我国电子测量技术的现状及发展方向

王超

【摘要】近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了测试测量仪器和设备的快速发展。鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得这里成为全球各大仪器厂商逐鹿的大战场，同时，也带动了中国本土测试测量仪器研发与测试技术应用的迅速发展。

【关键词】测量;电子测量技术的现状;特点;发展

电子测量是泛指以电子技术为基础手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。英国科学家A · H · 库克（cook ）说：“测量是技术生命的神经系统。我们通过测量认识周围的物质世界，通过测量把这些知识变成数字语言，然后用数学方法把它整理成合乎逻辑的系统;通过测量，可使这种系统性知识借助于工程技术用来改造物质;世界精密的测量是精确的知识和经济的设计所必需，方便的测量是敏捷的通讯和有效的组织所必需。”这一段话深刻地揭示出了测量对于我们人类社会的重要性。人类社会从远古时代发展到物质文明和梢神文明都高度发达的今天，没有测量技术的作用是不可想象的。

一、电子测量技术的现状

如今，电子技术发展的速度几乎是让人目不暇给。从SoC到SIP，从DSL到WiMAX，人们几乎每天都在不停地接受新概念;3G的问题还未完全解决，人们已经开始讨论B3G的部署，围绕4G的各种技术已成为研究的新热点。那么，技术发展如此之快，测试技术能否跟得上应用的发展？中国的研发人员和测试工程师又面临着什么样的技术挑战？

来自Agilent和NI的专家们几乎都一致地认为：中国工程师与美国乃至世界各地的工程师面临着相同的挑战。这些挑战一方面是待测产品的功能越来越多，测试的要求也越来越高，另一方面，留给测试的时间却越来越少，因为产品要以最快的速度上市，从而形成了前所未有的测试效率方面的压力。工程师面对着各种选择，他们既需要一个具有很好的灵活性和兼容性、扩展性强，同时又很可靠稳定的自动测试测量平台，这个平台不但可以满足现有的需求，而且能很方便地进行系统升级，以符合今后越来越具有挑战性的需求，此外，还要求这种自动测试平台具有较长的使用寿命和较低的建构成本。

然而，国内的专家并非都认可上述观点。来自赛宝计量检测中心的技术专家王勇，就不认同上述观点的绝对性。他认为，虽然上述的自动测试平台具有效率高等不少优点，但至少这种测试平台相对于中国的国情来说，还存在着一系列的问题，包括可靠性、可维性和可操作性差以及成本过高等问题。

二、电子测量的特点及应用

随着电子技术的不断发展，测量的内容愈来愈多，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。

随看电子技术的发展，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。与其它的测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点：

① 测量频率范围极宽，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。电子计数器的量程更宽，可达17个数量级。量程宽正是电子仪器的突出优点。

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，由于采用了原子频标和原子秒作为基准，使误差减小到极小量级，这是目前人类在测量准确度方面达到的最高标准。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。

三、电子测量技术的发展

电子测量技术的发展是建立在测量技术的发展最新电子技术的发展基础之上的。广义地说，凡是利用电子技术进行的测量都称为电子测量。从现存的史料上我们得知古人用漏斗滴水来测量时间，用草绳打结来计数，这可以说是原始的测量方法，以后人们逐渐发明了称、算盘等较为先进的测量和运算工具，到了本世纪20年代，科学技术的发展导致了电子管的出现，即电子技术的出现。由于电子技术独特的优点：频率范围宽，测量快速，易于实现遥控等，使得电子技术迅速被应用并普及到国民经济各个领域，包括测量技术中，开创了测量技术的新天地。但是由于电子管的体积较大，从而造成了电子管做成的测量仪器体积较大，耗电量多，价格贵，工作效率也不是很高，到了本世纪50年代，半导体技术有了飞速的发展，晶体管相对于电子管而言，体积大为减小，功耗降低，稳定性大为提高，同时其应用频率范围更宽，除测直流量外，还可以测高至100GHZ 左右的信号，从而使晶体管迅速取代了电子管的位置。到了本世纪60年代中期，中小规模集成电路问世。所谓集成电路，就是将电阻、电容、二极管、三极管等各种元器件经过半导体工艺或薄膜工艺制作在同一块硅片上，并按某種电路互联起来，制成的具有一定功能的电路，从而打破了半导体元器件组成的传统电路的概念，实现了材料、元件、电路三位一体。由于集成电路的问世，使得原来的电路变得更小，因此，由集成电路做成的电子测量仪器体积更为减小，同时其测量范围更为宽广，测量精度大为提高。现在一些比较先进的电子测量仪器均用集成电路做成，并且有了智能功能，特别是在尖端技术和现代化的工农业生产中，集成电路测量仪器的优势更为明显。

关于相同的问题，泰克公司中国区市场总经理张权则认为：工程师真正面临的挑战体现在采用多种技术和混合信号的嵌入式设计方面。因为在这类设计中，随着低成本的微处理器和微控制器的速度不断加快，设计变得越来越复杂。体现这些挑战的行业也越来越多，从遍布混合信号的数字视频转换，到必须处理日益复杂的各种瞬变RF信号的无处不在的无线技术，还有数据传输率不断持续增长的高速数据处理方面的需求。

【参考文献】

[1]何玲松，张蓉，【基于Web的网络化虚拟仪器技术及应用】，中国机械工程，

[2]唐德琴.军用电子侧量仪器技术发展战略研究[J].电子科学技术