王超

【摘要】近年來，以信息技術(shù)為代表的新技術(shù)促進(jìn)了電子行業(yè)的飛速增長(zhǎng)，也極大地推動(dòng)了測(cè)試測(cè)量?jī)x器和設(shè)備的快速發(fā)展。鑒于中國(guó)在全球制造鏈和設(shè)計(jì)鏈的重要地位，使得這里成為全球各大儀器廠商逐鹿的大戰(zhàn)場(chǎng)，同時(shí)，也帶動(dòng)了中國(guó)本土測(cè)試測(cè)量?jī)x器研發(fā)與測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】測(cè)量;電子測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀;特點(diǎn);發(fā)展

電子測(cè)量是泛指以電子技術(shù)為基礎(chǔ)手段的一種測(cè)量技術(shù)。它是測(cè)量學(xué)和電子學(xué)相互結(jié)合的產(chǎn)物。英國(guó)科學(xué)家A · H · 庫(kù)克（cook ）說：“測(cè)量是技術(shù)生命的神經(jīng)系統(tǒng)。我們通過測(cè)量認(rèn)識(shí)周圍的物質(zhì)世界，通過測(cè)量把這些知識(shí)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(cè)量，可使這種系統(tǒng)性知識(shí)借助于工程技術(shù)用來改造物質(zhì);世界精密的測(cè)量是精確的知識(shí)和經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)所必需，方便的測(cè)量是敏捷的通訊和有效的組織所必需?！边@一段話深刻地揭示出了測(cè)量對(duì)于我們?nèi)祟惿鐣?huì)的重要性。人類社會(huì)從遠(yuǎn)古時(shí)代發(fā)展到物質(zhì)文明和梢神文明都高度發(fā)達(dá)的今天，沒有測(cè)量技術(shù)的作用是不可想象的。

一、電子測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀

如今，電子技術(shù)發(fā)展的速度幾乎是讓人目不暇給。從SoC到SIP，從DSL到WiMAX，人們幾乎每天都在不停地接受新概念;3G的問題還未完全解決，人們已經(jīng)開始討論B3G的部署，圍繞4G的各種技術(shù)已成為研究的新熱點(diǎn)。那么，技術(shù)發(fā)展如此之快，測(cè)試技術(shù)能否跟得上應(yīng)用的發(fā)展？中國(guó)的研發(fā)人員和測(cè)試工程師又面臨著什么樣的技術(shù)挑戰(zhàn)？

來自Agilent和NI的專家們幾乎都一致地認(rèn)為：中國(guó)工程師與美國(guó)乃至世界各地的工程師面臨著相同的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)一方面是待測(cè)產(chǎn)品的功能越來越多，測(cè)試的要求也越來越高，另一方面，留給測(cè)試的時(shí)間卻越來越少，因?yàn)楫a(chǎn)品要以最快的速度上市，從而形成了前所未有的測(cè)試效率方面的壓力。工程師面對(duì)著各種選擇，他們既需要一個(gè)具有很好的靈活性和兼容性、擴(kuò)展性強(qiáng)，同時(shí)又很可靠穩(wěn)定的自動(dòng)測(cè)試測(cè)量平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)不但可以滿足現(xiàn)有的需求，而且能很方便地進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)，以符合今后越來越具有挑戰(zhàn)性的需求，此外，還要求這種自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)具有較長(zhǎng)的使用壽命和較低的建構(gòu)成本。

然而，國(guó)內(nèi)的專家并非都認(rèn)可上述觀點(diǎn)。來自賽寶計(jì)量檢測(cè)中心的技術(shù)專家王勇，就不認(rèn)同上述觀點(diǎn)的絕對(duì)性。他認(rèn)為，雖然上述的自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)具有效率高等不少優(yōu)點(diǎn)，但至少這種測(cè)試平臺(tái)相對(duì)于中國(guó)的國(guó)情來說，還存在著一系列的問題，包括可靠性、可維性和可操作性差以及成本過高等問題。

二、電子測(cè)量的特點(diǎn)及應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)量的內(nèi)容愈來愈多，通常包括以下幾個(gè)方面：

① 電能量的測(cè)量，包括對(duì)于電流、電壓、電功率的測(cè)量;② 信號(hào)的特性及所受干擾的測(cè)量，例如信號(hào)的失真度、頻率相位、脈沖參數(shù)、調(diào)制度、信號(hào)頻譜、信噪比等;③ 元件和電路參數(shù)的測(cè)量，例如電限、電感、電容、電子器件（電子管、晶體管、揚(yáng)效應(yīng)管等）的測(cè)量，集成電路的測(cè)量，電路頻率響應(yīng)、通頻帶寬度、品質(zhì)因數(shù)、相位移、延時(shí)、衰減和增益等的測(cè)量。

隨看電子技術(shù)的發(fā)展，由于電子測(cè)量技術(shù)的許多無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，許多非電量的測(cè)量也可以通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再利用電子技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。與其它的測(cè)量相比，電子測(cè)量具有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：

① 測(cè)量頻率范圍極寬，電子測(cè)量能工作在這樣寬的頻率范圍，這就使它的應(yīng)用范圍很廣。

② 量程很廣，由于所測(cè)量的大小相差極大，要求測(cè)量?jī)x器的量程也極寬.同一臺(tái)電子儀器，經(jīng)常能做到量程寬達(dá)很多數(shù)量級(jí)。電子計(jì)數(shù)器的量程更寬，可達(dá)17個(gè)數(shù)量級(jí)。量程寬正是電子儀器的突出優(yōu)點(diǎn)。

③ 測(cè)量準(zhǔn)確度高。電子儀器的準(zhǔn)確度通常可比其它測(cè)量?jī)x器高很多。特別是對(duì)頻率和時(shí)間的測(cè)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(jí)，這是目前人類在測(cè)量準(zhǔn)確度方面達(dá)到的最高標(biāo)準(zhǔn)。電子測(cè)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。

④ 測(cè)量速度快.電子測(cè)量由于是通過電子運(yùn)動(dòng)和電磁波的傳播來進(jìn)行工作的，因此具有其它測(cè)量方法通常無法類比的高速度。

三、電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展

電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展是建立在測(cè)量技術(shù)的發(fā)展最新電子技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)之上的。廣義地說，凡是利用電子技術(shù)進(jìn)行的測(cè)量都稱為電子測(cè)量。從現(xiàn)存的史料上我們得知古人用漏斗滴水來測(cè)量時(shí)間，用草繩打結(jié)來計(jì)數(shù)，這可以說是原始的測(cè)量方法，以后人們逐漸發(fā)明了稱、算盤等較為先進(jìn)的測(cè)量和運(yùn)算工具，到了本世紀(jì)20年代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了電子管的出現(xiàn)，即電子技術(shù)的出現(xiàn)。由于電子技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：頻率范圍寬，測(cè)量快速，易于實(shí)現(xiàn)遙控等，使得電子技術(shù)迅速被應(yīng)用并普及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，包括測(cè)量技術(shù)中，開創(chuàng)了測(cè)量技術(shù)的新天地。但是由于電子管的體積較大，從而造成了電子管做成的測(cè)量?jī)x器體積較大，耗電量多，價(jià)格貴，工作效率也不是很高，到了本世紀(jì)50年代，半導(dǎo)體技術(shù)有了飛速的發(fā)展，晶體管相對(duì)于電子管而言，體積大為減小，功耗降低，穩(wěn)定性大為提高，同時(shí)其應(yīng)用頻率范圍更寬，除測(cè)直流量外，還可以測(cè)高至100GHZ 左右的信號(hào)，從而使晶體管迅速取代了電子管的位置。到了本世紀(jì)60年代中期，中小規(guī)模集成電路問世。所謂集成電路，就是將電阻、電容、二極管、三極管等各種元器件經(jīng)過半導(dǎo)體工藝或薄膜工藝制作在同一塊硅片上，并按某種電路互聯(lián)起來，制成的具有一定功能的電路，從而打破了半導(dǎo)體元器件組成的傳統(tǒng)電路的概念，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。由于集成電路的問世，使得原來的電路變得更小，因此，由集成電路做成的電子測(cè)量?jī)x器體積更為減小，同時(shí)其測(cè)量范圍更為寬廣，測(cè)量精度大為提高?，F(xiàn)在一些比較先進(jìn)的電子測(cè)量?jī)x器均用集成電路做成，并且有了智能功能，特別是在尖端技術(shù)和現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，集成電路測(cè)量?jī)x器的優(yōu)勢(shì)更為明顯。

關(guān)于相同的問題，泰克公司中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總經(jīng)理張權(quán)則認(rèn)為：工程師真正面臨的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在采用多種技術(shù)和混合信號(hào)的嵌入式設(shè)計(jì)方面。因?yàn)樵谶@類設(shè)計(jì)中，隨著低成本的微處理器和微控制器的速度不斷加快，設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜。體現(xiàn)這些挑戰(zhàn)的行業(yè)也越來越多，從遍布混合信號(hào)的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換，到必須處理日益復(fù)雜的各種瞬變RF信號(hào)的無處不在的無線技術(shù)，還有數(shù)據(jù)傳輸率不斷持續(xù)增長(zhǎng)的高速數(shù)據(jù)處理方面的需求。

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