電子測量技術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、綜合測試與故障診斷技術、數(shù)字信號處理技術、光頻標和精密時頻測試技術等[1]。各種電子測量技術在精密檢測儀器的輔助下，對產(chǎn)品生產(chǎn)流程及產(chǎn)品標準化認證產(chǎn)生了深遠影響。隨著科技進步，電子測量技術及儀器正逐漸向高精尖、深層次的方向發(fā)展。

1 電子測量技術應用的背景和特征

電子測量技術以電子電路技術為基礎，融合通信工程、信號處理、測量測試技術、數(shù)字技術、微電子技術及計算機技術等，進而構(gòu)成了單獨的測量系統(tǒng)或設備。隨著相關技術的發(fā)展及高級測量理論方法的出現(xiàn)，測量領域得以拓展，電子測量技術和儀器在電視、廣播、航空航天、交通、能源、電子通信、電子元器件測試等領域都得以應用，使得電子測量技術及儀器的測量更加精準、快速。電子測量技術在早期發(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備的應用、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，一些技術得到了突破性進展，為電子測量技術及儀器走向世界奠定了基礎。

電子測量技術相較于傳統(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，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 電子測量技術和儀器的重要性

測量技術的發(fā)展帶動了電子測量技術及儀器的升級發(fā)展，再加上數(shù)字處理技術、傳感器技術、計算機技術及通信技術的綜合交叉應用，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。電子測量技術及儀器已經(jīng)應用于多個行業(yè)領域，是行業(yè)創(chuàng)新及科技進步的助推器[2]。電子測量技術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，以電子測量技術為依托的激光測量設備一方面能夠檢測機械器件的參數(shù)精準度，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域內(nèi)測量速率及噪聲特性時，電子測量技術可以與無線通信技術交互融合，在達到預期測量目的的同時，還能夠為無線通信系統(tǒng)及技術創(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。電子測量技術及儀器是國家經(jīng)濟實力及科技實力的參考指標之一，隨著電子相關配套技術的發(fā)展，電子測量技術及儀器會促進社會技術變革，進而保障社會經(jīng)濟的平穩(wěn)運行。

3 電子測量技術和儀器的發(fā)展模式和未來趨勢

3.1 電子測量技術和儀器發(fā)展模式

3.1.1 電子測量技術和儀器的數(shù)字化及智能化

當前，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，電子測量技術及儀器也邁入了數(shù)字化發(fā)展模式。電子測量技術在軟件及硬件的輔助下，可更為科學高效地解決開放式體系的結(jié)構(gòu)問題，例如，DSP技術與密集型數(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，電子測量技術及儀器主要進行模擬電路設計，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，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優(yōu)越性。目前，現(xiàn)場總線技術日臻完善，電子測量儀器還增加了對被測量對象及設備的維護及診斷功能。

3.1.2 電子測量技術和儀器的模塊化

電子測量技術和儀器的模塊化發(fā)展模式是指對功能區(qū)進行集成設計，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計主要圍繞總線接口技術展開并實施，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)電子測量技術及儀器的創(chuàng)新，對總線接口技術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)揮電子測量技術及儀器在現(xiàn)場配置實踐中的應用價值。

3.2 電子測量技術和儀器未來發(fā)展趨勢

3.2.1 拓展重要電子測量儀器的應用范圍

電子測量技術及儀器在技術演進的過程中會走出單一的測量范圍，更多地應用在綜合測試場景中。綜合測試技術強調(diào)整體性及統(tǒng)一性，在傳感器信息處理技術及多傳感器數(shù)據(jù)融合技術的支撐下，矢量網(wǎng)絡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，突破原有的線性網(wǎng)絡應用區(qū)域，在大功率網(wǎng)絡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)，電子測量技術配合分布式網(wǎng)絡互聯(lián)技術、同步技術、觸發(fā)技術、可重構(gòu)測控系統(tǒng)技術等，可極大拓展電子測量儀器的測試應用場景。

3.2.2 電子測量技術及儀器的通用化及虛擬測試化

電子測量技術及儀器在未來發(fā)展趨勢上會圍繞技術核心進行轉(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語言平臺功能引導下，電子測量技術在控制方式、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)作相關調(diào)整，進而實現(xiàn)電子測量技術及儀器測量的通用化。

電子測量技術及儀器的虛擬測試化主要是指在數(shù)字化技術的應用下展開虛擬測試，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。電子測量技術及儀器的虛擬測試化趨勢突出了技術的實用性，可有效應用于機械設計領域及工程建造領域。

4 結(jié)語

電子測量技術及儀器的創(chuàng)新發(fā)展與信息技術的發(fā)展息息相關，隨著各類技術的功能不斷完善，電子測量技術在測量參數(shù)及參數(shù)測量的適用方面需要更加靈活、快捷和精準。在實踐中，應認識到電子測量技術及儀器的重要性，立足我國社會經(jīng)濟及科技的發(fā)展，預判電子測量技術及儀器未來的發(fā)展趨勢及方向，不斷推進電子測量技術及儀器的發(fā)展進程。