电子测量实验报告

电子测量调研报告

题目：电子测量技术发展与仪器

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学院：信息科学技术学院

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2013年6月16日

电子测量技术发展与仪器

摘要：:科学技术的不断发展促进了电子测量技术的快速发展,同样地电子测量技术的发展也推动了测量仪器的不断更新。本文介绍了电子测量技术的发展状况,并论述了电子测量仪器发展的过去与现状。最后，探讨了电子测量技术与仪器的发展趋势。

关键词：发展、测量、仪器、趋势

一、电子测量技术的发展

现代化科学技术和现代化大生产中那些要求精密和准确测量的内容通常都是运用了电子测量的方法来实现的。电子测量主要应用于电专业的测量,例如电信号传输特性的测量。电子测量也广泛的应用于非电专业的测量。例如,它通过各种类型的传感器,能量转化器把非电量转换为电量进行研究,而后得出反映出非电量的测量结果。随着电子技术的不断发展,测量的内容愈来愈广泛,通常包括以下几个方面:

(1)电能量的测量,包括对于电流、电压、电功率的测量。

(2)信号的特性及所受干扰的测量,例如信号的失真度、频率相位、脉冲参数、调制度、信号频谱、信噪比等。

(3)元件和电路参数的测量,例如电限、电感、电容、电子器件(电子管、晶体管、扬效应管等)的测量,集成电路的测量,电路频率响应、通频带宽度、品质因数、相位移、延时、衰减和增益等的测量。

由于电子测量技术的许多无可比拟的优点,许多非电量的测量也可以通过传感器转换成电信号,再利用电子技术进行测量。例如,高温炉中的温度、深海的压力等许多人们不能亲身到的地方或无法直接测量的量,都可以通过这种方式进行测量。与其它的测量相比,电子测量具有以下几个明显的特点:

(1)测量频率范围宽,电子测量能工作在这样宽的频率范围,这就使它的应用范围很广。

(2)量程很广,由于所测量的大小相差极大,要求测量仪器的量程也极宽,同一台电子仪器,经常能做到量程宽达很多数量级。

(3)测量准确度高,电子仪器的准确度通常可比其它测量仪器高很多,特别是对频率和时间的测量。电子测量准确度高,正是它在现代科技领域得到广泛应用的重要原因。

(4)测量速度快,电子测量由于是通过电子运动和电磁波的传播来进行工作的,因此具有其它测量方法通常无法类比的高速度。

(5)易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式又可以做到清晰、直观。由于可以把电子仪器或与它连接的传感器放到人类不便长期停留或无法到达的区域去进行遥测,而且可在被测对象正常工作的情况下进行测量。对于测量结果,电子测量的显示方法也比较清晰、直观。

(6)易于利用计算机,形成电子测量与计算技术的紧密结合。

二、国内电子测量仪器发展的过去与现状

我国电子测量仪器大致经历了“模拟式-数字式-智能式、程控式”的发展历程。20世纪50年代,新中国第一个五年计划在重点发展电子产业中就规划了电子测量仪器。经过50多年的发展,我国不但具有一个较为完整的电子仪器产业体系,还有一大批电子测量技术人才。最近几年,随着世界高新技术的不断发展,我国电子测量仪器在以下一些重大科技领域取得了突破性进展：

(1)调制域分析仪研究成功。调制域测试技术是20世纪末出现的十分重要且技术难度很

高的一门新兴测试技术,它是用来测量输入信号随时间变化的频率值,所产生的显示图形代表信号调制域,是信号频率值与时间的关系。这种方法非常适合测量定时信号,相位编码信号或频率编码信号,必将对众多测试问题的解决做出突出贡献。

(2) VXI总线技术取得重大进展。VXI总线技术是二十世纪末出现的一种新的母线技术。它将VME总线和GPIB结合起来构成一个新的行业标准接口母线,是一个完全开放的适应多厂家仪器产品(模块、插卡式)的行业标准。这种总线技术具有便携性、测试速度高、适应性和灵活性强、价格适中以及有利于充分发挥计算机作用的优点。

(3)微波毫米波矢量网络分析仪开发成功。矢量分析仪能同时获得被测对象的幅度、相位和群时延特性,成为现代电子装备必备的、关键的测试设备。另外它还在非线性、大功率网络的测试和分析中发挥着重要作用。

(4)电子测量仪器向毫米波推进。众多民用和军用电子装备都在向毫米波发展,特别是在军事方面,其发展更为迅速。近几年,我们十分重视电子仪器向毫米波发展。

(5)通信测量仪器水平达到新的高度。通信产业的发展十分迅速,为适应通信产业的发展,我国加快发展通信电子测量仪器。近年来研制成功的误码测试仪、数字传输/数据通信分析仪、七号信令测试仪、数字微波通信测试仪等产品都达到了20世纪末国际先进水平。

(6)数字化仪器迅速发展。近几年,数字化仪器在迅速发展,我国也在不断研制并推出各种新型数字化仪器,譬如数字示波器、数字调制装置、数字化函数/任意波形发生器、数字化频率计数器等众多产品。

三、国产电子测量仪器发展的机遇

随着科学技术的不断发展,新产品新技术日新月异,对电子测量仪器提出很多新需求,由于测量仪器的先导作用,所有电子技术的应用热点都会成为测量测试技术的生长点,国内仪器企业研制并成功向市场推出了大量新技术、新型仪器产品,适应市场需要。同时,以新型产业发展为契机带动电子仪器产业发展。数字电视、新一代移动通信和下一代互联网等新兴产业、新的生产工艺和技术要求也为仪器发展创造了新的发展机遇。目前,我国制造业发达、服务业兴旺,各种电器产品的研制生产维修服务、各种用户需求都用到越来越多、划分细致的各种电子测量仪器,市场前景乐观、产品开发大有作为。

目前,虽然国产电子测量仪器发展面临着前所未有的机遇,但是由于多种原因,使得在这一行业发展过程中还存在着许许多多的挑战。为此,还需要我们积极采取一些有用的措施,才能推进我国仪器产业的快速发展。

四、电子测量仪器发展趋势

随着科学技术和工业生产的发展,测量范围日益扩大,测量任务越来越复杂,测量工作量随之加大,对测量精度和速度的要求也越来越高。在实际测量中,不仅要求连续实时显示,而且要求实时处理大量的测试数据。传统仪器很难满足这些要求,这就迫使仪器朝着数字化、智能化、多功能、小型化、模块化、虚拟化、标准化和开放型方向发展,随着技术进步和应用领域的扩大,这种演进的趋势也在明显加强。因此出现了以计算机或微处理器为核心,将检测技术、自动控制技术、通信技术和网络技术等技术完美地结合起来的现代电子测量仪器(系统)。它主要有以下几种类型:

(1)以通用微处理器为核心构成的智能化电子仪器。智能仪器又称为灵巧仪器,它是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器,使其具有类似人的智能特性或功能的仪器。它的硬件组成通常包括微处理器与存储器、键盘开关与显示输出、测试功能模块或测试信号源、总线与标准接口等部分。

(2)以通用微型计算机为基础构成的个人仪器系统。个人仪器系统将若干仪器的测试功