電子測量調(diào)研報告

PAGE電子測量技術(shù)班級：級測控班姓名：學(xué)號：電子測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和工程應(yīng)用引言

測量是技術(shù)生命的神經(jīng)系統(tǒng)。我們通過測量認識周圍的物質(zhì)世界，通過測量把這些知識變成數(shù)字語言，然后用數(shù)學(xué)方法把它整理成合乎邏輯的系統(tǒng)；通過測量，可使這種系統(tǒng)性知識借助于工程技術(shù)用來改造物質(zhì)；世界精密的測量是精確的知識和經(jīng)濟的設(shè)計所必需，方便的測量是敏捷的通訊和有效的組織所必需。中國電子測量技術(shù)經(jīng)過40多年的發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟、科學(xué)教育、特別是國防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻。進入21世紀以來,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已難以用日新月異來描述。新工藝、新材料、新的制造技術(shù)催生了新的一代電子元器件,同時也促使電子測量技術(shù)和電子測量儀器產(chǎn)生了新概念和新發(fā)展趨勢。本文綜合論述了電子測量技術(shù)的現(xiàn)狀和總體發(fā)展趨勢以及工程方面的應(yīng)用，總結(jié)了電子測量技術(shù)與其他測量技術(shù)相比的特點以及電子測量發(fā)展的趨勢。一、電子測量技術(shù)現(xiàn)狀

現(xiàn)在人們通過實踐已越來越認識到測試技術(shù)的重要性，國內(nèi)測試技術(shù)也已有了很大的發(fā)展，現(xiàn)在已基本上采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計體制。已從CAMAC、PC總線、STD總線向VXI、PXI總線發(fā)展，從堆疊式測試系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化測試系統(tǒng)發(fā)展，并先后研制出國產(chǎn)化VXI模件、VXI測試系統(tǒng)及PXI系統(tǒng)，使我國測試系統(tǒng)技術(shù)水平逐步進入國際先進行列。在航天器、武器系統(tǒng)的單元系統(tǒng)中也設(shè)計了自檢測功能，但在實用的自動測試系統(tǒng)中，尤其在武器系統(tǒng)的測試中，缺少實用的人工智能測試技術(shù)，故障診斷水平低、實用性差、網(wǎng)絡(luò)化水平低。從測試體制的變革方面，國內(nèi)尚沒有邊緣掃描技術(shù)和完善的智能內(nèi)裝測試系統(tǒng)。因此，與國外存在比較大的差距.測試技術(shù)行業(yè)目前已經(jīng)越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國本土測量技術(shù)取得了長足的進步，特別是通用電子測量設(shè)備和汽車電子設(shè)備的研發(fā)方面，與國外先進產(chǎn)品的差距正在快速縮小，對國外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。從中國電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測試測量儀器每年都以超過30%以上的速度在快速增長。在此快速增長的過程中，無疑催生出了許多測試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品。擁有中國該領(lǐng)域唯一重點實驗室的中國電子集團公司第41研究所，憑借著本土測試領(lǐng)域的龍頭地位，通過屬下的青島興儀電子設(shè)備有限責(zé)任公司，成功地實現(xiàn)了由技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，開發(fā)出了多款具有很高技術(shù)水平的產(chǎn)品。該所研制出的高純微波合成信號發(fā)生器、微波噪聲系數(shù)分析儀、便攜式射頻頻譜分析儀、2.5Gb/sSDH/PDH數(shù)字傳輸分析儀、高性能的光通訊設(shè)備，包括光譜分析儀和高性能微型光時域反射計，還有高速數(shù)字示波器等，目前都已經(jīng)形成比較完整的產(chǎn)品系列。另外，該所還與海信集團一道，研制出了數(shù)字電視全部四個層次上的測試儀器。無疑這對中國的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將起到很大的推動作用。二、電子測量技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)特點與工程應(yīng)用

1、總線接口技術(shù)

總線是所有測試系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化的根本條件，國內(nèi)外都是依據(jù)總線系統(tǒng)來組建各類測試系統(tǒng)，以確保硬件、軟件、系統(tǒng)級的兼容性、互換性和重構(gòu)功能，研究和開發(fā)總線系統(tǒng)是設(shè)計、研制開放式體系結(jié)構(gòu)的核心任務(wù)，也是測試系統(tǒng)技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)。

采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計的系統(tǒng)，具有簡化系統(tǒng)設(shè)計、可靠性高、維護性好、產(chǎn)品易于升級換代，便于組織生產(chǎn)工藝和成本低，真正能變串行生產(chǎn)為并行生產(chǎn)等重要優(yōu)點。VXI總線技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國，應(yīng)用于美國空軍電子測量儀器。VXI總線將VME總線和GPIB結(jié)合起來構(gòu)成一個新的標(biāo)準(zhǔn)，這種模塊式儀器平臺可以滿足未來儀器應(yīng)用的需要，使電子測量儀器和系統(tǒng)步入一個新的發(fā)展時期。VXI總線是一個新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口母線，是一種完全開放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品（模塊、插卡式）的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)的推出有三個原因：一是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求，二是多廠家的儀器缺乏互聯(lián)性，三是軍方的需要，而且這是最重要的一個方面。軍方需求什么？一是軍用電子測量儀器戰(zhàn)爭現(xiàn)場所強調(diào)的便攜性，VXI可以大大減小設(shè)備的體積和重量；二是大大提高測試速度，VXI比GPIB的速度可提高40倍；三是測試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高；四是價格適中；五是有利于充分發(fā)揮計算機的作用。

通用測試技術(shù)基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)

2、軟件平臺技術(shù)

軟件是組建系統(tǒng)核心技術(shù)之一，對于測試軟件、TPS可兼容、可移植和重用一直是測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。擬建立測試軟件通用平臺，重點研究CORBA、DCOM、COM等中間件語言。

這些軟件充分利用了現(xiàn)今軟件技術(shù)發(fā)展的最新成果，在基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用環(huán)境下實現(xiàn)應(yīng)用軟件的集成，使得面向?qū)ο蟮能浖诜植?、異?gòu)環(huán)境下實現(xiàn)可重用、可移植和互操作。主要原理是引入中間件（Middleware）作為事務(wù)代理，完成客戶機（Client）向服務(wù)對象（Server）提出的業(yè)務(wù)請求，實現(xiàn)客戶與服務(wù)對象的完全分開，客戶不需要了解服務(wù)對象的實現(xiàn)過程以及具體位置。

同時提供軟總線機制，使得在任何環(huán)境下，采用任何語言開發(fā)的軟件只要符合接口規(guī)范的定義，均能集成到分布式系統(tǒng)中。

同時對現(xiàn)有的IVI、Vpp、SQL、ODBC、VRML語言等進行應(yīng)用研究。

3、

專家系統(tǒng)技術(shù)

由于專家系統(tǒng)具有很好實用性，已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)、工程制造，尤其是宇航領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。美國自由號空間站、歐洲尤里卡平臺、哥倫布空間艙，以及日本的吉姆艙都設(shè)計了故障診斷專家系統(tǒng)。在新一代載人航天器——航天飛機、載人飛船，作為可靠性的重要保障手段之一的故障診斷專家系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。專家系統(tǒng)內(nèi)部含有大量的某個領(lǐng)域的專家水平的知識與經(jīng)驗，能夠運用人類專家知識和解決問題的方法進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，來解決該領(lǐng)域的復(fù)雜問題。由于專家系統(tǒng)具有很多突出優(yōu)點，如：適應(yīng)強。它能在任何計算機硬件上使用。專家系統(tǒng)是專家知識的集成，具有高水平的復(fù)合性，由幾個專家復(fù)合起來的知識，其水平可能會超過一個單獨的專家，而且復(fù)合專家知識在任何時候可同時和持續(xù)地解決某一問題。而且持久性好。專家知識是持久的，不會像專家那樣會退休，或者死亡，專家系統(tǒng)可以比專家反應(yīng)更迅速或更有效。某些突發(fā)的情況需要響應(yīng)得比專家更迅速，因此實時的專家系統(tǒng)具有重要應(yīng)用。

4、虛擬測試技術(shù)

通過虛擬測試系統(tǒng)，可以使產(chǎn)品歷經(jīng)虛擬設(shè)計、虛擬加工、虛擬裝配、產(chǎn)品性能虛擬測試和虛擬使用全過程。虛擬測試的結(jié)果信息可用于優(yōu)化、改進虛擬制造技術(shù)中有關(guān)的設(shè)計和過程參數(shù)。由于虛擬測試在虛擬制造技術(shù)中應(yīng)用的普遍性，能促進整個虛擬制造技術(shù)體系更為完備和工程實用化。因此，開展虛擬制造環(huán)境的虛擬測試技術(shù)研究和應(yīng)用具有重要而深遠的意義，而計算機技術(shù)、虛擬技術(shù)和測試技術(shù)的發(fā)展，以及大量工程實用數(shù)據(jù)的積累，也使得建立虛擬測試系統(tǒng)具備了現(xiàn)實的可能性。我們開展虛擬測試技術(shù)研究，就是用虛擬工程概念解決型號研究中的實際測試問題。通過構(gòu)造型號虛擬測試環(huán)境解決型號研制過程中的測試具體問題，包括參數(shù)精度測試，各種物理參數(shù)的虛擬產(chǎn)生，過程測試方法的模擬、測試程序的執(zhí)行檢測，對象模擬，以及虛擬模發(fā)、模飛等。

在虛擬現(xiàn)實環(huán)境下進行虛擬測試，能夠?qū)⑷?、測量設(shè)備、測量系統(tǒng)模型和測量仿真軟件集成于一體，提供良好的人機交互和反饋手段，產(chǎn)生逼真效果。然而目前虛擬現(xiàn)實的硬件設(shè)備和工具價格昂貴，VR技術(shù)在測量領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)注重技術(shù)功能的實現(xiàn)，不必追求高檔的、完全的VR環(huán)境。

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，這使它的應(yīng)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(jīng)常能做到量程寬達很多數(shù)量級。例如一臺普通的歐姆表，可以測出幾歐姆至幾十兆歐姆的電阻，量程寬達六、七個數(shù)量級。電子計數(shù)器的量程更寬，可達17個數(shù)量級。量程寬正是電子儀器的突出優(yōu)點。③測量準(zhǔn)確度高。電子儀器的準(zhǔn)確度通?？杀绕渌鼫y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(biāo)和原子秒作為基準(zhǔn)，使誤差減小到極小量級，這是目前人類在測量準(zhǔn)確度方面達到的最高標(biāo)準(zhǔn)。電子測量準(zhǔn)確度高，正是它在現(xiàn)代科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的重要原因。例如發(fā)射人造衛(wèi)星的控制和遙測系統(tǒng)，如果不夠準(zhǔn)確，最后一級火箭的速度有千分之二的相對誤差，衛(wèi)星就會偏離預(yù)定軌道一百公里。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。⑤易于實現(xiàn)遙測和長期不間斷的測量，顯示方式又可以做到清晰、直觀。由于可以把電子儀器或與它連接的傳感器放到人類不便長期停留或無法到達的區(qū)域去進行遙測，而且可在被測對象正常工作的情況下進行測量。對于測量結(jié)果，電子測量的顯示方法也比較清晰、直觀，例如發(fā)光二極管直接數(shù)字顯示，便于直接給出結(jié)果；熒光屏示波方法，便于形象直觀地給出被測量的特征。測量結(jié)果還便于打印、繪圖或啟動指示燈或替鈴顯示。⑥易于利用計算機，形成電子測量與計算技術(shù)的緊密結(jié)合。電子測量的測量結(jié)采和它所需的控制信號都是電信號，這非常有利于它宵接或通過A/D、D/A變換與計算機連接，現(xiàn)在隨著微型計算機功能的提高和成本的降低，就可以在不增加儀器體積和不明顯增加成本的情況下，使測量儀器的性能發(fā)生很大的飛躍，使它具有高性能、多功能的特點。由于以上電子測量技術(shù)的一系列特點，使它廣泛應(yīng)用于自然科學(xué)的一切領(lǐng)域．大到天文觀測、宇宙航天，小到物質(zhì)結(jié)構(gòu)、基本粒子，從復(fù)雜深奧的生命、細胞、遺傳間題到日常的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、商業(yè)各部門，都越來越多地采用了電子測量技術(shù)和設(shè)備。電子測量技術(shù)的發(fā)展是與自然科學(xué)特別是電子技術(shù)的發(fā)展互相促進、互相推動的一方面電子測量技術(shù)的發(fā)展為自然科學(xué)特別是電子學(xué)的研究、實驗、分析和檢驗提供了條件，另一方面自然科學(xué)的發(fā)展特別是電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展向電子測量技術(shù)不斷提出新課題。同時，近代電子學(xué)、計算科學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)等的發(fā)展又反過來為電子測量提供了新理論、新技術(shù)、新工藝、新材料、新器材，形成了相輔相成不可分割的關(guān)系三、電子測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

我國測試技術(shù)已經(jīng)進入標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計階段，而且已采用了工業(yè)界先進的計算機I/O總線標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化總線、儀器總線相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)，逐步接近國際先進水平。但如何進一步發(fā)展，發(fā)展的主要內(nèi)容是什么，這是擺在從事測試技術(shù)的每個工程人員需要認真思索的問題。任何技術(shù)的發(fā)展均取決于社會發(fā)展的需求。根據(jù)安捷倫公司在1996年對檢測成本統(tǒng)計：硬件成本6%，檢測開發(fā)24%，檢測操作57%，維護成本占13%。除了硬件成本外，其它三項基本是軟件開發(fā)、維護、操作成本。因此，對TPS的開發(fā)、移植、維護、重用，應(yīng)是測試系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容。因此，美國在ABBET（廣域測試）對測試軟件作了重點描述和規(guī)范。它以信息模型對測試信息進行規(guī)格化描述，消除了層次間測試信息移植、共享和應(yīng)用的障礙。將測試從宏觀上劃分為產(chǎn)品描述層、測試策略和要求層、測試過程層、測試資源管理層、儀器控制層等內(nèi)容。其根本目的是建立一種通用的ATS開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，從該體系結(jié)構(gòu)再衍生出由具體硬件、軟件和系統(tǒng)實現(xiàn)的體系結(jié)構(gòu)，達到測試貫穿于產(chǎn)品從設(shè)計思想到裝備現(xiàn)場的整個壽命周期，包括從一個壽命周期階段到另一個壽命周期階段相關(guān)測試信息的傳遞；生成所需測試程序與過程中信息的使用；故障隔離和修理時，在編寫報告和診斷操作中測試維護信息收集和診斷信息反饋。同時通過漸近方法確定ATS開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。計劃了四個發(fā)展項目，每個發(fā)展項目完成后，產(chǎn)生一個ATS開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的完好部件，從而增加了該體系結(jié)構(gòu)的開放程度與能力水平。四個發(fā)展項目分別解決“儀器互換性和互操作性”、“TPS可移植性和互操作性”、“壽命周期信息交換”、“過程與工具”。通過四個發(fā)展項目產(chǎn)生了ATS信息架構(gòu)和軟件架構(gòu)。在測試領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄芗夹g(shù)應(yīng)給予高度重視四、總結(jié)21紀的電子測量儀器隨著計算機技術(shù)與儀器的進一步融合，儀器的易操作性，易升級性，測量能力，數(shù)據(jù)處理和分析能力，都得到了大幅度提高。與此同時，軟件工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正越來越多地被應(yīng)用