电子测量技术综述

电子测量技术综述姓名：xxx学号：xxxx电话：xxxxxxxxx大学物理科学与技术学院电子信息类摘要：科学与工业的发展，促进了电子测量技术的迅速发展。电子测量技术的发展离不开电子测量仪器，同时也有很多经典的测量方法，通过对电子测量技术的发展历程及电子测量的特点及分类，电子测量的相关应用和电子测量仪器的发展来加深对电子测量技术的认识，以及电子测量在科学技术领域的重要作用。关键词：电子测量技术电子测量仪器应用发展趋势1引言人类的科学与技术的发展与进步，与测量的发展密不可分，正是测量技术的发展使得科学技术向前进，而科学的进步又推动了测量技术的发展，它们共同的发展使得人类社会向着文明进步，在如今的电子社会中，电子测量有着十分重要的地位，而各种电子测量仪器是知识和技术密集化，正处于高速发展中的行业。电子测量的基础是电子电路技术，同时也融合了信号处理、通信工程、数字技术、测量测试技术、计算机、微电子以及软件等技术共同构成的的单独的测量设备或系统。通过电量、光量等形式来实现对被测对象中的各项参数进行测量或对被测系统的运行进行一定的控制。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。大规模集成电路在20世纪的发展，同时促使了电子测量仪器技术的革命的发生。大规模集成电路的广泛使用，使得现代电子测量仪器功耗更低、体积更小、功能更全面、可靠性更高。经过几十年的发展，我国的电子测量仪器也取得了一定的成就，规模不断扩大，技术也不断更新。全球各大仪器厂商在我国市场的激烈竞争，也带动了我国本土测试测量仪器研发与测试技术应用的迅速发展。2测量与电子测量2.1测量测量时通过实验方法对客观事物取得定量信息即数量概念的过程。人们对客观事物的大量观察和测量形成定性和定量的认识，并归纳出定理，定律，然后又通过测量来验证的到认知是否正确，如此的反复不就是科学的曲折而有趣的前进轨迹么。因此测量与科学和技术是并行进步的，要考量一个国家的科学技术水平，最快捷的方法就是去审视那里所进行的测量以及由测量所累积的数据是如何被利用的。2.2电子测量2.2.1电子测量的定义电子测量是泛指以电子技术为基本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，充分运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的参数和特性以及通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量。随着电子技术的发展，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，例如，高温炉中的温度、深海的压力等许多人们不能亲身到的地方或无法直接测量的量，都可以通过这种方式进行测量．电子测量除了对电参数进行稳态测量以外，还可以对自动控制系统的过渡过程及频率特性进行动态测量。2.2.2电子测量的内容和特点通常人们将电参数测量分为两种电磁测量和电子测量，电子测量的内容分为对电量和非电量的测量，对电量的测量包括对电能量、电信号特性、电路元件参数、电子设备的性能的测量，其中对频率、时间、电压、相位、阻抗等基本参数的测量尤为重要。电子测量的特点有测量频率范围宽、测量量程宽、测量准确度高低相差悬殊、测量速度快、可以进行遥测、易于实现测试的智能化和自动化，同时其影响因素众多，误差处理复杂。2.2.3电子测量的方法分类对一个物理量进行测量，可以用不同方法对其进行测量，得到我们要测量的物理量的测量结果，但是结果与理想值会因为测量方法的不同而呈现不同的误差，因此，选取合适的测量方法直接关系到测量结果的可信赖度和测量工作的可行性和经济性。电子测量的方法有，1.按测量过程分：（1）直接测量，（2）简接测量，（3）组合测量；2.按测量方式分：（1）偏差式测法，（2）零位式测量法，（3）微差式测量法；3.按被测量的性质分：（1）时域测量，（2）频域测量，（3）数据域测量，（4）随机测量。在选取测量方法是要综合考虑各种因素，以得到正确可靠的测量结果。3电子测量仪器3.1测量仪器的功能和分类近年来，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。各类测量仪器一般都具有物理量的变换、信号的传输和测量结果的显示。测量仪器可以分为电平测量仪器，电路参数测量仪器，频率、时间、相位测量仪器，波形测量仪器，信号分析仪器，模拟电路特性测试仪器，数字电路测试仪器，测试用信号源。3.2电子测量仪器的发展及现状电力行业过去大量应用到的是各种电磁式、电动式的指针式仪表，由铁丝和铜线制成的互感器；运用的是纯人工的，单台，单功能的电子管。二次世界大战以来,随着科学技术进步,特别是电子技术的发展,电子测量技术成为了一门独立的专业,电子仪器也已成为一个独立的产业。新中国成立后,国家十分重视电子工业,并十分重视电子测量仪器的发展。经过50多年的努力,已形成一个较完整的电子仪器产业体系,为我国科技进步、科学教育、经济建设及国防工程等做出了重要贡献。近年来，电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展，对检测仪器的检测速度、准确度以及检测功能等整个性能方面提出了更高要求。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，所以这就对仪器的功能及测量能力有一个新的要求，以帮助工程技术人员在生产中适应众多的工业标准和有效的处理各种问题。除以上技术外，现代监测和传感技术，显示技术、数字信号处理技术和系统理论研究，也为检测过程的数字化、智能化创造了条件。总体来看，测量仪器的发展到目前已经经历了三个阶段：第一代是模拟仪器；第二代是数字式仪器，它是以数字电路进行信息的数字化处理，然后数字显示，这种仪器比模拟仪器的测量精度要高，响应速度快；第三代仪器是智能化仪器，它内部含有单片机，无论数字采集和处理都是由单片机控制。目前，市场上的测量仪器大概可分两种，即通用仪器和专用仪器。通用仪器中，电子全测仪、电子水准仪开始逐步替代常规的经纬仪、水准仪和电磁波测距仪的使用。新型的计算机式全站仪加上大量的应用软件，开始变得更加的全能化和智能化。GPS全球卫星定位系统接收器已逐步作为一种通用的定位仪器在工程领域进行测量时得到普遍采用。将GPS全球卫星定位系统接收器与测量机器人或电子全站仪进行连接，称超级测量机器人及超级全站仪。这种技术主要作用体现在同时完美结合GPS全球卫星定位系统的实时动态定位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术，实现了不带有控制网的各种工程测量。我国在仪器方面也作出了巨大贡献，高纯微波合成信号发生器、微波噪声系数分析仪、便携式射频频谱分析仪、2.5Gb/sSDH/PDH数字传输分析仪、高性能的光通讯设备，包括光谱分析仪和高性能微型光时域反射计，还有高速数字示波器等，目前都已经形成比较完整的产品系列。其中AV1489型高纯微波合成信号发生器采用全正向设计方法，突破了高纯度微波频率合成等多项关键技术；AV3984型微波噪声分析仪突破了智能微波噪声源等多项关键技术；AV4022型便捷式射频频谱分析仪突破了小型化设计与制造等关键技术，还有高性能的AV3600系列的宽带矢量网络分析仪，DT系列数字电视码流实时检测仪等。都是中国电子集团公司第41研究所研制开发的。在实际应用中，必须进行角度和距离测量。传流的测量方法是角度和距离分别进行。近年来出现了电子侧距仪和电子经纬仪，把它们结合在一起就形成了全站里仪器。结合的形式有两种:一种是积木式，如前面介绍的电子经纬仪加上测距仪形成的全站型仪器。另一种是将测角和侧距功能集成为一个整体，如TCI、TCIL、TC2000电子速侧议。3.3电子测量仪器的发展趋势随着科学技术和工业生产的发展,测量范围日益扩大,测量任务越来越复杂,测量工作量随之加大,对测量精度和速度的要求也越来越高。在实际测量中,不仅要求连续实时显示,而且要求实时处理大量的测试数据。传统仪器很难满足这些要求,这就迫使仪器朝着数字化、智能化、多功能、小型化、模块化、虚拟化、标准化和开放型方向发展,随着技术进步和应用领域的扩大,这种演进的趋势也在明显加强。因此出现了以计算机或微处理器为核心,将检测技术、自动控制技术、通信技术和网络技术等技术完美地结合起来的现代电子测量仪器(系统)。它主要有以下几种类型:(1)以通用微处理器为核心构成的智能化电子仪器。智能仪器又称为灵巧仪器(SmartInstrument),它是将人工智能的理论、方法和技术应用于仪器,使其具有类似人的智能特性或功能的仪器。它的硬件组成通常包括微处理器与存储器、键盘开关与显示输出、测试功能模块或测试信号源、总线与标准接口等部分。(2)以通用微型计算机为基础构成的个人仪器系统。个人仪器(PersonalInstrument)系统将若干仪器的测试功能模块并联接入个人计算机(PC)的内部总线,借助于测试软件,各仪器模块与计算机灵活地结合起来,实现计算机辅助测试(CAT)、程控操作、数据采集和运算处理,以及多种方式输出测试结果。其硬件由个人计算机、多个测试功能模块及接口、仪用标准接口等组成。(3)以通用计算机为核心,以国际上标准化的仪器接口总线为基础,由可程控的通用电子仪器构成的现代自动测试系统。所谓自动测试系统,就是在计算机的控制和管理下,很少需要人工参与,由各种测量仪器对电量、非电量进行自动测量、数据处理,并以显示、打印等适当的方式给出测量随着用户对测试自动化、网络化、高效率、高可靠性、界面友善等的不断追求，电子测试技术与通信、计算机技术互相融合的趋势越来越明显，测量已成为计算机、通信和网络的重要组成部分；电子测量仪器正在向开放型的VXI、PXI模块化方向发展。机箱和模块趋于标准化，每个模块有独立的测量功能，用户可根据测试需要即插即用，十分灵活；软件技术在电子测试技术中所占比重越来越大，是仪器的重要组成部分；在仪器研制生产过程中，新器件在仪器中的作用越来越重要。4总结科学技术的发展离不开测量技术的支持，而测量技术尤其是电子测量技术的发展又离不开测量仪器的发展，综上所述，随着时代的进步科学技术的发展，电子测量学的发展将主要表现在从一维、二维到三维乃至四维，从点及面获取信息，由静态反映动态，从工作后期处理到工作实时处理，从人眼观测操作到智能自动寻标观测，从大型整体工程到人体局部测量工程，从空中到地面地下甚至水下，从手动测量到自动遥测，从周期观测到持续测量。测量的精确度也从毫米级到微米乃至纳米级。智能仪器、个人仪器、自动测试系统、虚拟仪器和网络化仪器的出现标志着现代电子测量仪器系统正向着智能化、自动化、小型化、模块化和开放式系统方向发展。【参考文献】[1]浅谈电子仪器的现状与发展文章编号：1007-3973(2012)-012-059-02摘自中国论文网，原文地址：[2]电子测量仪器市场前景依然看好[J].电子元件与材料,2004,(12[3]罗伟雄,江柏森.电子测量仪器简述[J].电子世界,2005,(07)[4]张永瑞.电子测量技术基础[TM].西安电子科技大学出版社.2009，（01）