2022年电子测量技术现状及发展趋势研究.docx
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1、精品学习资源分析:测试测量仪器行业技术进展趋势测试测量仪器市场最近发生的一些事情好像示意着该行业已经进入一个新的阶段;第一要提到的是安捷伦科技 ,尽管该公司一度认为 PXI 并非测试测量技术的将来趋势 ,但却在去年底发起了针对该项技术方案供应商的两起收购 Acqiris 和 PXIT, 并于 2007 年 3 月底宣布加入 PXI 联盟;值得留意的仍有泰克公司 ,在 NI 公司的帮助下 ,这家示波器领导厂商在其 TDS1000B、TDS2000B和 DPO4000 系列数字储备示波器中采纳了由 NI 供应的交互式测量软件 ,帮忙工程师可以轻松地在 PC上连接并掌握泰克仪器;此外 ,测试仪器供应
2、商吉时力也顺应潮流 ,在 2006 年12 月推出了符合 PXI 标准的产品线;上述案例说明 ,以软件为中心并协作模块化 I/O 硬件的方式已经慢慢成为测试测量仪器行业的一个趋势,而这正是 NI 始终以来就在大力推广的虚拟仪器技术 VI ;这彰显了 30 年来 NI 所坚持的道路的正确性; NI 中国市场经理朱君女士 不久前在上海与业界媒体见面时表示 , 在 NI 提出 虚拟仪器技术 这一概念的时候 ,很多人都认为它不行能成为主流技术;而今日我们看到的却是 ,VI 不但成为了测试测量行业的进展方向 ,而且很明显 ,测试测量行业已经进入仪器技术2.0Instrumentation2.0的时代;
3、Instrumenation2.0 借用了最近特别红火的web2.0 的概念 ,都突出了用户对数据的掌控和对自定义的剧烈需求;以软件为中心 ,模块化硬件相结合在最短时间内为产品增加尽可能多的新功能,这好像已经成为电子系统设计工程师们目前所面临的最大挑战;测试系统必需紧跟待测产品技术的进展 ,但是待测系统复杂度的提高和对测试时间的要求使得传统测试技术在满意过分的 测试需求方面越来越显得力不从心;在传统测量仪器技术下,工程师们只有两个挑选 :要么为该产品开发专用的测试解决方案,要么使用通用的测试仪器;但是 ,专用系统的价格昂贵 ,而通用仪器却很难达到测试要求; 兼容以上两种方案的优势 ,以软件为中
4、心的系统开启了一个新的时代;这种方式能为设计和测试工程师供应效率最快、性价比最高的途径来创建他们自定义的仪器系统; 朱君表示 , 它就是仪器技术 2.0;简洁来说 ,仪器技术 2.0 是相对于完全依靠硬件来实现测试测量的1.0 时代而言的 :在后一种方式下 ,硬件本身和其具备的分析功能都是由仪器供应商来定义 ,用户要实现自定义只能是天方夜谭即使将仪器连接到PC,传输的信息也是厂商定 义后的测试结果 ,用户无法获得测量的原始数据来进行自定义分析;而2.0 方式却完全不同 ,在获得实时的原始数据后 ,工程师可以利用软件来设计自己的用户界面并自定义测量任务,获得所需的分析结果;以软件为核心并不代表硬
5、件已经无足轻重,只有对数据进行高质量的数字化和快速传输才能在软件平台上真正实现精确分析的才能;模块化的 I/O 硬件技术的飞速进展为数据采集供应了牢靠保证,工程师们可以采纳通用的模块化硬件来构建测试系统; 相比传统仪器技术 ,仪器技术 2.0 给予了他们更大的自主权和敏捷性 -在一个强大的应用软件平台上 ,选择符合需求的硬件 ,即可实现更多可扩展的测试功能; 朱君说;朱君表示 ,仪器技术 2.0 的包括以下几项必备要素 : 自定义测试、实时数据传输、自定义界面、模块化硬件以及仪器同PC 之间的连接性; 这些要素已经特别普遍; 她指出 ,这也是本文开头中所述的其他厂商之所以开头涉足软件和PXI
6、等技术的缘由;F1:仪器技术 1.0 与仪器技术 2.0 比较组成部分与必备要素欢迎下载精品学习资源虚拟仪器技术的概念已经在市场上获得了广泛认同和采纳,同时驱动其进步的因素仍在不断进展中;因此,理所当然的 , 虚拟仪器技术仍将不断获得新的飞跃 :硬件方面 ,数据转换器 ADC 、数据总线 /总线架构以及处理器技术功不行没;软件方面,LabVIEW 图形化编程环境已经日益成为最普遍的应用工具;第一来看 ADC ;过去工程师需要自己设计专用 ASIC 或者现成的高性能ADC;但是很明显 ,对于出货量相对较少的测试测量行业而言 ,ASIC 方案的成本较高;随着 ADC 不断进入更多的应用领域 ,半导
7、体供应商们在该项技术获得了极大的进展;今日 ,ADC 不仅能够供应足够的性能 ,仍由于大规模量产获得了低成本优势;其次是总线技术;事实上 ,很多总线技术都存在着 双高问题 - 在供应高带宽的同时 ,推迟时间也居高不下;但不幸的是,大多数情形下常常被忽视的推迟会对某些测试应用产生直接作用,影响指令在总线节点之间的传输速度;另外,各种各样的总线仍存在着五花八门的要求;例如,千兆级以太网传输速度很高 ,但是每次转变都需要重新编写软件; GPIB 没有这种麻烦 ,但却需要购买掌握器 诸如此类不一而足; 这使得在带宽和推迟两方面性能都杰出的PCI/PXI 总线能够轻松胜出 .被 PC行业的广泛采纳已经说
8、明白该项技术的优越性;朱君说;多核处理器技术也是仪器技术进展的助推剂;作为应用软件的运算载体,处理器已经成为下一代仪器技术的核心器 件;AMD 和 Intel 两大处理器供应商的竞争使得处理器性能依旧沿着摩尔定律的步伐稳步前进;Intel 公司更宣布将在2021 年推出 80 核处理器的方案 ,届时将能够供应万亿 8 进制的运算性能;很明显 ,处理器的将来就是多核;朱君指出 ,与 1.0 方式相比 ,仪器技术 2.0 方式对于软件具有特别高的要求;为了充分融合以上硬件技术,一个强大的应用软件必需要满意以下要求 :供应强大的分析才能 -包括内置分析库核与第三方软件工具之间的开发连接性;让用户可以
9、自由挑选最适合需求的总线支持各种总线技术;为了能够充分利用多核处理器的优势.支持工程师对多核处理器进行高效编程 ,需要开发全新的编译器来解决并行架构的开发挑战;LabVIEW 已经具有上述才能;与PLC 组态软件、 C 文本语言的特性不同 ,这是一款图形化的编程软件平台;自1986 年推出以来 ,LabVIEW 不断增加即拖即用的分析函数 ,现已包含 500多个内置的数学、信号处理和分析函数 ,并为阶次分析、调制、频谱分析、高级信号处理等要求供应附加的工具包;此外,通过 MathScript 供应的 m-file 文本语法功能 ,工程师们可以挑选更高效的句法;该软件不仅支持全部总线技术和各种操
10、作系统,仍已经在今年 4 月推出的 8.2.1 版本中支持Vista 操作系统 LabVIEW 可在底层进行系统配置 ;此外 ,在去年的 NIDays 上,NI 仍就将并行的两个程序自动配置到双核处理器中进行了相关演示;朱君指出 ,几乎全部的编程软件都是串行架构 ,而 LabVIEW 一开头就是一款并行架构的编程 软件; 假如程序里有多个并行循环 ,LabVIEW 会自动在多核间安排任务; 她说, 从单核升级到多核 ,用户无需转变代码即可享受到多核技术带来的好处; 尽管不同的行业有不同的进展道路 ,但共同的一点却是用户对自定义的要求愈加普遍;朱君总结道 ,仪器技术 2.0 已经成为测试测量行业
11、势在必行的趋势 ,以软件为核心、结合模块化硬件的解决方案将为工程师实现他们所需的自定义和最优化结果; 电子计量测试的进展动向和趋势 焦点新闻点击排行榜12月最新电子优惠券下载杰出举荐 :磁频谱包括从直流到可见光的宽广的频率范畴;通常,电磁计量涉及的是直流和低频的电磁参量计量,其频率上限一MHz300MHz 称为高频, 300MHz30GHz 称为微波, 30GHz300GHz 称为毫 M 波, 3003000GHz 称为亚毫 M 波;因此于独立测量的参量 或参数 ;这些基本参量的量值标准可以从基本单位m, s, kg, A , K 等的量值基准导出,但是,量测试所包含的内容是不断进展和变化的;
12、例如,电子管电压表问世之前,热偶式电流表是最通用的无线电测量仪器一;随着频率增高,显现了分布参数系统;在微波频率上,功率参量又取代了电压参量的重要位置;1970岁月因微电以及数据域参量 如误码率、相位抖动、数据幅度、脉宽、群推迟等计量测试的进展;“信息高速大路 ”Informationy掀起了 1990岁月新的元线电电子学进展热潮;它是集光波、亚毫M 波、毫 M 波、微波、 RF、近代通信网、近代广播调制方式 z此外,为易于实现数字传输,调制前,比特流经过一高斯滤波器进行频率调制,称之为高斯最小频移键控日益增多;代高新技术的进展.使频谱资源得到越来越多的开发利用,无线电电子学的分支越来越多,越
13、来越细;众多的电磁参量)待计量参量种类繁多可以沿传输线传输,也可以在自由空间传播;前者涉及的基本参量包括电压、功率、衰减、阻抗、噪声、介电常数、信号特点的参量;诸如电压、电流、功率、场强 电场强度、磁场强度、功率通量密度、频率、波长、波形参数包括、反射参量 输入输出阻抗、电压驻波比、反射系数、回波缺失、传输参量 衰减、相位移、增益、时延等、表征于日益增多的电子计量测试工程,按量值或参量或参数 来分类 .可以分为基本参量、二次导出参量、专用测量参量;基本参量导出但需要由特地仪器测量的二次导出参量;主要有脉冲波形参量幅度、时间间隔、上升下降时间等、频特地类别的电子测量仪器所涉及的参量既有上述通用参
14、量,亦有针对性很强的专用参量,如广播音响测量仪器中的抖电子计量单位的统一及量值的精确牢靠;国家基准或标准主要是研制上述基本参量和部分二次导出参量的国家基准或前所述,电子计量是以无线电电子学中常常遇到并需要测量的高频与微波电磁参量为争论对象的,电子计量涉及的参欢迎下载精品学习资源2)量程和频段极为宽广在电子计量中,待计量的参量所掩盖的量程通常都是很宽的;例如常规功率计量,其量程从纳瓦到兆瓦;量程掩盖达1:101;对于如此宽广的量程和频段,明显很难用一个标准装置来掩盖;实际上,对于同一参量的不同频段,需要采纳不同的计量3)传输线和接头形式多种多样随着频率由低到高,电子系统中的传输线有双线、电缆、同
15、轴线、带状线、微带线、矩形或圆形金属披导、介质波导、光纤, 3.5mm 和2.9mm同轴线相对应的接头分别是APC-14 型、 N 型APC-7型、 SMA 型/APC3.5 型和 K 型等;除了 50阻抗系统和接头,仍有75阻抗系统和接头,例如广播电视系统和部分通信系统, 形截面;针对不同的传输线、接头型式和阻抗,均需要建立相应的计量标准;由于传输线和接头形式多种多样,除了造成机输线、接头型式和阻抗系统部分建立了国家计量标准;例如 HP8487D 功率传感器配备 2.4mm阳性 同轴接头;时域测量技术取得了重大进展,最有代表性的是Hypers公司生产的 PSP-1000型的 ps信号处理装置
16、,它与低温掌握和超导Tektrmix , Hewlett-Packard 和安立等厂家生产的频谱分析仪,上限额率可达325GHz ,机内频率计数器的精确度为10-9, 迄今, 30100GHz 的毫 M 波波导技术已达到厘 M 波技术的水平,给当代电子计量提出了新的课题;各国都先后研制了毫NIST 波导功率标准掩盖了 26.5110GHz 的4个波导频段;采纳中频替代法在26.565GHz 两个披导频段建立衰减标准;在26.5辨力为 10-40.ldB ,相移辨论力为 0.001l ;中国计量院在 26.540GHz 频段用六端口技术建立阻抗、衰减和相位的国家标准Now 的商品六端口矢量反射计
17、的频率掩盖为26.540、3350GHz , Flam微波公司已将 26114GHz 的单六端口接头投放市场, Labs等就可为用户订做毫M 波六端口网络 .80岁月以来,采纳扩频技术已将网络分析仪的频率扩展到170GHz ;俄、德、英、欢迎下载精品学习资源段的国际比对,包揽 33.35.45, 65,75, 94GHz 的功率比对 340, 70, 94GHz 波导噪声温度比对; R320WR28 波导的 27, 35在计量测试领域,18GHz 以上频率的同轴技术近 30年来取得了不小进步,但没有重大突破;主要缘由是受同轴传输线和同轴化镓微波微电路基片上制造精密50 电阻;这种正温度系数热敏
18、电阻功率传感器可以配用诸如HP电子技术的进展促进了社会的进步,但是,大量使用的电子和电气设备均会产生有意或非有意的干扰辐射,与此同时, 生产满意电磁兼容标准的电子设备和系统,将增加电子工业和其他工业的商业竞争才能;因此,电磁兼容性已成为电子、电EC标准;NIST 的计量专家指出,需要在三个应用方面改进测量才能: 电磁环境的表征和相关标准的制订;测量的频率范畴要求掩盖030OGHz ;这种新的测量才能的一个重要用途将是,对电磁量的不确定度和可重复性必需改善,特殊是在不同类型的测试设备之间;必需争论适用于现代数字电子系统的脉冲电磁辐射开展 EMC 测量第一要解决的是场强功率密度 量值的精确和统一问
19、题,建立从低频到微波频率的场强标准;在此基础上开展Hz 的场强标准 .不确定度为 0.5LOdB. 近年来 .为适应新的电磁兼容标准的需要,各国加大了EMC 争论的力度;欧洲共同体制在解决 EMC 问题时,测量处于重要的位置;计量部门应供应可溯源到国家标准的测量;NIST 着重开展 5个方面的争论工计量院在 EMC 计量测试方面进行了大量争论,并与NISA 、 NPL 英国物理争论所 、PTB 德国物理技术争论所 等国外计量研=2 ; 301000MHz 高频场强基准,量程为 100120dBm ,测量不确定度为ldB 包含因子 k=2;1980 岁月研制成横电磁波传GTEM 小室的形状尺寸为
20、6m长3m宽25m 高,其匀称场区 ldB 分布空间为 0.5lm 长0.5lm 宽0.30.5m 高;2000 年计量院与北方交通高校联合成立了中北电磁兼容联合试验室,并作为一个独立的实体,通过了中国试验室国家认可委品、家用电器、信息技术设备等,此外仍开展电波暗室、开阔场和各种横电磁波小室等电磁兼容基础环境设施的性能测试;5在低频及微波频段对材料进行的大量测量,主要集中于介电特性,有关材料磁特性的测量只占少数;在低频和微波频段,通联系起来;介电测量最初纯粹是为了科学争论,例如弛豫现象的争论;1980岁月以来,在通信、雷达、电路元件设计、准光学元件中变器中,介电损耗是一个很重要的参量;而在环行
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