国内外测试技术比较讲解

3.国内外虚拟仪器的发展比较
我国对虚拟仪器的研究最早可以追溯到1979年 ，应怀樵教授于1979年在杭州召开的国防科委“ 核试验防护工程学术会议”上正式发表，成为中 国最早提出和实现“用软件制造仪器”的学者。 目前，我国研发的DASP虚拟仪器产品能取代高 性能的频谱分析仪及高性能动态信号分析仪，广 泛用于许多部门和行业。 尽管在虚拟仪器的研发上获得较大的进展，但 是我国在虚拟仪器开发平台软件上的发展却不容 乐观，目前还没有一款自主的虚拟仪器开发平台 软件。
1.2国外测试技术的现状
（2）网络化 当前国际上现场总线与智能仪表的发 展呈现多种总线及其仪表共存发展的局面 。HART、FF、Profibus、Lonworks、 WorldFIP、CAN等总线都从应用于某一 领域不断向其他领域扩展。 多种智能化仪器仪表已陆续推向市场 ，仪器仪表正经历着深刻的智能化变革。 集成测试系统也走向了网络化，各台仪器 之间通过GPIB总线、VXI总线相连。
国内外测试技术比较
测试技术是一门古老又新 颖的技术
前言 测试技术及其重要性
测试技术
测量：测量是确定 量值的过程。确定 量值即给定某一量 的特定值是某个单 位或某个基准量的 多少倍。
试验：试验是对产 品的特性或性能进 行测量、定量或分 类所实施的实验。
前言 测试技术及其重要性
自古至今 ,衡量生产水平的两大指标 一直是质量和效率。测试对于保证质量 的重要性是不言而喻的 。“测试技术” 属于信息科学范畴，是信息技术三大支 柱（测试控制技术、计算机技术、通信 技术）之一，是人类获取知识和信息的 一种主要工具，对促进科学技术发展等 方面起着重要作用。
1.1我国测试技术的现状
大类产品满足需要程度：中高档科学测试仪器国内 市场满足率为30％，中低档科学仪器满足率65％；生 产过程测量控制仪表及系统产品在大型工程项目中的 品种满足率达50％，中小型工程达70％。进口产品往 往是科研、生产所需的重大、关键设备，技术含量大 ，附加值高。 国产集成电路测试设备虽有一定的发展, 但与国际 水平仍存在较大差异。在市场上各种型号的国产测试 仪中,中小规模占80% ,只有少数采用计算机辅助测试 的设备可称之为测试系统。但由于价格、可靠性、软 件支持、实用性等因素导致没有实用化。在大规模集 成电路测试系统方面一片空白,国内大型生产线上所用 的测试设备,完全是随生产线一起进口。
1.2.1国外测试技术的标准化系统 国外（主要指美、欧）测试技术从20 世纪中期发展到现在已形成了标准化、 系列化、自动化的框架。发展了诸如军 事上的ATS（Automatic Test System ）系统标准、工业上的EPA（Ethernet for Plant Automation）系统标准和电 子电气EMC（Electro Magnetic Compatibility）标准。
1.1我国测试技术的现状
我国在20 世纪80 年代后期国产集成电路测 试仪的水平,特别是自行设计能力有较大提高, 测试理论、测试方法、测试系统的研究试验工 作受到国家重视,初步形成一支科研、设计、制 造的技术队伍。

仪器仪表行业整体综合技术水平达到国际 80年代中期水平，微电子技术和计算机技术在 仪器仪表产品中普遍采用，约15％的产品实现 了智能化，达到国际90年代水平；30％的产 品实现了数字化，达到国际80年代末期水平。
3.国内外虚拟仪器的发展比较
虚拟仪器与虚拟仪器开发平台软件LabVIEW
4.国内外检测机构组成和运行情况
国内检测机构体系经过长期建设，总体较为完善 。机构按认定部门级别可分为国家级、省市级、 高等院校及科研机构三个层次。 国内检测机构组织的运作方式包括独立机构、多 机构组建、会员制协作中心等。近年来，依托强 势科研机构建立的公共测试平台的功能比以往传 统的检测机构强大，不仅提供检测服务，还可提 供共享实验室的代理运作和培训，并具有一定的 孵化功能。以下为近来值得关注的两类新型的测 试机构（平台）：
1.2国外测试技术的现状
1.2.2国外科技目前水平及发展趋势 （1）数字化、智能化 由于微电子技术的进步，仪器仪表产品进一步 与微处理器、PC技术融合，仪器仪表的数字化、 智能化水平不断得到提高。以美国德州仪器公司提 出的“DSPS”概念为例，以DSP芯片为核心，配 合先进的混合信号电路、ASIC电路、元件及开发 工具等提供整个应用系统的解决方案。 仪器仪表中采用了大量的超大规模集成(VLSI) 的新器件、表面贴装技术(SMT)、多层线路板印刷 、圆片规模集成(WSI)和多芯片模块(MCM)等新工 艺，CAD、CAM、CAPP、CAT等计算机辅助手段 ，使多媒体技术、人机交互、模糊控制、人工神经 元网络等新技术在现代仪器仪表中得到了广泛应用
2.国内外测试技术的硬件发展比较
基于LXI 的分布式自动测试系统结构
由于测试仪器卡箱式体系的约束和测试技术网络化 的发展方向，未来的测试总线是沿着 LXI 的方向 继续发展的。然而在未来一段时间内大型的测试系 统仍然会采用多种总线混合并存的形式。
2.国内外测试技术的硬件发展比较
2.2传感器的发展 据统计，中国目前已有1600家企事业单位从事传 感器的研制、生产和应用，年产量达24亿只，市 场规模超过900亿元。但同时，国产传感器产品 却面临种类和规格不全、尖端品种缺少、产品整 体档次低的难题。 我国目前传感器产品品种数为6000个左右，而国 外已达20000多个，产品品种远远满足不了国内 传感器市场需求。从行业产品结构看，老产品比 例占60%以上，数字化、智能化、微型化等高新 技术产品严重短缺。”
1.1我国测试技术的现状
自主研发产品 CAN总线智能差压变送器 DCS控制实验装置
1.1我国测试技术的现状
缺
系统模块化、标准化基 础较差 开放性、通用性、综合 能力考虑少 在顶层设计对可测试性 缺乏系统考虑和规范化 要求
优
丰富的人才资源
产业转型政策
国内稳定的经济增长
点
势
1.2国外测试技术的现状
4.国内外检测机构组成和运行情况
（1）依托综合型高校的大型多功能公共测试平台 依托大学分析中心的优势资源，由经验丰富的 专家教授组成科研队伍，服务面从校内科研延伸 社会，平台实施市场化运作。 （2）由行业权威机构发起组建的行业检测集成服 务中心 这类服务中心主要由行业内数家权威学术和技 术机构发起，联合行业内离散的检测机构，统一 规划和有效集合业内优势资源，组建的服务中心 ，可提供面向行业各个环节的检测。
3.国内外虚拟仪器的发展比较
近年来，世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪 器开发平台软件，以便使用者利用这些仪器公司提供的 开发平台软件组建自己的虚拟仪器或测试系统，并编制 测试软件。最早和最具影响的开发软件，是NI公司的Lab VIEW软件和LabWindwos/CVI开发软件。Lab VIEW采 用图形化编程方案，是非常实用的开发软件。Lab Windows／CVI是为熟悉C语言的开发人员准备的、在 Windows环境下的标准ANSIC开发环境。除了上述的优 秀开发软件之外，美国HP公司的HP－VEE和HPTIG平台 软件，美国Tektronis公司的Ez－Test和Tek－TNS软件 ，以及美国HEM Data公司的Snap－Marter平台软件， 也是国际上公认的优秀虚拟仪器开发平台软件。
5.总结
面对上述的不足与挑战，我国同时也有 很多的机遇。测试技术应该顺应我国产 业转型的政策，逐步向智能化、网络化 的方向发展。国家应该向测试技术行业 投放更多的资金，同时发掘丰富的人才 资源。企业应该放眼将来，投资研发高 端的主流产品，形成系统的、通用的工 艺流程。相信不久将来，我国测试技术 定能与世界先进水平看齐。
1.2国外测试技术的现状
单兵佩戴式声学定位系统 （Shoulder-worn ATS）
宝马S1000RR测试过程（视频点击播放）
2.国内外测试技术的硬件发展比较
2.1总线技术的发展 我国的总线技术从GPIB、CAMAC、 PC 总线、STD总线向VXI、PXI总线发展。 但是仍与世界先进水平存在着较大差距 ，上述总线技术都是国外定义研究，我 们只能在它们定义的测试系统架构及测 试方法上进行应用。 以我国航天测试体系为例，总线技术依 然以VXI总线技术为主，不同总线的测试 系统、设备之间兼容性差。
5.总结
通过国内外测试技术的对比，可以总结出我国测 试技术存在着如下不足和挑战： 不足： （1）系统缺少标准和规范化、通用性低； （2）硬件种类少、高端硬件短缺； （3）虚拟开发平台软件处于空白； （4）检测机构组成松散、资源稀缺。
5.Байду номын сангаас结
挑战： （1）经济全球化； （2）测试技术信息化、网络化和智能化 发展潮流； （3）材料、制造工艺更新周期短。
2.国内外测试技术的硬件发展比较
基于VXI总线的运载火箭测试系统结构
2.国内外测试技术的硬件发展比较
总线技术发展过程
国外总线技术经过30年的发展，迎来了全新的 LXI总线技术。LXI仪器可以直接通过LAN(局域网) 口进行通信，摆脱了插卡槽和机箱的束缚，实现 了测试技术的网络化，解决了设备接口的昂贵成 本和维护的麻烦。
1.2国外测试技术的现状
（3）微型化 MEMS是80年代中末期发达国家重点发展 的领域之一，被视为21世纪广泛应用的新技术 。被列为美国“对国家安全及繁荣有重大影响 ”的22项重大技术之一的传感器及信号处理技 术，主要是依托微型化技术。应用MEMS技术 的微型仪器仪表被称为芯片上的仪器仪表， MEMS产品包括汽车加速计，压力、化学、流 量传器、微光谱仪等产品，广泛应用于环境科 学、航天、生物医疗、汽车工业、军事、工业 控制等领域。
4.国内外检测机构组成和运行情况
我国检测机构运行现存的问题： （1）机构分散，缺乏综合联合服务平台，资源 利用率低； （2）检测业信息化程度低，数字化资源稀缺； （3）机构运营方式和服务功能单一。
4.国内外检测机构组成和运行情况
国际上著名的大型计量检测机构包括：美国国家标准与技术研究院（ NIST）、英国国家物理研究院（NPL）、加拿大研究委员会(NRC)应用物 理处、意大利国家计量研究所（IMGC）、澳大利亚计量研究院(NML)、 德国物理技术研究院（PT8）、荷兰国家计量研究院（NMI）、丹麦基础 计量研究所（DFM）、法国国家计量研究与电工研究所（BNM）、日本 计量研究所(NRLM)、全俄科学院激光物理研究所、新加坡标准与工业研 究院（SISIR）。 这些检测机构通常具有四项基本功能：建立计量基准与标准，发展测试 技术，研制与销售标准服务，提供计量检定和校准服务。此外，一些实力 雄厚的先进机构还提供标准测试仪器和标准物质的设计和开发、技术转让 等服务。 这些检测机构一般拥有强大的资源和研究开发力量，在一些领域内具有 世界先进水平，这些优势有助于支撑他们为社会提供优质的测量服务、研 究开发服务以及咨询服务。
2.国内外测试技术的硬件发展比较
国外传感器经历了几十年的发展历史，工艺、技 术相对成熟，更新换代快。从整体状况看，有以 下发展趋势： 1.发展方向：微型化、智能化和可移动性。 2.无线网络化技术应用。 3.运用新原理、新结构、新材料。 4.研发更高技术和创新类产品。
2.国内外测试技术的硬件发展比较
左图为日本电装开发的世界上最小的图像传感器，尺寸约为3.2毫米。右图为美 国科学家根据蝴蝶翅膀在不同气体环境下呈现不同颜色的仿生原理，采用纳米 材料研制的气体浓度传感器。
3.国内外虚拟仪器的发展比较
虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件 ，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量 和自动化的应用，强调“软件即仪器”。虚拟 仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所 以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导 的最新商业技术的优点，包括功能超卓的处理 器和文件I/O，使使用者在数据高速导入磁盘 的同时就能实时地进行复杂的分析。