淺析現(xiàn)代電子測量技術與儀器儀表的發(fā)展

劉捷

[摘? ? 要 ]隨著我國的科學技術的不斷發(fā)展，電子測量技術也逐漸的強大，而電子儀器儀表也進入了高科技發(fā)展的道路。本文闡述了電子測量技術的的重要性，分析了電子測量技術的問題，介紹了我國現(xiàn)今的高科技成果，并對電子測量儀器的發(fā)展提出了建議。

[關鍵詞]現(xiàn)代測量;儀器儀表;發(fā)展趨勢;建議

[中圖分類號]TB55 [文獻標志碼]A [文章編號]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

近年來，我國科學技術的水平越來越高，隨著信息技術的不斷應用也助力了電子事業(yè)的快速增長，讓測量儀器肉眼可見的快速發(fā)展。其快速發(fā)展對于我國的企業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟、科學教育作出了極大的貢獻。隨著全世界高科技發(fā)展浪潮不斷推進，我國的電子測量儀器也逐漸進入了高科技發(fā)展。由于我國在全球的制造和設計環(huán)節(jié)都有非常重要的技術地位，所以我國對全球的儀器廠商來說有非常大的市場，是他們青睞的戰(zhàn)場，同時對于我國測試測量儀器和測試技術研發(fā)和應用，也有積極的促進發(fā)展的作用。

1 電子測量技術的重要性

測量技術是現(xiàn)代電子測量技術的發(fā)展基礎，其中包括了通信技術、計算機技術、數(shù)字化技術和傳感器技術，只有具備測量技術才能夠向上發(fā)展。目前，很多的領域都引入了一些測量技術和電子測量儀器，對于社會的進步和科技的發(fā)展提供了相應的條件，使用這些測量技術和電子測量儀器能夠更加有效的對所有的參數(shù)進行測量。因此，電子測量技術和電子測量儀器的應用范圍相當廣泛，在一定程度上，也說明其所具備的功能相對的完善。現(xiàn)代化的電子測量儀器是針對外界條件的變化能夠做出智能化的相應反應，具體來說，就是運用計算機技術對其數(shù)據(jù)進行收集、分析和處理，還要包括對數(shù)據(jù)信息進行選擇的操作，對于儀表儀器應用的問題進行解決。除此之外，現(xiàn)代電子測量技術要將計算機技術、微電子技術、智能技術等現(xiàn)代科技測量融入到電子測量儀器實踐中，進而提高測量的準確性、可靠性。

2 電子測量技術的問題分析

目前，我國的電子測量技術已經(jīng)有一定的基礎，重視測量儀器的穩(wěn)定性和可靠性，在加上我國對自主應用標準的研究逐漸發(fā)展，打下了堅實的基礎并成為促進其發(fā)展的動力。但是在全球來說我國的測試測量儀器還是有一定的距離，從表層面的精度不佳、外觀不好和可靠性較差等，再深入里面存在三個方面的問題：（1）對制作流程中的測試不夠重視，在傳統(tǒng)的產(chǎn)品制作過程中，測試屬于輔助和從屬的位置，研發(fā)處于核心地位，所以導致很多的研究者注重研發(fā)的同時，忽略了測試。（2）數(shù)字化、標準化和模塊化結構方面較為缺乏，在數(shù)字化時代的發(fā)展下，現(xiàn)代化已經(jīng)滲透到社會和經(jīng)濟中，其關系到我國在科技領域的核心競爭水平。而由于一些歷史原因導致我國的儀器配套企業(yè)均是一些小型企業(yè)，它們在研究上和現(xiàn)今的快速發(fā)展還有一定的距離，企業(yè)要努力追趕上整個產(chǎn)業(yè)的要求。模塊化簡單來說，是現(xiàn)今國際電子測量儀器前進的方向。因此，要加強對標準化和模塊化的研究，將其放在重要的位置。另外，在技術水平還不夠成熟的情況下，只是一味的最求高精度、高指標，對穩(wěn)定性的處理不到位，制約了儀器的發(fā)展。（3）軟件技術和集成技術還不能夠跟上發(fā)展的步伐，軟件技術其實在電子測量儀器儀表中就如同人類的大腦一樣，但是我國的軟件技術還有所欠缺。集成技術既是電子測量儀器的硬件，其中包括電子電路、同軸器件組件和波導器件組件等技術，這些都是非常重要的核心技術，它與總線技術、模塊化技術和軟件技術，一起組成了現(xiàn)今的電子測量儀器，集成技術是尚需要攻克的問題。

3 現(xiàn)今電子測量儀器的技術收獲

中國電子科技集團公司在2018年10月在國家會議中心召開的中國儀器儀表學會學術產(chǎn)業(yè)大會中，里面有關于國內外儀器的參數(shù)，可以看出我國在微波毫米矢量網(wǎng)絡分析儀、VXI總線、毫米波電子測試儀器方面取得了重大的進展，與國外尖端水平比肩。

首先在矢量網(wǎng)絡分析儀的研制上非常成功，其采用了微波毫米波技術并享有“世界電子測量儀器之王”的稱號，主要特點是能夠滿足測量精度需求、高速測量速度、工作頻帶寬、大動態(tài)范圍廣。而調制域分析儀的研發(fā)，可以表征和加速設計，如電子戰(zhàn)、雷戰(zhàn)等的工作中，具備有領先的性能特征。另外，還適合設計ABS、ACC、防撞雷達，還可以在航天和各類防御系統(tǒng)中發(fā)揮出出色的效果。

其次在VXI總線技術方面有很大的研究進展，VXI總線對于測試的速度有很大的提升，還能夠減小設備的重量和體積，跟GPIB相比較在速度上大概提高了40倍左右，在測試系統(tǒng)的靈活性、適應性有很大的提升，而且性價比很高，增添了計算機的發(fā)揮作用。該項成果在某型機載火控雷達的綜合測試系統(tǒng)、某機型遠程雷達自動測試系統(tǒng)已經(jīng)積極的運用，還包括在各類設備的VXI總線智能測試系統(tǒng)中也通通有所應用。

最后在測試儀器將毫米波推進，促進通信測量儀器邁入了高技術水平發(fā)展。現(xiàn)今，我國通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，要適應我國的通信市場，通信電子測量儀器需要加緊追趕的腳步。近年來，我國信息產(chǎn)業(yè)部經(jīng)過多年的努力，在誤碼測試儀、數(shù)字傳輸通信分析儀等方面都有顯著的收獲。還有成都前鋒電子成功收獲了電臺綜合測試儀、無線尋呼監(jiān)測儀等，這些產(chǎn)品已經(jīng)達到了20世紀末的全球先進水平。

4 現(xiàn)代電子測量儀器的發(fā)展走向和建議

4.1 數(shù)字化

在現(xiàn)代化定制測量儀器中的數(shù)字信號處理解決方案（以下簡稱為DSPS）是在數(shù)字化時代下，幫助電子儀器開放式的體系結構（以下簡稱為OSA）設計技術的關鍵之處，逐漸的應用拓寬了其的深度和寬度。數(shù)字信號處理（DSP）是通過密集型數(shù)字運算，在與實時信號進行處理的一種處理器，其具有精巧、復雜的特點，給軟硬件資源供給了豐富的資源，而且具有很高的靈活性和性價比。其能實時的完成IIR濾波、PIR濾波、快速傅立葉變換（FFT）、離散傅里葉變換（DFT）和各類通信體制下的信號編碼工作。隨著現(xiàn)今數(shù)字化信息時代的發(fā)展背景下，DPS在整個電子領域幾乎已經(jīng)普及。

除此之外，隨著超大規(guī)模集成電路（VLSI）技術的步伐，DPS系統(tǒng)的設計和研發(fā)還引進了并行處理技術。例如在ADSP2106X系列中并行32bit浮點DSP，對于組建共享總線式和大規(guī)模分布式的并行系統(tǒng)方面有非常便捷的作用，對于運算量增長較快的雷達、聲吶和無線電等領域的要求都能夠滿足。因此，以DSP為核心的產(chǎn)品和技術在逐漸的發(fā)展中，促使現(xiàn)代儀表儀器領域已經(jīng)成為了一個高點。

4.2 智能化

4.2.1 微電子技術

目前微電子技術在測量儀器設備中應用的電子芯片，其芯片的線寬已經(jīng)達到了0.25～0.35亞微米，就是說可以將以前需要整個儀器儀表機箱的硬件壓縮到芯片。為了提高微電子技術應用的智能化，可以將集成電路（ASIC）作用與儀器的設備的應用上，其能夠相對的降低智能化設計應用的造價成本。具體來說，就是需要設計人員根據(jù)測量儀器的使用者的需求進行ASIC定制，利用CAD作為主要的平臺，對芯片進行制造。據(jù)相關的研究表明，基于ASIC的微電子技術應用，在設備生產(chǎn)的時間上有顯著的縮減，還間接的實現(xiàn)了設備使用的集成效果。在儀器儀表的結構中，微電子技術調動了其改革，通過以微型計算機為主題的方式，將傳統(tǒng)的儀器儀表常規(guī)電子線路轉變?yōu)橹悄苄滦蛢x表。這類儀表的設計主要是將模擬電路和邏輯電路進行轉向，成為專用的微機功能部件/微機模板、接口電路、輸出/輸入通道方面和應用軟件的開發(fā)等。

4.2.2 計算機技術

在現(xiàn)今計算機技術的快速發(fā)展下，電子測量儀器設備要加大提高中央處理器運行速度的研究，進而加快設備應用智能化目標實現(xiàn)的速度。要在電子測量儀器的相關軟件和硬件上更新升級，不斷的提高圖像信息、寬帶信息、視頻信息等處理功能。另外，在虛擬實現(xiàn)交互信息的方面也要加大探索的力度，從根本上改變測量儀器設備使用人員的思維，實現(xiàn)電子測量儀器的智能化發(fā)展。

4.2.3 人工智能技術

人工智能技術的應用，需要將測試技術與數(shù)字技術進行有機融合，其不僅能夠提高電子測量儀器的使用合理性，還能夠提升信息數(shù)據(jù)處理的量。要將人工智能與電子策略儀器充分的結合。如將人工智能與數(shù)據(jù)庫結合，讓電子策略儀器更加具有靈活性。有相關的研究證實，通過人工智能的方式能夠有效的處理設備使用過程中出現(xiàn)的難解決的問題和不可解決的問題，在難題中有不可替代的優(yōu)勢。

4.3 微小化與集成化

在現(xiàn)今測量領域中，測量單元集成化與微小化是一個研究的熱點。如在可穿戴設備中，沒有集成化與微小化的技術支持是無法實現(xiàn)的。例如在流場的測量工作中，大體積的測量單元會破壞測量的流場，不僅會影響測量的準確性，還會出現(xiàn)流場畸變的問題。基于微機電系統(tǒng)（MEMS）的器件的特點，能夠對集成化、微小化有效實現(xiàn)，也是一項非常重要的技術，其具有體積小、慣性較小、諧振頻率較高的特點是非常重要的技術手段。MEMS技術在近40年的發(fā)展中也逐漸的發(fā)展成熟，從南京高華科技、蘇州諾聯(lián)芯電子在國內企業(yè)的展會上可以有所體現(xiàn)，在展會上展示了MEMS芯片級組件和測量單元，比如GM2000通用型加速傳感器芯片，在其中鑲嵌了溫度傳感器，還鑲嵌了低功耗的ASIC電路，并采用了LCC20陶瓷進行封裝，同時兼顧了這三種技術的需求。

在現(xiàn)今電子測量儀器的技術發(fā)展上，越來越趨于智能化的電子測量儀器，其是一個重要的發(fā)展方向，應用數(shù)字化技術在電子測量儀器中不僅能夠讓其精度和性能得到有效的提升，微小化與集成化技術也是發(fā)展趨勢中不可或缺的一部分，隨著現(xiàn)場總線的問世，促進了儀器儀表的產(chǎn)品升級、更新?lián)Q代，為進一步的實現(xiàn)高精度、高性能提供了動力。進而讓智能儀器儀表的信息交換更加的快速和方便，盡快實現(xiàn)預診斷、預維護功能。

5 結語

綜上所述，電子測量技術和儀器儀表的應用也逐漸廣泛，要充分發(fā)揮出電子測量技術和儀器儀表的價值，就必須要積極向數(shù)字化、智能化和微小化與集成化不斷地進步，更加有效地促進電子測量技術和電子測量儀器的迅速發(fā)展，隨著信息時代的到來，將多種功能的測量儀器儀表更加積極的運用到各個領域。

參考文獻

[1] 于峰.淺談現(xiàn)代測控技術的發(fā)展及其應用[J].建筑工程技術與設計，2018（19）：4518.

[2] 王建卿，胡冬梅.對我國電子測量儀器制造行業(yè)軍民融合發(fā)展的思考[J].中國軍轉民，2018（11）：74-77.

[3] 陳鑫.現(xiàn)代測控技術的發(fā)展及其應用探析[J].建筑工程技術與設計，2018（22）：839-803.

[4] 李海真，孫運強，王晨光，等.鍵盤顯示控制芯片ZLG7289A在儀器儀表中的應用[J].國外電子測量技術，2008，27（2）：58-60.

[5] 張瑩.中國儀器儀表與測控技術大會新能源測試技術高峰研討會在保定成功召開[J].電子測量技術，2011（11）：12，14.

[6] 玄兆燕，劉云.利用虛擬測控平臺改造傳統(tǒng)測控儀器[J].國外電子測量技術，2002（1）：8，40.

[7] 崔建平.國際電子測量技術與仗器的發(fā)展趨勢[J].中國電子商情：基礎電子，2005（9）：11-13.

[8] 金福江，周麗春.化工測量技術與儀器儀表——化工軟測量技術研究進展[J].中國學術期刊文摘，2006，12（8）：5.

[9] 沈奎保.電磁測量技術與儀器儀表發(fā)展方向學術討論會[J].電測與儀表，1981（1）：47.

[10] 李廣峰，劉昉，高勇，等.超聲波流量計的高精度測量技術[J].儀器儀表學報，2001（6）：96-99.