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数字技术是未来仪器的助推器

  • 发布日期:2009-11-19      浏览次数:2247
    •        电子测量仪器的演化与发展从总体上看沿着两条主线展开。一是从所采用的技术上看,经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器的发展过程;二是从仪器结构(可扩展性)和实现形式上看,经历了单台仪器、模块化仪器和虚拟仪器的发展过程。这两条发展主线的技术基础都是微电子技术、数字信号处理技术、计算机技术,并随这些技术的发展以及深层次的逐渐结合而发展。 

        但无论仪器zui终如何发展,任何一台仪器测量系统都可概括为以下三个功能组块:信号采集(包括传感器电路、信号调理电路)、信号分析与处理、结果表达与输出。一个具体的仪器各部分或许有增有减,总的架构概莫能外。 

        不同仪器针对的测量对象不同,传感器的形式也不同,但传感器的作用相同,即把自然界的模拟量转换成电信号(电压或电流);信号变换和调理电路对来自传感器的电信号进行放大、衰减、变换(包括变频、检波等)、滤波以及调整到适合于AD转化的状态。在可以预见的未来,各种传感器、放大器、变换器还是模拟器件的领地。其中,传感器是关键:传感器决定了仪器的应用范围;AD转换器与信号变换调理电路共同决定仪器频带宽度和测量精度,当然AD的作用更为关键。 

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        信号处理部分的数字化、软件化是仪器发展的必然选择,也是虚拟仪器的发展基础。测量就是对信息的提取,而通过时域采样获得的数字信号中包含有大多数所需要的测量信息,从未来技术发展讲,如何实时地将这些信息有效地提取出来是新一代测量仪器发展的瓶颈之一。 

        对测量对象进行数字信号处理,参数设置灵活,不引人额外的处理过程噪声,可以扩大动态范围和提高测量精度,同时增强了仪器的稳定性、可靠性、灵活性。数字信号处理技术的应用,大大拓展了仪器的功能,仪器功能大小更多地取决于仪器的数字信号处理能力。强大的处理能力对同一被测信号进行不同形式的表征,让测试者从不同的角度观测同一信号,迅速达到测试目的。信号处理技术的应用,也大大拓展了仪器的使用范围,仪器的使用已涉及到日常生活、工农业生产、军事、航天等领域的各个方面。信号处理部分是发展zui快、技术水平也zui高的领域,在相当大的程度上决定一个国家的仪器水平,是行业核心竞争力的集中体现。 

        另外高速ADC也是决定未来测试仪器、特别是电子测试仪器发展方向的重要因素,目前高速ADC的采集带宽已开始进入微波波段,这对目前微波仪器的技术体制将会产生越来越大的影响。但高速ADC的技术对一个国家整体技术水平,特别对IC技术水平有着极大的依赖关系,目前这方面的技术几乎全被美国垄断,这一点对国内仪器发展的定位有着不可忽视的影响。 


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