電子測量技術與儀器

電子測量技術論文

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學 號： 電子測量儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展

2010年 12月25日

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電子測量儀器的現(xiàn)狀與發(fā)展

摘要：近年來，以信息技術為代表的新技術促進了電子行業(yè)的飛速增長，也極大地推動了測試測量儀器和設備的快速發(fā)展。鑒于中國在全球制造鏈和設計鏈的重要地位，使得這里成為全球各大儀器廠商逐鹿的大戰(zhàn)場，同時，也帶動了中國本土測試測量儀器研發(fā)與測試技術應用的迅速發(fā)展。

專家爭鳴：中國應用測試技術方面面臨的主要挑戰(zhàn)

如今，電子技術發(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，人們已經開始討論B3G的部署，圍繞4G的各種技術已成為研究的新熱點。那么，技術發(fā)展如此之快，測試技術能否跟得上應用的發(fā)展？中國的研發(fā)人員和測試工程師又面臨著什么樣的技術挑戰(zhàn)？

來自Agilent和NI的專家們幾乎都一致地認為：中國工程師與美國乃至世界各地的工程師面臨著相同的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)一方面是待測產品的功能越來越多，測試的要求也越來越高，另一方面，留給測試的時間卻越來越少，因為產品要以最快的速度上市，從而形成了前所未有的測試效率方面的壓力。工程師面對著各種選擇，他們既需要一個具 2

有很好的靈活性和兼容性、擴展性強，同時又很可靠穩(wěn)定的自動測試測量平臺，這個平臺不但可以滿足現(xiàn)有的需求，而且能很方便地進行系統(tǒng)升級，以符合今后越來越具有挑戰(zhàn)性的需求，此外，還要求這種自動測試平臺具有較長的使用壽命和較低的建構成本。

然而，國內的專家并非都認可上述觀點。來自賽寶計量檢測中心的技術專家王勇，就不認同上述觀點的絕對性(憑借著他本人的豐富經驗，以及對南中國地區(qū)眾多用戶的了解，其觀點具有一定的代表性)。他認為，雖然上述的自動測試平臺具有效率高等不少優(yōu)點，但至少這種測試平臺相對于中國的國情來說，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。

實際上理解這一點并不難，因為在這種復雜的自動測試平臺中，可靠性模型全部是串聯(lián)架構，還要加上配套軟件的可靠性損失問題。“在中國，分離設備基于易操作和低成本的優(yōu)勢，在相當時間內還將承擔主要角色，”他表示。另外，他認為，技術的發(fā)展和測試技術的發(fā)展基本上是同步的，存在測試問題的標準是無法發(fā)布的。一旦標準發(fā)布，就不會存在測試方面的問題�！岸�中國的工程師真正面臨的問題在于如何選擇與應用相適應的儀器設備以及如何使用儀器以及如何有效利用儀器的延伸性能，從而使設備的效能得到真正發(fā)揮，”他指出，而目前的情況是，許多單位購買了大量的高檔儀器，而對儀器的應用 3

開發(fā)卻處于非常低級的階段。造成這種現(xiàn)象的原因，當然與國內的管理水平低有關，但工程師的盲目追高，也是其中的一個主要因素。

關于相同的問題，泰克公司中國區(qū)市場總經理張權則認為：工程師真正面臨的挑戰(zhàn)體現(xiàn)在采用多種技術和混合信號的嵌入式設計方面。因為在這類設計中，隨著低成本的微處理器和微控制器的速度不斷加快，設計變得越來越復雜。體現(xiàn)這些挑戰(zhàn)的行業(yè)也越來越多，從遍布混合信號的數(shù)字視頻轉換，到必須處理日益復雜的各種瞬變RF信號的無處不在的無線技術，還有數(shù)據(jù)傳輸率不斷持續(xù)增長的高速數(shù)據(jù)處理方面的需求，雖然現(xiàn)在的主流為3Gb，他預測，不久的將來6Gb甚至12Gb就會成為主流。

羅德與施瓦茨中國有限公司產品支持經理安毅博士則更注重從技術層面上來說明工程師面臨的挑戰(zhàn)。他認為：這些挑戰(zhàn)主要是如何順應新的標準和新的應用來制定最完整和最恰當?shù)臏y試方案，還有自定義產品和系統(tǒng)的測試等。這就要求工程師緊密跟蹤最新技術發(fā)展，了解新的技術帶來的新變化和需求，并挖掘現(xiàn)有測試設備的潛力。

而來自安立公司的觀點更直接，那就是在測試領域里，中國面臨的最大挑戰(zhàn)就是缺乏具有微波背景和相關經驗的工程人才，以及優(yōu)秀的測試與計量人才。

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中國本土測量儀器設備行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來中國測量儀器的可靠性和穩(wěn)定性問題得到了很多方面的重視，狀況有了很大改觀。測試儀器行業(yè)目前已經越過低谷階段，重新回到了快速發(fā)展的軌道，尤其最近幾年，中國本土儀器取得了長足的進步，特別是通用電子測量設備和汽車電子設備的研發(fā)方面，與國外先進產品的差距正在快速縮小，對國外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。隨著模塊化和虛擬技術的發(fā)展，為中國的測試測量儀器行業(yè)帶來了新的契機，加上各級政府日益重視，以及中國自主應用標準研究的快速進展，都在為該產業(yè)提供前所未有的動力和機遇。從中國電子信息產業(yè)統(tǒng)計年鑒中可以看出，中國的測試測量儀器每年都以超過30%以上的速度在快速增長。在此快速增長的過程中，無疑催生出了許多測試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè)，也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產品。

擁有中國該領域唯一重點實驗室的中國電子集團公司第41研究所，憑借著本土測試領域的龍頭地位，通過屬下的青島興儀電子設備有限責任公司，成功地實現(xiàn)了由技術到產品的轉化，開發(fā)出了多款具有很高技術水平的產品。該所研制出的高純微波合成信號發(fā)生器、微波噪聲系數(shù)分析儀、便攜式射頻頻譜分析儀、2.5Gb/sSDH/PDH數(shù)字傳輸分析儀、高性能的光通訊設備，包括光譜分析儀和高性能微型光時域反射計，還有高速數(shù)字示波器等，目前都已經形成比較完整的產品系列。其中AV1489型高純微波合成信號發(fā)生器采用全正向設計方 5

法，突破了高純度微波頻率合成等多項關鍵技術；AV3984型微波噪聲分析儀突破了智能微波噪聲源等多項關鍵技術；AV4022型便捷式射頻頻譜分析儀突破了小型化設計與制造等關鍵技術，還有高性能的AV3600系列的寬帶矢量網(wǎng)絡分析儀，DT系列數(shù)字電視碼流實時檢測儀等。另外，該所還與海信集團一道，研制出了數(shù)字電視全部四個層次上的測試儀器。無疑這對中國的數(shù)字電視產業(yè)的發(fā)展將起到很大的推動作用。這些儀器除了能解決所有通用協(xié)議分析外以及物理層的各種指標的測試外，還有一個很重要的特點，就是結合中國數(shù)字電視標準和特點，保留了很好的可升級性。

在這方面，天津德力公司做得也是有聲有色。如該公司推出的

DS8821Q數(shù)字電視頻譜分析儀、DS1191數(shù)字電視綜合分析儀、DS1883Q數(shù)字電視場強儀、DS9000碼流分析儀等產品，還有DS768這類的機頂盒專用測試設備。憑借著中國自建標準的優(yōu)勢，湖北眾友公司和北京星河亮點通信公司還分別成功開發(fā)出了ZY800系列和SP6010 TD-SCDMA終端綜合測試儀。

該行業(yè)中另一可圈可點的就是北京普源精電科技有限公司。目前，該公司的產品已經成功銷往42個國家與地區(qū)。并規(guī)劃在2008年前發(fā)展成為亞洲最大的測量儀器廠商。該公司走的是從低到高的發(fā)展路線圖。從最常規(guī)的數(shù)字萬用表，任意波形發(fā)生器，到高性能的數(shù)字示波器。該公司的DS3000系列任意波形發(fā)生器，是一款帶有數(shù)字邏輯輸 6

出功能(16路數(shù)據(jù)通道和2路時鐘通道)的混合信號發(fā)生器(MSG)。該設備采樣率達到300MSa/s，垂直分辨率為14bits，還有1M采樣點存儲深度�？梢蕴峁┦�種標準波形，還可以提供用戶自定義的任意波形，其中包括各種豐富的調制波形，滿足了很多領域的應用；還有DS1000系列混合數(shù)字示波器，目前示波器的帶寬已經達到500MHz，并具有很豐富的高級觸發(fā)方式，特別是碼形觸發(fā)和持續(xù)時間觸發(fā)，解決了各種異常波形的觸發(fā)問題。示波器中還集成了邏輯分析功能，保證了使用上的方便。

其產品的另外一個特點就是具有業(yè)界較全的接口，從GPIB到

RS232，從LAN到USB，豐富的接口保證了儀器的適應性，方便了互聯(lián)測試平臺的建立。據(jù)了解，公司如今還正在加速虛擬儀器的研究并很快推出這方面的產品，準備向平臺建設逐步完善化的方向快速過渡。

中國本土測量儀器設備發(fā)展的主要瓶頸

盡管本土測試測量產業(yè)得到了快速發(fā)展，但客觀地說中國開發(fā)測試測量儀器還普遍比較落后。每當提起中國測試儀器落后的原因，就會有許多不同的說法，諸如精度不高，外觀不好，可靠性差等。實際

電子測量技術與儀器 上，這些都還是表面現(xiàn)象，真正影響中國測量儀器發(fā)展的瓶頸為：

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1.測試在整個產品流程中的地位偏低

由于人們的傳統(tǒng)觀念的影響，在產品的制造流程中，研發(fā)始終處于核心位置，而測試則處于從屬和輔助位置。關于這一點，在幾乎所有的研究機構部門配置上即可窺其一斑。這種錯誤觀念上的原因，造成整個社會對測試的重視度不夠，從而造成測試儀器方面人才的嚴重匱乏，造成相關的基礎科學研究比較薄弱，這是中國測量儀器發(fā)展的一個主要瓶頸。實際上，即便是研發(fā)隊伍本身，對測試的重視度以及對儀器本身的研究也明顯不夠。

2.面向應用和現(xiàn)代市場營銷模式還沒有真正建立起來

本土儀器設備廠商只是重研發(fā)，重視生產，重視狹義的市場，還沒有建立起一套完整的現(xiàn)代營銷體系和面向應用的研發(fā)模式。傳統(tǒng)的營銷模式在計劃經濟年代里發(fā)揮過很大作用，但無法滿足目前整體解方案流行年代的需求。所以，為了快速縮小與國外先進公司之間的差距，國內儀器研發(fā)企業(yè)應加速實現(xiàn)從面向仿制的研發(fā)向面向應用的研發(fā)的過渡。特別是隨著國內應用需求的快速增長，為這一過渡提供了根本動力，應該利用這些動力，跟蹤應用技術的快速發(fā)展。

3.缺乏標準件的材料配套體系

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由于歷史的原因，中國儀器配套行業(yè)的企業(yè)多為良莠不齊的小型企業(yè)，標準化的研究也沒有跟上需求的快速發(fā)展，從而導致儀器的材料配套行業(yè)的技術水平較低。雖然目前已有較大的改觀，但距離整個產業(yè)的要求還有一定距離。所以，還應把標準化和模塊化的研究放到重要的位置。還有，在技術水平沒有達到的條件下，一味地追求精度或追求高指標，而沒有處理好與穩(wěn)定性之間的關系。上述這些都是制約本土儀器發(fā)展的因素。

參考文獻

1 李保安，李行善的[基于組件的自動測量系統(tǒng)（ATS）軟件體系結

構]，電子測量與儀器學報，2002年04期

2 何玲松，張蓉，【基于Web的網(wǎng)絡化虛擬儀器技術及應用】，中

國機械工程，2002年09期

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