我國電子測量技術的現狀及發展方向

王超

【摘要】近年來，以信息技術為代表的新技術促進了電子行業的飛速增長，也極大地推動了測試測量儀器和設備的快速發展。鑒于中國在全球制造鏈和設計鏈的重要地位，使得這里成為全球各大儀器廠商逐鹿的大戰場，同時，也帶動了中國本土測試測量儀器研發與測試技術應用的迅速發展。

【關鍵詞】測量;電子測量技術的現狀;特點;發展

電子測量是泛指以電子技術為基礎手段的一種測量技術。它是測量學和電子學相互結合的產物。英國科學家A · H · 庫克（cook ）說：“測量是技術生命的神經系統。我們通過測量認識周圍的物質世界，通過測量把這些知識變成數字語言，然后用數學方法把它整理成合乎邏輯的系統;通過測量，可使這種系統性知識借助于工程技術用來改造物質;世界精密的測量是精確的知識和經濟的設計所必需，方便的測量是敏捷的通訊和有效的組織所必需。”這一段話深刻地揭示出了測量對于我們人類社會的重要性。人類社會從遠古時代發展到物質文明和梢神文明都高度發達的今天，沒有測量技術的作用是不可想象的。

一、電子測量技術的現狀

如今，電子技術發展的速度幾乎是讓人目不暇給。從SoC到SIP，從DSL到WiMAX，人們幾乎每天都在不停地接受新概念;3G的問題還未完全解決，人們已經開始討論B3G的部署，圍繞4G的各種技術已成為研究的新熱點。那么，技術發展如此之快，測試技術能否跟得上應用的發展？中國的研發人員和測試工程師又面臨著什么樣的技術挑戰？

來自Agilent和NI的專家們幾乎都一致地認為：中國工程師與美國乃至世界各地的工程師面臨著相同的挑戰。這些挑戰一方面是待測產品的功能越來越多，測試的要求也越來越高，另一方面，留給測試的時間卻越來越少，因為產品要以最快的速度上市，從而形成了前所未有的測試效率方面的壓力。工程師面對著各種選擇，他們既需要一個具有很好的靈活性和兼容性、擴展性強，同時又很可靠穩定的自動測試測量平臺，這個平臺不但可以滿足現有的需求，而且能很方便地進行系統升級，以符合今后越來越具有挑戰性的需求，此外，還要求這種自動測試平臺具有較長的使用壽命和較低的建構成本。

然而，國內的專家并非都認可上述觀點。來自賽寶計量檢測中心的技術專家王勇，就不認同上述觀點的絕對性。他認為，雖然上述的自動測試平臺具有效率高等不少優點，但至少這種測試平臺相對于中國的國情來說，還存在著一系列的問題，包括可靠性、可維性和可操作性差以及成本過高等問題。

二、電子測量的特點及應用

隨著電子技術的不斷發展，測量的內容愈來愈多，通常包括以下幾個方面：

① 電能量的測量，包括對于電流、電壓、電功率的測量;② 信號的特性及所受干擾的測量，例如信號的失真度、頻率相位、脈沖參數、調制度、信號頻譜、信噪比等;③ 元件和電路參數的測量，例如電限、電感、電容、電子器件（電子管、晶體管、揚效應管等）的測量，集成電路的測量，電路頻率響應、通頻帶寬度、品質因數、相位移、延時、衰減和增益等的測量。

隨看電子技術的發展，由于電子測量技術的許多無可比擬的優點，許多非電量的測量也可以通過傳感器轉換成電信號，再利用電子技術進行測量。與其它的測量相比，電子測量具有以下幾個明顯的特點：

① 測量頻率范圍極寬，電子測量能工作在這樣寬的頻率范圍，這就使它的應用范圍很廣。

② 量程很廣，由于所測量的大小相差極大，要求測量儀器的量程也極寬.同一臺電子儀器，經常能做到量程寬達很多數量級。電子計數器的量程更寬，可達17個數量級。量程寬正是電子儀器的突出優點。

③ 測量準確度高。電子儀器的準確度通常可比其它測量儀器高很多。特別是對頻率和時間的測量，由于采用了原子頻標和原子秒作為基準，使誤差減小到極小量級，這是目前人類在測量準確度方面達到的最高標準。電子測量準確度高，正是它在現代科技領域得到廣泛應用的重要原因。

④ 測量速度快.電子測量由于是通過電子運動和電磁波的傳播來進行工作的，因此具有其它測量方法通常無法類比的高速度。

三、電子測量技術的發展

電子測量技術的發展是建立在測量技術的發展最新電子技術的發展基礎之上的。廣義地說，凡是利用電子技術進行的測量都稱為電子測量。從現存的史料上我們得知古人用漏斗滴水來測量時間，用草繩打結來計數，這可以說是原始的測量方法，以后人們逐漸發明了稱、算盤等較為先進的測量和運算工具，到了本世紀20年代，科學技術的發展導致了電子管的出現，即電子技術的出現。由于電子技術獨特的優點：頻率范圍寬，測量快速，易于實現遙控等，使得電子技術迅速被應用并普及到國民經濟各個領域，包括測量技術中，開創了測量技術的新天地。但是由于電子管的體積較大，從而造成了電子管做成的測量儀器體積較大，耗電量多，價格貴，工作效率也不是很高，到了本世紀50年代，半導體技術有了飛速的發展，晶體管相對于電子管而言，體積大為減小，功耗降低，穩定性大為提高，同時其應用頻率范圍更寬，除測直流量外，還可以測高至100GHZ 左右的信號，從而使晶體管迅速取代了電子管的位置。到了本世紀60年代中期，中小規模集成電路問世。所謂集成電路，就是將電阻、電容、二極管、三極管等各種元器件經過半導體工藝或薄膜工藝制作在同一塊硅片上，并按某種電路互聯起來，制成的具有一定功能的電路，從而打破了半導體元器件組成的傳統電路的概念，實現了材料、元件、電路三位一體。由于集成電路的問世，使得原來的電路變得更小，因此，由集成電路做成的電子測量儀器體積更為減小，同時其測量范圍更為寬廣，測量精度大為提高。現在一些比較先進的電子測量儀器均用集成電路做成，并且有了智能功能，特別是在尖端技術和現代化的工農業生產中，集成電路測量儀器的優勢更為明顯。

關于相同的問題，泰克公司中國區市場總經理張權則認為：工程師真正面臨的挑戰體現在采用多種技術和混合信號的嵌入式設計方面。因為在這類設計中，隨著低成本的微處理器和微控制器的速度不斷加快，設計變得越來越復雜。體現這些挑戰的行業也越來越多，從遍布混合信號的數字視頻轉換，到必須處理日益復雜的各種瞬變RF信號的無處不在的無線技術，還有數據傳輸率不斷持續增長的高速數據處理方面的需求。

【參考文獻】

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