中國電子測量技術(shù)經(jīng)過40多年的發(fā)展，為我國國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)教育、特別是國防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn).隨著世界高科技發(fā)展的潮流，中國電子測量儀器也步入了高科技發(fā)展的道路，特別是經(jīng)過“九五”期間的發(fā)展，我國電子測量技術(shù)在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，為我國電子測量儀器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已難以用日新月異來描述。新工藝、新材料、新的制造技術(shù)催生了新的一代電子元器件，同時也促使電子測量技術(shù)和電子測量儀器產(chǎn)生了新概念和新發(fā)展趨勢。

 

　　測試技術(shù)現(xiàn)狀及其存在的問題

 

　　現(xiàn)在人們通過實踐已越來越認(rèn)識到測試技術(shù)的重要性，國內(nèi)測試技術(shù)也已有了很大的發(fā)展，現(xiàn)在已基本上采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計體制.已從CAMAC、PC總線、STD總線向VXI、PXI總線發(fā)展，從堆疊式測試系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化測試系統(tǒng)發(fā)展，并先后研制出國產(chǎn)化VXI模件、VXI測試系統(tǒng)及PXI系統(tǒng)，使我國測試系統(tǒng)技術(shù)水平逐步進(jìn)入國際先進(jìn)行列。

 

　　在航天器、武器系統(tǒng)的單元系統(tǒng)中也設(shè)計了自檢測功能，但在實用的自動測試系統(tǒng)中，尤其在武器系統(tǒng)的測試中，缺少實用的人工智能測試技術(shù)，故障診斷水平低、實用性差、網(wǎng)絡(luò)化水平低。

 

　　從測試體制的變革方面，國內(nèi)尚沒有邊緣掃描技術(shù)和完善的智能內(nèi)裝測試系統(tǒng).因此，與國外存在比較大的差距，國外20世紀(jì)八十年代末，九十年代初即提出了內(nèi)裝測試系統(tǒng)和可測試性概念，隨后研制出了設(shè)備，并制訂出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn).近年來中國測量技術(shù)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.測試技術(shù)行業(yè)目前已經(jīng)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，中國本土測量技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，特別是通用電子測量設(shè)備和汽車電子設(shè)備的研發(fā)方面，與國外先進(jìn)產(chǎn)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(shù)的發(fā)展，為中國的測試測量儀器行業(yè)帶來了新的契機(jī)，加上各級政府日益重視，以及中國自主應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究的快速進(jìn)展，都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動力和機(jī)遇。

 

　　從中國電子信息產(chǎn)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(chǎn)品.擁有中國該領(lǐng)域唯一重點實驗室的中國電子集團(tuán)公司第41研究所，憑借著本土測試領(lǐng)域的龍頭地位，通過屬下的青島興儀電子設(shè)備有限責(zé)任公司，成功地實現(xiàn)了由技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，開發(fā)出了多款具有很高技術(shù)水平的產(chǎn)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(shè)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(jīng)形成比較完整的產(chǎn)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(shè)計方法，突破了高純度微波頻率合成等多項關(guān)鍵技術(shù)；AV3984型微波噪聲分析儀突破了智能微波噪聲源等多項關(guān)鍵術(shù)；AV4022型便捷式射頻頻譜分析儀突破了小型化設(shè)計與制造等關(guān)鍵技術(shù)，還有高性能的AV3600系列的寬帶矢量網(wǎng)絡(luò)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(tuán)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(chǎn)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(biāo)的測試外，還有一個很重要的特點，就是結(jié)合中國數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和特點，保留了很好的可升級性.

 

　　電子測量技術(shù)發(fā)展方向

 

　　電子測量技術(shù)逐步接近國際先進(jìn)水平

 

　　我國測試技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計階段，而且已采用了工業(yè)界先進(jìn)的計算機(jī)I/O總線標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化總線儀器總線相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)，逐步接近國際先進(jìn)水平但如何進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)展的主要內(nèi)容是什么，這是擺在從事測試技術(shù)的每個工程人員需要認(rèn)真思索的問題。

 

　　展望電子測量技術(shù)的未來

 

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，對測量提出了更高的要求?？焖?、實時、精確、自動的測量已成現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展主流。可以說沒有測量就不可能有信號的分析與處理，信息的獲取成為一句空話，基于信息之上的信息技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)就成為了無源之水。而電子測量技術(shù)憑借其諸多優(yōu)勢成為現(xiàn)代測量技術(shù)的主角，在信息獲取與工業(yè)控制方面發(fā)揮著不可替代的作用。

 

　　20世紀(jì)是基于大規(guī)模集成電路發(fā)展的重要時期，它同時也帶來了電子測量儀器技術(shù)的革命。由于大規(guī)模集成電路的大量應(yīng)用，使得現(xiàn)代電子測量儀器體積更小、功能更全面、可靠性更高、功耗更低。同樣，計算機(jī)技術(shù)與軟件技術(shù)的發(fā)展為電子測量本質(zhì)上的飛躍。

 

　　電子測量技術(shù)的發(fā)展趨勢

 

　　網(wǎng)絡(luò)化與模塊化

 

　　由于測量儀器的接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和總線技術(shù)的發(fā)展，電子測量儀器逐漸與計算機(jī)融為一體。多臺測量儀器間的數(shù)據(jù)共享和相互控制通過總線和標(biāo)準(zhǔn)接口與一臺計算機(jī)相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)而實現(xiàn)。同時由于儀器的模塊化，降低了成本，提高了應(yīng)用靈活性，大大優(yōu)化了性價比。

 

　　虛擬軟件化

 

　　從發(fā)展史來看，電子測量儀器經(jīng)歷了從模擬儀器、智能儀器到虛擬儀器的歷程，其中每次飛躍都是以計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為動力。隨著計算機(jī)技術(shù)一日千里的發(fā)展，用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字化動靜態(tài)測試分析的理想終于成為現(xiàn)實。其中的幾個關(guān)鍵技術(shù)包括微機(jī)的精度、速度；模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度、速度；內(nèi)存、硬盤的存儲量和速度；計算機(jī)與A/D的價格問題等都已解決.加之各種功能的專用軟件迅速發(fā)展，一種全新技術(shù)應(yīng)運而生——虛擬儀器（VirtualIstrument，簡稱VI）。VI技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用源于1986年美國NI公司設(shè)計的labview，它是一種基于圖形的開發(fā)、調(diào)試和運行程序的集成化環(huán)境，實現(xiàn)了VI的概念。NI提出的“軟件即儀器”徹底打破了傳統(tǒng)儀器只能由生產(chǎn)廠家定用戶無法改變的局面。

 

　　高度智能化

 

　　隨著尖端科技（如航空航天、武器工程）及高危險性工程的發(fā)展需要，對電子測量技術(shù)的智能程度不斷提高。而近些年計算機(jī)領(lǐng)域的嵌入式技術(shù)發(fā)展為電子測量儀器的智能提升提供了良好的條件。近些年嵌入式芯片層出不窮如FPGA、ARM、CPLD等，它們以高可靠性、高穩(wěn)定性、快速性立即應(yīng)用于電子測量儀器中。這些基于微型計算機(jī)處理技術(shù)的微處理器使測量儀器的測量方法多樣化、測量實時化和高度的智能化。

 

　　由于測量儀器的接口標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一和總線技術(shù)的發(fā)展，電子測量儀器逐漸與計算機(jī)融為一體。多臺測量儀器間的數(shù)據(jù)共享和相互控制通過總線和標(biāo)準(zhǔn)接口與一臺計算機(jī)相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)而實現(xiàn)。同時由于儀器的模塊化，降低了成本，提高了應(yīng)用靈活性，大大優(yōu)化了性價比。

 

　　21世紀(jì)的電子測量儀器隨著芯片技術(shù)和DSP技術(shù)的發(fā)展將達(dá)到前所未有的高性能，隨著計算機(jī)技術(shù)與儀器的進(jìn)一步融合，儀器的易操作性，易升級性，測量能力，數(shù)據(jù)處理和分析能力，都得到了大幅度提高。與此同時，軟件工程與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正越來越多地被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，仿真技術(shù)的發(fā)展也為電子測量提供了更加強(qiáng)大和方便的工具?？傊娮訙y量技術(shù)的發(fā)展是多學(xué)科、多領(lǐng)域發(fā)展的共同結(jié)晶，同時他們之間又相互的為彼此服務(wù)，共同發(fā)展。

 

　　決定國產(chǎn)儀器成敗的13個細(xì)節(jié)問題

 

　　前段時間，中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會理事長關(guān)亞風(fēng)提到：“兩年前，我向多家國產(chǎn)儀器制造商提出了13個儀器設(shè)計過程中的細(xì)節(jié)問題，希望他們能夠給出答案，但是直到今天為止，我沒有得到任何一家國產(chǎn)儀器制造商的反饋。沒辦法，今天借此機(jī)會，我就‘自問自答’來給出這13個問題的答案。”

 

　　這13個細(xì)節(jié)問題集中在儀器研發(fā)過程中的電子電路設(shè)計、材料選擇、光學(xué)設(shè)計等3個環(huán)節(jié)。

 

　　其中，電子電路設(shè)計方面的6個問題包括印刷電路板（PCB）的體電阻和表面電阻、PCB板上焊點的微小電阻和溫度系數(shù)對電橋的影響、焊點熱電偶產(chǎn)生的電動勢以及該電動勢的溫度系數(shù)、插接頭接觸電阻、銅導(dǎo)線電阻的溫度系數(shù)等。

 

　　儀器選材方面的4個問題則包括材料的熱導(dǎo)率、材料的熱膨脹系數(shù)、材料的形變—內(nèi)應(yīng)力和冷流特性、材料的化學(xué)性能等。

 

　　光學(xué)設(shè)計中的3個問題包括光學(xué)玻璃器件內(nèi)的微氣泡和雜質(zhì)、光路器壁的反射、光路密封等。

 

　　乍看之下，這些都是一些微不足道的小細(xì)節(jié)，很容易被儀器設(shè)計人員忽視，“但正是這些小細(xì)節(jié)決定了國產(chǎn)儀器的成敗。”關(guān)亞風(fēng)最后強(qiáng)調(diào)到。

 

　　電子類儀器儀表故障診斷十法（個人經(jīng)驗談）

 

　　儀器儀表電路維修在電子類的公司里從來都是不可缺少的一部分。因為只有通過它才能讓原本不合格的產(chǎn)品最終出廠。然而，維修也是電子公司中最為復(fù)雜的一部分。因為它不僅要運用到許多電子專業(yè)知識，有時也需要有豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。下面就我個人多年來總結(jié)的維修經(jīng)驗與感興趣的朋友分享一下。

 

　　1、敲擊手壓法

 

　　經(jīng)常會遇到儀器運行時好時壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象絕大多數(shù)是由于接觸不良或虛焊造成的。對于這種情況可以采用敲擊與手壓法。

 

　　所謂的“敲擊”就是對可能產(chǎn)生故障的部位，通過小橡皮鎯頭或其他敲擊物輕輕敲打插件板或部件，看看是否會引起出錯或停機(jī)故障。所謂“手壓”就是在故障出現(xiàn)時，關(guān)上電源后對插的部件和插頭和座重新用手壓牢，再開機(jī)試試是否會消除故障。如果發(fā)現(xiàn)敲打一下機(jī)殼正常，再敲打又不正常時，最好先將所有接頭重插牢再試，若傷腦筋不成功，只好另想辦法了。

 

　　2、觀察法

 

　　利用視覺、嗅覺、觸覺。某些時候，損壞了的元件會變色、起泡或出現(xiàn)燒焦的斑點；燒壞的器件會產(chǎn)生一些特殊的氣味；短路的芯片會發(fā)燙；用肉眼也能觀察到虛焊或脫焊處。

 

　　3、排除法

 

　　所謂的排除法是通過拔插機(jī)內(nèi)一些插件板、器件來判斷故障原因的方法。當(dāng)拔除某一插件板或器件后儀表恢復(fù)正常，就說明故障發(fā)生在那里。

 

　　4、替換法

 

　　要求有兩臺同型號的儀器或有足夠的備件。將一個好的備品與故障機(jī)上的同一元器件進(jìn)行替換，看故障是否消除。

 

　　5、對比法

 

　　要求有兩臺同型號的儀表，并有一臺是正常運行的。使用這種方法還要具備必要的設(shè)備，例如，萬用表、示波器等。按比較的性質(zhì)分有，電壓比較、波形比較、靜態(tài)阻抗比較、輸出結(jié)果比較、電流比較等。

 

　　具體方法是：讓有故障的儀表和正常儀表在相同情況下運行，而后檢測一些點的信號再比較所測的兩組信號，若有不同，則可以斷定故障出在這里。這種方法要求維修人員具有相當(dāng)?shù)闹R和技能。

 

　　6、升降溫法

 

　　有時，儀表工作較長時間，或在夏季工作環(huán)境溫度較高時就會出現(xiàn)故障，關(guān)機(jī)檢查正常，停一段時間再開機(jī)又正常，過一會兒又出現(xiàn)故障。這種現(xiàn)象是由于個別IC或元器件性能差，高溫特性參數(shù)達(dá)不到指標(biāo)要求所致。為了找出故障原因，可采用升降溫法。

 

　　所謂降溫，就是在故障出現(xiàn)時，用棉纖將無水酒精在可能出故障的部位抹擦，使其降溫，觀察故障是否消除。所謂升溫就是人為地將環(huán)境溫度升高，比如用電烙鐵放近有疑點的部位（注意切不可將溫度升得太高以致?lián)p壞正常器件）試看故障是否出現(xiàn)。

 

　　7、騎肩法

 

　　騎肩法也稱并聯(lián)法。把一塊好的IC芯片安在要檢查的芯片之上，或者把好的元器件（電阻電容、二極管、三極管等）與要檢查的元器件并聯(lián)，保持良好接觸，如果故障出自于器件內(nèi)部開路或接觸不良等原因，則采用這種方法可以排除。

 

　　8、電容旁路法

 

　　當(dāng)某一電路產(chǎn)生比較奇怪的現(xiàn)象，例如顯示器混亂時，可以用電容旁路法確定大概出故障的電路部分。將電容跨接在IC的電源和地端；對晶體管電路跨接在基極輸入端或集電極輸出端，觀察對故障現(xiàn)象的影響。如果電容旁路輸入端無效而旁路它的輸出端時故障現(xiàn)象消失，則確定故障就出現(xiàn)在這一級電路中。

 

　　9、狀態(tài)調(diào)整法

 

　　一般來說，在故障未確定前，不要隨便觸動電路中的元器件，特別是可調(diào)整式器件更是如此，例電位器等。但是如果事先采取復(fù)參考措施（例如，在未觸動前先做好位置記號或測出電壓值或電阻值等），必要時還是允許觸動的。也許改變之后有時故障會消除。

 

　　10、隔離法

 

　　故障隔離法不需要相同型號的設(shè)備或備件作比較，而且安全可靠。根據(jù)故障檢測流程圖，分割包圍逐步縮小故障搜索范圍，再配合信號對比、部件交換等方法，一般會很快查到故障之所在。

 

　　官網(wǎng)：www.h5368.cn

 

　　編輯：中控儀表