术的飞速发展相比,我国电子测量仪器必须瞄准世界技术的发展方向,做出与信息技术发展相适应的一流的电子测量仪器产品。
2.4.2 如何进一步提高我国电子测量仪器水平
近年来我国电子测量仪器行业发展迅速,在若干重大科技领域取得了突破性进展,仪器的可靠性和稳定性有了很大的改观。尤其最近几年,我国本土仪器取得了长足的进步,特别是在通用电子测量设备和汽车电子设备的研发方面,与国外先进产品的差距正在快速缩小。模块化和虚拟技术的发展,为我国的测试测量仪器行业带来了新的发展契机,加上国家和各级政府的日益重视,为电子测量仪器产业提供了前所未有的动力和机遇。 从技术和市场的角度看,电子仪器今后的发展趋势是各种高技术的综合,全方位服务于各个产业和国民经济市场,具体应关注以下几个方面:
1. 数字化电子测量仪器的普及率必须提升。数字化时代已经到来,数字化时代是社会生活与经济现代化的最新标志,关系着一个国家在科技领域核心竞争力的高低,如果对此重视不够,电子测量仪器将失去在技术上的领先地位,也将失去市场。
2. 总线技术必须跟踪国际发展水平。 VXI、PXI、LXI、USB接口、总线技术在电子测量仪器领域国外已经发展到一个很高的水平。目前,有三个趋势在推动测试测量行业的发展:首先,要有系统就绪的硬件,即模块化的产品,可以很快构建一个系统。其次,要有基于标准的与PC兼容的输入输出接口,以及输入、输出驱动程序,可以基于局域网,也可以基于互联网。最后,要有灵活的软件解决方案,不论客户需要的是Excel界面还是文字界面,都可以给客户灵活的选择。
3. 软件技术必须尽快提上日程。电子测量仪器“软件”是电子测量仪器智能化的核心技术,而且“软件修正测量误差”是目前修正测量误差既经济又最有效的办法;此外,特别是软件定义的无线电测量仪器,在国外得到了特别的重视和发
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展。
4. 模块化技术必须加紧跟上。这是国际电子测量仪器发展的方向,实际上模块化技术与总线技术(接口技术)、软件技术是三位一体,我们必须尽快把三者有机地接合起来,形成有竞争力的电子测量仪器产品。
5. 合成仪器必须尽快实施。合成仪器采用可互换的标准模块、标准电路、标准接口,实现从单元电路至系统的积木化结构。由于美国国防部门是全球电子测量仪器的最大采购商,合成仪器将推动美国、欧洲、日本投入更多人力物力,开发从器件、模块、子系统至完整的自动测量系统,成为电子测量仪器技术创新的新动力。
2.5 电子测量的新技术和发展趋势
2.5.1 电子测量的新技术
1. 计算机技术
首先,越来越多的仪器选用以Windows 软件和Intel 芯片为平台,采用Windows GUI 和基于军用标准的软件,用Windows 软件代替仪器内部操作软件,并易于与MS办公室应用软件连接,充分发挥其效能,如Agilent公司的仪器可用Word 语言捕获屏幕图像,用Excel语言绘制的波形数据,用Excel 语言捕获测量数据,易于自由地从互联网下载和升级最新的软件版本,利用Windows Help 提高了仪器操作学习的方便性;同时,触摸屏被广泛利用,话音控制可解决双手同时被占用时操作仪器的问题,通过网络控制仪器操作,并用基于MS Windows 和MS Visual Studio 实现测试自动化;另外,仪器内部的VBA 软件可有效地帮助实现生产过程中的测试自动化
其次,由于计算机技术被大量应用到仪器之中,使得仪器具备了更加先进的连通性,如Agilent 公司的仪器大都具备采用了USB 接口,LAN 接口,GPIB 接口。同时,也安装了标准光标指示器(鼠标、跟踪球、触摸键、操纵杆等)和其他
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部件(键盘、CD RW 驱动器、直接连结打印机的并行接口,用于外部监视器的VGA 输出,内部硬盘驱动器等) 。特别值得一提的是,在军工等特殊行业,测试数据的安全性和保密性要求格外重要,为此,Agilent 公司在仪器上设计了可卸出的硬盘(如PNA 矢量网络分析仪和Infiniium 示波器) ,使工作人员在实验室完成测试任务后,卸出硬盘,单独运输仪器至测试现场(如战地) ,再由操作人员取出随身携带的硬盘装入仪器,再进行现场测量,从而保证了数据的安全性和保密性。
2. 测试及仿真软件技术
随着计算机的运算速度和处理数据能力的不断增加,及计算机仿真技术的广泛应用,仪器的硬件和测试软件及仿真软件的结合越来越紧密。硬件的模块化设计,使得通过不同的硬件模块组合配以不同的软件,从而形成不同功能的仪器和不同的测试解决方案,如Agilent 公司的DAC-J 宽带示波器86100C ,通过插入不同的模块并配以不同软件,该仪器可成为抖动分析仪,宽带示波器,数字通信分析仪,时域反射分析仪。
3. 软件无线电技术
Agilent司的89601A 矢量分析软件是实现这一理念的最好例证,它利用计算机强大的数学运算和数据处理能力将大量的数字信号处理功能和数据分析功能充分展现在计算机软件之中,通过与不同的数据采集前端(如VXI 结构的矢量信号分析仪,频谱分析仪, Infiniium 数字示波器) 相结合,组合出不同功能的矢量信号分析仪。
4. 人工智能技术
积极地利用人脑机制与生物DNA芯片的有机智能,与电子,光子计算速度的无机智能的高效、能动优势相结合,并使材料智能化,将其应用于电子测量设
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备,使电子测量设备高度智能化的分析处理数据。
5. 自动校准技术
由于电子测量仪器的在测量过程中的工作量是很高的,人工校准难免会产生一些错误,由于智能化芯片和材料的应用,使得自动校准技术得以应用,在仪器分析设备的同时也能对自己本身进行检测,对自己进行自动校准,提高了测量效率。
6. 更便捷的人机交互技术
通过新的人机交互技术,操作人员对设备的操作模式将得到改变,不在通过键盘,按钮之类繁琐的操作,可以通过语音,触摸屏,无线遥控等方式对设备进行操作,对于输出结果,可以以表格,
图像等更加直观的方式输出,以便于人工的后期处理。
2.5.2 电子测量仪器的发展趋势
1. 量限扩大化趋势
如,AGILENT的E4448A频谱分析仪最高测试频率达50GHz;FLUKE的9500B示波器校准仪可校准3.2GHz内的示波器;TEKTRONIX的TDS6604 DSO有6GHz带宽和20GS/S采样率;
KEITHLEY公司的6485皮安表测量电流最小量程为2nA分辨率为10fA。
3. 集成化模块化趋势
便携式仪器越来越多,使用者要求集成化、微型化,例如简单的数字温度计、湿度计等,成本低,可靠性高;
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仪器模块化,可以方便安装选件,可以方便升级,可以方便故障诊断和维修,如AGILENT、R/S、安立等公司的仪器,大部分都是模块化、可选选件的。
4. 智能化趋势
具有很强的自校准、自诊断、自补偿功能,如HP3458A具有很强的存储、计算、报表输出功能,如FLUKE公司的9100校准器根据仪器的校准点,自动设置准确的输出,并提示用户进行必要的调节。程序自动检查对照被校准仪器各校准点的技术指标。与此同时,9100直接控制打印机打印出校准证书。具有很好的用户界面,使用户很方便使用,特别是“AUTOSET”、设置存储等功能,如中高档DSO,频谱仪、网络分析仪、信号发生器等。
5. 数字化趋势
无论高档还是低档仪器,数字化越来越普及。随着微电子技术的发展,数字电路的成本越来越低;随着各类仪器装上了CPU,实现了数字化后,软件上投入了巨大的人力、财力。今后的仪器归纳成一个简单的公式:“仪器=AD/DA+CPU+软件”,AD芯片将模拟信号变成数字信号,再经过软件处理变换后用DA输出。
6. 虚拟化趋势
将计算机应用于测量之中,利用计算机软件,在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板,使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来完成仪器的各种功能操作,并通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和批示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果。
6. 网络化趋势
通过局域网或INTERNET来控制和使用电子仪器,使工程师远在千里之外仍
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