中国地质大学(武汉)(2013秋)电子测量技术课程报告——电子测量仪器的现状与前景综述指导教师：宋俊磊院系：机械与电子信息学院班级：076111学号：2011100姓名：电子测量仪器的现状与前景中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院湖北武汉430000摘要科学技术及工业的发展，促进了电子测量技术的迅速发展，使得电子测量仪器范围和经度都有了很大的提升，同时，也对测量技术和测量仪器等提出更好的要求。

电子测量仪器广泛应用在国民经济各个领域，是国民生产发展、技术进步必需的条件。

然而，电子测量仪器的现状并不能满足要求，它的发展道路仍然很漫长、市场需求量也很大、发展前景十分广阔关键词电子测量仪器现状发展Status and prospects of electronic measuring instrumentsSchool of Mechanical and Electronic Information, ChinaUniversity of Geosciences Hubei Wuhan 430000Development of science and technology and industry, and promote the rapid development of electronic measurement technology makes electronic measuring instruments and longitude range has been greatly improved, but also on measurement techniques and measuring instruments made better requirements. Electronic measuring instrument widely used in various fields of national economy, the national product development, technological advances necessary conditions. However, the status of electronic measuring instrument does not meet the requirements, it is still a very long road of development, market demand is also great, very broad prospects for development.1.引言电子测量是泛指以电子技术为基础手段的一种测量技术。

它是测量学和电子学相互结合的产物。

电子测量除具体运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，这种测量方法往往更加方便、快捷、准确，有时是用用其他测量方法不可替代的。

因此，电子测量不仅用于电学这专业，也广泛用于物理学，化学，机械学，材料学，生物学，医学等科学领域及生产、国防、交通、通信、商业贸易、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。

近几十年来计算机技术和微电子技术的迅猛发展为电子测量和测量仪器增添了巨大活力。

电子计算机尤其是尤其是微型计算机与电子测量仪器相结合，构成了一代崭新的仪器和测试系统，即人们通常所说的“智能仪器”和“自动测试系统”，它们能够对若干电参数进行自动测量，自动量程选择，数据记录和处理，数据传输，误差修正，自检自校，故障诊断及在线测试等，不仅改变了若干传统测量的概念，更对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大的推动作用。

现在，电子测量技术（包括测量理论、测量方法、测量仪器装置等）已成为电子科学领域重要且发展迅速的分支学科。

2.电子测量仪器的发展史随着电子测量技术的产生与发展，电子测量仪器应运而生，其发展可追溯到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。

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，使得电子测量仪器体积更小，而且同时又拓展了测量范围，提高了测量经度。

现在很多测量仪器基本都是由集成电路组成，而且具备一些智能化和网络化的特点。

3. 电子测量仪器现状3.1 概念广义的电子测量仪器是指利用电子技术进行的测量分析的仪器，是测量仪器的一大类别。

按照测量仪器的功能，电子测量仪器可分为专用和通用两大类。

专用电子测量仪器是为特定的目的而专门设计制作的，适用于特定对象的测量，例如，光纤测试仪器专用于测试光纤的特性，通信测试仪器专用于测试通信线路及通信过程中的参数。

通用电子测量仪器是为了测量某一个或某一些基本电参量而设计的，适用于多种电子测量。

3.2 现有技术现在人们通过实践已越来越认识到测试技术的重要性，国内测试技术也已有了很大的发展，现在已基本上采用了标准化、模块化设计体制。

已从CAMAC、PC总线、STD总线向VXI、PXI 总线发展，从堆叠式测试系统向标准化、模块化测试系统发展，并先后研制出国产化VXI模件、VXI测试系统及PXI系统，使我国测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。

3.3 PXI──测量技术的生力军图1 基于PXI总线的宽带频率计原理图PXI是PCIeXtensionsfor Instrumentation 的缩写。

直观地说，CompactPCI + Extensions for Instrumentation = PXI。

对于PXI的发展，首先要提到制订并推广PXI规格的组织——PXISA (PXI System Alliance)。

PXISA于1997年成立，同年推出了1.0版的PXI规格。

随着PXISA的接受度提高，以及PXI标准的不断完善，PXI 的规格和相关产品也逐渐走向了标准化的道路。

1998年，PXI被定为工业标准，PXI开始快速而稳健地发展。

2000年时，PXISA又推出了PXI 2.0版，并于2013年2月将规格更新至2.1版。

为更适于工业应用，PXI总线方式为PCI 总线内核技术增加了成熟的技术规范和要求，增加了多板同步触发总线的技术规范，以便使用于相邻模块的高速通讯局总线。

PXI还具有高度的可扩展性：PXI具有8个扩展槽，通过使用PCI-PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽，而台式PCI系统只有3~4个扩展槽，台式PC的性能价格比和PCI总线面向仪器领域的扩展优势结合起来，便形成了出色的虚拟仪器平台。

PXI的规格区分为硬件与软件两个部分。

其中硬件部分是基于CompactPCI的规格，也就是PICMG2.0，建构于CompactPCI的机构规格与PCI的电气规格之上，加上仪器上所需要的电气信号延伸，即是所谓PXI的规格。

所以，PXI 的数据传输速率的峰值在33MHz、32 bit的总线上，可达132MB/s；在66 MHz、64 bit的总线上更可高达528MB/s，远远高于GPIB与VXI 接口的传输速率。

PXI总线仪器具有体积小、性能高、成本低、适用测量和自动化系统平台等特点[1]。

与其他的总线规格相比，PXI于软件上对系统控制模块与周边模块作了规范。

例如：PXI 周边模块的厂商，必须提供可使用于MicrosoftWindows上的驱动程序，而PXI控制模块则必须基于80x86架构，并可支持MicrosoftWindows。

随着各式操作系统的接受度提高，未来将可能加入PXI软件的规格制订。

除了对软件架构上的规范外，PXI也制订了硬件描述档案的规格，系统操作人员可以利用这些档案，透过软件管理PXI系统上的模块。

PXI的仪器延伸信号，提供了各PXI模块之间的一个硬件的管道，不需经过软件的监督，PXI的模块可实时地在此管道上利用硬件的信号互相沟通。

如此可以减低CPU的负担，并加速软件程序的执行。

并且基于x86架构与广泛采用的Windows，可以有效降低PXI产品的学习曲线与购入成本。

多重的PXI模块选择，搭配不同机箱，使得PXI可以符合各种应用需求，并且易于维护。

如此丰富的产品使得PXI目前已在汽车测试、半导体测试、功能性测试、航空设备测试以及军事等诸多领域得到了广泛的应用。

随着PXISA的接受度提高，以及全球众多厂商的加入，PXI已不会让客户有被单一厂商绑住规格的忧虑，且市场上有超过600种不同的PXI模块问世。

根据FrostandSullivan的估计，在国际上，PXI市场于2003~2005年的成长率分别为37%、28%、23%，成长率远超过PC或工业计算机测量应用的数字。

而在国内，相关厂商也开始利用PXI这个契机迅速扩大市场占有率，其中较为突出的是研祥智能科技股份有限公司。

为了适应测量科技的发展需要，为了满足仪器、仪表开发商对开发板卡的需求，研祥近年来不断的加大在PXI上的研发投资力度，现在已有多个型号几十个产品可供用户选择。

可以看到，随着测量技术的进步和更多厂商的参与，PXI将迎来一个更加开放也更具效率的测量科技新时代。

3.4 测量技术优势与其它的测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点：（1）测量频率范围宽，电子测量能工作在这样宽的频率范围，这就使它的应用范围很广。

（2）测量的准确度高。

电子仪器的准确度通常可比其它测量仪器高很多。

特别是对频率和时间的测量，由于采用了原子频标和原子秒作为基准，使误差减小到极小量级，这是目前人类在测量准确度方面达到的最高标准。

（3）测量速度快。

电子测量由于是通过电子运动和电磁波的传播来进行工作的，因此具有其它测量方法通常无法类比的高速度。

（4）易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰、直观。

由于可以把电子仪器或与其它连接的传感器放到人类不便长期停留或无法到达的区域去进行遥测，而且可在被测对象正常工作的情况下进行测量。

4．电子测量仪器应用前景如今，电子技术发展的速度几乎是让人目不暇接。

从SoC到SIP，从DSL到WiMAX，人们几乎每天都在不停地接受新概念；3G技术还未完全解决，人们已经开始讨论B3G的部署，围绕4G的各种技术已成为研究的新热点。

那么测试技术能否跟得上应用的发展？未来的测量技术又会有怎样的发展？进入21世纪以来，科学技术的发展已难以用日新月异来描述。