
1.電子測量儀器概述
1.1電子測量儀器基本概念
電子測量儀器是以電子信息技術(shù)為基礎(chǔ),將電子測量技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、先進制造技術(shù)等技術(shù)融合集成在單臺設(shè)備或多臺設(shè)備,所形成的檢測裝置(系統(tǒng))。通過捕獲被測設(shè)備、器件、材料的電信號、光信號、電磁信號等物理參量變化,從而獲取和分析設(shè)備參數(shù)及運行狀態(tài)。具有測量頻率范圍寬、量程寬、方便靈活、速度快,以及能夠與人工智能等新一代信息技術(shù)深度融合等特點。
在當前我國制造業(yè)向高端化智能化綠色化轉(zhuǎn)型的背景下,電子測量技術(shù)對工藝提升、質(zhì)量控制等方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
1.2電子測量儀器關(guān)鍵器部件與技術(shù)
1.2.1高端測量芯片
芯片是電子測量儀器的核心,其采購額占比占據(jù)電子測量儀器的35%~45%。由于電子測量儀器所需芯片種類眾多、功能和性能不同、芯片研發(fā)投入大且研發(fā)周期長,多數(shù)電子測量儀器企業(yè)選擇與相關(guān)芯片設(shè)計廠商合作設(shè)計制造芯片,部分企業(yè)也選擇自行設(shè)計研發(fā)匹配本品牌測量儀器的專用模擬前端芯片、專用ADC、專用數(shù)字信號處理芯片、專用寬帶差分探頭放大器芯片、微波射頻芯片等,通過優(yōu)化芯片布局提升測量儀器的整體測量精度、抗干擾能力以及運算速度。高
性能的ADC、DAC、FPGA芯片為沖擊中高端電子測量儀器市場奠定堅實基礎(chǔ),能夠?qū)﹄娮訙y量儀器產(chǎn)品性能提升、產(chǎn)品系統(tǒng)集成度提高和降低生產(chǎn)成本等方面起到關(guān)鍵作用。
1.2.2高端測量部件
具有寬頻帶、高頻率、高性能、高穩(wěn)定性、低噪聲特點的電子測量儀器部件,是支撐微波/毫米波通信測試、復雜電磁環(huán)境模擬測試、芯片測試等精密測量的重要保障。例如,使用良好的合金材料、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工工藝的高端微波部件,可有效減小電子測量儀器/測試系統(tǒng)的體積、重量、功耗和熱耗,并提升可靠性和抗強電磁干擾能力;此外,其功率和相位隨著溫度的變化波動微小,使得電子測量儀器/測試系統(tǒng)的環(huán)境控制要求大幅降低。
1.2.3軟件與算法
電子測量軟件技術(shù)主要包括信號處理、校準、數(shù)據(jù)分析等算法。信號處理算法用于對采集到的信號進行濾波、去噪、放大等處理,以提高信號的質(zhì)量和準確性;校準算法用于對儀器進行校準,消除儀器本身的誤差和偏差,提高測量的精度和可靠性;數(shù)據(jù)分析算法用于對處理后的數(shù)據(jù)進行進一步的分析和處理,提取出有用的信息,為測量結(jié)果提供支撐。
國內(nèi)外主流測試軟件均具備測試環(huán)境拓撲描述、測試監(jiān)控、測試腳本開發(fā)、測試數(shù)據(jù)設(shè)計、測試執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與展示、測試結(jié)果分析等功能,基于此類開發(fā)工具可以實現(xiàn)半實物仿真測試軟件的開發(fā)與部署。
1.3電子測量儀器產(chǎn)品
電子測量儀器產(chǎn)品類目眾多,按儀器功能劃分,主要分為信號發(fā)生類儀器、信號分析類儀器、基本電量測量類儀器、元器件測試類儀器、網(wǎng)絡(luò)與通信測試類儀器、太赫茲及光電測試類儀器、電源及電源測試類儀器、模塊化儀器及自動測試系統(tǒng)、輔助測量裝置。
1.3.1信號發(fā)生類儀器
信號發(fā)生類儀器通過產(chǎn)生各種幅度、頻率、相位可變的仿真信號或激勵信號,實現(xiàn)對其他電子設(shè)備(如放大器、濾波器、接收器和發(fā)射器等)的測試和校準。主要用于測試放大器(通過將信號發(fā)生器連接到放大器的輸入端,可以測試放大器的增益、帶寬和失真等參數(shù))、校準濾波器(通過將信號發(fā)生器連接到濾波器的輸入端,可以校準濾波器的中心頻率、通帶和阻帶等參數(shù))、測試接收器和發(fā)射器(通過將信號發(fā)生器連接到接收器或發(fā)射器的輸入端,可以測試其接收或發(fā)送的信號質(zhì)量和性能)、研究信號處理算法(通過產(chǎn)生各種類型的信號,可以研究和測試各種信號處理算法的性能和效果)等任務(wù)。
1.3.2信號分析類儀器
信號分析類儀器通過接收并分析模擬信號或數(shù)字信號,提供波形顯示、頻譜分析、頻率測量、功率測量等功能,實現(xiàn)
對各種類型信號的測量和分析,幫助評估信號的特性和性能。主要用于測量和分析無線通信系統(tǒng)中的信號質(zhì)量和性能指標,如信號強度、調(diào)制度、頻率偏移;掃描和分析無線電頻譜,檢測和識別不同頻段的信號源;對音頻信號進行頻譜分析、失真測量和噪聲分析;對射頻信號進行頻譜分析、功率測量和調(diào)制分析等任務(wù)。

