電子測量技術(shù)和儀器的重要性及發(fā)展趨勢分析

劉 宇

(福建星網(wǎng)銳捷通訊股份有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

電子測量技術(shù)和儀器涉及廣泛，在人工智能理論的框架下，形成并發(fā)展了先進的測控總線技術(shù)、綜合測試與故障診斷技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、光頻標(biāo)和精密時頻測試技術(shù)等[1]。各種電子測量技術(shù)在精密檢測儀器的輔助下，對產(chǎn)品生產(chǎn)流程及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化認證產(chǎn)生了深遠影響。隨著科技進步，電子測量技術(shù)及儀器正逐漸向高精尖、深層次的方向發(fā)展。

1 電子測量技術(shù)應(yīng)用的背景和特征

電子測量技術(shù)以電子電路技術(shù)為基礎(chǔ)，融合通信工程、信號處理、測量測試技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)及計算機技術(shù)等，進而構(gòu)成了單獨的測量系統(tǒng)或設(shè)備。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及高級測量理論方法的出現(xiàn)，測量領(lǐng)域得以拓展，電子測量技術(shù)和儀器在電視、廣播、航空航天、交通、能源、電子通信、電子元器件測試等領(lǐng)域都得以應(yīng)用，使得電子測量技術(shù)及儀器的測量更加精準(zhǔn)、快速。電子測量技術(shù)在早期發(fā)展階段的測量對象主要是不同類型信號的參數(shù)、傳輸特性及抗干擾性能，在技術(shù)趨于完備及新材料新工藝不斷出現(xiàn)并更新的過程中，電子測量的對象也逐漸覆蓋到了傳感設(shè)備的應(yīng)用、光熱電信號轉(zhuǎn)化、機械強度量化分析等方面，電子測量儀器在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了創(chuàng)新。我國于二十世紀(jì)五六十年代迎來了電子測量儀器的第一個發(fā)展期，以滿足國防工業(yè)及裝備需求為主。在改革開放后，電子測量儀器邁入高速發(fā)展期，一些技術(shù)得到了突破性進展，為電子測量技術(shù)及儀器走向世界奠定了基礎(chǔ)。

電子測量技術(shù)相較于傳統(tǒng)測量方式，其特征及優(yōu)勢如下：(1)電子測量范圍及參數(shù)量級拓展。依托先進的電子測量技術(shù)，電子測量儀器實現(xiàn)了數(shù)量級的提升，例如在電阻測量環(huán)節(jié)，以往采用的歐姆表量程較小，而電子測量儀器可達7數(shù)量級的量程，其測量范圍極為可觀。(2)電子測量速度及精度大幅提高。電子測量儀器借助電磁波掃描可全面反映出電子的運動過程，這一過程中產(chǎn)生的電磁線信號具備更快的傳播速度，因而其在時間量的測量上尤其具有優(yōu)勢，電子測量儀器在電子微顆粒屬性的支持下，表現(xiàn)出更好的測量精度。(3)電子測量的方式較為靈活。在一些特殊性強的參數(shù)測量上，電子測量技術(shù)及電子測量儀器可以采用在線測量或遠程測量的方式，利用儀器中的傳感裝置，對特殊信號進行位置定位及數(shù)據(jù)采集測量。(4)電子測量數(shù)據(jù)分析更加便捷。電子測量技術(shù)及電子測量儀器在完成測量工作后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以數(shù)字化信息為主要形式，可利用計算機進行分析處理，提高了電子測量數(shù)據(jù)分析的便捷程度。

2 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)新及科技進步的助推器[2]。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械器件的參數(shù)精準(zhǔn)度，可以有效提高數(shù)控機床的生產(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)及儀器會促進社會技術(shù)變革，進而保障社會經(jīng)濟的平穩(wěn)運行。

3 電子測量技術(shù)和儀器的發(fā)展模式和未來趨勢

3.1 電子測量技術(shù)和儀器發(fā)展模式

3.1.1 電子測量技術(shù)和儀器的數(shù)字化及智能化

當(dāng)前，世界處于信息化時代，各類行業(yè)高端科技不斷涌現(xiàn)并發(fā)展，電子測量技術(shù)及儀器也邁入了數(shù)字化發(fā)展模式。電子測量技術(shù)在軟件及硬件的輔助下，可更為科學(xué)高效地解決開放式體系的結(jié)構(gòu)問題，例如，DSP技術(shù)與密集型數(shù)據(jù)運算進行結(jié)合，可完成IIR濾波信號及FIR濾波信號的解碼，從而能夠準(zhǔn)確測試機械電機、電源測試等場合的噪聲及干擾信號并對其進行有效濾除。

隨著嵌入式計算機系統(tǒng)的不斷成熟，電子測量技術(shù)與儀器也具備了智能化發(fā)展的條件，突出表現(xiàn)在電子測量儀器由大型向微型轉(zhuǎn)化[3]。從前期階段看，電子測量技術(shù)及儀器主要進行模擬電路設(shè)計，在后期階段，電子測量儀器開始大力發(fā)展電路開發(fā)及微型模板設(shè)計。特別是在計算機軟件的輔助下，電子測量儀器數(shù)據(jù)輸入及數(shù)據(jù)輸出變得更加快捷精準(zhǔn)，滿足了測量的特殊性要求。從實踐中看，電子測量儀器的智能化發(fā)展模式和數(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出技術(shù)優(yōu)越性。目前，現(xiàn)場總線技術(shù)日臻完善，電子測量儀器還增加了對被測量對象及設(shè)備的維護及診斷功能。

3.1.2 電子測量技術(shù)和儀器的模塊化

電子測量技術(shù)和儀器的模塊化發(fā)展模式是指對功能區(qū)進行集成設(shè)計，形成總線接口，并與電子測量系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)電子測量技術(shù)及儀器功能模塊的高效配置及實時更新。電子測量儀器模塊化設(shè)計主要圍繞總線接口技術(shù)展開并實施，一方面保障電子測量系統(tǒng)能夠兼容軟件及硬件資源，另一方面對硬件體積進行優(yōu)化，便于實現(xiàn)硬件的協(xié)同升級。要實現(xiàn)電子測量技術(shù)及儀器的創(chuàng)新，對總線接口技術(shù)進行升級是可行路徑之一。借助模塊化發(fā)展模式，電子測量系統(tǒng)的一些新功能可以得到支持和進一步開發(fā)，進而充分發(fā)揮電子測量技術(shù)及儀器在現(xiàn)場配置實踐中的應(yīng)用價值。

3.2 電子測量技術(shù)和儀器未來發(fā)展趨勢

3.2.1 拓展重要電子測量儀器的應(yīng)用范圍

電子測量技術(shù)及儀器在技術(shù)演進的過程中會走出單一的測量范圍，更多地應(yīng)用在綜合測試場景中。綜合測試技術(shù)強調(diào)整體性及統(tǒng)一性，在傳感器信息處理技術(shù)及多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的支撐下，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀等重要電子測量儀器會生成自動測試及自動測量技術(shù)，突破原有的線性網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用區(qū)域，在大功率網(wǎng)絡(luò)測試及非線性測試中發(fā)揮作用。在大區(qū)域現(xiàn)場測試環(huán)節(jié)，電子測量技術(shù)配合分布式網(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)等，可極大拓展電子測量儀器的測試應(yīng)用場景。

3.2.2 電子測量技術(shù)及儀器的通用化及虛擬測試化

電子測量技術(shù)及儀器在未來發(fā)展趨勢上會圍繞技術(shù)核心進行轉(zhuǎn)型升級，從模塊化、智能化向通用化演進。測量軟件在開發(fā)及應(yīng)用的過程中，以往會受儀器硬件測量性能的限制，未來的電子測量儀器將在測量功能上實現(xiàn)多樣化及多場景通用。電子測量技術(shù)及儀器的通用化主要以平臺化為支撐，在開發(fā)軟件平臺，如COMBA及COM語言平臺功能引導(dǎo)下，電子測量技術(shù)在控制方式、結(jié)構(gòu)形態(tài)、功能模塊上將有新的變化，將不同類型的測量參數(shù)進行集成，置于同一個功能模塊下，與此同時，保持電子測量對象、參數(shù)及設(shè)備的獨立性。在電子測量時，根據(jù)測量對象對參數(shù)作相關(guān)調(diào)整，進而實現(xiàn)電子測量技術(shù)及儀器測量的通用化。

電子測量技術(shù)及儀器的虛擬測試化主要是指在數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用下展開虛擬測試，形成測量對象的數(shù)據(jù)模型。與通用化的電子測量技術(shù)得出的測量結(jié)果相比，虛擬測試化模式優(yōu)化了測量的過程及測量的參數(shù)結(jié)果。電子測量技術(shù)及儀器的虛擬測試化趨勢突出了技術(shù)的實用性，可有效應(yīng)用于機械設(shè)計領(lǐng)域及工程建造領(lǐng)域。

4 結(jié)語

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，不斷推進電子測量技術(shù)及儀器的發(fā)展進程。