电子测量与仪器

电子测量与仪器（精选十篇）

电子测量与仪器 篇1

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]。

摘要：随着世界高科技的不断深入发展, 电子仪器应用领域日益扩大, 电子测量仪器正朝着数字化、智能化、多功能、小型化、模块化、标准化和开放型多元型方向发展。本文结合笔者多年工作经验, 振对电子仪器发展历史进行回顾, 并介绍电子测量仪器的问题及其发展。

关键词：测量仪器,现状,发展

参考文献

[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.

电子测量与仪器 篇2

《电子测量与仪器》传统教学顺序是开设在《电工基础》(以下简称《电工》)和《模拟电路》(以下简称《模电》)之后，主要采取理论与实验结合的形式。近年来，随着工科高职教育的迅速发展，现代化教学手段在教学中被广泛应用，在本课程讲授过程中作了一些改革尝试，教学开始采用《电子测量与仪器》与《电工基础》《模拟电路》同时开设的顺序；教学模式采用“实验室(含多媒体)——教室——专业课”的多点教学模式。理论课做到精讲多练，以教师为主导，学生为主体，提高学生主动参与意识。改进实验课内容和方法，让学生都有动手机会。精选一些切合实际的实验项目，让学生既学到知识，又得到实践应用能力培养。本文就传统教学、现代化教学和多点教学在本课程教学中的应用进行探讨。

一、课程开设改革

1、开设顺序改革

根据高职院校教学要求，应用电子专业《电子测量与仪器》课程在第二学期开设，经过这样一轮教学后，发现一些问题。

比如高职《电工》课中实验内容比例增大，要用到基本测量工具——万用表；《模电》课程中第一章节内容就是PN结和晶体管，要想使学生真正搞清楚二极管的单向导电性，三极管的管型和管脚，教师一般就要先通过实验让学生有个感性认识，然后再上升为理性认识，最后将抽象的理论知识变成实践应用知识。这样又要用到基本的测量工具——万用表，而万用表内容又要等到第二学期《电子测量与仪器》中讲授，这就给《电工》和《模电》课教师带来一系列不方便。迫于使用测量工具，对万用表进行讲解，由于课时因素，只能简单介绍，使学生使用掌握不好，造成学生的实验操作效果不好，达不到各实验课预期教学目的，同样达不到理论教学目标。等第二学期《电子测量与仪器》教学中讲万用表时，同学们认为已学过，产生不重视心理。真正让学生测量一只三极管时，多数学生已不能正确测量出三极管的管型和管脚。这就对后续专业课实验教学产生较大影响，小则不会读表，大则导致档位置错，损坏万用表或实验教具。

再如，在《模电》中讲低频放大电路章节时，放大电路的实验是必不可少的，而且是重点掌握内容，这就要用到信号源和双踪示波器。同样，这些教学实验仪器需要在第二学期《电子测量与仪器》教学中讲。所以我们发现放大电路章节的验证性实验内容学生普遍掌握不好，更谈不上创新实验内容，这样严重影响后续教学。

经教研组决定，在05级应用电子专业作试点，将《电子测量与仪器》课程提前至第一学期，这样就与《电工》和《模电》课同时开设，根据这两门课教学进度，《电子测量与仪器》课紧随服务，必要时自己内部作调整，使实验课内容与《电子测量与仪器》操作课内容相同步，这样，不但增加了学生动手练的时间，更重要是将抽象的原理变得好理解，使学生能够感兴趣，以达到预期教学目标。经调整后，教师虽然忙了一些，但教学效果比较明显。

2、章节顺序改革

教学时更要注意本课程章节与其他课程的同步关系，使教学内容有利于知识的记忆、理解、迁移与应用。提高学生学习知识和掌握技能的效率，达到传授知识、培养能力的目标。某种意义上说，《电子测量与仪器》的教学比一般课程更强调理论联系实际。

比如，《模电》中讲低频电压放大器时，《电子测量与仪器》就将电子示波器章节提前来讲。当作晶体管放大电路实验时，双踪示波器使用刚好讲完，这样，对观察三极管放大现象和波形失真有非常直观认识。在降低理论教学的同时，注重加强实践性教学环节，加强仪器的基本理论与仪器的实际使用之间的联系，使学生通过放大电路实验这一环节，不但理解放大电路的基本原理，而且掌握双踪示波器的正确操作和使用，使教学既符合知识的逻辑顺序，又符合学生的思维规律，有利于学生对知识的领会和接受。

二、课程内容改革

根据当前学生的实际情况和社会对学生工作的定位，理论教学不应强调课程的系统性和完整性，而应以足够、适度为原则，主要培养学生熟练掌握常用电子测量仪器的操作技能，以及正确使用仪器完成基本测量任务的能力。比如，传统教材中的绪论、误差分析和数据处理两章，我们将它们合并为电子测量仪器的基本知识。再如，对于机电一体化专业的学生，频域测量仪章节的内容删除不讲。所授测量仪器也只讲与仪器操作有关的部分。而对仪器工作原理不多作理论上的探讨。另外，学校的教育也为他们毕业后续学习、终身受教育打下基础。所以，要把理论教学控制在适度的水准，不能过度地低。

三、教学方法改革

传统教学的模式是教师先讲授，然后学生按教师要求去操作，最后进行测试方式完成。在05级《电子仪器与测量》课中打破了传统教学模式，试着采用以下教学方法，这样增强学生的感性认识，提高他们的学习积极性，收到事半功倍的效果。

1、动脑式教学

在示波器章节教学中，直接到实验室进行教学，一边讲一边进行操作。在讲面板旋钮认识与使用时，我们直接将仪器使用说明书发给学生，在屏幕上提出许多相关内容的问题。两人一组，给一定时间，让学生对照说明书去讨论、寻找答案。每组用最拿手的问题，在讲台大屏幕上给全班讲述，这样就迫使学生必须很快会使用仪器面板旋钮。大家争先恐后回答问题，生怕剩下较难的问题答不上，最后再做一个全面讲解和点评。这种教学是“逼”学生动手，实际动手过程就动了脑，经过动脑的过程才能理解、熟悉和掌握。我们称之为“动脑式教学”。

2、开放式教学法

在函数信号源一节中，双稳态触发器可产生方波信号，密勒积分器可将方波变换成三角波，二极管变换网络将三角波变换成正弦波。这一系列变化过程，既用到模拟电路知识，又用到测量工具。试着让学生自己动手设计电路，用刚学过振荡器知识，分组设计一个最简单正弦波发生器；或给出一个简单方波，让学生利用学过的电容充放电知识设计一个三角波发生器：或给出一个三角波让学生设计一个正弦波发生器。三个简单信号发生器的组合就成为我们所讲的函数信号源，这样，既让学生学过的内容得到应用，又让学生知道了信号源产生原理。

3、互动教学法

为提高同学的学习情趣，锻炼他们的语言表达能力，选择一部分容易理解的内容，让学生登上讲台，向全体同学讲解。如在讲授万用表测量串、并联电路时，表的使用要求，电路之间特点等，这都是大家从初中就学习的内容。选择2名同学登上讲台，台上的同学准备得很充分，讲得有声有色，下面的同学精力集中，听得专一，还有的同学及时纠正讲课同学不准确的术语。这种方式较好地活

跃了课堂气氛，许多同学都跃跃欲试，想登台演讲，使学生在兴趣中掌握了知识，表达能力也得到了锻炼。

四、教学手段改革

教学手段和教学方法是一个问题的两个方面。既相辅相成、相互制约，又有各自的不同面。相同之处在于，都是实现教育过程的载体；不同之处是，方法是软件，手段是硬件。教学方法，主要受教师主观因素的影响，而教学手段则主要受客观条件的限制，即：受到社会发展水平和学校教学资源配置的限制。

1、提高实验课教学比例

2003年，在教育部支持下，我校购进了一批现代化的教学设备，随着教学条件的改善，我们的教学手段有了质的飞跃。实验课理论课已超过1:1，多数章节内容可以直接在实验室上课，两人一组，边讲边操作，这样既提高学生操作能力、分析和观察能力，又让学生参与实验设计、实验准备、实验操作的全部过程，对每一项实验步骤达到全面了解。在实验教学中发现学生动手操作的积极性远大于课堂听课积极性，根据此特点，充分利用实验室开展实验教学，在实验目的上变验证性为趣味性、自主开放型，交实验项目内容统一性为多样性，引发学生学习兴趣。

2、现代化教学手段

结合传统教学的优点和现代化教学手段的先进性，使学生接受知识更快。多媒体教学不仅直观、逼真，更重要的是能提高课堂教学的效率。计算机仿真教学，不仅提高了学生在整个教学过程中的参与度，更大优点是解决了在实验台上无法做到的极限试验。比如实物做实验，当给定极限参数时，电子元件易损坏，而采用仿真教学，则没有这个问题：再如：通过电路仿真让学生学习常用仪器、仪表的使用方法。与传统的实验方法相比较，采用计算机虚拟技术进行电路的分析和测量，突出了实验教学以学生为中心的开放模式，这种“以虚代实”、“以软代硬”的教学方法也是当代社会发展的潮流之一，在大幅提高实验效率的同时，还进一步培养了学生的综合分析能力、排除故障能力和开发创新能力。总之，两种教学方法各有利弊，相互结合，形成优势互补。

3、多点教学考核

考核内容与评价方式是引导师生如何教学的指挥棒，对课程质量有着重大影响。为了符合高职教育特点，更客观地评价学生的学习效果。从2005年开始按“4(期末)+4(操作)+2(平时)”考评方法。另一方面，在后续专业课中仍保持本课程考核内容。比如，《电视机原理与维修》课中，万用表或示波器操作不正确，造成读值错误或损坏教具，就会从本门课考核中扣除一定分数，这样，避免学生学完结束的思想观念，加强平时基本技能的考核，明显提高教学效果。

通过《电子测量与仪器》课程改革与探索的实践表明，教学模式并不是统一公式，教学方法多种多样，教学手段“因地制宜”。合适的教学模式对提高学生动手能力，增强学生的创新意识，进而提高学生的综合素质起到举足轻重的作用。同时，也能激发学生强烈的求知欲望，培养学生浓厚的学习兴趣，使学生学到真本领，达到预期的教学目标，从而获得良好的教学效果重要保证，才能为社会培养出高素质的应用性人才。

电子测量与仪器 篇3

1. 实验教学内容设计指导思想

《电子测量与仪器》课程的实验教学内容设计，其基本指导思想是贴合理论课的教学内容，注重学生动手能力、创新意识的培养。

1.1 注重比对型实验的设计

在理论课教学中，测量原理、测量方法、测量仪器和误差分析等是主要内容，实验设计紧紧围绕、贴合这些内容展开。这些内容往往是互相交叉的：研究具体电参量的测量原理，往往是和具体的测量方法结合在一起的;不同的测量方法，有着不同的测量原理，涉及到不同的测量仪器，不同的测量仪器又有着各自不同的测量原理。针对这些特点，在实验内容的设计过程中，要注重“比对”实验的设计，让实验内容更加合理、充分，以利于学生对各种方法、各种仪器有更直观、更深入的理解。例如：对一个低频正弦电压信号的测量，可以使用示波器观察、读取其峰峰值，同时可以利用交流毫伏表测其电压的有效值，然后通过正弦信号峰值和有效值之间的换算关系换算过来进行比较分析;同样的这个低频正弦电压信号，可以用示波器观察、读取其周期，同时可以利用频率计读出其频率，然后通过频率和周期之间的换算关系换算过来进行比对分析。这样，通过不同的仪器对同一个量进行测量，引导学生分析它们测量原理之间的差异，不同仪器各有的功能特点(如示波器的直观性好，频率计精度高等)，使学生对相关知识有更直观、更综合的认识。

1.2 注重综合设计性实验的设计

在提高学生动手能力和创新意识方面，注重综合设计性实验的设计。当然，创新是建立在一定的知识积累上的，所以在实验设计中验证性实验也是必不可少的。验证性实验的开设，可让学生熟悉常用仪器仪表的使用，对常用测量方法有一定的认识，使动手能力得到提高。综合设计性实验的开设，可让学生在一定的理论和实践的积累上，有一个相对自由发挥的平台，这对学生的创新意识的培养是很有帮助的。在综合设计性实验的设计上，采取开放式的模式，引导学生利用所学的理论知识(如不同的测量方法、各种测量仪器原理)，查阅有关资料，自行设计实验内容，并撰写实验讲义。

2. 实验教学过程的组织

实验内容设计得合理、充分是完成实验教学的基础，而实验教学过程的组织是否合理、有序是能否保证实验教学质量、能否达到预期教学目的的关键。

2.1 实验内容的组织

首先，对各个实验开出顺序的安排是先“验证性实验”后“综合设计性实验”。让学生经过验证性实验的训练，有一定的实践基础之后再进行综合设计型实验，循序渐进。

其次，做好综合设计型实验的组织工作。综合设计型实验采取一种开放式的模式，让学生根据所学知识自行设计，经常会出现很多种不同的设计，这时教师应把关，在指出各设计的优缺点之后，甄选出实验室有能力开出来的实验进行相关的设计验证，对于那些没有被选中的实验设计鼓励大家互相交流。在近几届学生设计的实验中，侧重测量仪器方面的相关设计有简易数字电压表的设计、简易数字频率计的设计等，侧重于测量方法的相关设计有电桥法测电阻、补偿法测电容等。

2.2 实验教学的课堂组织

在实验课堂上，教师作适当必要的讲解和演示，强调学生动手和师生互动。对学生提出的频次较多的问题，先针对每个人个别解决，再进行集中讲解，并根据具体情况适时提出一些相关问题供学生思考并在实验中验证。鼓励学生互相交流，对动手能力强的学生，鼓励他们在完成了自己的实验任务后指导其他同学，共同进步。

2.3 实验室的预约开放

在正常安排的实验时间以外，实验室采取预约开放模式。没能在限定的时间内完成实验或对实验过程、实验结果不满意的学生，可以和老师预约，在老师、学生、实验室都有空的情况下再次进行相关实验。在这个过程中，不只学生的能力能提高，师生间关系也会更加融洽。

2.4 实验报告的撰写

实验报告的撰写和批阅是实验教学的重要一环，在这个过程中，强调学生结合误差分析的理论知识对实验数据进行分析，另外引导学生对每一次实验进行总结，不断提高。

3. 结语

《电子测量与仪器》是一门实践性、应用性和综合性很强的课程，我们将进一步探索和完善其教学方法，不断深化实验教学改革，提高实验教学质量，不断提高学生的动手能力、应用能力和创新能力。

参考文献

常用电子测量仪器简介 篇4

电子测量仪器有很多，我在这就只简单的介绍几种常用的电子测量仪器。常用的电子测量仪器有万用表，示波器，计数器，信号发生器。以下就简单的介绍下这几样电子仪器的类型，型号，性能指标，功能等。

首先介绍的是万用表，万用表分为数字和指针两类，在这介绍的是型号为FLUKE的万用表，其实FLUKE分为很多个系列。万用表的性能指标有：响应速度，测量精度，安全保护和牢固度。FLUKE-B1的性能指标：6 1/2 位数字分辨率，最快50,000读数/秒@4 1/2 位，数据直接传至 PC，30PPM基本直流年精度。常用的万能表的价格在30—100元左右，主要功能是测量电阻，电流，电压。高端的万用表还可以自动转换测量范围，电流的最大最小值等。如有意购买的可以与代理商瑞泰凯博公司联系

我要介绍的是示波器，常用的类型有数字和模拟示波器。我现在介绍的是PDS7102T数字示波器，它的性能指数如下：双通道1 00MHz带宽，实时采样率为500MSa／s，存储深度为5K。基本可以计数到 1 20MHzfit水平。价格为人民币2000元一台。简单的说，示波器的功能就是把电压波形化。购买请到广州泰斯特仪器仪表有限公司（阿里巴巴网）。

现在让我来说一下计数器，计数器按构成计数器中各触发器时钟端连接的方式分为同步计数器和异步计数器两类。YAOYE-4计数器性能指标：工作电压：DC5V正脉冲；工作功耗： 1W;速度: 小于10CPS/秒(加算)最佳5CPS/秒;脉冲比：10：1或100:1；环境温度：－10℃－－+60℃；使用寿命： 100万次。每台价格为人民币900元,购买请到慈溪市耀业仪表有限公司（马可波罗网）。

最后要说的是信号发生器，常用信号发生器有正弦信号发生器，高频信号发生器，文氏电桥正弦信号发生器，函数信号发生器。E4432B 3G高频数字信号发生器的性能指标：频率范围250KHz-3GHz，RF 调制带宽达35 mhz，可选的双任意波形发生器和/或实时i/q 基带发生器，40mhz 采样率和14-bit i/q 分辨率。价格人民币4980元/台，购买请到常熟市维特隆自动化仪表厂。

基于虚拟仪器的电子测量系统 篇5

关键词：虚拟仪器；电子测量；现实意义

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

科学信息化技术的不断发展，电子测量方法已经呈现出各种各样的姿态，早在20世纪80年代，美国著名的NI公司就率先提出了“软件就是仪器”这一虚拟仪器概念，通过这个概念，可以为用户提供其所需要的仪器系统，进而把计算机系统强大的计算处理信息的能力和仪器的测量、控制能力有机结合到一起，这样不仅仅减少了仪器设备的体积，而且大大减少了企业的成本[1]。虚拟企业实质上是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种各样的测试、测量和自动化的应用，利用计算机的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，展示出检测结果，然后再利用计算机的运算、分析、处理信息的能力，对信息进行采集和测量，最终完成各种测试。此次研制使用的是一台工控机连接了4套测试平台，进而测量每套测试平台的各项数据，绘制出相应的波形，最终得出的数据经过自动处理后存放在报表文件中。

一、系统硬件组成

系统硬件的组成分成三个部分：电源部分、信号部分以及测试部分。

电源部分指的是在整个测试过程中提供高精度的电源，保持在50mV以内，电源纹波的有效值小于5mV，输出的电流量在500mA以上。

信号部分使用的是DDS方波发生器，由77E58单片机控制DDS芯片AD9850，生成频率为5MHz、精度为1Hz可调节的方波。在此次研究设计中，单片机以及测试系统之间利用串口保持通信，自动测量的时序信号使用FPGA来实现，使用这种方法产生的时序波形相对来说较为稳定，容易实现。对于此次的研究设计，采用的是一托四的系统，FAGA的逻辑进行编程[1]。

对于测试部分，该部分将返回整个系统的测量值。使用的是GPIB总线与计算机相连进行通信，不同的测量设备会发出不同的参数，通过计算机发送的不同指令进行相应的测量，最终经过分析处理，显示给用户，同时还会根据产品的指标对最终的测量结果自动进行评判，如果评判的最终结果超出了误差的范围，那么在屏幕上就会提示用户是否继续进行测量或者悬着检测设备连接，如果在正常值范围内，用户则把认可的数据存放在报表文件中，并进行备份。该系统的总体结构如图1所示。

二、系统实现难点

（一）在实际的实际控制过程中，在保证高速的闭环控制的同时，还要实现对大量数据完成有效的采集、存储、分析、处理工作，对于一台计算机而言，可能存在着诸多矛盾，所以此次研究设计就希望能够找到一个权衡点，通过合理布局的方法完成系统设计的要求。

（二）此次设计采用的是四托一的方式，所以对于信号而言，存在着一个共同问题，即信号的接受。有些信号是被测产品自身就已经拥有的，还有些信号是控制系统产生出来的，每一个产品的待测信号路都有很多种，所以此次研究设计使用了多片FPGA来进行扩展，进而让信号实现同步锁存输出。

（三）为了满足用户的需求，采用了高性能射频接插件，将最终形成的信号直接发送到被测试的设备里，然后用户通过手动的方法进行相应的连接。电源输出采用的是负反馈的方式供电，保证稳定的电压值。

三、系统软件设计

考虑在实际的操作情况，后台对环境参数的监控不能够过多地占用CPU资源，所以在此次研究设计中采用的是VB中的Timer控件，为监控进程分配尽可能少的时间，每隔一分钟进行一次监控操作。当发现环境参数超出了误差的范围时，需要人工调整环境参数设置，进而让其能够快速地返回到预设值，研究中采用的是变尺度逼近的方法，在距离待调节值较远的地方使用较大的步长，如果情况相反，则采用较小的步长[2]。

系统使用的是小型的Microsoft Access数据库进行备份，采用基于ADO.NET编程技术进行编程，数据库引擎为Microsoft jet 4.0 OLEDB Provider，实现对数据库的搜索、修改、删除等操作。在卡板的控制上，在VB6中采用ActiveX DLL编程技术，生成ActiveX DLL文件，同时发布相应的COM组件，最终在VB.net中调用，解决关键的通信问题[3]。

四、结束语

本次研究设计采用了分时检测和高效的优化反馈控制的方法，这种设计方法在保证了安全可靠的基础上，同时也给用户提供了一个有效的监控平台，最终的控制精度也完全符合硬件组成的具体标准[4]。该系统已经通过了用户的验收，并开始使用，用户反应性能良好，数据精确，大大地减少了工作人员的劳动强度，降低了企业的生产成本和经济效益。

参考文献：

[1]肖浩，李锦涛，罗海勇.基于虚拟仪器架构的电子测量工作站设计[J].计算机工程，2008（14）：234-236.

[2]杨鹭怡.基于虚拟仪器的电子技术网络实验系统的设计与实现[A].中国仪器仪表学会.2010全国虚拟仪器大会暨MCMI2010’会议论文集[C].中国仪器仪表学会2010，04：24-27.

[3]梁涛，朱玉振，李成垚.基于虚拟仪器的纳米器件电学性能测量系统的实现[J].北京大学学报（自然科学版）网络版（预印本），2009，01：33-38.

[4]张伟东，袁昊，周荫清.基于虚拟仪器的电子测量系统[J].电子测量技术，2010，04：44-45.

电子测量与仪器 篇6

现代工业和国防工业的迅速发展,使电子测量技术进入广泛使用、综合测量阶段,大型设备、系统的现场监控和测试设备是一个方兴未艾的新市场[1]。综合测试设备的核心由多类别、高性能的电子测量仪器集群和计算机构成,重视用户接口信号的适用范围和设备适应恶劣工作环境的能力。随着大规模综合测试在设备、系统中的广泛使用,对大规模现场测试设备的需求将日益成长。电子测量工作站的出现恰好弥补了这一空缺,可有效解决设备应急抢修的问题[2]。电子测量工作站运用虚拟仪器技术把计算机、仪器硬件、计算机软件等结合起来,除了传承传统仪器的已有功能之外,还增加了很多传统仪器不能及的先进功能,具有高度灵活性,突破了在数据处理、传送及存储方面的限制。USB接口已成为PC机的标准配置,并且支持热插拔功能,数据传输率高。

基于NI公司的USB系列数据采集卡和LabVIEW虚拟仪器开发平台构建便携式的综合测量系统,对设备进行频域、时域的参数测量,完成对设备的状态检测和故障排除。

1 虚拟仪器

虚拟仪器是指计算机为硬件核心平台,配备相应测试功能的硬件作为信号输入/输出端口,利用仪器开发软件在计算机上虚拟出仪器的面板和功能按钮,通过鼠标、键盘来操作的仪器。硬件采用数据采集卡,用户就可以虚拟出任意功能的仪器[3,4]。美国国家仪器公司设计的LabVIEW软件是一种图形化的编程环境,实现了虚拟仪器的概念。与传统仪器相比,虚拟仪器实现了测量仪器的智能化、模块化、多样化,具有全自动化的测试过程,并且可以方便地进行二次开发,以及较低的成本[5]。

2 系统设计

2.1 电子测量工作站简介

电子测量工作站是将15种电子测量仪器与计算机组合为一体的新型测量设备,是当今电子仪器界一个重要的创新,它具有体积小、携带方便、坚固、耐高温、抗振、抗冲击、绝对密封防水、防腐、防潮、防尘的特点,尤其是其强大的仪器集群综合工作能力,特别适用于在环境恶劣、应急测试等情况下为设备提供必要的抢修平台。电子测量工作站中的各种仪器能够同步工作,形成协同作战的仪器集群,它顺应当前电子测量多元化、综合化的趋势,以工作站的形式取代传统的分立型台式仪器,为工业界、科学界和教育界提供了一种新型电子测量设备,它功能完善、使用方便、通用性好、性价比高,因此电子测量工作站产品具有成为当今电子仪器领域中重要增长点的潜力。电子测量工作站的基本特征如下[6]:将多通道、多功能电子测量仪器群与计算机集成为一个系统的电子测量设备,具有大规模的综合测量能力;具有标准的目标硬件适配接口;具有标准的目标软件适配接口。

2.2 系统组成

电子测量工作站由硬件和软件两部分组成。

硬件部分基于USB总线数据采集卡,配备相应辅助电路模块来完成信号的采集及转换,模块电路有双向数字信号适配器电路、数字存储示波器电路、高速采样存储器电路、数据模型波形存储器电路、任意波形电压源信号发生器电路、电压信号波形存储器电路、任意波形电流源信号发生器电路、电流信号波形存储器电路、万用表电路、直流稳压电源电路、通信控制模块电路。

软件部分运用美国国家仪器公司的LabVIEW图形化编程软件,仪器驱动器完成对某一特定仪器控制与通信的软件程序,并由计算机进行数据的存储和分析。

2.3 系统功能

电子测量工作站以系统同步控制模块为电路核心,控制各个仪器和功能模块同步工作。在测量中,通过测量接口适配器将被测目标与电子测量工作站中的对应仪器相连接,完成所需信号的发送和测量,测量数据由计算机进行处理,显示出测量数据和图像。它所控制的仪器和功能模块电路如图1所示。

系统基本功能部件如下:双通道数字存储示波器;双通道FFT频谱分析仪;18通道逻辑分析仪; 数字万用表,LCR万用电桥;频率计 (微波);18通道数据模型信号发生器,任意波形电压源、电流源信号发生器,时钟信号发生器;可调式直流稳压电源,工频交流电源。

3 系统实现

系统同步控制模块是设备的控制核心,控制各个相关部件工作,它能够协调各个仪器同步工作、同步触发;能够通过通信控制模块与上位计算机通信,接收命令和传递数据。各种仪器由系统同步控制器和对应模块组合而成。以逻辑分析仪为例进行介绍。

3.1 系统同步控制器

系统同步控制器具有功能强大的事件触发器,能够按照上位计算机设置的参数识别特定的信号事件,并能够对事件进行逻辑运算、触发计数和延时控制,其事件的触发信号可以用于控制设备工作状态。同时,还具有12组18位宽度的码型信号事件识别器、1组16位宽度的总线信号事件识别器、2组6级队列触发器、12组信号宽度识别器,2组51位的计数/定时器,其定时能力可达260天,定时精度为10 ns。这些高性能的部件提供了丰富的信号触发资源,适合用于捕捉高速的瞬间信号流。系统同步控制器还带有系统同步总线,支持双机联机工作方式,在联机工作方式下,2个系统的触发资源可以合成,能够同步触发、同步工作。系统同步总线还可以用于精确校准主时钟的频率。系统同步控制器结构如图2所示。

3.2 逻辑分析仪

数字信号适配器、高速采样存储器和系统同步控制模块内的控制电路构成了一个18通道的逻辑分析仪,该逻辑分析仪具有200 MS/s的采样速率和1兆点的存储深度,具有丰富的信号触发能力和同步工作能力,其信号测量带宽为80 MHz。数字信号适配器具有双向信号处理能力,它既能够将被测系统的数字信号送往系统同步控制模块内的逻辑分析仪进行测量,又能够将数据模型发生器输出信号送往被测系统,驱动被测系统的信号节点。

工作时数字信号适配器在系统同步控制器的控制下实时切换各通道数字信号的传送方向。数字信号适配器结构如图3所示。

逻辑分析仪在测量时首先由信号锁存器将外部的被测信号锁定,锁定后的信号DinBUS送往方向控制器,控制寄存器按照系统同步控制模块的信号调节信号锁定的时序和信号传送的方向,经方向控制器驱动后的被测信号送往系统同步控制模块,系统同步控制模块将被测信号实时存入高速采样存储器,并产生预先设定的触发过程。

高速采样存储器实时存储示波器和逻辑分析仪送来的数字信号,采样完毕后,高速采样存储器中的数据经系统同步控制器和通讯控制模块送往上位计算机。具有34 b的数据宽度和1 MB的地址空间,它在系统同步控制器输出的采样时钟信号MSBUS-CLK和控制信号MSBUS-C的驱动下工作[7]。

高速采样存储器结构如图4所示。

3.3 软件结构

基于虚拟仪器技术的逻辑分析仪主要由数据捕获和数据显示2部分组成。数据输入部分将各通道的输入变换成相应的数据流;触发产生部分根据数据捕获方式在数据流中搜索特定的数据字,然后决定是否产生触发信号来控制数据存储器,以便开始或停止存储数据[8]。数据显示部分将存储器里有效的数据以多种方式显示出来,方便对已捕获的数据进行分析。主程序流程图如图5所示。

逻辑分析仪的设计采用模块化思想,包括主程序模块、DAQ信号获取模块、多通道仿真信号产生模块、合并数据流模块、模数转换模块、多通道波形连接模块、通道设置模块、序列触发模块、触发设置模块、截取波形模块等,主程序直接调用多个子VI程序[9]。操作界面如图6所示。

4 结 语

此文介绍基于虚拟仪器概念的电子测量工作站系统,该系统实现了多种仪器的综合性,操作简单,携带方便,对设备的快速检修提供了重要平台。

摘要：为了解决实验室仪器价格昂贵,操作复杂,不适合大规模现场测试等问题,采用基于USB总线的数据采集卡,配备相应辅助电路模块完成信号的采集及转换,运用虚拟仪器技术及LabVIEW开发平台,实现了由示波器、逻辑分析仪等15种仪器组成的电子测量工作站。工作站可进行各测量模块之间的同步以及计算机数据存储、分析和制图,具有使用方便、便携性好等特点,可有效解决设备应急抢修的问题。

关键词：虚拟仪器,LabVIEW,电子测量工作站,逻辑分析仪

参考文献

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[5]吕娜,朱荣新,陈袅.利用LabVIEW开发虚拟仪器系统[J].空军电讯工程学院学报,1999(4):44-47.

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[8]李景广,李正生,董坤,等.虚拟逻辑分析仪触发系统的设计与实现[J].仪器仪表用户,2007,14(5):41-43.

[9]陆绮荣.基于虚拟仪器技术个人实验室的构建[M].北京:电子工业出版社,2006.

浅析电子测量仪器的发展趋势 篇7

科学技术的发展对国家增强本国竞争力、提升国际地位有着重要的作用, 各国积极加强科学技术研究, 以满足现代化发展的需求。随着社会的不断发展, 人们对电子测量仪器的要求也随之提高, 智能化、精确化等已经成为了电子测量仪器发展的必然要求, 相关人员应加强对电子测量仪器发展路径的研究, 总结发展经验, 预测发展趋势。

1 电子测量仪器发展历史及现状

1.1 电子测量仪器的发展历史

电子测量仪器的发展可以追溯到20 世纪20 年代。科学技术的进步促进了电子技术的发展和电子管的出现, 同时也使人们发现了电子技术测量易遥控、速度快等特点, 推动了电子技术在测量中的运用, 引领测量仪器迈入了新的时代。随着半导体技术的蓬勃发展, 电子管逐渐被功耗低、稳定性高、体积小的晶体管代替, 并研发出了性能更好的示波器等仪器。在科学技术的不断发展中, 中小规模集成电路出现, 实现了元件、电路、材料三者的有机结合, 使电子测量仪器精度大大提升, 减小了仪器体积并拓展了测量范围。现阶段的很多测量仪器依旧采用集成电路, 且已经具有智能化的特点。

2 电子测量仪器发展趋势

2.1 多功能化

电子测量仪器经过多年的发展成为了现今的虚拟电子测量仪器。在这一过程中, 微测量技术和网络技术起到了很大的推动作用。电子测量仪器的运用范围也得以扩大, 一些领域在运用过程中也对电子测量仪器提出了更高的要求, 与以往的发展模式相比, 电子测量仪器的发展前景显现出了自己的时代特点和趋势。

多功能化是电子测量仪器发展的重要趋势。现今人们对电子检测仪器的要求越来越高, 且具有多样化的特点。因此, 电子测量仪器需要优化其各方面的性能, 突破仅依靠硬件设备的限制, 按照测量需求改造设备软件, 使电子测量仪器能够具备多种用途, 实现其多功能化。例如转换电子测量仪器的类型, 实现电能、热能、光能之间的转换, 使电子测量仪器能够同时具备检测多种能量的用途。

2.2 检测迅速化

提升引起工作效率是现代人们快节奏生活、工作的需要, 因此, 要求电子检测设备的发展能够按照迅速化的趋势发展。所有的企业技术部门都应将迅速化作为电子测量仪器生产技术的重点标准, 例如在生产中加入网络技术, 将电子测量仪器相关数据输入网络中, 实现资源共享, 在使用时仅需要输入数据IP就能够获得这一电子测量仪器所用的配置数据, 有效提升了工作效率, 实现了电子测量仪器数据测量的迅速化。

2.3 综合多技术化

多种先进技术的应用能够使科学技术与电子测量仪器相互促进, 共同发展, 因此, 应在电子测量仪器的设计、生产工艺等环节的整改中运用多种技术, 例如计算机技术、大规模集成电路技术、网络技术等。现今, 采取综合的技术手段已经是电子测量仪器发展重要趋势之一。

例如在电子电磁设备的研究中运用超导体、无线的技术, 实现技术手段的创新。再例如在电路测量设备的研究中运用计算机技术, 是电容测量数据能够清晰的展现在计算机页面上, 使电路检测人员能够根据计算机反馈的信息进行电路线路的调节。

2.4 设备模板化

设备模板化能够使电子测量仪器的性能和使用功能得到迅速调整和配置, 并且能够在短时间内创建模板, 有效减少了系统创建所花费的时间, 简化了创建流程, 利用模板化设计进行电子测量仪器系统的更新, 可以对系统数据进行准确调试, 保证数据的精准度。由此可见, 设备模板化也是电子测量仪器发展的重要趋势之一。

3 电子测量仪器发展对策

3.1 广泛运用软件技术

随着社会的不断发展, 科学技术的不断进步, 人们的生活也朝着智能化的方向发展, 越来越多的领域开始运用电子测量仪器。需求量的增大, 也对电子测量仪器提出了更高的要求。

计算机软件技术的应用, 能够提升电子测量仪器对数据的管理能力。微控制芯片自1980 年便被运用到了电子测量仪器中, 并在市场上获得了较好的反响, 随着电子测量仪器的发展和科学技术的进步, 越来越多的软件技术被运用于这一方面。例如CIB、 USB等, 都是软件技术在新型测量仪器中应用的实例。计算机软件的运用能够是电子测量仪器的结构器件更为标准化, 例如应用了软件技术的电子测量仪器, 能够将测量数据的收集、统计等工作进行自动处理, 并鲜榨现在系统界面, 有效提升了数据管理能力, 为测试人员提供科学的数据资料。因此, 需要加强软件技术在电子测量仪器中的应用, 推动电子测量仪器的快速发展。

3.2 加强虚拟测量技术应用

虚拟测量技术能够提升电子测量仪器的测量精度, 在今后的研究发展中, 应加强对这一技术的研究和运用。运用虚拟测量技术获得的数据, 相对而言精准值更高, 网络的普遍运用和虚拟技术的不断完善, 也为虚拟测试仪器的构建奠定了基础。

例如在传感器和电子元件中运用虚拟测量技术中的小信号通信传感等技术, 能够使电子测量仪器更加专业化、智能化、高效化。因此, 相关人员应加强对虚拟测量技术的运用, 顺应电子测量仪器的发展趋势。

3.3 引入操作系统

操作系统在当今的电子设备中得到了一定的运用, 例如目前较为热门的安卓系统。这一系统属于分层结构, 由低到高分为应用层、操作层、系统层[3]。由于安卓系统为开源, 因此, 开发人员仅需利用代码就可以在系统中进行多种不同应用的开发, 这一系统主要被运用于电视、手机、平板中。

3.4 运用无线通信技术

无线通信技术是指能够使两个设备利用无线电波进行数据通信的一种技术, 在未来的通信系统中具有重要的地位。无线通信技术能够进行短距离的无线信号传输, 通信范围在几百米之内, 人们在这一范围内能够实现数据的传输, 为现代生活提供了极大的便利。现阶段无线通信技术已经得到了广泛运用, 并深受人们的欢迎, 例如蓝牙、 WIFI等。

4 结论

现阶段, 电子测量仪器得到了广泛运用, 测量速度不断提升, 体积逐渐减小, 应用范围也在不断地拓展, 同时, 人们对电子测量仪器的精准度等方面也提出了更高的要求。相关人员应深入分析电子测量仪器的发展历史, 总结经验, 了解其发展现状及产生的问题, 明确其发展趋势, 并采取相应对策, 推进电子测量仪器的快速发展, 实现国民经济的稳定、健康, 有效提升我国国防及经济实力, 提高国际地位。

参考文献

[1]连学涛.浅谈电子测量仪器的现状与发展[J].科协论坛, 2012, 12 (12) :59-60

[2]朱永立.试论新一代电子测量仪器的技术特点[J].电子技术与软件工程, 2013, 5 (17) :117-118

基于电子测量仪器的热设计研究 篇8

本文对电子测量仪器温度上升原因的分析, 主要表现在以下三个方面:

第一, 微电子技术的迅速发展, 器件封装密度迅速提升。电子器件芯片上的逻辑门数量不断增加, 芯片上的I/O数可超过600个, 这样一来, 由于I/O数量增多, 导致热流密度增加;

第二, 元器件数量增加, 仪器外形不断缩小, 导致电子测量仪器热量集中, 容易使电子测量仪器经常处于高温状态下进行工作;

第三, 电子测量仪器使用环境日益复杂, 对电子测量仪温度上升有着直接影响。例如在军用领域当中, GJB3947-2000军用电子测试设备的工作温度范围在-40℃——50℃, 设备在70℃的工作时间为20min, 这种环境直接影响了电子测量仪器的温度。

二、电子测量仪器的热设计

本文对电子测量仪器的热设计研究, 主要从内部元器件热设计、印制电路板热设计、机壳热设计以及强迫风冷设计、计算机辅助热设计五个方面展开。

(一) 内部元器件热设计。

内部元器件热设计主要涉及到了半导体器件、变压器、电阻器三个主要部分。半导体器件设计过程中, 可以对功率比较小的集成块进行引线散热, 在集成块下面留有空气隙, 或是在下部增加传热通道;变压器可以通过保证铁心与支架、支架与固定面的良好接触, 降低热阻实现散热目的;电阻器在安装过程中, 尽可能地使其引出线最短, 减小热阻, 使其发热量大的部分垂直于对流气体通路, 增强散热效果, 或是在表面涂抹粗糙漆, 提高辐射散热能力, 从而达到降热目标[1]。

(二) 印制电路板热设计。

印制电路板是电子测量仪器中的重要组成部分, 电子测量仪器在工作过程中, 电路板上的电阻、晶体管等功率元件会产生热量, 在进行印制电路板热设计时, 要注意把握以下几点内容:第一, 对绝缘材料进行合理的选择, 选择一些电性能和化学稳定性较高的材料, 增强抗热性;第二, 注重印制导体的尺寸, 考虑载流量需要, 保证电流进入印制板导体后, 其热量能够在允许范围内;第三, 印制板上电子元器件的热量约有40%——50%是靠导热传走的, 所以在进行印制电路板热设计时, 要注重设备工作温度, 保持元器件与电路板之间的合理空隙, 提升印制电路板的散热性能。

(三) 机壳的热设计。

机壳在进行热设计过程中, 要从以下几点把握机壳的散热效果:第一, 在机壳上留有合适的通风孔, 降低电子设备内部元器件的温度;第二, 机壳表面高黑度的降温效果要高于单面高黑度的效果, 把握这一点, 对机壳进行有效的防热设计;第三, 加强对通风结构的改进, 注重空气对流, 降低电子测量仪器内部温度;第四, 机壳通风口在设计过程中, 要注重气流短路而影响散热效果, 注重冷空气对元器件散热的重要作用。

(四) 强迫风冷设计。

强迫风冷设计是利用风扇进行鼓风或是抽风, 加强仪器内部的空气运动, 实现降温目的。在利用强迫风冷进行电子测量仪器热设计过程中, 要注重把握以下几点内容:第一, 强迫风冷的空气流动方向要与对流空气方向保持一致性;第二, 气流通道上的阻力要尽量保证在最低状态, 避免器件对通道的阻塞, 保证电子测量仪器内部的元器件都能够得到有效地冷却;第三, 元器件在排列过程中, 要注重发热和不发热元器件的排列顺序, 将发热元器件排列在冷风口下, 更好地实现降温目的;第四, 通风口设计要与设备保持较远距离, 避免气流短路现象出现。

(五) 计算机辅助热设计。

计算机辅助热设计在电子测量仪器热设计中的应用, 主要是利用辅助软件, 实现电子行业的智能化、自动化发展目标。计算机辅助热设计的步骤如下:第一步, 根据电子仪器的几何形状, 对出口空气速度以及温度数值进行确定;第二, 根据相应参数建立空气流动数学模型;第三, 根据数学模型建立非线性方程, 编制程序;第四, 将程序在电子测量仪器中应用, 确保电子测量仪器能够在一个合适的环境下使用[2]。

结束语:综上所述, 对电子测量仪器进行有效的热设计工作, 有利于充分发挥电子测量仪器的效能, 使之更好地服务于社会经济发展当中。因此, 在实际工作中, 我们要注重热设计的有效、合理应用, 确保电子测量以期可靠性的提升。

摘要：本文对电子测量器的热设计研究, 主要分析了电子测量仪器过热的原因, 并探讨了相应的冷却方法, 并介绍了如何利用电子计算机辅助设计, 更好地实现电子测量仪器的功能。

关键词：电子测量仪器,热设计,计算机辅助设计

参考文献

[1]吴小红.基于构件技术的虚拟电子测量仪器实现研究[J].自动化与仪器仪表, 2011, 01:132-134+137.

试论新一代电子测量仪器的技术特点 篇9

在当今这样一个科技领头的世界格局下, 世界各个国家都加大力度进行科技技术的研究, 运用技术发展本国工业和生产。随着工业生产的技术化发展, 以及自然灾害的频繁发生, 许多旧式的电子测量仪器不能满足现代的测量需求, 因此智能化、无人操控化、精准快速化、体积缩小化、功能齐全化等特点集于一身的电子测量仪器成为新一代的电子仪器发展研究方向。其实早在八十年代初期, 许多世界有名的电子检测设备生产企业就根据这一技术方向进行企业电子仪器生产, 由于当时技术条件有限, 未能完全实现新型电子测量仪器的生产。但其研究发展实践为现代电子测量仪器生产技术提供了宝贵的经验。下文内容结合了现代社会对电子测量仪器的需求以及专业的电子生产技术知识, 总结出几点新一代电子测量仪器的技术特点。

2 电子测量仪器的发展前景特点

电子测量仪器的发展由最初的示范测量仪器、数字化测量仪器、自动化测量仪器发展成为如今的虚拟电子测量仪器, 在电子测量仪器的这一发展过程中, 微测量技术与网络技术起到很大的推动作用, 换言之, 是微测量技术与网络技术的高速发展带领了电子测量仪器的前进[2]。与此同时, 电子检测设备的使用范围逐渐拓广, 大型工业生产和灾害预测方面对电子检测设备技术提出更为苛刻的要求。因此, 电子检测设备的发展前景与以往的发展模式相比表现出了自己的一些时代特点。

2.1 电子测量设备的多功能化

如今的电子检测设备应当彻底消除旧式检测设备主要依靠设备硬件发挥检测作用的这一限制, 可以按照测量和特殊限定的要求, 经过对设备软件的改造让一台测量设备能够同时发挥几种用途, 实现设备的多动能化。比如将测量设备的软件部分——传感器进行类型转换, 完成热能、光能、电能等多种能量的相互转换, 从而实现一台能量测量设备能够进行多种能量检测这一功能。

2.2 电子测量设备的模板化

首先, 利用设备性质模板化调整技术, 达到检测设备性能的即刻调整和迅速配置的使用功能。其次, 运用性能模板化技术, 将短期创建新模板、缩短系统新建时间、简化系统新建步骤等设计变成现实。最后, 采用模板化设计, 协助仪器系统进行更新, 同时完成系统数据的精确调试, 保证测量数据的准确性。综上所述, 模板化技术会成为新一代电子检测设备的重要技术成分。

2.3 电子测量设备的综合多技术化

以智能化控制为基础进行技术发展是电子检测设备的运作原理。通过多技术融合手段, 对电子检测设备的设计理念、设计模式和生产工艺进行整改。比如在电子电磁设备的技术研究中融入纳米、无线、微电子、超导体等技术, 实现电子检测设备技术的创新发展。举个例子:在电路数据的测量统计设备中, 加入计算机技术, 让电路中的电子管将电容测量数据直观的反应到计算机页面上, 这样一来, 电路检测的工作人员就能按照页面反馈的电容信息, 进行电路的计算机智能控制调节电路线路状况。

2.4 设备检测的迅速化

电子检测设备的检测迅速化是设备高效率工作的直接体现, 任何一个电子检测仪器生产企业都将检测的迅速化作为生产技术的重点标准去要求企业技术部门。由此可见, 设备检测的迅速化必将成为新一代电子检测设备的重要发展前景趋向。比如在这一方面做得比较成功的青岛东兴电子生产公司, 其电子测量设备的生产因为加入网络技术, 将测量的数据以及相关资料都录入了网络库中, 这样不仅方便了数字资源的使用与分享, 还能在短时间内输入数据IP就能获取整个设备配置数据, 实现了数据测量的迅速化, 提高了工作效率。

3 现代电子测量仪器的结构特点

现如今, 许多电子测量设备体积超小, 形态各异, 这是一种电子生产技术密集的表现, 像迷你型、多元化等简易便携的接口式电子测量设备成为新型电子测量设备的突出特征。下面我们分三个小点进行新一代电子测量设备结构特点分析。

3.1 微管理装置控制信息的传出与传入

通过对许多成功电子设备生产企业的电子仪器进行仔细观察我们不难发现, 他们所生产的电子测量设备面板上的多类控制按键、螺旋、阀门、开关、屏幕、分支端口和总端口等都是通过微管理装置进行行为操作控制。一方面, 这样设计的目的是方便工作人员对设备进行操作控制、定期检修、错误数据矫正和问题的排查。另一方面, 因为电子测量设备的操作按钮设计类似于手机或者是计算机的硬件设计, 各个按钮的功能已被指定, 通过微管理装置进行信息总控制能够有效实现电子测量设备的多性能化。像TEK企业的TBX60系列微波测量仪器就是在设备的面板上安装上微管理装置进行信息传出与传入控制, 有效提高了微波测量仪器的使用性能。

3.2 运用程序控制设备规范指令语言端口, 即SCPI指令

SCPI指令是基于IE5966.4而发展起来的, 是由全国著名的语言程序控制设备制造企业所创建的一类无人操作的数据测量系统智能语言指令, 也是现代电子测量仪器的结构的主要特点之一。SCPI指令系统是按照树形的指令传输形式进行设备通信传输, 同时SCPI指令以“严肃下令, 轻松听令”的指令原则进行电子测量系统程序语言控制, 即语言程序指令必须规范、严格和准确, 但系统的指令执行可以根据系统自身反应能力进行智能操作, 同时指令原则规定了整个测量系统的指令结构。这种数字化的系统程序指令层次明了、指令简单易懂。运用程序控制设备规范指令语言端口 (SCPI) 的电子测量设备都具有相同的程序控制语言, 使得整个测量系统工作表现得更为敏锐和方便。

3.3 PC内存装置

以PC内存装置作为储存、传输电子测量数据的工具, 是新一代电子测量仪器的结构的又一突出性特点。因为PC内存装置具备有容量大、可读写选择等特点, 因此许多先进的电子测量仪器生产企业都将PC内存装置作为仪器数据存储和传输的规范元件。一般的PC内存装置都是体积为79.8X62X4 (mm) 、存储容量在几兆左右、内存装置的一边开有两排59端借口的电子仪器元件。根据PC内存装置的属性不同, 可将我国当前市场上的PC内存装置进行以下分类:PCO型内存装置, 这是一种常见的只能编程一回的只读内存装置;SRM型PC内存装置, 这种类型的内存装置在电子测量设备中比较常见, 它是一种携带预备电池进行长期电流供给的随机读画内存装置, 同时也是一种静态读写存储器;FLM型内存装置, 该装置是一种能够进行数据重调、易于保存的内存装置, 是许多电子测量设备生产企业的存储设备首选。一般情况下该内存装置属性会被设置为只读模式, 一旦系统的编程电压发生改变, 达到14V的时候, 只读模式就会被改变, 这时可以对系统进行重新编程。电子测量设备将PC内存装置作为设备的存储器是一个很明智的选择, 因为它不但能够按照某个指定的指令进行系统设置、系统程序更改或者进行系统的重新编程, 还能将设备的设计条件涵盖在整个系统中, 使得打印机能够按照特定的文章格式进行资料打印, 方便又快捷。

4 新一代电子测量仪器技术特点

不仅工业的发展要用到电子测量设备, 国家的自然灾害预防也要用到电子测量设备。可以说, 研究出先进的电子测量技术不仅能够促进国家经济发展, 还能给国民日常生活带来安全保障。本文通过细致的技术探讨和相关科学研究, 总结出以下几个能够体现新型电子测量仪器技术特点。

4.1 软件技术的在仪器中广泛应用

从20世纪80年代起, 就有很多专业的仪器技术研究者将微管理芯片这一软件技术应用到电子测量设备设计中, 并在电子市场上得到很好的反应。随着科技的发展, 二十世纪九十年代末, DP结合软件技术组合成虚拟电子设备的新型软件技术问世, 一直到21世纪, 软件技术越来越多的应用到电子测量设备的设计中, 像RC-42、CIB、USB等许多新型电子测量设备的出现就是基于软件技术在仪器中应用, 这样的设计为设备的测量功能提供了标准的结构器件。举个例子:将计算机软件技术应用到仪器中, 就能在计算机的windows页面进行测量操作, 由计算机的操作系统与统计系统对测量数据进行收集、排列、整理、计算、统计, 再将数据反应到显示页面, 增强了仪器数据管理性能。由此可见, 将软件技术应用到电子测量仪器设计中是新一代电子仪器最具代表的技术特点。

4.2 虚拟测量技术

通过虚拟测量得到的相关数据精准度较高, 因此若将虚拟测量技术应用到新一代的电子测量设备, 必能提高仪器的测量质量。加上网络和虚拟技术的逐步成熟, 以及大批工业实践数据的测量经验, 为构建虚拟测量设备提供了坚实的基础。举个例子:在研发电子测量设备各类传感器、元件和技术的条件下, 加入虚拟测量技术即微弱通信传感技术、化学分原子反应技术和物质科学的本位、在线、精确、高速测量技术, 最终研发出不同类型专业、迅速、智能化的电子测量仪器。可想而知, 虚拟测量技术的在仪器中的应用将是新一代电子测量仪器重要技术特点。

4.3 安卓操作系统

Android即安卓操作系统的设计结构与别的操作系统相同, 都是分层式结构, 即由高到低的分为程序结构层、操作层、运行层与中心层。安卓操作系统是一种开放性程序操作的代表, 由于安卓系统的出现, 许多程序研发者能够运用各类编程指令进行新程序研发, 比起以往单一运用Java进行程序开发, 安卓操作系统更受人们拥戴。安卓操作系统广泛的应用于现代手机、电脑等高科技电子设备中, 电子测量设备也可借鉴其设计经验, 将安卓操作系统应用到新型仪器中, 改变传统的框架性测量操作系统, 实现电子测量仪器的开放性操作。

4.4 无线网络技术

无线网络技术是指把无线信号传输同各地区的互联网媒体进行综合应用的新型移动网络技术, 是未来通信系统设计的重要技术条件。比如无线网WIFI就是一种世界盛行无线网络, 它是由世界以太网络兼并组织命名的一种专业网络术语。同时, WIFI也是一类短距离无线信号运输技术, 可以在几百米左右的距离中将电子设备与互联网进行连接获取无线信号。当然, 除了WIFI这种短距离信号传输无线网络技术外, 还有许多远程无线网络技术值得在电子测量设备设计中推广, 比如我国的光纤远程信号运输网络技术就是一种能在较远距离进行信号运输与远程监控的无线网络技术。综上所述, 无线网络技术的应用也必将成为新一代电子测量设备的技术特点。

5 结束语

一方面, 21世纪以来, 世界各国对电子测量设备的市场需求越来越大, 对电子测量设备的设计技术要求也越来越严格。只有身具兼容性、精确性、稳定性等功能的电子测量设备才能满足现代工业、生产和生活的测量需求。另一方面, 我国虽然为国际的电子设备行业提供了不少高科技产品和先进技术, 但同高速变化的科技技术相比, 我国在电子科技技术水平这一方面乃有很大的研发和进步空间。因此我国必须跟紧时代的步伐, 抓住新一代电子测量设备的技术特点, 明确我国技术发展方面, 结合创新研制出世界领先的电子测量设备。

参考文献

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测量实验室仪器管理系统设计与实现 篇10

关键词：仪器管理；仪器的基本信息；仪器的使用信息；仪器的检校与维修信息；信息记录；文件存储

中图分类号：TP315

测量实习是高等院校中测绘工程、地理信息系统、土木工程、地质工程、水利水电工程以及建筑学等相关专业实习教学中一个重要的组成部分，同时也是测量教学的重要环节。测量实验室作为承担测量实习的基础，在做好仪器的购置、建立好切实有效的实验室守则和基本制度之外，如何有效合理地管理仪器的日常使用和检校维修是目前大部分高等院校测量实验室需要关注的重点。

本文结合高等院校测量实验室所担负的测量实习为出发点，根据仪器的基本情况、日常使用以及检校维修等对仪器管理进行合理有效地设计，为测量仪器的管理提供高效的平台。

1 测量实习中的仪器管理

测量实习目的旨在通过学生在课堂上学习测量学基础知识的同时，对仪器操作以及对测量工作流程有所了解，根据不同的专业掌握的程度也不同，并将之应用到实际的工作中。然而，测量仪器种类繁多，在测量实习中需要同时发给学生的仪器数量及种类也较多，每个专业对测量实习的内容要求也各不相同，所需要掌握的仪器也有差异，所以要根据类别将不同的仪器发给同学。同时，测量仪器内部有部分机械的装置，容易损坏，同学们在不了解仪器使用的情况下往往可能损坏仪器。此外，仪器的安全也是同样重要的，需要有专人负责。

1.1 仪器分类管理

测量实习一般所需要的测量仪器主要包括水准仪、经纬仪、全站仪以及不同作业模式（静态、准静态、动态RTK）的GPS点位观测仪、测斜仪等多种类型的仪器。部分院校根据本校测绘学科的发展还具备如三维激光扫描仪、探地雷达、无人机等大型测量仪器。而一般所需要用到的不同类型的测量仪器，按照其测量精度、测量方式以及仪器结构的不同又包含各种名称的仪器，例如：水准仪按其结构可分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪等，按精度也可分为精密水准仪和普通水准仪。因此，在仪器管理的同时，根据仪器的特点进行有效地分类管理是尤为重要的。此外，以高等院校中测绘工程专业与建筑学专业对于测量实习的要求进行对比，测绘工程专业的学生需要通过测量实习熟练掌握测量仪器使用，并可根据各种情况进行测量，且所需学习和使用的仪器的种类也较多。而建筑学专业的学生需要对测量实习结合自身建筑专业的特点了解与专业相关的测量工作即可，所以需要掌握的仪器也较少。所以要根据学生对于测量仪器的需求而进行分类，可以在每次分派仪器时提高效率。

1.2 仪器使用管理

在高等院校中，测量实习会根据班级的课程计划以及指导教师的教学任务进行安排，在测绘、土木以及地质等相关专业较多的院校中需要进行测量实习的班级也较之很多。测量实验室所需要负责在日常测量实习中测量仪器的入库登记、仪器的检校、仪器外借以及仪器维修等任务。但是目前大部分院校的测量实验室里，一般是根据班级以及班级的不同测量小组用人工记录仪器的借用情况、仪器的使用状况以及归还状况。一旦记录内容丢失或者记录的不准确则对仪器的管理会产生非常严重的混乱情况。在仪器使用时，会出现各种情况，例如：仪器的损坏、丢失，仪器需检校等，所以要对仪器的使用进行有效地管理，因此亟需对日常测量实习中仪器的使用情况进行有效地管理是特别必要的。

2 系统设计与实现

2.1 仪器的基本信息

测量仪器一般需要按照仪器的类型进行分类，相同类型仪器在生产厂家和型号上也可能会有差异。因此仪器的基本信息根据仪器的属性进行有效设计，需包括以下信息：仪器的类型（可分为：水准仪、经纬仪、全站仪等），仪器的型号（需要记录仪器的特点，例如：精度、结构以及测量方式等），仪器的编号（生产单位一般也有此标记），仪器是否在库，仪器借出负责人及联系方式（仪器若在库则此项为空），出厂日期，购买日期，其它仪器设备（以便查询与该仪器共同使用的相关设备等），该仪器适用于哪些专业的实习，注意事项以及备注。

测量仪器的基本信息的记录关系到分派仪器时的工作效率，同时也关系到对仪器基本情况的掌握，可以对实验室管理员更新和淘汰仪器进行合理有效的管理。

2.2 仪器的使用情况信息

高等院校的测量实习一般会根据班级分设若干小组进行，每个小组均会有同学作为负责人对仪器的安全、实习的安排进行有效的管理，因此仪器的使用需关联到该负责人。仪器的使用情况需包含下述信息：借用日期，负责人，联系方式，预计归还日期，是否归还，归还后是否完好，仪器是否已检校，借用次数（根据仪器的被借用次数进行累加）以及备注。

通过对仪器使用信息的记录可以有效地帮助仪器管理员对仪器目前的使用情况以及负责人有所了解。在丢失的仪器被找到时，可以通过仪器的编号找到负责人，以便归还仪器。

2.3 仪器的检校及维修情况信息

测量仪器因为其结构以及使用情况需要定期检校，所以需要对此部分信息进行有效地记录与查询，其包括以下信息：最新检校日期，是否损坏，损坏情况，送修日期，送修人（其中包括联系方式），检校日期，检校人（其中包括联系方式），预计返回日期以及其它。

仪器的检校及维修情况可以帮助实验室管理人更好地掌握仪器目前的有效精度以及可用仪器的数量以安排实习的内容和进程。

2.4 系统的实现及文件生成

根据上述三部分信息的设计，可对每一台仪器的情况进行记录，本文为实现系统的建立利用文件的方式记录以上信息并将文件集中存储于指定的路径，并通过数据结构将以上信息有序地进行存储。在每次启动管理系统时首先读取记录文件，在关闭系统时以最新的记录保存于记录文件之中。为保证记录的长期有效性，在记录仪器的使用和检校及维修情况信息时，因使用次数会逐渐增多，相应的记录也会增多，则以最新的记录日期显示，但也提供以往使用情况及维修检校情况的查询。

在设计系统的同时，要设置便于信息查询和记录的界面，以便于管理员的使用。同时可以设置用户权限，根据不同管理员的职责设置账户名称和密码以及相应的管理范围等。

3 结束语

测量仪器管理系统的设计与实现可以大大提高仪器管理效率，可以有效方便地帮助仪器的管理员掌握在测量实验室中仪器的情况，并对仪器的使用和仪器的维修和检校的状态进行有效控制。本文结合目前高等院校中对测量仪器管理所需的切实有效的信息对测量仪器管理系统进行合理地設计，从而保证了仪器的有效的、数字化的管理。结合到现实的高校管理当中，具有一定的现实性意义。

参考文献：

[1]李晓莉.测量学实验与实习（第二版）[M].北京：测绘出版社，2013.

[2]李青岳.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

作者简介：勾朝君（1984.09-），男，天津人，在读硕士研究生，研究方向：大地测量学与测量工程。