也可以引入多種操作系統(tǒng)，比如安卓系統(tǒng)，能夠從一定程度上改變過(guò)去框架測(cè)試的模式，引入開(kāi)放性操作，能夠便于在質(zhì)量構(gòu)成中開(kāi)展工作。因此，未來(lái)電子測(cè)試儀器將會(huì)實(shí)現(xiàn)軟件技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

4.2 虛擬測(cè)試

虛擬測(cè)試進(jìn)一步提升電子測(cè)試儀器的測(cè)試性能。未來(lái)在電子測(cè)試儀器發(fā)展過(guò)程中將逐漸廣泛應(yīng)用虛擬測(cè)試技術(shù)，并且利用該技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)的精確度較高，同時(shí)隨著虛擬技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，也為測(cè)試儀器發(fā)展提供了良好保障。比如，電子元件和傳感器是電子測(cè)試儀器的重要組成，如果引入虛擬測(cè)試技術(shù)的信號(hào)、通信傳感以及化學(xué)原子反應(yīng)，進(jìn)一步能夠研發(fā)出智能化、高效化的電子測(cè)試儀器。可見(jiàn)未來(lái)電子測(cè)試儀器中虛擬測(cè)試也是一種重要指標(biāo)。

4.3 無(wú)線通信的應(yīng)用

無(wú)線通信實(shí)際上就是一種無(wú)線電波發(fā)射的方式，可以實(shí)現(xiàn)兩設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信，也是未來(lái)通信的主要發(fā)展技術(shù)。目前該技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，比如藍(lán)牙、WiFi，但這種技術(shù)屬于短距離信號(hào)傳輸，僅限于其百米內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，能夠改變?nèi)藗兊纳睿磥?lái)將會(huì)逐漸擴(kuò)大信號(hào)傳輸距離。我國(guó)光纖信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，甚至可以達(dá)到上千米的信號(hào)傳輸。可見(jiàn)，在電子測(cè)試設(shè)備發(fā)展過(guò)程中，無(wú)線通信技術(shù)也是其未來(lái)發(fā)展目標(biāo)。

未來(lái)我國(guó)電子測(cè)試儀器將實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新。隨著當(dāng)前社會(huì)信息化程度的發(fā)展，新技術(shù)新產(chǎn)品逐漸實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，導(dǎo)致人們對(duì)于電子測(cè)試儀器有更高期待。在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，企業(yè)要想獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，不斷提高現(xiàn)有的產(chǎn)品技術(shù)含量，進(jìn)行電子測(cè)試儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)，能夠使企業(yè)在市場(chǎng)中占據(jù)核心競(jìng)爭(zhēng)力。不斷提高技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，進(jìn)一步促進(jìn)電子測(cè)試儀器的快速發(fā)展，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，呈現(xiàn)規(guī)模化方向發(fā)展。當(dāng)前電子測(cè)試儀器在行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，其區(qū)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)規(guī)劃經(jīng)營(yíng)模式。總體來(lái)看，需要不斷明確產(chǎn)品定位，改變過(guò)去盲目生產(chǎn)，能夠根據(jù)產(chǎn)品規(guī)范和市場(chǎng)需求來(lái)開(kāi)展，進(jìn)一步提高自身發(fā)展規(guī)模。積極開(kāi)拓外資市場(chǎng)位置，進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)內(nèi)電子行業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，需要開(kāi)拓外資市場(chǎng)。比如東南亞市場(chǎng)，由于這些國(guó)家相對(duì)來(lái)看電子行業(yè)發(fā)展較晚，對(duì)于電子測(cè)試儀器需求量大，這對(duì)于我國(guó)出口市場(chǎng)來(lái)說(shuō)也是一個(gè)較大機(jī)遇。此外，我國(guó)廣東省有很多外資企業(yè)向國(guó)外提供原材料，從國(guó)外進(jìn)行原材料采購(gòu)，但由于成本競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致其逐漸從國(guó)內(nèi)進(jìn)行采購(gòu)。提倡合作，通過(guò)合作擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模是我國(guó)電子測(cè)試儀器發(fā)展的關(guān)鍵。可以聯(lián)合國(guó)內(nèi)電子測(cè)試儀器企業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源共享，能夠不斷地拓寬人力、市場(chǎng)渠道。由單一生產(chǎn)模式來(lái)看，我國(guó)目前與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的電子儀器生產(chǎn)規(guī)模形成了較大差距，但一旦企業(yè)實(shí)現(xiàn)聯(lián)合團(tuán)結(jié)協(xié)作，將顯著推動(dòng)電子測(cè)試儀器快速發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，目前電子測(cè)試技術(shù)是與日常工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)的，為能夠縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家在電子測(cè)試儀器方面的差距，需要調(diào)整國(guó)內(nèi)電子測(cè)試儀器的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重視產(chǎn)品質(zhì)量，不斷提高技術(shù)水平，只有不斷地提升電子測(cè)試儀器的靈敏度、精確度，才能夠保障最終的測(cè)試效果，實(shí)現(xiàn)工業(yè)優(yōu)化。未來(lái)電子測(cè)試技術(shù)將實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)融合緊密融合，工作人員應(yīng)當(dāng)順應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，積極引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)一定程度創(chuàng)新，在充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前提下努力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試儀器的改進(jìn)創(chuàng)造。在本研究中，針對(duì)電子測(cè)試儀器目前在發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，闡述了其電子測(cè)試儀器接口總線的發(fā)展情況，對(duì)未來(lái)電子測(cè)試技術(shù)的發(fā)展做出了思考。