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论电子测量仪器行业回顾与展望

2015-08-15厦门海沧市政建设管理中心福建厦门361000

江西建材 2015年4期
关键词:仪器测量发展

■张 明 ■厦门海沧市政建设管理中心,福建 厦门 361000

进入21世纪,电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展,对测量仪器速度、准确度及检测功能等方面提出了更高的要求。而这些技术的发展也推动了电子测量技术的快速发展,同时也给测量仪器提供了巨大的市场,大量的新型产品都需要通过仪器的测量才能投放市场,这就对仪器的功能及测量能力提出了新的要求。

由于各种相关技术的高速发展,并逐步应用到电子测量技术和仪器中,再加上更高级的测量理论和方法不断出现,还有测量领域的不断拓展,电子测量仪器和设备已经在航空、航天、电视、广播、电子、能源、交通、通信以及信息系统、微电子和电子元器件测试等方面达到了新的高度,远远突破了传统仪器的测量范围和精度。快速、实时、精确、自动的测量已经成为现代测量技术和仪器的发展主流。

1 电子测量仪器历史回顾

电子测量仪器的发展可以溯到20世纪20年代,科学技术的发展推进了电子技术的进步,同时促使了电子管的出现。电子技术测量速度快,频谱范围宽,容易进行遥控等众多的特点,使得电子技术很快的应用到测量技术中,引领测量仪器进入了一个新的历史时期。进入20世纪50年代,半导体技术开始迅速发展,晶体管比电子管功耗更低、体积更小、频谱范围更宽、稳定性更高,使得电子管很快被晶体管所代替,出现了性能更为优良的频谱测量仪、示波器等。20世纪60年代,中小规模集成电路的出现再次将电子测量仪器的发展推向更高的阶段,集成电路将电阻、电容、二极管、三极管等大量的元器件集成到同一块很小的硅片上,从而实现元件、材料、电路的三位一体。这样的集成电路的在电子测量中的应用,使得电子测量仪器的体积更小,而且同时又拓展了测量范围,提高了测量精度。现在的很多测量仪器基本都是有集成电路组成,而且具备一些智能化和网络化的特点[1]。

我国电子测量仪器的第一次发展机遇是在20世纪50~60年代,建国初期第一批156项重大工程中有12项是电子测量仪器工程,包括11个电子测量仪器工厂和1个电子测量仪器研究所,基本满足了当时国防装备和国防工业对电子测量仪器的需求。

第二次发展机遇的出现,主要来源于中国经济的发展,中国经济经过改革开放近30年的发展。尤其是第九个五年规划期间,我国电子测量仪器在很多重大科技领域取得了突破性进展,这些为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。

2 电子测量仪器

电子测量仪器应同步或超前其他各种高新技术的发展,它是各种高新技术的融合并支持各种高新技术的发展。电子测量仪器是关联经济的战略性产业。有数据显示上个世纪90年代国际上经济发达国家的电子测量仪器一般占国民生产总值的4%,但它对国民生产总值的拉动力达66%,和国民经济的关联度达90%以上。可以说,电子测量仪器行业是一个国家综合技术水平的体现,是国防实力的重要标志,是国民经济持续、稳定发展的重要保证[2]。

电子测量仪器的应用范围非常广泛,几乎无所不在,涉及国民经济、科学研究、国防、人民生活等各个方面。电子测量仪器是当代各种高科技的融合,包括微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术、新型元器件技术、新材料技术、现代测试技术、现代设计制造技术和现代工业技术等等。它是现代工业产品中高新技术应用最多、应用最快的产品门类。

目前电子测量仪器在性能、测试功能、工艺结构等各方面都取得了很大的进展,其研制和生产向着自动化、系统化、数字化、高性能、多功能、快速、小型等方面发展。一个国家电子测量水平的高低,往往是反映这个国家科技水平的重要方面。

3 中国电子测量仪器存在的问题

尽管经过几十年的发展,我国电子测量仪器行业取得了非常大的进步,但同国外厂商相比,差距仍然不容小视,这主要表现在下列几个方面:(1)数字化电子测量仪器的使用率还比较低,需要进一步提高;(2)电子测量仪器中的软件技术还没有体现出来;(3)LXI等总线技术差距还很大;(4)模块化是国际电子测量仪器发展的方向,模块化与总线技术、软件技术是三位一体的,这方面也相差很远;(5)电子电路技术、同轴器件组件技术以及波导器件组件的技术集成技术还有待进一步发展。

4 中国高科技测量仪器方面取得的成果

(1)成功研制出微波毫米波矢量网络分析仪;(2)掌握了调制域测试技术,研制成功调制域分析仪;(3)VXI总线技术取得重大进展;(4)电子测试仪器向毫米波推进;(5)通信测量仪器达到高技术水平;(6)数字化仪器迅速发展。

5 电子测量仪器的发展前景

电子测量仪器经历了从模拟仪器到数字仪器、智能仪器,再到目前的虚拟仪器的发展历程,微电子技术和计算机技术的迅猛发展推动了电子测量仪器的发展。随着电子测量仪器的应用领域不断扩大,现代科学技术的发展和现代化得工业大生产,必定会对电子测量仪器提出更高的要求,相应地,电子测量仪器的发展会呈现出新的特点,主要会包括[3]:

(1)测量仪器的通用化。现代的测量仪器将打破传统测量仪器主要依赖于硬件性能的限制,可根据测量与控制的需要,通过改变软件而改变测量功能,使得一台仪器就可以实现多种一起的功能,呈现出多功能、多用途的明显特点。

(2)测量仪器的模块化。采用功能模块化设计技术,对测量仪器功能可实现现场配置或者短期快速配置,能很快支持新功能模块,减少系统开发周期,降低系统开发难度,同时为系统的升级换代提供技术支持,也为开发周期中的系统调试提供可靠的环境。模块化设计将是现代电子测量仪器设计的一个重要设计准则。

(3)融合大量的高新技术。以信息技术为代表的高新科技的飞速发展,是电子测量仪器的工作原理、设计思路、设计方法、制造工艺发生了明显的变化;计算机科学技术、软件无线电技术、网络技术、通信技术、激光技术、超导技术、纳米技术、大规模集成电路技术也推动着电子测量仪器的创新。

(4)测量仪器的网络化。随着网络技术的发展,直接利用现有网络科传输任何数据信号,使得网络各个站点可以在线获得测试数据,更大程度的提高数据的实时共享。我们将会看到今后越来越多的测量仪器可能不像一个硬件测量仪器而更像网络服务器,只需要在浏览器中输入IP地址就可以访问整个仪器的配置。

电子测量仪器的发展水平是一个国家科技综合实力的重要体现,未来的测量将以技术性指标的不断提升成为该领域的重要特征,要求测量仪器能够提供更大的动态测量范围,更快的测量速度,更高的测量精度,更好的人机界面和操作环境,具备远程测量、控制和检修能力,可以测量的频率会越来越高,相应地测量带宽也会越来越大。兼容性会更强,对精度的要求越来越高,灵敏度更高。基本上内嵌有处理器和一定的内存,可以快速地对测量的信息予以处理。

6 结束语

随着被测试系统、产品的发展水平日趋提高—速度越来越快、体积越来越小、应用范围越来越广,人们对测试测量技术及精密仪器的要求越来越高,促使测试测量技术和测量仪器不断出现新理论、新技术和新方法。电子测量仪器室技术密集型、知识密集型的产业。电子测量仪器对国民经济有着重大的辐射作用和影响力仪器仪表对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力,测量仪器对工业具有先导作用。尽管测量仪器行业的产值在国民经济的总产值中的比重并不算大,但是它在信息化社会中经济发展的杠杆作用却十分巨大,它的发展在相当程度上代表着一个国家的科技水平、综合国力和国际竞争力。以前我们国家在对这个行业的重大作用的认识不够,但是随着国家“十一五”极化的展开,国家在重视这个行业的投入的人力物力,加大发展力度,电子测量仪器必将得到快速地发展。也同时更大推动国民经济的快速发展,提高我们国家的经济和国防实力[4]。

[1]杨龙鳞.电子测量技术[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[2]李明生.电子测量仪器[M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]肖晓萍等.电子测量与仪器[M].南京:东南大学出版社,2002.

[4]须鼎兴等.电子测量仪器原理与应用技术[M].上海:同济大学出版社,2002.

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