電子測量儀器是穩(wěn)步增長的行業(yè)。隨著科學技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,測量范圍日益擴大,測量任務越來越復雜,測量工作量隨之加大,對測量精度和速度的要求也越來越高。在實際測量中,不僅要求連續(xù)實時顯示,而且要求實時處理大量的測試數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)儀器很難滿足這些要求,這就迫使儀器朝數(shù)字化、智能化、多功能、遠程化、模塊化、虛擬化、標準化和開放型方向發(fā)展。隨著技術(shù)進步和應用領(lǐng)域的擴大,這種演進的趨勢在近三年來日益顯著。
1.性能指標更加優(yōu)異
電子測量儀器的技術(shù)性能指標水平是一個國家科技綜合實力的重要體現(xiàn),今后的測量將以技術(shù)性能指標的不斷提升作為該領(lǐng)域的重要特征,要求測量儀器能夠提供更大的動態(tài)測量范圍,更快的測量速度,更高的測量精度,更好的人機界面和操作環(huán)境,具備遠程測量、控制和檢修能力。
2.融合大量高新技術(shù)
由于以信息技術(shù)為代表的高新科技的飛速發(fā)展,使電子測量儀器的工作原理、設計思想、設計方法和制造工藝發(fā)生了明顯的變化;信息論、控制論和系統(tǒng)工程理論已成為指導新型測量儀器和測控系統(tǒng)設計與應用的重要理論基礎;微弱信號提取技術(shù)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)、激光技術(shù)、超導技術(shù)、納米技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)也是該學科領(lǐng)域發(fā)展的重要動力。
3.儀器與計算機融為一體
儀器和計算機技術(shù)的前所未有的融合,越來越多的儀器選用Windows軟件和Intel芯片為平臺,采用Windows GUI和基于軍用標準的軟件;同時,觸摸屏被廣泛利用,語音控制可解決雙手同時被占用時操作儀器的問題,通過網(wǎng)絡控制儀器操作,并用基于MS Windows和MS Visual Studio實現(xiàn)測量自動化;另外,儀器內(nèi)部的VBA軟件可效的幫助實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的測試自動化;儀器具備了更加先進的連通性,如USB接口,LAN接口和GPIB接口等。
電子測量儀器與計算機的融合,主要有以下幾種類型:
(1)以通用微型計算機為基礎構(gòu)成的個人儀器系統(tǒng)。
(2)以通用計算機為核心,以國際上標準化的儀器接口總線為基礎,由可程控的通用電子儀器構(gòu)成的現(xiàn)代自動測量系統(tǒng)。
(3)以通用計算機為基礎建立的可編程虛擬儀器。
(4)以通用微處理器為核心構(gòu)成的智能化電子測量儀器。
4.電子測量與儀器進入虛擬化時代
隨著新的科技浪潮的沖擊,特別是系統(tǒng)論、信息論和計算機技術(shù)的不斷進步,作為一種新興的電子測量技術(shù),虛擬技術(shù)已被廣泛用于各種測量和工程設計等領(lǐng)域。虛擬技術(shù)是對傳統(tǒng)儀器概念的重大突破。虛擬儀器(Virtual Instrument,簡稱VI)是指以通用計算機作為核心的硬件平臺,配以相應測試功能的硬件作為信號輸入/輸出的接口,利用儀器軟件開發(fā)平臺在計算機的屏幕上虛擬出儀器的面板和相應的功能,通過鼠標或鍵盤操作的儀器。與硬件技術(shù)相比,虛擬激素具有如下優(yōu)點:功能全;能充分利用計算機的現(xiàn)有資源;開發(fā)靈活,與計算機發(fā)展同
步;經(jīng)濟性好,開發(fā)和維護費用可降至最低;有利于調(diào)動測試人員的學習積極性等。目前,虛擬技術(shù)在電子測量、工程設計和自動檢測系統(tǒng)中均已得到廣泛應用,電子測量與儀器已經(jīng)步入虛擬化時代。
5.先進的測控總線技術(shù)蓬勃發(fā)展
基于VXI、PXI和LXI總線的電子測量儀器和測試系統(tǒng)是近年來迅速發(fā)展和應用的先進測控總線技術(shù)。VXI總線技術(shù),是一種完全開放的、適應多廠家儀器產(chǎn)品(模塊、插卡式)的行業(yè)標準,近三年來發(fā)展很快。其優(yōu)點一是具備便攜性,VXI大大減小了設備的體積和重量;二是大大提高測試速度,比GPIB的速度可提高40多倍;三是適應性、靈活性好;四是價格適中;五是有利于充分發(fā)揮計算機的作用。VXI總線憑借其開放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、強大的測試測量功能、系統(tǒng)的高集成度、高可靠性和高數(shù)據(jù)吞吐量,能有效降低電子測試費用,已被越來也讀地應用在生產(chǎn)制造、研發(fā)等領(lǐng)域,全球每年銷售額以25% 的速度遞增。目前,國內(nèi)外共有超過400家的生產(chǎn)廠商,產(chǎn)品種類超過1600多種,顯示出VXI總線的廣泛應用前景。PXI總線是一種將PC機的生價比優(yōu)勢與PCI總線面向儀器領(lǐng)域的擴展相結(jié)合而形成的更先進的儀器測量平臺。相對于pXI儀器,按PXI總線標準制成的pXI儀器具有成本低,便于組成便攜式測量系統(tǒng)的優(yōu)點。目前市場上的PXI產(chǎn)品主要是美國國家儀器公司(NI)產(chǎn)品,產(chǎn)品種廷主要包括機箱、槽控制器、模以輸入輸出和數(shù)字輸入輸出等功能模塊,對于一般的應用場合,pXI產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足要求,但是對于更大、更復雜的測量系統(tǒng),VXI仍然是比較好的選擇。LXI總線的測試設備和測量功能模塊最適合用于網(wǎng)絡化的分析式自動測試系統(tǒng)。LXI緊湊而靈活的機箱結(jié)構(gòu),高速I/0和可靠的測量能力滿足航空航天、武器裝備、機械制造和工業(yè)過程控制等各個領(lǐng)域的需要。LXI總
線、合成儀器技術(shù)和網(wǎng)絡化的測量系統(tǒng)的出現(xiàn)意味著一個分布式測量技術(shù)新時代的開始。
6.電子測量與儀器趨于網(wǎng)絡化
隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,直接利用現(xiàn)有網(wǎng)絡可傳輸任何數(shù)據(jù)號,用戶已可以通過HTTP協(xié)議工程控制和訪問測量儀器系統(tǒng), 進行遠程排錯、修復、監(jiān)控和測量,同時網(wǎng)絡上各個站點也可在線獲得測試數(shù)據(jù),更大程度 提高數(shù)據(jù)的實時共享。網(wǎng)絡化儀器已成為現(xiàn)代電子測量中一種非常重要的測量工具,利用它可以實現(xiàn)跨地域、跨時間的測量,并使測量工作高度自動化、智能化,因此可以說“網(wǎng)絡”就是“儀器”。電子測量與儀器的網(wǎng)絡化發(fā)展趨勢方興未艾。
7.電子測量儀器與物聯(lián)網(wǎng)銜接
近幾年,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)受到了人們的廣泛關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)的目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡連接在一起,系統(tǒng)可以自動的、實時的對物體進行測量、識別、定位、追蹤、監(jiān)控等。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)為測量技術(shù)提供了一個新的手段,電子測量儀器與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合是近三年來電子測量技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。基于物聯(lián)網(wǎng)的電子測量儀器目前在以下三個領(lǐng)域的發(fā)展較為迅速:一是公共領(lǐng)域,主要是面向自然災害的監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、交通監(jiān)控、公共設施監(jiān)控和公共服務領(lǐng)域等;二是商業(yè)市場,從工業(yè)、農(nóng)業(yè)到物流、商業(yè)等方面;三是個人和家庭領(lǐng)域,例如基于物聯(lián)網(wǎng)的抄表系統(tǒng)、智能家居、遠程醫(yī)療和健康監(jiān)測等。電子測量儀器與物聯(lián)網(wǎng)的銜接,改變了傳統(tǒng)的電子測量模式,使得分布式、多參數(shù)、遠程化電子測量技術(shù)成為當前發(fā)展的重要方向。