時間:2022-09-08 11:31:21
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一、成功研制出微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀
我們已經(jīng)成功地研制了被稱為“世界電子測量儀器之王”的微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。隨著我國新體制電子信息系統(tǒng)和新式武器裝備的發(fā)展,占領(lǐng)和利用有限的頻譜資源已經(jīng)成為高新技術(shù)發(fā)展和軍事電子技術(shù)及裝備發(fā)展的一個重要特點,其中充分利用頻譜資源中的電磁波幅度、頻率、相位和極化信息是現(xiàn)代電子裝備的核心特點。而現(xiàn)代電子裝備的發(fā)展又急需能同時獲得被測對象的幅度、相位和群時延特性的高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。特別是雷達相控陣列技術(shù)的普遍應(yīng)用,對相位和群時延特性的測試要求越來越高,因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀便成為現(xiàn)代電子裝備必備的、關(guān)鍵的測試設(shè)備,是其他測試設(shè)備無法取代的重要檢測手段。另外微波毫米波有源器件CAD技術(shù)正在日益普及,而有源CAD的基礎(chǔ)是提取有源器件的S參數(shù),當前只有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有能力同時獲得有源器件的S參數(shù),使CAD的設(shè)計結(jié)果更接近于實際應(yīng)用。除此之外,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要作用。另外,以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心可以組成天線、RCS、大功率、T/R組件等自動測試系統(tǒng),因此它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹欠浅V闊的。
為了適應(yīng)我國的急需,信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所已成功研制成高水平的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,該儀器的突出特點主要有以下幾個方面:
1.工作頻帶寬,一次掃描即可完成45MHz~40GHz全頻段幅頻特性和相頻特性的測量。
2.測量精度高,由于采用誤差修正技術(shù),大大減小了系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響,即使采用非理想的硬件電路,也能獲得高精度測量。
3.大動態(tài)范圍,由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用高靈敏度幅相接收機技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù),提高了小信號測試靈敏度,拓展了測試動態(tài)范圍。
4.高速實時測試,由于采用了嵌入式高速計算機技術(shù),將測量校準、測量控制、誤差修正、顯示控制等過程程序化、軟件化,提高了自動化程度和測試速度,使實時測量成為可能。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所,經(jīng)過多年的艱苦努力,該所研制的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已實現(xiàn)系列化和家庭化,有十多個型號可供用戶選擇,包括同軸和波導(dǎo)校準件在內(nèi)的測試附件齊全,配套性強,能夠滿足不同層次用戶的測試要求,其頻率范圍可在0.0003~110GHz內(nèi)選用。
國產(chǎn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制成功,使我國矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計和制造水平跨入了世界先進行列,成為繼美國之后世界上第二個掌握此項技術(shù)的國家,產(chǎn)品的技術(shù)水平和品種可以與國外同類產(chǎn)品相比,同時通過對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制,掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測量技術(shù)和自動測試系統(tǒng)。
二、掌握了調(diào)制域測試技術(shù),研制成功調(diào)制域分析儀
調(diào)制域測試技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的測試技術(shù)領(lǐng)域,它與過去我們熟知的時域測試、頻域測試成為目前的“三域”測試技術(shù)。時域測試是測量輸入信號隨時間而變化的信號值,是信號幅度與時間的關(guān)系。頻域測試是測量輸入信號隨頻率而變化的信號值,是信號幅度與頻率的關(guān)系。調(diào)制域測試是測量輸入信號隨時間而變化的頻率值,所產(chǎn)生的顯示圖形代表信號的調(diào)制域,是信號的頻率值與時間的關(guān)系。調(diào)制域測試技術(shù)是一門新興的非常重要的而技術(shù)難度又非常大的測試技術(shù),這主要取決于科學(xué)技術(shù)和電子裝備的飛速發(fā)展。大家知道,過去大多數(shù)電子信息傳送的是幅度變化信息,現(xiàn)在轉(zhuǎn)向傳送數(shù)字信息以后,信息越來越多地作為數(shù)字脈沖之間的定時或相位關(guān)系的方式傳送出去,單單使用示波器或頻譜儀這類的以幅度為基礎(chǔ)的儀器,就不能滿足表征這些數(shù)字信號需要了。于是提出了相位數(shù)字化新方法。這種方法非常適合測量定時信號、相位編碼信號或頻率編碼信號。調(diào)制域測試技術(shù)的出現(xiàn),必將對眾多的測試問題做出新貢獻。事實已經(jīng)證明,調(diào)制域分析技術(shù),在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域成為一種不可或缺的測試技術(shù),尤其是在軍事電子測試領(lǐng)域更有其重要的意義。
譬如,隨著綜合業(yè)數(shù)字網(wǎng)和同步光纖網(wǎng)絡(luò)等新的數(shù)字通信技術(shù)進入主流電話系統(tǒng),其高速傳輸速率應(yīng)用傳統(tǒng)的測試手段已經(jīng)不能精確地測量傳輸信號;再有通信傳輸中晃動的精確測量,是傳輸中至關(guān)重要的一個問題。由于調(diào)制域分析技術(shù)可以進行二百萬次/秒,64000次背對背的頻率測量,因而它是當今唯一能直接顯示隨時間而變化的晃動技術(shù);再有,調(diào)制域分析技術(shù)在軍事上具有其獨特的應(yīng)用,由于它可以測量、分析迅速變化的頻率、時間間隔或相位關(guān)系函數(shù),因此調(diào)制域分析技術(shù)可對這種信號進行調(diào)諧,以達到電子裝備的最佳性能,以雷達而言,可以消除其盲點,減少目標運動的負效應(yīng),改善雷達系統(tǒng)的作用距離和分辨率。此外,調(diào)制域分析儀還非常適合設(shè)計防抱死制動系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)懸浮系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、防撞雷達、各種各樣的航天和防御系統(tǒng)等??傊{(diào)制域分析技術(shù)是可以用來加速設(shè)計和表征諸如雷達、電子戰(zhàn)、監(jiān)控系統(tǒng)、擴頻通信等的工作和性能特征。
南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司已經(jīng)研制成10Hz~2.5GHz的調(diào)制域分析儀,達到國外同類產(chǎn)品的水平,填補了國內(nèi)空白,為我國跳頻領(lǐng)域的電子設(shè)備和軍事裝備提供了低于國外價格1/3~1/2的測試手段。為了更好地滿足測試需要,下一步將繼續(xù)研制更高頻率的調(diào)制域分析儀。三、VXI總線技術(shù)取得重大進展
VXI總線技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國,應(yīng)用于美國空軍電子測量儀器。VXI總線將VME總線和GPIB結(jié)合起來構(gòu)成一個新的標準,這種模塊式儀器平臺可以滿足未來儀器應(yīng)用的需要,使電子測量儀器和系統(tǒng)步入一個新的發(fā)展時期。VXI總線是一個新的行業(yè)標準接口母線,是一種完全開放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品(模塊、插卡式)的行業(yè)標準。這個標準的推出有三個原因:一是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求,二是多廠家的儀器缺乏互聯(lián)性,三是軍方的需要,而且這是最重要的一個方面。軍方需求什么?一是軍用電子測量儀器戰(zhàn)爭現(xiàn)場所強調(diào)的便攜性,VXI可以大大減小設(shè)備的體積和重量;二是大大提高測試速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是測試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高;四是價格適中;五是有利于充分發(fā)揮計算機的作用。
這個新的總線標準,在美國應(yīng)用之后,我國各界都非常欣賞,研究者眾多。我國經(jīng)過幾年的探索,已經(jīng)取得了較大的進展,在若干方面實現(xiàn)了具體的應(yīng)用。如成都電子科技大學(xué)測試技術(shù)及儀器研究所CAD研究室研制的VXI總線測試軟件平臺是我國VXI測試技術(shù)的重大突破,其主要技術(shù)指標:1.硬件環(huán)境:內(nèi)嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI轉(zhuǎn)換器;有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口,還有打印機和UPS等其它必要外設(shè)。2.軟件環(huán)境:Windows98操作系統(tǒng);支持標準模塊驅(qū)動器(VISA32)。3.軟件特性:可編輯的圖形化編程環(huán)境;可自定義的虛擬面板;豐富的數(shù)據(jù)處理函數(shù);開放的外部程序接口;同時管理VXI、GPIB、1553B、RS232儀器和模塊;方便使用的幫助系統(tǒng)。該研究成果已應(yīng)用于“XXX型號遠程雷達綜合測試系統(tǒng)”、“火控雷達綜合測試系統(tǒng)”和各種裝備的VXI總線自動測試系統(tǒng)中。
四、電子測試儀器向毫米波推進
眾多民用和軍用電子裝備都在向毫米波發(fā)展,特別是在軍事方面,其發(fā)展更為迅速。預(yù)計未來電子戰(zhàn)系統(tǒng)的信號環(huán)境將達100~200萬個脈沖/秒,裝備系統(tǒng)可能要執(zhí)行幾十億條指令,目前集成電路的處理能力還不能滿足軍用電子設(shè)備的要求,這將影響新一代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力,為此必須發(fā)展超高速集成電路(VHSIC)。于是集成電路的測試將從幾十萬門/芯片升至幾百萬門/芯片,其測試難度相應(yīng)地大幅度增加。鑒于“現(xiàn)代戰(zhàn)爭的勝利屬于能駕馭電磁頻譜的一方”,因此從80年代起,美、蘇等國就將毫米波技術(shù)納入新式武器裝備研制計劃。由于微波/毫米波單片集成電路(MIMIC)能夠在一個基片上制作出寬帶接收機或?qū)拵Чβ式M件,從而能做出重量小于25磅,體積小于90立方英寸,能隨1000g沖擊加速度的小型寬帶靈巧的投擲式干擾機和多倍頻程相控陣干擾單元。但是從若干年的研究看,測試技術(shù)已成為制約MIMIC進一步發(fā)展和提高的瓶頸。因此近幾年我們電子儀器重視向毫米波發(fā)展。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S參數(shù)測試裝置及校準件,與主機一起可以進行三毫米波段的幅度和相位精確量;頻譜儀的毫米波擴頻模塊與該所研制的高性能頻譜分析儀一起組成系統(tǒng)可實現(xiàn)9kHz~110GHz頻段的頻譜分析;毫米波功率計探頭系列與主機一起實現(xiàn)了微波/毫米波功率的直接測量。南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司研制完成的EE3395型毫米波頻率計數(shù)器,其頻率測量范圍達10Hz~110GHz,該產(chǎn)品可廣泛用于毫米波電子對抗系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備、高精度雷達及射電天文等領(lǐng)域。
五、通信測量儀器達到高技術(shù)水平
通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度超過了人們的想象,所以我們必須適應(yīng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以最快的速度發(fā)展我國的通信電子測量儀器。近幾年成都前鋒電子儀器廠研制完成了無線尋呼檢測儀、電臺綜合測試儀、數(shù)字微波通信測試儀;信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所研制完成了誤碼測試儀、數(shù)字傳輸/數(shù)據(jù)通信分析儀、七號信令測試儀等。這些產(chǎn)品都達到了二十世紀末國際先進水平。
六、數(shù)字化儀器迅速發(fā)展
近幾年,數(shù)字化儀器在迅速發(fā)展,我國也在不斷研究推出各種新型數(shù)字化儀器,譬如數(shù)字示波器、數(shù)字調(diào)制裝置、數(shù)字化函數(shù)/任意波形發(fā)生器、數(shù)字化頻率計數(shù)器等眾多產(chǎn)品。其中四川川嘉電子有限公司的數(shù)字化視音頻測量儀,是把若干硬件功能軟件化的電子測量儀器,除去眾多的基本測量功能外,還可以進行遠距離傳輸和測量,測量23個視頻項目和4個音頻項目,現(xiàn)為我國廣電系統(tǒng)選定的最佳儀器。
其他諸如在光通信測試儀方面,合成信號源方面,VXI總線儀器模塊方面、聲學(xué)測量儀器方面等等,都研制出不少二十世紀末國際水平的產(chǎn)品,但與信息技術(shù)的飛速發(fā)展相比,我國電子測量儀器必須瞄準世界技術(shù)的發(fā)展方向,做出與信息技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的一流的電子測量儀器產(chǎn)品。
中國電子測量儀器經(jīng)過40多年的發(fā)展,為我國國民經(jīng)濟、科學(xué)教育、特別是國防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻。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,我國電子測量儀器在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進展,為我國電子測量儀器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。
一、成功研制出微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀
我們已經(jīng)成功地研制了被稱為“世界電子測量儀器之王”的微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。隨著我國新體制電子信息系統(tǒng)和新式武器裝備的發(fā)展,占領(lǐng)和利用有限的頻譜資源已經(jīng)成為高新技術(shù)發(fā)展和軍事電子技術(shù)及裝備發(fā)展的一個重要特點,其中充分利用頻譜資源中的電磁波幅度、頻率、相位和極化信息是現(xiàn)代電子裝備的核心特點。而現(xiàn)代電子裝備的發(fā)展又急需能同時獲得被測對象的幅度、相位和群時延特性的高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。特別是雷達相控陣列技術(shù)的普遍應(yīng)用,對相位和群時延特性的測試要求越來越高,因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀便成為現(xiàn)代電子裝備必備的、關(guān)鍵的測試設(shè)備,是其他測試設(shè)備無法取代的重要檢測手段。另外微波毫米波有源器件CAD技術(shù)正在日益普及,而有源CAD的基礎(chǔ)是提取有源器件的S參數(shù),當前只有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有能力同時獲得有源器件的S參數(shù),使CAD的設(shè)計結(jié)果更接近于實際應(yīng)用。除此之外,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要作用。另外,以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心可以組成天線、RCS、大功率、T/R組件等自動測試系統(tǒng),因此它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹欠浅V闊的。
為了適應(yīng)我國的急需,信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所已成功研制成高水平的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,該儀器的突出特點主要有以下幾個方面:
1.工作頻帶寬,一次掃描即可完成45MHz~40GHz全頻段幅頻特性和相頻特性的測量。
2.測量精度高,由于采用誤差修正技術(shù),大大減小了系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響,即使采用非理想的硬件電路,也能獲得高精度測量。
3.大動態(tài)范圍,由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用高靈敏度幅相接收機技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù),提高了小信號測試靈敏度,拓展了測試動態(tài)范圍。
4.高速實時測試,由于采用了嵌入式高速計算機技術(shù),將測量校準、測量控制、誤差修正、顯示控制等過程程序化、軟件化,提高了自動化程度和測試速度,使實時測量成為可能。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所,經(jīng)過多年的艱苦努力,該所研制的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已實現(xiàn)系列化和家庭化,有十多個型號可供用戶選擇,包括同軸和波導(dǎo)校準件在內(nèi)的測試附件齊全,配套性強,能夠滿足不同層次用戶的測試要求,其頻率范圍可在0.0003~110GHz內(nèi)選用。
國產(chǎn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制成功,使我國矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計和制造水平跨入了世界先進行列,成為繼美國之后世界上第二個掌握此項技術(shù)的國家,產(chǎn)品的技術(shù)水平和品種可以與國外同類產(chǎn)品相比,同時通過對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制,掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測量技術(shù)和自動測試系統(tǒng)。
二、掌握了調(diào)制域測試技術(shù),研制成功調(diào)制域分析儀
調(diào)制域測試技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的測試技術(shù)領(lǐng)域,它與過去我們熟知的時域測試、頻域測試成為目前的“三域”測試技術(shù)。時域測試是測量輸入信號隨時間而變化的信號值,是信號幅度與時間的關(guān)系。頻域測試是測量輸入信號隨頻率而變化的信號值,是信號幅度與頻率的關(guān)系。調(diào)制域測試是測量輸入信號隨時間而變化的頻率值,所產(chǎn)生的顯示圖形代表信號的調(diào)制域,是信號的頻率值與時間的關(guān)系。調(diào)制域測試技術(shù)是一門新興的非常重要的而技術(shù)難度又非常大的測試技術(shù),這主要取決于科學(xué)技術(shù)和電子裝備的飛速發(fā)展。大家知道,過去大多數(shù)電子信息傳送的是幅度變化信息,現(xiàn)在轉(zhuǎn)向傳送數(shù)字信息以后,信息越來越多地作為數(shù)字脈沖之間的定時或相位關(guān)系的方式傳送出去,單單使用示波器或頻譜儀這類的以幅度為基礎(chǔ)的儀器,就不能滿足表征這些數(shù)字信號需要了。于是提出了相位數(shù)字化新方法。這種方法非常適合測量定時信號、相位編碼信號或頻率編碼信號。調(diào)制域測試技術(shù)的出現(xiàn),必將對眾多的測試問題做出新貢獻。事實已經(jīng)證明,調(diào)制域分析技術(shù),在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域成為一種不可或缺的測試技術(shù),尤其是在軍事電子測試領(lǐng)域更有其重要的意義。
譬如,隨著綜合業(yè)數(shù)字網(wǎng)和同步光纖網(wǎng)絡(luò)等新的數(shù)字通信技術(shù)進入主流電話系統(tǒng),其高速傳輸速率應(yīng)用傳統(tǒng)的測試手段已經(jīng)不能精確地測量傳輸信號;再有通信傳輸中晃動的精確測量,是傳輸中至關(guān)重要的一個問題。由于調(diào)制域分析技術(shù)可以進行二百萬次/秒,64000次背對背的頻率測量,因而它是當今唯一能直接顯示隨時間而變化的晃動技術(shù);再有,調(diào)制域分析技術(shù)在軍事上具有其獨特的應(yīng)用,由于它可以測量、分析迅速變化的頻率、時間間隔或相位關(guān)系函數(shù),因此調(diào)制域分析技術(shù)可對這種信號進行調(diào)諧,以達到電子裝備的最佳性能,以雷達而言,可以消除其盲點,減少目標運動的負效應(yīng),改善雷達系統(tǒng)的作用距離和分辨率。此外,調(diào)制域分析儀還非常適合設(shè)計防抱死制動系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)懸浮系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、防撞雷達、各種各樣的航天和防御系統(tǒng)等??傊?,調(diào)制域分析技術(shù)是可以用來加速設(shè)計和表征諸如雷達、電子戰(zhàn)、監(jiān)控系統(tǒng)、擴頻通信等的工作和性能特征。
南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司已經(jīng)研制成10Hz~2.5GHz的調(diào)制域分析儀,達到國外同類產(chǎn)品的水平,填補了國內(nèi)空白,為我國跳頻領(lǐng)域的電子設(shè)備和軍事裝備提供了低于國外價格1/3~1/2的測試手段。為了更好地滿足測試需要,下一步將繼續(xù)研制更高頻率的調(diào)制域分析儀三、VXI總線技術(shù)取得重大進展
VXI總線技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國,應(yīng)用于美國空軍電子測量儀器。VXI總線將VME總線和GPIB結(jié)合起來構(gòu)成一個新的標準,這種模塊式儀器平臺可以滿足未來儀器應(yīng)用的需要,使電子測量儀器和系統(tǒng)步入一個新的發(fā)展時期。VXI總線是一個新的行業(yè)標準接口母線,是一種完全開放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品(模塊、插卡式)的行業(yè)標準。這個標準的推出有三個原因:一是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求,二是多廠家的儀器缺乏互聯(lián)性,三是軍方的需要,而且這是最重要的一個方面。軍方需求什么?一是軍用電子測量儀器戰(zhàn)爭現(xiàn)場所強調(diào)的便攜性,VXI可以大大減小設(shè)備的體積和重量;二是大大提高測試速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是測試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高;四是價格適中;五是有利于充分發(fā)揮計算機的作用。
這個新的總線標準,在美國應(yīng)用之后,我國各界都非常欣賞,研究者眾多。我國經(jīng)過幾年的探索,已經(jīng)取得了較大的進展,在若干方面實現(xiàn)了具體的應(yīng)用。如成都電子科技大學(xué)測試技術(shù)及儀器研究所CAD研究室研制的VXI總線測試軟件平臺是我國VXI測試技術(shù)的重大突破,其主要技術(shù)指標:1.硬件環(huán)境:內(nèi)嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI轉(zhuǎn)換器;有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口,還有打印機和UPS等其它必要外設(shè)。2.軟件環(huán)境:Windows98操作系統(tǒng);支持標準模塊驅(qū)動器(VISA32)。3.軟件特性:可編輯的圖形化編程環(huán)境;可自定義的虛擬面板;豐富的數(shù)據(jù)處理函數(shù);開放的外部程序接口;同時管理VXI、GPIB、1553B、RS232儀器和模塊;方便使用的幫助系統(tǒng)。該研究成果已應(yīng)用于“XXX型號遠程雷達綜合測試系統(tǒng)”、“火控雷達綜合測試系統(tǒng)”和各種裝備的VXI總線自動測試系統(tǒng)中。
四、電子測試儀器向毫米波推進
眾多民用和軍用電子裝備都在向毫米波發(fā)展,特別是在軍事方面,其發(fā)展更為迅速。預(yù)計未來電子戰(zhàn)系統(tǒng)的信號環(huán)境將達100~200萬個脈沖/秒,裝備系統(tǒng)可能要執(zhí)行幾十億條指令,目前集成電路的處理能力還不能滿足軍用電子設(shè)備的要求,這將影響新一代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力,為此必須發(fā)展超高速集成電路(VHSIC)。于是集成電路的測試將從幾十萬門/芯片升至幾百萬門/芯片,其測試難度相應(yīng)地大幅度增加。鑒于“現(xiàn)代戰(zhàn)爭的勝利屬于能駕馭電磁頻譜的一方”,因此從80年代起,美、蘇等國就將毫米波技術(shù)納入新式武器裝備研制計劃。由于微波/毫米波單片集成電路(MIMIC)能夠在一個基片上制作出寬帶接收機或?qū)拵Чβ式M件,從而能做出重量小于25磅,體積小于90立方英寸,能隨1000g沖擊加速度的小型寬帶靈巧的投擲式干擾機和多倍頻程相控陣干擾單元。但是從若干年的研究看,測試技術(shù)已成為制約MIMIC進一步發(fā)展和提高的瓶頸。因此近幾年我們電子儀器重視向毫米波發(fā)展。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S參數(shù)測試裝置及校準件,與主機一起可以進行三毫米波段的幅度和相位精確量;頻譜儀的毫米波擴頻模塊與該所研制的高性能頻譜分析儀一起組成系統(tǒng)可實現(xiàn)9kHz~110GHz頻段的頻譜分析;毫米波功率計探頭系列與主機一起實現(xiàn)了微波/毫米波功率的直接測量。南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司研制完成的EE3395型毫米波頻率計數(shù)器,其頻率測量范圍達10Hz~110GHz,該產(chǎn)品可廣泛用于毫米波電子對抗系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備、高精度雷達及射電天文等領(lǐng)域。
五、通信測量儀器達到高技術(shù)水平
通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度超過了人們的想象,所以我們必須適應(yīng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以最快的速度發(fā)展我國的通信電子測量儀器。近幾年成都前鋒電子儀器廠研制完成了無線尋呼檢測儀、電臺綜合測試儀、數(shù)字微波通信測試儀;信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所研制完成了誤碼測試儀、數(shù)字傳輸/數(shù)據(jù)通信分析儀、七號信令測試儀等。這些產(chǎn)品都達到了二十世紀末國際先進水平。
六、數(shù)字化儀器迅速發(fā)展
近幾年,數(shù)字化儀器在迅速發(fā)展,我國也在不斷研究推出各種新型數(shù)字化儀器,譬如數(shù)字示波器、數(shù)字調(diào)制裝置、數(shù)字化函數(shù)/任意波形發(fā)生器、數(shù)字化頻率計數(shù)器等眾多產(chǎn)品。其中四川川嘉電子有限公司的數(shù)字化視音頻測量儀,是把若干硬件功能軟件化的電子測量儀器,除去眾多的基本測量功能外,還可以進行遠距離傳輸和測量,測量23個視頻項目和4個音頻項目,現(xiàn)為我國廣電系統(tǒng)選定的最佳儀器。
其他諸如在光通信測試儀方面,合成信號源方面,VXI總線儀器模塊方面、聲學(xué)測量儀器方面等等,都研制出不少二十世紀末國際水平的產(chǎn)品,但與信息技術(shù)的飛速發(fā)展相比,我國電子測量儀器必須瞄準世界技術(shù)的發(fā)展方向,做出與信息技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的一流的電子測量儀器產(chǎn)品。
中國電子測量儀器經(jīng)過40多年的發(fā)展,為我國國民經(jīng)濟、科學(xué)教育、特別是國防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻。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,我國電子測量儀器在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進展,為我國電子測量儀器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。
一、成功研制出微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀
我們已經(jīng)成功地研制了被稱為“世界電子測量儀器之王”的微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。隨著我國新體制電子信息系統(tǒng)和新式武器裝備的發(fā)展,占領(lǐng)和利用有限的頻譜資源已經(jīng)成為高新技術(shù)發(fā)展和軍事電子技術(shù)及裝備發(fā)展的一個重要特點,其中充分利用頻譜資源中的電磁波幅度、頻率、相位和極化信息是現(xiàn)代電子裝備的核心特點。而現(xiàn)代電子裝備的發(fā)展又急需能同時獲得被測對象的幅度、相位和群時延特性的高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。特別是雷達相控陣列技術(shù)的普遍應(yīng)用,對相位和群時延特性的測試要求越來越高,因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀便成為現(xiàn)代電子裝備必備的、關(guān)鍵的測試設(shè)備,是其他測試設(shè)備無法取代的重要檢測手段。另外微波毫米波有源器件CAD技術(shù)正在日益普及,而有源CAD的基礎(chǔ)是提取有源器件的S參數(shù),當前只有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有能力同時獲得有源器件的S參數(shù),使CAD的設(shè)計結(jié)果更接近于實際應(yīng)用。除此之外,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要作用。另外,以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心可以組成天線、RCS、大功率、T/R組件等自動測試系統(tǒng),因此它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹欠浅V闊的。
為了適應(yīng)我國的急需,信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所已成功研制成高水平的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,該儀器的突出特點主要有以下幾個方面:
1.工作頻帶寬,一次掃描即可完成45MHz~40GHz全頻段幅頻特性和相頻特性的測量。
2.測量精度高,由于采用誤差修正技術(shù),大大減小了系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響,即使采用非理想的硬件電路,也能獲得高精度測量。
3.大動態(tài)范圍,由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用高靈敏度幅相接收機技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù),提高了小信號測試靈敏度,拓展了測試動態(tài)范圍。
4.高速實時測試,由于采用了嵌入式高速計算機技術(shù),將測量校準、測量控制、誤差修正、顯示控制等過程程序化、軟件化,提高了自動化程度和測試速度,使實時測量成為可能。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所,經(jīng)過多年的艱苦努力,該所研制的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已實現(xiàn)系列化和家庭化,有十多個型號可供用戶選擇,包括同軸和波導(dǎo)校準件在內(nèi)的測試附件齊全,配套性強,能夠滿足不同層次用戶的測試要求,其頻率范圍可在0.0003~110GHz內(nèi)選用。
國產(chǎn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制成功,使我國矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計和制造水平跨入了世界先進行列,成為繼美國之后世界上第二個掌握此項技術(shù)的國家,產(chǎn)品的技術(shù)水平和品種可以與國外同類產(chǎn)品相比,同時通過對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制,掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測量技術(shù)和自動測試系統(tǒng)。
二、掌握了調(diào)制域測試技術(shù),研制成功調(diào)制域分析儀
調(diào)制域測試技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的測試技術(shù)領(lǐng)域,它與過去我們熟知的時域測試、頻域測試成為目前的“三域”測試技術(shù)。時域測試是測量輸入信號隨時間而變化的信號值,是信號幅度與時間的關(guān)系。頻域測試是測量輸入信號隨頻率而變化的信號值,是信號幅度與頻率的關(guān)系。調(diào)制域測試是測量輸入信號隨時間而變化的頻率值,所產(chǎn)生的顯示圖形代表信號的調(diào)制域,是信號的頻率值與時間的關(guān)系。調(diào)制域測試技術(shù)是一門新興的非常重要的而技術(shù)難度又非常大的測試技術(shù),這主要取決于科學(xué)技術(shù)和電子裝備的飛速發(fā)展。大家知道,過去大多數(shù)電子信息傳送的是幅度變化信息,現(xiàn)在轉(zhuǎn)向傳送數(shù)字信息以后,信息越來越多地作為數(shù)字脈沖之間的定時或相位關(guān)系的方式傳送出去,單單使用示波器或頻譜儀這類的以幅度為基礎(chǔ)的儀器,就不能滿足表征這些數(shù)字信號需要了。于是提出了相位數(shù)字化新方法。這種方法非常適合測量定時信號、相位編碼信號或頻率編碼信號。調(diào)制域測試技術(shù)的出現(xiàn),必將對眾多的測試問題做出新貢獻。事實已經(jīng)證明,調(diào)制域分析技術(shù),在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域成為一種不可或缺的測試技術(shù),尤其是在軍事電子測試領(lǐng)域更有其重要的意義。
譬如,隨著綜合業(yè)數(shù)字網(wǎng)和同步光纖網(wǎng)絡(luò)等新的數(shù)字通信技術(shù)進入主流電話系統(tǒng),其高速傳輸速率應(yīng)用傳統(tǒng)的測試手段已經(jīng)不能精確地測量傳輸信號;再有通信傳輸中晃動的精確測量,是傳輸中至關(guān)重要的一個問題。由于調(diào)制域分析技術(shù)可以進行二百萬次/秒,64000次背對背的頻率測量,因而它是當今唯一能直接顯示隨時間而變化的晃動技術(shù);再有,調(diào)制域分析技術(shù)在軍事上具有其獨特的應(yīng)用,由于它可以測量、分析迅速變化的頻率、時間間隔或相位關(guān)系函數(shù),因此調(diào)制域分析技術(shù)可對這種信號進行調(diào)諧,以達到電子裝備的最佳性能,以雷達而言,可以消除其盲點,減少目標運動的負效應(yīng),改善雷達系統(tǒng)的作用距離和分辨率。此外,調(diào)制域分析儀還非常適合設(shè)計防抱死制動系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)懸浮系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、防撞雷達、各種各樣的航天和防御系統(tǒng)等。總之,調(diào)制域分析技術(shù)是可以用來加速設(shè)計和表征諸如雷達、電子戰(zhàn)、監(jiān)控系統(tǒng)、擴頻通信等的工作和性能特征。
南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司已經(jīng)研制成10Hz~2.5GHz的調(diào)制域分析儀,達到國外同類產(chǎn)品的水平,填補了國內(nèi)空白,為我國跳頻領(lǐng)域的電子設(shè)備和軍事裝備提供了低于國外價格1/3~1/2的測試手段。為了更好地滿足測試需要,下一步將繼續(xù)研制更高頻率的調(diào)制域分析儀。
三、VXI總線技術(shù)取得重大進展
VXI總線技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國,應(yīng)用于美國空軍電子測量儀器。VXI總線將VME總線和GPIB結(jié)合起來構(gòu)成一個新的標準,這種模塊式儀器平臺可以滿足未來儀器應(yīng)用的需要,使電子測量儀器和系統(tǒng)步入一個新的發(fā)展時期。VXI總線是一個新的行業(yè)標準接口母線,是一種完全開放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品(模塊、插卡式)的行業(yè)標準。這個標準的推出有三個原因:一是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求,二是多廠家的儀器缺乏互聯(lián)性,三是軍方的需要,而且這是最重要的一個方面。軍方需求什么?一是軍用電子測量儀器戰(zhàn)爭現(xiàn)場所強調(diào)的便攜性,VXI可以大大減小設(shè)備的體積和重量;二是大大提高測試速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是測試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高;四是價格適中;五是有利于充分發(fā)揮計算機的作用。
這個新的總線標準,在美國應(yīng)用之后,我國各界都非常欣賞,研究者眾多。我國經(jīng)過幾年的探索,已經(jīng)取得了較大的進展,在若干方面實現(xiàn)了具體的應(yīng)用。如成都電子科技大學(xué)測試技術(shù)及儀器研究所CAD研究室研制的VXI總線測試軟件平臺是我國VXI測試技術(shù)的重大突破,其主要技術(shù)指標:1.硬件環(huán)境:內(nèi)嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI轉(zhuǎn)換器;有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口,還有打印機和UPS等其它必要外設(shè)。2.軟件環(huán)境:Windows98操作系統(tǒng);支持標準模塊驅(qū)動器(VISA32)。3.軟件特性:可編輯的圖形化編程環(huán)境;可自定義的虛擬面板;豐富的數(shù)據(jù)處理函數(shù);開放的外部程序接口;同時管理VXI、GPIB、1553B、RS232儀器和模塊;方便使用的幫助系統(tǒng)。該研究成果已應(yīng)用于“XXX型號遠程雷達綜合測試系統(tǒng)”、“火控雷達綜合測試系統(tǒng)”和各種裝備的VXI總線自動測試系統(tǒng)中。
四、電子測試儀器向毫米波推進
眾多民用和軍用電子裝備都在向毫米波發(fā)展,特別是在軍事方面,其發(fā)展更為迅速。預(yù)計未來電子戰(zhàn)系統(tǒng)的信號環(huán)境將達100~200萬個脈沖/秒,裝備系統(tǒng)可能要執(zhí)行幾十億條指令,目前集成電路的處理能力還不能滿足軍用電子設(shè)備的要求,這將影響新一代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力,為此必須發(fā)展超高速集成電路(VHSIC)。于是集成電路的測試將從幾十萬門/芯片升至幾百萬門/芯片,其測試難度相應(yīng)地大幅度增加。鑒于“現(xiàn)代戰(zhàn)爭的勝利屬于能駕馭電磁頻譜的一方”,因此從80年代起,美、蘇等國就將毫米波技術(shù)納入新式武器裝備研制計劃。由于微波/毫米波單片集成電路(MIMIC)能夠在一個基片上制作出寬帶接收機或?qū)拵Чβ式M件,從而能做出重量小于25磅,體積小于90立方英寸,能隨1000g沖擊加速度的小型寬帶靈巧的投擲式干擾機和多倍頻程相控陣干擾單元。但是從若干年的研究看,測試技術(shù)已成為制約MIMIC進一步發(fā)展和提高的瓶頸。因此近幾年我們電子儀器重視向毫米波發(fā)展。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S參數(shù)測試裝置及校準件,與主機一起可以進行三毫米波段的幅度和相位精確量;頻譜儀的毫米波擴頻模塊與該所研制的高性能頻譜分析儀一起組成系統(tǒng)可實現(xiàn)9kHz~110GHz頻段的頻譜分析;毫米波功率計探頭系列與主機一起實現(xiàn)了微波/毫米波功率的直接測量。南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司研制完成的EE3395型毫米波頻率計數(shù)器,其頻率測量范圍達10Hz~110GHz,該產(chǎn)品可廣泛用于毫米波電子對抗系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備、高精度雷達及射電天文等領(lǐng)域。
五、通信測量儀器達到高技術(shù)水平
通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度超過了人們的想象,所以我們必須適應(yīng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以最快的速度發(fā)展我國的通信電子測量儀器。近幾年成都前鋒電子儀器廠研制完成了無線尋呼檢測儀、電臺綜合測試儀、數(shù)字微波通信測試儀;信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所研制完成了誤碼測試儀、數(shù)字傳輸/數(shù)據(jù)通信分析儀、七號信令測試儀等。這些產(chǎn)品都達到了二十世紀末國際先進水平。
六、數(shù)字化儀器迅速發(fā)展
近幾年,數(shù)字化儀器在迅速發(fā)展,我國也在不斷研究推出各種新型數(shù)字化儀器,譬如數(shù)字示波器、數(shù)字調(diào)制裝置、數(shù)字化函數(shù)/任意波形發(fā)生器、數(shù)字化頻率計數(shù)器等眾多產(chǎn)品。其中四川川嘉電子有限公司的數(shù)字化視音頻測量儀,是把若干硬件功能軟件化的電子測量儀器,除去眾多的基本測量功能外,還可以進行遠距離傳輸和測量,測量23個視頻項目和4個音頻項目,現(xiàn)為我國廣電系統(tǒng)選定的最佳儀器。
其他諸如在光通信測試儀方面,合成信號源方面,VXI總線儀器模塊方面、聲學(xué)測量儀器方面等等,都研制出不少二十世紀末國際水平的產(chǎn)品,但與信息技術(shù)的飛速發(fā)展相比,我國電子測量儀器必須瞄準世界技術(shù)的發(fā)展方向,做出與信息技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的一流的電子測量儀器產(chǎn)品。
中國電子測量儀器經(jīng)過40多年的發(fā)展,為我國國民經(jīng)濟、科學(xué)教育、特別是國防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻。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,我國電子測量儀器在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進展,為我國電子測量儀器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。
一、成功研制出微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀
我們已經(jīng)成功地研制了被稱為“世界電子測量儀器之王”的微波毫米波矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。隨著我國新體制電子信息系統(tǒng)和新式武器裝備的發(fā)展,占領(lǐng)和利用有限的頻譜資源已經(jīng)成為高新技術(shù)發(fā)展和軍事電子技術(shù)及裝備發(fā)展的一個重要特點,其中充分利用頻譜資源中的電磁波幅度、頻率、相位和極化信息是現(xiàn)代電子裝備的核心特點。而現(xiàn)代電子裝備的發(fā)展又急需能同時獲得被測對象的幅度、相位和群時延特性的高性能矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。特別是雷達相控陣列技術(shù)的普遍應(yīng)用,對相位和群時延特性的測試要求越來越高,因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀便成為現(xiàn)代電子裝備必備的、關(guān)鍵的測試設(shè)備,是其他測試設(shè)備無法取代的重要檢測手段。另外微波毫米波有源器件CAD技術(shù)正在日益普及,而有源CAD的基礎(chǔ)是提取有源器件的S參數(shù),當前只有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有能力同時獲得有源器件的S參數(shù),使CAD的設(shè)計結(jié)果更接近于實際應(yīng)用。除此之外,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已走出傳統(tǒng)的線性網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,而在非線性、大功率網(wǎng)絡(luò)的測試和分析中發(fā)揮著重要作用。另外,以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心可以組成天線、RCS、大功率、T/R組件等自動測試系統(tǒng),因此它的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹欠浅V闊的。
為了適應(yīng)我國的急需,信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所已成功研制成高水平的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,該儀器的突出特點主要有以下幾個方面:
1.工作頻帶寬,一次掃描即可完成45MHz~40GHz全頻段幅頻特性和相頻特性的測量。
2.測量精度高,由于采用誤差修正技術(shù),大大減小了系統(tǒng)誤差對測量結(jié)果的影響,即使采用非理想的硬件電路,也能獲得高精度測量。
3.大動態(tài)范圍,由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采用高靈敏度幅相接收機技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù),提高了小信號測試靈敏度,拓展了測試動態(tài)范圍。
4.高速實時測試,由于采用了嵌入式高速計算機技術(shù),將測量校準、測量控制、誤差修正、顯示控制等過程程序化、軟件化,提高了自動化程度和測試速度,使實時測量成為可能。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所,經(jīng)過多年的艱苦努力,該所研制的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀已實現(xiàn)系列化和家庭化,有十多個型號可供用戶選擇,包括同軸和波導(dǎo)校準件在內(nèi)的測試附件齊全,配套性強,能夠滿足不同層次用戶的測試要求,其頻率范圍可在0.0003~110GHz內(nèi)選用。
國產(chǎn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制成功,使我國矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的設(shè)計和制造水平跨入了世界先進行列,成為繼美國之后世界上第二個掌握此項技術(shù)的國家,產(chǎn)品的技術(shù)水平和品種可以與國外同類產(chǎn)品相比,同時通過對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的研制,掌握了多種以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為核心的自動測量技術(shù)和自動測試系統(tǒng)。
二、掌握了調(diào)制域測試技術(shù),研制成功調(diào)制域分析儀
調(diào)制域測試技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的測試技術(shù)領(lǐng)域,它與過去我們熟知的時域測試、頻域測試成為目前的“三域”測試技術(shù)。時域測試是測量輸入信號隨時間而變化的信號值,是信號幅度與時間的關(guān)系。頻域測試是測量輸入信號隨頻率而變化的信號值,是信號幅度與頻率的關(guān)系。調(diào)制域測試是測量輸入信號隨時間而變化的頻率值,所產(chǎn)生的顯示圖形代表信號的調(diào)制域,是信號的頻率值與時間的關(guān)系。調(diào)制域測試技術(shù)是一門新興的非常重要的而技術(shù)難度又非常大的測試技術(shù),這主要取決于科學(xué)技術(shù)和電子裝備的飛速發(fā)展。大家知道,過去大多數(shù)電子信息傳送的是幅度變化信息,現(xiàn)在轉(zhuǎn)向傳送數(shù)字信息以后,信息越來越多地作為數(shù)字脈沖之間的定時或相位關(guān)系的方式傳送出去,單單使用示波器或頻譜儀這類的以幅度為基礎(chǔ)的儀器,就不能滿足表征這些數(shù)字信號需要了。于是提出了相位數(shù)字化新方法。這種方法非常適合測量定時信號、相位編碼信號或頻率編碼信號。調(diào)制域測試技術(shù)的出現(xiàn),必將對眾多的測試問題做出新貢獻。事實已經(jīng)證明,調(diào)制域分析技術(shù),在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域成為一種不可或缺的測試技術(shù),尤其是在軍事電子測試領(lǐng)域更有其重要的意義。
譬如,隨著綜合業(yè)數(shù)字網(wǎng)和同步光纖網(wǎng)絡(luò)等新的數(shù)字通信技術(shù)進入主流電話系統(tǒng),其高速傳輸速率應(yīng)用傳統(tǒng)的測試手段已經(jīng)不能精確地測量傳輸信號;再有通信傳輸中晃動的精確測量,是傳輸中至關(guān)重要的一個問題。由于調(diào)制域分析技術(shù)可以進行二百萬次/秒,64000次背對背的頻率測量,因而它是當今唯一能直接顯示隨時間而變化的晃動技術(shù);再有,調(diào)制域分析技術(shù)在軍事上具有其獨特的應(yīng)用,由于它可以測量、分析迅速變化的頻率、時間間隔或相位關(guān)系函數(shù),因此調(diào)制域分析技術(shù)可對這種信號進行調(diào)諧,以達到電子裝備的最佳性能,以雷達而言,可以消除其盲點,減少目標運動的負效應(yīng),改善雷達系統(tǒng)的作用距離和分辨率。此外,調(diào)制域分析儀還非常適合設(shè)計防抱死制動系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)懸浮系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、防撞雷達、各種各樣的航天和防御系統(tǒng)等??傊?,調(diào)制域分析技術(shù)是可以用來加速設(shè)計和表征諸如雷達、電子戰(zhàn)、監(jiān)控系統(tǒng)、擴頻通信等的工作和性能特征。
南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司已經(jīng)研制成10Hz~2.5GHz的調(diào)制域分析儀,達到國外同類產(chǎn)品的水平,填補了國內(nèi)空白,為我國跳頻領(lǐng)域的電子設(shè)備和軍事裝備提供了低于國外價格1/3~1/2的測試手段。為了更好地滿足測試需要,下一步將繼續(xù)研制更高頻率的調(diào)制域分析儀。
三、VXI總線技術(shù)取得重大進展
VXI總線技術(shù)是二十世紀末出現(xiàn)的一個新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國,應(yīng)用于美國空軍電子測量儀器。VXI總線將VME總線和GPIB結(jié)合起來構(gòu)成一個新的標準,這種模塊式儀器平臺可以滿足未來儀器應(yīng)用的需要,使電子測量儀器和系統(tǒng)步入一個新的發(fā)展時期。VXI總線是一個新的行業(yè)標準接口母線,是一種完全開放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品(模塊、插卡式)的行業(yè)標準。這個標準的推出有三個原因:一是適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的要求,二是多廠家的儀器缺乏互聯(lián)性,三是軍方的需要,而且這是最重要的一個方面。軍方需求什么?一是軍用電子測量儀器戰(zhàn)爭現(xiàn)場所強調(diào)的便攜性,VXI可以大大減小設(shè)備的體積和重量;二是大大提高測試速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是測試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高;四是價格適中;五是有利于充分發(fā)揮計算機的作用。
這個新的總線標準,在美國應(yīng)用之后,我國各界都非常欣賞,研究者眾多。我國經(jīng)過幾年的探索,已經(jīng)取得了較大的進展,在若干方面實現(xiàn)了具體的應(yīng)用。如成都電子科技大學(xué)測試技術(shù)及儀器研究所CAD研究室研制的VXI總線測試軟件平臺是我國VXI測試技術(shù)的重大突破,其主要技術(shù)指標:1.硬件環(huán)境:內(nèi)嵌VXI控制器、MXI控制器和GPIB-VXI轉(zhuǎn)換器;有NIPCI-GPIB、AT-GPIB/TNTHP82350/82341和ES1400等GPIB接口,還有打印機和UPS等其它必要外設(shè)。2.軟件環(huán)境:Windows98操作系統(tǒng);支持標準模塊驅(qū)動器(VISA32)。3.軟件特性:可編輯的圖形化編程環(huán)境;可自定義的虛擬面板;豐富的數(shù)據(jù)處理函數(shù);開放的外部程序接口;同時管理VXI、GPIB、1553B、RS232儀器和模塊;方便使用的幫助系統(tǒng)。該研究成果已應(yīng)用于“XXX型號遠程雷達綜合測試系統(tǒng)”、“火控雷達綜合測試系統(tǒng)”和各種裝備的VXI總線自動測試系統(tǒng)中。
四、電子測試儀器向毫米波推進
眾多民用和軍用電子裝備都在向毫米波發(fā)展,特別是在軍事方面,其發(fā)展更為迅速。預(yù)計未來電子戰(zhàn)系統(tǒng)的信號環(huán)境將達100~200萬個脈沖/秒,裝備系統(tǒng)可能要執(zhí)行幾十億條指令,目前集成電路的處理能力還不能滿足軍用電子設(shè)備的要求,這將影響新一代電子戰(zhàn)系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力,為此必須發(fā)展超高速集成電路(VHSIC)。于是集成電路的測試將從幾十萬門/芯片升至幾百萬門/芯片,其測試難度相應(yīng)地大幅度增加。鑒于“現(xiàn)代戰(zhàn)爭的勝利屬于能駕馭電磁頻譜的一方”,因此從80年代起,美、蘇等國就將毫米波技術(shù)納入新式武器裝備研制計劃。由于微波/毫米波單片集成電路(MIMIC)能夠在一個基片上制作出寬帶接收機或?qū)拵Чβ式M件,從而能做出重量小于25磅,體積小于90立方英寸,能隨1000g沖擊加速度的小型寬帶靈巧的投擲式干擾機和多倍頻程相控陣干擾單元。但是從若干年的研究看,測試技術(shù)已成為制約MIMIC進一步發(fā)展和提高的瓶頸。因此近幾年我們電子儀器重視向毫米波發(fā)展。
信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所最近研制完成的AV3615三毫米S參數(shù)測試裝置及校準件,與主機一起可以進行三毫米波段的幅度和相位精確量;頻譜儀的毫米波擴頻模塊與該所研制的高性能頻譜分析儀一起組成系統(tǒng)可實現(xiàn)9kHz~110GHz頻段的頻譜分析;毫米波功率計探頭系列與主機一起實現(xiàn)了微波/毫米波功率的直接測量。南京新聯(lián)電子設(shè)備有限公司研制完成的EE3395型毫米波頻率計數(shù)器,其頻率測量范圍達10Hz~110GHz,該產(chǎn)品可廣泛用于毫米波電子對抗系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備、高精度雷達及射電天文等領(lǐng)域。
五、通信測量儀器達到高技術(shù)水平
通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度超過了人們的想象,所以我們必須適應(yīng)通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,以最快的速度發(fā)展我國的通信電子測量儀器。近幾年成都前鋒電子儀器廠研制完成了無線尋呼檢測儀、電臺綜合測試儀、數(shù)字微波通信測試儀;信息產(chǎn)業(yè)部電子第41研究所研制完成了誤碼測試儀、數(shù)字傳輸/數(shù)據(jù)通信分析儀、七號信令測試儀等。這些產(chǎn)品都達到了二十世紀末國際先進水平。
六、數(shù)字化儀器迅速發(fā)展
近幾年,數(shù)字化儀器在迅速發(fā)展,我國也在不斷研究推出各種新型數(shù)字化儀器,譬如數(shù)字示波器、數(shù)字調(diào)制裝置、數(shù)字化函數(shù)/任意波形發(fā)生器、數(shù)字化頻率計數(shù)器等眾多產(chǎn)品。其中四川川嘉電子有限公司的數(shù)字化視音頻測量儀,是把若干硬件功能軟件化的電子測量儀器,除去眾多的基本測量功能外,還可以進行遠距離傳輸和測量,測量23個視頻項目和4個音頻項目,現(xiàn)為我國廣電系統(tǒng)選定的最佳儀器。
其他諸如在光通信測試儀方面,合成信號源方面,VXI總線儀器模塊方面、聲學(xué)測量儀器方面等等,都研制出不少二十世紀末國際水平的產(chǎn)品,但與信息技術(shù)的飛速發(fā)展相比,我國電子測量儀器必須瞄準世界技術(shù)的發(fā)展方向,做出與信息技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的一流的電子測量儀器產(chǎn)品。
隨著汽車中電子系統(tǒng)的增加,如何對高度機電一體化汽車系統(tǒng)進行高效率的測試是中國測試工程師面臨的挑戰(zhàn),作為本文針對汽車研發(fā)過程中所涉及到的各種測試問題,請橫河電機介紹滿足發(fā)動機、驅(qū)動、振動、環(huán)境影響、燃料電池效率和CAN總線測試需要的完整解決方案。
隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的發(fā)展,越來越多的電子技術(shù)被應(yīng)用在現(xiàn)代汽車上。汽車也將由單純的機械產(chǎn)品向高級的機電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展。由于實時駕駛信息系統(tǒng)及多媒體設(shè)備在汽車上普及,汽車更具個性化、通用性、安全性和舒適性。無線及移動電腦技術(shù)迅速發(fā)展,即使獨自駕駛在陌生的土地上,也不會覺得孤獨或迷失方向。汽車在人們的生活中不僅僅是代步工具,而逐步成為一種享受生活的方式。在汽車電子領(lǐng)域的研究成為汽車研發(fā)中最活躍的一部分,在這方面取得的成果,將在市場上取得更大的回報。
本文針對汽車研發(fā)過程中所涉及到的發(fā)動機分析、驅(qū)動分析、振動分析、環(huán)境影響、燃料電池效率分析、CAN總線分析等方面,介紹橫河電機提供的各種測試解決方案(圖1)。
電動汽車燃料電池的測試
對于從事汽車研發(fā)的工程師來說,在測試中如下幾方面是影響測試效率和結(jié)果的重要因素:
1.各種高頻和低頻、高功率和低功率的電磁輻射干擾
2.共模電圧、振動、多變的環(huán)境
3.數(shù)據(jù)采集分析的可靠性
4.路試時儀器的供電及能耗
5.便于移動和現(xiàn)場使用
通過和汽車生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)的測試工程師溝通,橫河電機不斷改進其產(chǎn)品,使其更適應(yīng)汽車研究發(fā)展的需要。譬如為了適應(yīng)電動汽車燃料電池的研究需要,橫河電機在DARWIN系列的基礎(chǔ)上開發(fā)出DAQMaster系列MX100。
因為每個電池只輸出0.8-1.5VDC,為了輸出足夠的電力。燃料電池組一般由約一百個單片電池組成,特別是汽車應(yīng)用,電池組會由六百個單片電池構(gòu)成。電池電壓監(jiān)視(CVM)系統(tǒng)通過測試電池組結(jié)構(gòu)中每個單片電池的電壓可以檢測出有問題的電池;分析現(xiàn)場或帶負荷長時間運行時的電池性能。
檢測電池電壓時使用差動輸入。雖然單片電池的電壓不高,可是差動輸入端子對測試儀表地端會產(chǎn)生幾百伏的電壓。這種電壓被稱為共模電壓。多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀器(DAQ)沒有絕緣,輸入電壓限制范圍一般是5伏或10伏。另外,非絕緣儀器經(jīng)常容易受接地環(huán)路的影響。為了克服燃料電池CVM系統(tǒng)中高共模電壓的問題,要求高電壓絕緣。雖然可以使用外部信號變換器或緩存,為了在減小體積和間低成本的同時保證較高的信號分辨率和精度,現(xiàn)在許多的DAQ系統(tǒng)內(nèi)置緩存。
MX100DAQMaster可以提供最高水準的通道對地,模塊間和通道間隔離。另外,它的模塊化結(jié)構(gòu)和標準軟件使MX100很容易實現(xiàn)最多1200通道的電池電壓的監(jiān)視。
同時實現(xiàn)高電壓絕緣和多通道的DAQ系統(tǒng)的設(shè)計是一個難題,因為大多數(shù)數(shù)據(jù)采集儀器模塊使用單一A-D轉(zhuǎn)換器與前端倍增或掃描組合。高共模電壓信號在經(jīng)過絕緣變壓器和A-D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)絕緣和離散化之前一定要通過切換繼電器。
MX100在掃描器中使用橫河專利技術(shù)的高耐壓固態(tài)半導(dǎo)體繼電器,實現(xiàn)了多通道輸入信號的切換,這種繼電器由高耐壓(1500VDC)、低漏電流(3nA)的MOSFET(金屬氧半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)和電壓輸出的光電耦合器構(gòu)成,具有1秒周期內(nèi)10通道高速掃描、無觸點、長壽命、無噪音等優(yōu)點。
此外,MX100內(nèi)部的絕緣變壓器和積分式A-D轉(zhuǎn)換器也是橫河的專利技術(shù)。其他使用電磁式繼電器提供絕緣的DAQ系統(tǒng),會產(chǎn)生切換時間,切換穩(wěn)定性,和日常維護的問題。最后,MX100DAQMaster提供高性能的絕緣和4通道的同期采樣,因為4通道模塊每個通道的硬件采用互相獨立的硬件構(gòu)成。
對于正確再現(xiàn)波形,采樣率非常重要、高速采集可以得到正確數(shù)據(jù)。為此MX100的最小測量周期10ms,并且一個系統(tǒng)中可以混合使用3種測量周期,測量周期可以對每個模塊單獨進行設(shè)定。MX100支持最大容量2GBytes的CF卡,當通訊故障時開始數(shù)據(jù)備份當通訊恢復(fù)正常時,重新自動開始向PC傳送數(shù)據(jù)。MX100針對燃料電池測試的高速/多通道/高耐壓/多周期的特點,幫助測試工程師提高了測試的效率和準確性。
CAN總線分析
在當今汽車中廣泛采用了汽車總線技術(shù)。汽車總線為汽車內(nèi)部各種復(fù)雜的電子設(shè)備、控制器、測量儀器等提供了統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換渠道。汽車上由電子控制單元(ECU)控制的部件數(shù)量越來越多,例如電子燃油噴射裝置、怠速控制(ISC)、防抱死制動裝置(ABS)、安全氣囊裝置、電控門窗裝置、主動懸架等。隨著集成電路和單片機在汽車上的廣泛應(yīng)用,車上的ECU數(shù)量越來越多。于是,一種新的概念--車上控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN的概念也就應(yīng)運而生了。CAN最早是由德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議,按照ISO有關(guān)標準,CAN的拓撲結(jié)構(gòu)為總線式,因此也稱為CAN總線。
隨著CAN總線的廣泛使用,在汽車的研發(fā)、生產(chǎn)、維修的各個環(huán)節(jié)上總線信號的測試與分析變得越來越重要,特別是噪音信號觀測與分析。
由于電纜配線長度、終端阻抗位置而引起的反射噪音等或由連接復(fù)數(shù)接點時超負荷LEVEL變動等造成的異?,F(xiàn)象,可以利用DL7400系列的CAN信號觸發(fā),捕獲CAN總線信號并顯示其波形。根據(jù)CAN協(xié)議進行的分析以列表的形式和波形信號顯示在一起。觸發(fā)條件能被設(shè)置成CAN數(shù)據(jù)幀(ID,Data,RTRbits,等.)的字段或多字段。觸發(fā)在錯誤幀時也能被激活??稍跁r間軸上對捕獲的CAN總線波形數(shù)據(jù)進行分析,每幀的ID和數(shù)據(jù)以16進制或二進制符號顯示。
ABS工作時的電池電壓波動
ABS控制裝置通過比較來自附在每個車輪上的速度傳感器的信號監(jiān)測車輪是否被鎖上。當ABS控制裝置探測到一個輪子被鎖上后,它會給ABS傳動裝置送去一個信號從而打開閥門。ABS傳動裝置包括螺旋管閥門、泵、馬達、制動液箱。打開閥門可以瞬間降低盤式液壓,減弱制動力,可以恢復(fù)車輪速度。接著再次迅速提高盤式液壓,通過ABS傳動裝置增加制動力。換句話說,可通過增減盤式液壓防止制動器被鎖上。增加盤式液壓也就是用泵將液體壓入汽缸,會使泵馬達迅速工作。這個快速的馬達將影響控制螺旋管閥門的PWM電流信號。一般ABS操作無法得到這是否影響電池電壓波動。因此,有必要觀察這個電池電壓波動。
利用DL750Max.1GW長內(nèi)存可以高速采樣捕捉從開始到結(jié)束的所有制動動作過程。也可在捕捉到整體過程后,利用放大功能詳細地測試其中某個不規(guī)則部分。此功能可自動設(shè)定波形參數(shù)的自動測試區(qū)域,包括放大區(qū)域。此放大功能不僅能夠準確的測試一個周期中的不規(guī)則部分也能夠自動測試該放大區(qū)域內(nèi)的波形參數(shù)。
動力方向盤控制ECU(含變頻器)/電機開發(fā)
動力方向盤(EPS)在小型汽車中應(yīng)用已經(jīng)比較普及了,但在需大扭矩的大型車中應(yīng)用時需要采用3相電機.不同于傳統(tǒng)的DC機,測試3相交流電機需要功率計測試電力及效率.此外,ECU間采用CAN總線通信,還必須測試CAN總線信號。
DL7400可以對CAN總線上特定的ID/Data觸發(fā),實現(xiàn)與其它信號的同步觀測。通用示波器DL1640/DL1740,可以測試ECU的CPU信號,使用100MHz差分探頭和150A電流探頭還可以測試電機的浪涌電流等。DL750最多16ch絕緣輸入,適用于變頻器輸入輸出電壓/電流及ECU控制信號的長時間觀測。WT1600可以評測大型汽車EPS用3相驅(qū)動系統(tǒng)變頻器的1次端DC、2次端的3相電流/電壓/功率,變頻器效率。對特定運行模式還可以進行累積功率測試。使用WE7000的時間模塊/CAN模塊/隔離A/D模塊/溫度模塊等可以實現(xiàn)多通道綜合測試。操舵角/消耗電流/電壓/溫度等多通道長時間同時測試。使用CAN模塊可以將CAN總線上的數(shù)據(jù)同時轉(zhuǎn)化為物理量實現(xiàn)同時測試。
直噴式柴油發(fā)動機噴射實驗
直噴式柴油發(fā)動機可以降低燃料費用和凈化廢氣排放.以下就其開發(fā)的關(guān)鍵-高壓噴射和電子控制的性能評價方法提出解決方案:
1.機械部分設(shè)計值的評價(噴射時間與噴射壓力)
測試對象是噴嘴噴射出燃料的噴射壓力,發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化及噴嘴電磁閥開關(guān)時間。發(fā)動機開發(fā)需要進行動態(tài)測試(逐步提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速檢查是否符合設(shè)計要求)和靜態(tài)測試(在轉(zhuǎn)速固定狀態(tài)下檢查是否運轉(zhuǎn)穩(wěn)定)。
2.與ECU控制信號同步測試
與ECU控制信號同步測試,測試ECU正時和實際噴射正時。
本文小結(jié)
由于和世界各地整車及部件公司有著廣泛的合作,橫河電機在這一領(lǐng)域有很多測試實例。橫河電機希望能為汽車電子的發(fā)展貢獻力量,在合作中能解決更多的測試難題,出現(xiàn)更多的橫河產(chǎn)品應(yīng)用實例.
摘要:從電子測量課程借鑒微課教學(xué)模式的意義出發(fā),分析了微課對電子測量課程教學(xué)改革的啟示意義,并指出微課在電子測量教學(xué)中的優(yōu)勢與不足。
關(guān)鍵詞:微課;電子測量;教學(xué)改革
微課的雛形是60秒的課程,這個概念由1993年美國北衣阿華大學(xué)LeRoyA.McGrew教授針對化學(xué)課程提出來的,包括三個部分:總體介紹、解釋說明、舉例分析[1-2]。另外,微課也包含了一分鐘演講,這個概念是1995年由英國人T.P.Kee提出的,他認為學(xué)生應(yīng)該掌握核心概念以應(yīng)對快速增長的學(xué)科知識與交叉學(xué)科的融合,提出讓學(xué)生進行一分鐘演講,并要求演講必須做到精練,具備良好的邏輯結(jié)構(gòu)且包含一定數(shù)量的例子[3]。目前,微課的推廣在中小學(xué)教育比較多,大學(xué)課堂應(yīng)用仍然較少。實際上,我國正處于微課發(fā)展的起步階段,對微課的認識理解尚未統(tǒng)一,資源建設(shè)尚未成型,應(yīng)用研究零散,評價模式不夠完整,微課的組織化、系統(tǒng)化、規(guī)范化建設(shè)還有很長一段路要走[4-5]。
一、電子測量課程借鑒微課模式的意義
在參加過“中國高等教育教師發(fā)展研究會”主辦的“高等院校慕課、微課教學(xué)開發(fā)與利用骨干教師”培訓(xùn)會后,通過與授課專家及各同行的教學(xué)研討交流,我們專業(yè)確立了“電子測量”這門課程作為微課的試點課程?!半娮訙y量”是一門電類、自控類的專業(yè)課程,一般安排在大學(xué)三年級的時候開設(shè)。這個時候,學(xué)生已經(jīng)掌握了模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、通信電路等基礎(chǔ)課程的相關(guān)知識,再學(xué)習電子測量的誤差理論分析和測試儀器原理就顯得水到渠成,有承前啟后的作用。由于電子測量這門課程包括比較多的公式推導(dǎo)和計算,學(xué)生學(xué)習的積極性普遍不高,尤其是在講解到示波器、頻率計數(shù)器、電壓表的工作原理時,有學(xué)生不以為然,認為只要會用這些儀器就足夠了,至于這些儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)無需了解。這樣就達不到最好的教學(xué)效果。此外,誤差分析也是純理論的內(nèi)容,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生往往有畏難情緒,看到教材中大段的公式推導(dǎo)就蒙了,學(xué)好這門功課的信心也無從建立起來。有鑒于以上的原因,課題組一直在想方設(shè)法采用各種方法試圖提高學(xué)生的積極性,包括設(shè)立學(xué)習興趣小組,開放實驗室等,但收效甚微。學(xué)生參與到課程教學(xué)中的積極性低下,通常都是聽完課,做完作業(yè)就算完事了。因此,如何讓學(xué)生對這門課產(chǎn)生濃厚的興趣并且引領(lǐng)學(xué)生建立嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析科學(xué)態(tài)度,達到教學(xué)預(yù)期目的,就成了擺在課題組面前的難題。微課學(xué)習概念的到來,為課程的學(xué)習提供了一個全新的視角,電子測量未來的教學(xué)改革方向應(yīng)該以微課為契機,借助于微課資源共享平臺,使得課內(nèi)教學(xué)和課外的自主學(xué)習相得益彰,從根本上把學(xué)生的被動學(xué)習變?yōu)橹鲃訉W(xué)習,從而提高教學(xué)質(zhì)量,讓學(xué)生親自動手參與到課程學(xué)習中來。
(一)教師教學(xué)理念有了根本改變
傳統(tǒng)教學(xué),教師始終處于主導(dǎo)地位,主導(dǎo)著課堂講授的節(jié)奏,學(xué)生必須亦步亦趨地緊跟著教師的思路,不能開一絲小差,不然就不知道教師的思路跑到哪里去了。這樣的學(xué)習需要精神高度緊張,幾堂課下來學(xué)生覺得精神疲憊,學(xué)習效率并不高,學(xué)生需要在課后再花大量的時間去復(fù)習和自習。微課的出現(xiàn)改變了這一局面。教師不再是教學(xué)的主導(dǎo)者,而是指引者。教師在課前就提出要求,要求學(xué)生進行課前預(yù)習,預(yù)習的作業(yè)是布置一些微課程的制作。舉例來說,可以把一個班的學(xué)生分成若干個學(xué)習小組,每個學(xué)習小組分配給一個知識點,要求小組成員課前預(yù)習,集體討論,理解該知識點,然后制作一個3到5分鐘的微課程視頻,用來對班上其他同學(xué)講解清楚該知識點。教師只需要在播放完該知識點的微課程之后,進行補充解釋或者點評,適時地多加鼓勵,以激發(fā)學(xué)生的積極性。另外教師還需要做一個串聯(lián)的工作,把一節(jié)課上的若干個知識點承前啟后,形成一個整體。
(二)學(xué)生積極投身參與教學(xué)中
由于學(xué)生被分配了制作微課程的任務(wù),在掌握了錄制、配音、配字幕、剪輯這些基本的計算機操作技能后,每個學(xué)生都能成為“導(dǎo)演”,按照自己的喜好導(dǎo)演出一部精彩的微課程。當然,為了不本末倒置,我們并不需要微課程有多好的特技,所有的技術(shù)都是為內(nèi)容服務(wù)的。只需要學(xué)生能把這個知識點講解清楚,就算是一個成功的微課程。所以教師在點評時要注意這點,不要因為某個視頻的特技用得多而過于給予美譽,以免引起以后的效仿而忽略了內(nèi)容講解的淺白清晰,失去微課程的意義。學(xué)生制作微課程,目的不是炫技,也不是用來提高軟件操作能力,而是考查他們對預(yù)習內(nèi)容的理解。分學(xué)習小組也是為了互幫互助,有困難時可以互相啟發(fā),在討論中對知識點的理解能更加深入。
二、微課對電子測量課程教學(xué)改革的啟示
微課的優(yōu)勢很明顯,但是微課也有其不足之處,我們不可能用微課這種教學(xué)模式完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂教育。原因很簡單,對于簡單的知識點,學(xué)生依靠自學(xué)不會出現(xiàn)理解上的困難或者偏差,但是對于困難的知識點,在沒有教師的講解和指導(dǎo)下,學(xué)生在理解上有很大的困難,所以不贊成全程采用微課模式。但是作為一種新的教學(xué)手段,微課還是為“電子測量”這門偏向技術(shù)的課程帶來了新的啟示。
(一)為電子測量眾多儀器的操作提供了示范平臺
在以往的電子測量課上,重點講解各種測量儀器的工作原理,伴隨著的是大量數(shù)學(xué)推導(dǎo)。數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生會被眾多的煩瑣公式弄得不知所云,從而失去學(xué)習的興趣和動力。而且電子測量這門課長期以來有個誤區(qū),學(xué)生以為只要會操作儀器就行了,對于儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理不求甚解。對于測量得來的數(shù)據(jù),也不做數(shù)據(jù)處理。微課需要學(xué)生把各種測量儀器,比如示波器、電壓表、頻率計等的使用方法用微視頻來展示,同時配上語音講解,對于后期的誤差分析也用圖表展示出來。因此微課是在凸顯這門課程的教學(xué)目的和核心價值理念的前提下,把學(xué)習主動權(quán)交還給學(xué)生,教師起到的是領(lǐng)路人的角色,更多的責任在于啟發(fā)和引領(lǐng),歸納和總結(jié)。與以前的口若懸河滔滔不絕相比,淡化了教師的主體地位,提升了學(xué)生學(xué)習的主觀能動性。
(二)為電子測量構(gòu)建了新的教學(xué)模式與學(xué)習方式
在微課的沖擊下,如何讓學(xué)生感興趣并且主動參與到課堂教學(xué)上來,如何吸引學(xué)生注意力,如何掌控課堂的節(jié)奏,這些都是教師應(yīng)該考慮的問題。教師不能僅僅著眼于把課講好,更應(yīng)該注重學(xué)生的個體發(fā)展,尊重個體差異,給予每個個體足夠的發(fā)展空間?!狈D(zhuǎn)課堂”已經(jīng)作為一種新型教學(xué)手段,在某些專業(yè)教學(xué)中采用并取得了較好的效果。翻轉(zhuǎn)課堂要求學(xué)生在上課前先觀看微課程視頻,完成相應(yīng)知識點的學(xué)習,再回到課堂中來,對于線下學(xué)習不明白的地方進行師生互動,解決線下遇到的困難。這樣一種方式實際上是把傳統(tǒng)教學(xué)和新型教學(xué)模式有機地結(jié)合起來,不僅對于學(xué)習者而且對于教導(dǎo)者都提出了新的要求。
(三)有效采用微課教學(xué)方式,發(fā)揮實踐課程的優(yōu)勢
作為一門有眾多實驗課程的功課,“電子測量”需要通過做實驗來加深對課本上的知識點的理解。目前的普遍情況是,女生動手能力比男生差,如果分組到一起,一般都是男生動手調(diào)試儀器,女生記錄數(shù)據(jù)。這樣不利于女生動手能力的培養(yǎng)。究其原因,有怕觸電的畏懼思想,有怕麻煩的畏難思想,還有根本不懂怎樣做的。如果能在做實驗之前觀看了微課程的示范操作,她們也就明白做實驗其實也很容易,只要規(guī)范操作就不會出問題。作為工科專業(yè)的學(xué)生,實驗和實踐必不可少,合理利用微課程能大大提高實驗的成功率和操作的規(guī)范性。
三、微課在電子測量教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢與劣勢
(一)優(yōu)勢顯而易見,作為一個3到5分鐘的微課視頻是能夠在這個時間段中吸引學(xué)生的注意力,過長的時間必然會導(dǎo)致學(xué)生注意力的分散。微課在內(nèi)容編排上通常是一個知識點一個視頻,不拖泥帶水,不可責備求全。力求能講清楚一個知識點即可,如果學(xué)生在觀看完這個視頻后仍有疑問,可以在課堂上向教師提問,教師作為引領(lǐng)者,負責答疑解惑。課下,教師也可以通過網(wǎng)絡(luò)進行答疑,拓寬了學(xué)習的場所。由于觀看微課程的地點既可以在學(xué)校,也可以在家里。在寬松的環(huán)境下,學(xué)生能以放松的心情投入到學(xué)習中。
(二)劣勢3到5分鐘的微課顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)理念。有的教師會認為既然有視頻,就不需要教師講解了,讓學(xué)生都去看視頻就行了。這種認識上的不到位會使得微課的作用大打折扣。誠然微課能為教師省卻很多講解知識點的時間,但是內(nèi)容的展開,知識點的總結(jié),課堂習題的講解,還是要教師來完成。另外,微課視頻的制作容易陷入本末倒置的境地。有些教師認為要吸引學(xué)生的注意力,視頻的制作就需要越炫越好。結(jié)果在技術(shù)上投入了大量的精力,反而失去了務(wù)實求真的精神。學(xué)生的注意力都被絢爛的技術(shù)吸引過去了,對于視頻講解的知識點反而忽略了。另外,一個微課視頻包含的內(nèi)容也非常值得斟酌。有些教師認為微課就是說課,說課就是把一堂40分鐘的課濃縮成3到5分鐘的微課,導(dǎo)致內(nèi)容過多,沒有重點。
(三)反思作為一種新型的教學(xué)方式,微課利用移動設(shè)備進行教學(xué)的模式目前在全世界范圍內(nèi)都得到了推崇,國內(nèi)的教育界對這種新型教學(xué)方式也是持肯定的態(tài)度。引用這種新的方式在電子測量課堂教學(xué)上,還需要不斷磨合,去蕪存菁,使得這種先進的教學(xué)模式更加適應(yīng)我們的教學(xué),更加接地氣。
作者:張輝 單位:廣東第二師范學(xué)院
摘要:大力發(fā)展高等職業(yè)教育是國家的既定方針,國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展對應(yīng)用性人才的需求也十分迫切。但我國的高等職業(yè)教育歷史不長,對高職的發(fā)展規(guī)律目前仍處于摸索階段,特別的一些職業(yè)學(xué)校把以前的三年制變成了兩年制,國內(nèi)眾多高職院校在教育教學(xué)改革方面也進行了大膽實踐,取得了一定的成效。本文針對職業(yè)學(xué)?!峨娮訙y量》課堂教學(xué)中學(xué)生出現(xiàn)的種種問題進行分析,然后提出了相應(yīng)的措施,最后給文章來個簡單的總結(jié)。
關(guān)鍵詞:電子測量,職業(yè)學(xué)校,課堂教學(xué)
課堂教學(xué)是學(xué)校教育教學(xué)工作中極為重要的組成部分,他直接關(guān)系到學(xué)校的辦學(xué)質(zhì)量及學(xué)生的學(xué)習成效。作為一名教師,我們每天都要組織課堂教學(xué),可目前我國職業(yè)學(xué)校在教學(xué)當中存在很大的問題:
1.就中專生缺乏學(xué)習的積極性,大部分都是想著自己成績差與大學(xué)無緣,然后在同學(xué)和老師的談?wù)f下來到了職業(yè)學(xué)校,但因為中專生的基礎(chǔ)較差,在上課時感覺是飽受煎熬、受盡折磨。
2.教師課堂組織教學(xué)失策。這種情況當然不多,但的確存在。主要表現(xiàn)在錯誤的教育觀和學(xué)生觀、課堂教學(xué)行為中的隨意性,如課堂語言毛病多、上課講話過快、教學(xué)過程安排不當?shù)?、課堂教學(xué)缺乏藝術(shù)性、課堂管理不當、濫用處罰手段、教師情感的偏差等方面。諸如教師本人的業(yè)務(wù)水平不高,教學(xué)方式方法不當;對教學(xué)不負責任;對學(xué)生要求不一致,明明錯了還要掩飾;諷刺和訓(xùn)斥學(xué)生等等。這些因素的存在“經(jīng)常打擊學(xué)生的積極性、自尊和自信”等等。這些因素的存在,都會導(dǎo)致教師威信的降低甚至喪失。
3.電子測量是一門孤躁而又累的專業(yè),很多學(xué)生因為自己的對電子的認識不夠,就是對課堂的內(nèi)容不明白,加上孤躁的電子測量。從而主動性和興趣都沒有了,對于一門理科,如果沒有了興趣,那還能學(xué)下去嗎?
4.由于課堂上,很多老師都是以傳授為主,對學(xué)生的問題過于忽略,那樣課堂上的主體還是老師,學(xué)生根本就不能真正的學(xué)到知識。
5.學(xué)生的心理影響,特別的在農(nóng)村,在職業(yè)學(xué)校讀書的學(xué)生一般都是被認為不是很好的學(xué)生,無形中,很多學(xué)生就開始帶有一定的影響還有就是學(xué)生的壓力過重。繼而導(dǎo)致學(xué)生的心理
6.電子測量需要的更多是學(xué)生自己的動手能力,但是有的職業(yè)學(xué)校因為條件的原因只是給學(xué)生來個簡單的描述,從而使學(xué)生的動手能力偏低。
針對職業(yè)學(xué)校電子測量教學(xué)中出現(xiàn)的問題,筆者做了幾點闡述:
1.提高教師的教育教學(xué)和管理能力是解決這種課堂問題的關(guān)鍵所在。作為課堂教學(xué)的直接操縱者,教師的教育理念如何,決定著他如何實施教學(xué),決定著他如何組織和管理課堂,也決定著他如何處理課堂中的問題行為,那么也就決定了有什么樣的課堂。這有賴于每一位教師更加主動、積極的學(xué)習,有賴于每一位教師真正把課備得深入淺出,符合學(xué)生實際,讓學(xué)生學(xué)到東西。教師要精心設(shè)計課堂教學(xué),豐富教學(xué)活動,努力提高教學(xué)藝術(shù)。老師可以通過師生互動培養(yǎng)學(xué)生與老師的感情。還有就是提高學(xué)生主動性,比如通過討論問題,讓學(xué)生成為課堂的主人。
2.實踐教學(xué)。通過實踐教學(xué)掌握科學(xué)的實驗方法,養(yǎng)成嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。經(jīng)過系統(tǒng)化、規(guī)范化的訓(xùn)練,使學(xué)生熟練使用常規(guī)的電工電子儀器、儀表和設(shè)備,具有電工電子線路和常用控制系統(tǒng)的測試分析能力。實驗內(nèi)容除驗證性項目外,采用較多的設(shè)計開發(fā)性項目。單獨開課的實驗課程為:電路實驗、電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗、電機與電氣控制技術(shù)實驗,可編程控制器應(yīng)用實驗、電視原理實驗、高頻電子技術(shù)實驗等,實驗教學(xué)實現(xiàn)實驗室的開放教學(xué),激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習的熱情。比如就拿示波器做個例子,要學(xué)生理解示波器的原理,實驗的目的和示波器的操作,同時對于職業(yè)學(xué)校來說要學(xué)生明白示波器的用途
3.增加課堂的趣味,因為電子測量是一門高科技的學(xué)科很多學(xué)生會因為難度較大從而自信心下降,從而對本課程產(chǎn)生反感的現(xiàn)象,所以可以通過一些搶答形式提高學(xué)生的興趣。
4.定期考核,因為學(xué)生都是不想自己考那么少分的,對于職業(yè)學(xué)校也一樣,可以再期末對學(xué)生進行期末總結(jié),評出好成績的學(xué)生,并給予一定的獎勵,那樣學(xué)生的主動性就會提高了,像以前那樣浪費時間。
5.互幫活動,那是老師與學(xué)生間,同學(xué)與同學(xué)之間的活動,因為一間學(xué)??傆泻玫耐瑢W(xué)和差的同學(xué),由于差同學(xué)可能因為考試不好導(dǎo)致心理問題產(chǎn)生不想學(xué)的念頭,老師可以給與學(xué)生幫助,一方面可一拉近老師與學(xué)生的距離,另一方面又可以鼓勵學(xué)生去學(xué)習,另外,可以采取一幫一的活動,就是老師安排每一位差的學(xué)生有一個成績好的學(xué)生來輔導(dǎo)。
6.提倡多問,因為老師講課的速度很快,可能一些學(xué)生不能明白一些內(nèi)容,在這里,同學(xué)就要多問。不要覺得害羞,提倡不懂就要問的教學(xué)理念。
7.中等職業(yè)學(xué)校課堂教學(xué)內(nèi)容一定要結(jié)合專業(yè)特點,崗位需求實際,在課堂教學(xué)實踐中善于創(chuàng)設(shè)職業(yè)訓(xùn)練氛圍和情境,使學(xué)生能夠做到學(xué)以致用。在我們?nèi)粘B犜u中,發(fā)現(xiàn)有部分課程在這方面做得比較好,可供借鑒。職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)人才的規(guī)格、質(zhì)量必須以社會需求為出發(fā)點和歸宿點。課堂講授要實用、實際,緊密聯(lián)系企業(yè)生產(chǎn)實踐活動,以及為適應(yīng)生產(chǎn)活動所需要的各種能力,包括職業(yè)道德和行為規(guī)范、思維能力、表達能力、職業(yè)發(fā)展能力和實踐能力等。
8.實習基地建設(shè),學(xué)校要加大經(jīng)費的投入,另外與企業(yè)進行合作,將先進的生產(chǎn)工藝和技術(shù)穿插到實際的教學(xué)環(huán)節(jié)中去,學(xué)生的課程設(shè)計可聯(lián)系生產(chǎn)實踐來進行,比如讓學(xué)生自己來操作示波器,讓學(xué)生自己動手,激發(fā)學(xué)生的興趣。充分鍛煉學(xué)生,調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性,同時發(fā)揮學(xué)生社團的作用,積極調(diào)動和組織學(xué)生開展校外實踐。校外實習基地不僅可有效緩解教學(xué)設(shè)備不足、理論與實踐脫節(jié)的矛盾,對企業(yè)來說也可以獲得高素質(zhì)的人才,提高企業(yè)的知名度,形成學(xué)校和企業(yè)雙贏的效果。
9.職業(yè)學(xué)校課堂教學(xué)一定要避免和克服脫離實際的所謂全面和打基礎(chǔ),避免空洞的說教,而要“眼睛向外”,從勞動力市場實際需要出發(fā),真正做到就業(yè)崗位需要什么就講什么,就做什么,這不是短視,而是抓住了職業(yè)教育的本質(zhì)特征,是在辦真正的職業(yè)教育。文化課功能化,專業(yè)課實際化.
總結(jié):職業(yè)學(xué)校電子信息技術(shù)是近年來發(fā)展最為迅猛的領(lǐng)域之一,越來越成為一個國家發(fā)展水平的標志。電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)達與否在今后相當長的一段時間內(nèi)將決定一個國家綜合實力的強弱,我國也把電子信息產(chǎn)業(yè)作為國民經(jīng)濟的一個支柱產(chǎn)業(yè)大力扶持。對于我國職業(yè)學(xué)校的電子測量教學(xué)在新課標下還是存在一定的問題,因此還要加大對職業(yè)學(xué)校教學(xué)的調(diào)查和研究,加大中專生的測量教學(xué),從實職業(yè)學(xué)校辦學(xué)理念。
摘要:隨著現(xiàn)代化制造業(yè)的飛速發(fā)展,對于實用高技能型人才的需求日益增長,隨之而來的是高職教育的同步改革。在高職電類專業(yè)教學(xué)中,課程的設(shè)置需緊跟行業(yè)企業(yè)的需要,其中非常重要的一部分是儀器儀表的使用,工具課程如何教學(xué)成為亟待解決的問題。文章從《電子測量》課程教學(xué)方法出發(fā),探索新形勢下電類工具課程的改革方法。
P鍵詞:工具課程;課程改革;課程融合
1背景
當前高職教育,以培養(yǎng)實用技能型人才為主要目標,其根本目的是更好地適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)需求。高職教育有其特殊性,不要求高深的理論鉆研,更多的是對實用技能的了解和使用,能夠掌握一技之長成為對高職學(xué)生的基本要求。針對教育的特殊性,高職課程設(shè)置及教學(xué)方法也有自己的特點。
隨著現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展,高職教育越來越多地受到社會的重視,行業(yè)企業(yè)也逐漸參與到高職教育中,并逐漸融入高職教育體系改革。作為我國高等教育的一種新型教育模式,高職教育以工作過程為導(dǎo)向,逐步將課程教學(xué)衍變成更適應(yīng)于技能培養(yǎng)的模式。在此基礎(chǔ)上,如何改革課程結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容也成為當前高職教育所面臨的問題之一。
2課程設(shè)置的特點
高職課程設(shè)置著重于“技術(shù)”,為了培養(yǎng)更符合當代社會發(fā)展需求,符合制造業(yè)快速增長的人才需求,高職電類課程在設(shè)置時,是以“實踐技能培養(yǎng)”為重點,突出學(xué)生的認知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律,提高學(xué)生的發(fā)散思維,從基礎(chǔ)技能的掌握延伸到對現(xiàn)代化智能儀器儀表的熟練運用,從而實現(xiàn)實用技能型人才培養(yǎng)的目標要求。
隨著先進的教學(xué)模式的改變,在實際教學(xué)過程中,改變傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的模式變得尤為重要。特別是電類課程教學(xué),因為是工科專業(yè),電類課程對學(xué)生的實際操作能力要求更高,很多技能的掌握并不能靠教師言傳,而對于很多課程本身,在教學(xué)時已經(jīng)要求學(xué)生必須具備一定的實際操作基本儀器儀表的能力,因此,就衍生出工具類課程的教學(xué),如《電子測量》。而工具類課程如何教、怎么學(xué)也成為必須思考的問題。
3工具類課程改革的必要性
《電子測量》課程是電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)必修課程,主要教授學(xué)生有關(guān)電子測量儀器的基本知識和電子測量儀器的操作使用能力,其目的是使學(xué)生更好地使用和維護電子儀器,初步形成解決實際問題的能力,通過理論與實踐的學(xué)習與訓(xùn)練,使學(xué)生的全面素質(zhì)得到提高,職業(yè)道德觀得到加強。
電子制造業(yè)在不斷發(fā)展,各種先進的儀器儀表層出不窮,隨之而來的儀器儀表的使用和操作成為了幾乎每個電子人的必修功課,通過對儀器儀表的熟悉和實際操作,達到電子產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、檢測和維修??梢哉f,工具課的應(yīng)用是學(xué)生學(xué)習其他課程的一個保障。
在工具課程教學(xué)中,以往的教學(xué)通常是將其單獨開設(shè),作為一門獨立的理論、實踐課程,一般開設(shè)在大一的下學(xué)期或者大二的上學(xué)期。然而在實際教學(xué)過程中,由于其他相關(guān)課程開設(shè)不同步,所以會導(dǎo)致在學(xué)習過程中出現(xiàn)聽不懂弄不明白的情況,而且非常難糾正。
4融合課程、突出實踐
針對《電子測量》課程內(nèi)容特點,教學(xué)過程注重實踐環(huán)節(jié),這與很多專業(yè)課程需要進行實踐教學(xué)相符,因此,教學(xué)過程中,可將課程整體打散,整合到相關(guān)專業(yè)課程中,不再專門開設(shè)在某一學(xué)期,同時,采用項目式教學(xué),按照知識點歸類,同時配以相應(yīng)的工具課教學(xué),讓學(xué)生們在學(xué)習專業(yè)知識的同時掌握工具使用,以達到齊頭并進的目的。
教學(xué)過程中,采用專業(yè)課教師和實踐課教師分離的教學(xué)方法,專業(yè)課教師專職教授相關(guān)專業(yè)理論知識,實踐課教師負責學(xué)生測量儀器儀表使用的培養(yǎng)和專業(yè)課內(nèi)實驗教學(xué),兩者各司其職又緊密聯(lián)系,讓學(xué)生在學(xué)會專業(yè)知識的同時增強實踐操作能力,培養(yǎng)儀器儀表的使用能力。
工具課程的整合,著重在于將其與專業(yè)課程的實踐教學(xué)部分融合,采用項目式的教學(xué)方法,將“教學(xué)做”一體化帶入課堂,帶人實驗室??刹捎梅D(zhuǎn)課堂的教學(xué)方法,對學(xué)生提出問題,由學(xué)生自行思考、討論、實驗,再由教師進行總結(jié),對理論知識歸納,對實踐操作中具體問題進行解惑,加深學(xué)生記憶,提高學(xué)生熟練度,增強學(xué)生動手能力,形成“教師――學(xué)生――教師”一整套的課程教學(xué)體系。
采用虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的方法,引人虛擬仿真,對于課程教學(xué),結(jié)合仿真軟件,如電路連接、元件參數(shù)測量等,利用電路仿真軟件鍛煉儀器儀表使用方法,再應(yīng)用于專業(yè)相關(guān)實踐操作中,使學(xué)生鞏固專業(yè)課程知識,同時增強對實踐技能的把握,進一步為專業(yè)整體人才培養(yǎng)提供支撐,同時使相關(guān)實踐教學(xué)達到更好的效果。
課程在高職人才培養(yǎng)中占據(jù)重要地位,課程改革關(guān)系到教學(xué)活動是否能夠更有成效地進行。在實際教學(xué)過程中,如何不斷改進課程,改進教學(xué)方法是我們要思考的問題。隨著現(xiàn)代高職教學(xué)管理水平的不斷提高,越來越多的新的教育模式的提出,也為我們改革課程教學(xué)提供了寶貴的經(jīng)驗。在實際教學(xué)中,我們要不斷創(chuàng)新,對課程不斷改革,以適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的需求。
摘 要數(shù)字信號處理是當前使用電子儀器進行測量工作的重要組成組成部分,可以說,測量是人類社會發(fā)展過程中必不可少的一項工作,而電子儀器則是測量工作發(fā)展至今最為先進的設(shè)備。如何才能夠通過數(shù)字信號處理加強電子測量儀器的使用效果成為了當前函待解決的問題。本文便將對數(shù)字信號處理技術(shù)對電子測量與儀器的影響進行分析,并提出一些意見與建議。
【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號處理技術(shù) 電子測量儀器 應(yīng)用
1 引言
隨著科技的不斷發(fā)展,我們步入了數(shù)字化時代,數(shù)字化時代的重點在于數(shù)字信號處理。數(shù)字信號處理是一種采用數(shù)字計算的方法,對信號進行后期處理的理論和技術(shù),它的簡稱為DSP,英文全稱Digital Signal Processing。DSP發(fā)展至今,單點指令平均執(zhí)行速度和每秒處理語言指令之多是我們無法想象和超越的。數(shù)字信號處理技術(shù)在電子儀器測量中是非常重要的,測量是人類社會發(fā)展過程中必不可少的一項工作,人類社會的發(fā)展是離不開測量的,電子儀器在使用的過程中主要的作用就是要進行相應(yīng)的測量,因此,將數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用到電子測量儀器領(lǐng)域就變得越來越重要。本文就是對數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域上的應(yīng)用進行分析,為相關(guān)的研究提供借鑒。
2 測量的作用
測量在生產(chǎn)實踐中占據(jù)著重要的地位,將抽象事物具象化是測量的主要內(nèi)涵,尤其是針對生產(chǎn)制造領(lǐng)域,一個產(chǎn)品想要批量生產(chǎn),各項的參數(shù)信息必不可少,獲取這些信息就就是測量的工作。另外,測量能夠促使生產(chǎn)活動規(guī)范化,同樣是多應(yīng)用于制造業(yè),零件生產(chǎn)出來之后,必然要進行檢查,通過一系列數(shù)據(jù)來對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行評估,以判定其是否符合生產(chǎn)標準。
3 數(shù)字信號處理技術(shù)的重要意義
電子儀器是進行測量工作的主要工具,隨著測量技術(shù)的不斷發(fā)展,對電子儀器的要求也就越來越高,目前多數(shù)的電子測量儀器都是通過電信號的形式傳遞測量結(jié)果的,度數(shù)的難度較大,更不要說進行分析處理了。而有了數(shù)字信號處理技術(shù),就能解決這一難題,針對測量儀器的數(shù)字信號處理,其主要內(nèi)容是將將電信號轉(zhuǎn)換為熟悉信號,然后通過數(shù)字信號對信息進行分析,后續(xù)工作才能夠進行。
4 數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域的應(yīng)用
4.1 在發(fā)生器上的應(yīng)用
發(fā)生器就是信號源,它是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平典型的設(shè)備。在測量各種電信系統(tǒng)或電信設(shè)備的振幅特性、頻率特性、傳輸特性及其他電參數(shù)時,它可以用作測量的信號源或激勵源。發(fā)生器在測量時使用的是頻率合成技術(shù),需要利用低通波濾器來完成相應(yīng)的測量工作,而數(shù)字信號處理技術(shù)的主要內(nèi)容就是進行濾波,采用數(shù)字計算的方法,對信號進行后期處理的理論和技術(shù),它能夠克服晶振僅僅能夠提供特定頻率的相應(yīng)缺陷,提高了信號輸出頻率的準確性和穩(wěn)定性。
4.2 在電壓測量中的應(yīng)用
電子測量時泛指以電子技術(shù)為基礎(chǔ)手段的一種測量技術(shù)。它是測量學(xué)和電子學(xué)相互結(jié)合的產(chǎn)物。
在電子測量的過程中,電壓是電子技術(shù)測量的一個基本參數(shù),電壓測量是電子測量的基礎(chǔ)。很多電子設(shè)備都與電壓有關(guān),如信號發(fā)生器、發(fā)射機和接收機等。電壓的測量對電流、場強、衰減等參數(shù)的測量也很重要。目前的電壓測量已經(jīng)被數(shù)字化,實際應(yīng)用中,在數(shù)字信號處理的過程中有兩種形式:一是交流電壓和直流電壓轉(zhuǎn)換之后再進行A/D轉(zhuǎn)換,另一個就是在得到了直流電壓的時候直接進行A/D轉(zhuǎn)換。在這兩種轉(zhuǎn)換方式都涉及到了A/DD換,A/D是指模數(shù)轉(zhuǎn)換,是數(shù)字信號處理技術(shù)中非?;A(chǔ)的環(huán)節(jié),它將模擬量或者連續(xù)變化的量進行量化(離散化),轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量的電路。A/D轉(zhuǎn)換包含三個部分:抽樣、量化和編碼。如果將A/D變換的三個部分都應(yīng)用在電壓表上,就會大大提高電壓表測量的準確性、抗干擾能力以及分辨能力。
4.3 在示波器中的應(yīng)用
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器,它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。它通過波形的形式將所要測量的信號顯示出來,被測信號通過電子束打在熒光屏上,顯示的圖像有助于測量人員的分析與解讀,電流、電壓、頻率等都能通過示波器。進行顯示,此外,一些較為特殊的信號也能夠在示波器上顯示出來,諸如調(diào)幅度、相位差的顯示也常常出現(xiàn)在示波器的應(yīng)用范圍內(nèi)。假設(shè)使用一個標準信號,將其輸入到相應(yīng)的示波器中,并且將這一輸出信號設(shè)定為s(k),在這樣的情況下,就能夠準確地計算出示波器對于信號的離散型算式h(k),在對這一離散型算式進行存儲的過程中,需要加存一個信號重構(gòu)的反卷積算法,在這樣的情況下,就可以得到以下的結(jié)論:無論示波器達到了什么樣的標準,信號是否存在著失真的現(xiàn)象,都能夠根據(jù)現(xiàn)有的信號進行重構(gòu),從而得出我們想要得到的信號。這樣,進行電量信號的觀測便無須再受到示波器的限制。
5 結(jié)論
隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展,它在多個領(lǐng)域都是具有很大的發(fā)展空間,通過上文我們不難發(fā)現(xiàn),數(shù)字信號處理技術(shù)是當前使用電子儀器進行測量工作的重要組成組成部分,它對提高電子測量效果以及電子測量儀器的使用有著非常重要的作用。本文詳細分析了數(shù)字信號處理技術(shù)對電子測量與儀器的影響,并提出相應(yīng)的意見與建議,具有一定的實際指導(dǎo)意義。
參考文獻
作者簡介
王志勇(1983-),男,吉林省白山市人。助教。研究方向為電子信息工程。
作者單位
長春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 吉林省長春市 130012
摘 要:自動化控制技術(shù)的不斷發(fā)展對電子測量技術(shù)的應(yīng)用提出了更高的要求,為了能夠更好地了解電子測量技術(shù),本文展開了研究,首先分析了基于自動化控制的電子測量技術(shù)的發(fā)展概況,在此基礎(chǔ)上,分析了基于自動化控制的電子測量技術(shù)發(fā)展的重要性,并對加強基于自動化控制電子測量技術(shù)的發(fā)展提出相關(guān)策略和措施,希望對電子測量技術(shù)發(fā)展有所啟發(fā)。
關(guān)鍵詞:自動化控制;電子測量技術(shù);發(fā)展研究
一、基于自動化控制的電子測量技術(shù)的發(fā)展概況
(一)基于自動化控制的電子測量技術(shù)的發(fā)展背景
我國的經(jīng)濟發(fā)展是從20世紀80年代迅速發(fā)展起來的,尤其是我國的一些國家政策和經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模,都是那個時代起步并取得卓越成績的。我國經(jīng)濟剛剛起步的過程是十分艱難的,整個科學(xué)技術(shù)水平受到很大程度的限制。所以導(dǎo)致我國的經(jīng)濟生產(chǎn)力和生產(chǎn)技術(shù)是比較落后。我國是人口大國,為了更好地發(fā)展,只有在生產(chǎn)上投入大量的人力,尤其是針對生產(chǎn)建設(shè),投入大量的人力勢必會造成更大的成本支出,為了能夠更好地建設(shè)和發(fā)展生產(chǎn),我國的科學(xué)家艱苦創(chuàng)新,對生產(chǎn)技術(shù)水平進行發(fā)展,而且隨著整個生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,我國的自動化控制技術(shù)取得了良好的成績,在建設(shè)生產(chǎn)上對于自動化控制技術(shù)的應(yīng)用逐步取代了大量的人力進行生產(chǎn)建設(shè),對于生產(chǎn)建設(shè)的成本是很大的一種節(jié)約。生產(chǎn)自動化技術(shù)不斷發(fā)展,對于我國的現(xiàn)代化建設(shè)有非常大的貢獻,在自動化控制技術(shù)發(fā)展過程中電子測量技術(shù)不斷發(fā)展。電子測量技術(shù)應(yīng)用到自動化控制過程中,能夠為我國自動化控制技術(shù)的發(fā)展提供強大的動力支持,從而進一步完善我國的現(xiàn)代化生產(chǎn)過程。
(二)基于自動化控制的電子測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
通過對自動化控制技術(shù)的研究和分析,能夠發(fā)現(xiàn)在我國自動化生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用過程中,整個電子自動化控制的電子測量技術(shù)的發(fā)展時間較短,所以對于電子測量技術(shù)來說,其應(yīng)用的過程和應(yīng)用實際還沒有達到很成熟的階段,在整個自動化控制中的電子測量技術(shù)中還存在一定的問題,影響整個電子測量技術(shù)的發(fā)展,尤其是針對整個電子測量技術(shù),對于整個自動化控制技術(shù)來說,在實際生產(chǎn)應(yīng)用中,使用電子測量技術(shù)還沒有達到一定的規(guī)模,尤其是針對整個自動化控制技術(shù)來說,但是在整個電子測量技術(shù)的發(fā)展上,發(fā)展技術(shù)和發(fā)展空間很大,盡管是作為一種新興的技術(shù),但是同時能夠保證我國絕大多數(shù)生產(chǎn)和建設(shè)工作取得良好進展。電子測量技術(shù)的發(fā)展成本很高,這大大限制了整個電子測量技術(shù)的發(fā)展,所以很多一些規(guī)模較小的企業(yè)和生產(chǎn)單位還不具備在自動化生產(chǎn)中應(yīng)用電子測量技術(shù)的基礎(chǔ),從而導(dǎo)致電子測量技術(shù)的發(fā)展受到進一步的限制。
二、基于自動化控制的電子測量技術(shù)發(fā)展的重要性
(一)利于電子測量技術(shù)動態(tài)性的發(fā)展
通過研究和調(diào)查,能夠發(fā)現(xiàn)在電子測量技術(shù)發(fā)展過程中,往往只是利用自動化技術(shù)對生產(chǎn)建設(shè)進行一種單一的管理模式,這種管理模式對于整個生產(chǎn)建設(shè)工作的管理是一種弊端,管理模式是動態(tài)的管理模式才能夠促進生產(chǎn)建設(shè)工作的效率提高。但是在進行實際的管理工作中,只應(yīng)用自動化控制技術(shù)對整個生產(chǎn)建設(shè)進行管理是一種靜態(tài)的管理。所以在實際的生產(chǎn)工作中,要把電子測量技術(shù)應(yīng)用到整自動化控制技術(shù)中,從而能夠保證整個生產(chǎn)建設(shè)工作實現(xiàn)動態(tài)管理。這種管理方式對于我國的自動化生產(chǎn)來說是一種重大的突破,有利于電子測量技術(shù)動態(tài)性的發(fā)展,從而能夠保證整個現(xiàn)代化建設(shè)步上一個新臺階。
(二)利于電子測量技術(shù)高效性的發(fā)展
在國民經(jīng)濟發(fā)展過程中,自動化控制是檢驗我國生產(chǎn)企業(yè)是否得到提高與發(fā)展的重要標志,同時通過對自動化控制技術(shù)的管理,能夠看出我國的經(jīng)濟水平和生產(chǎn)建設(shè)的重要作用,能夠為對我國經(jīng)濟水平的穩(wěn)步提高做出重要的貢獻。在自動化控制技術(shù)中應(yīng)用電子測量技術(shù)能夠?qū)⒄麄€電子測量技術(shù)的發(fā)展提上一個新臺階,電子測量技術(shù)通過借助自動化控制這個平臺能夠得到更大的完善,為了能夠?qū)⑸a(chǎn)過程更加完善,自動化生產(chǎn)控制技術(shù)也需要對整個生產(chǎn)技術(shù)進行優(yōu)化和調(diào)整,而電子測量技術(shù)能夠?qū)⒆詣踊刂萍夹g(shù)的效益發(fā)揮到最大,能夠有效提高自動化控制技術(shù)在生產(chǎn)過程中管理的高效性。為了能夠?qū)⒄麄€電子測量技術(shù)進行完整發(fā)揮,需要對應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題進行調(diào)整和優(yōu)化,從而保證生產(chǎn)建設(shè)的有序性,這種應(yīng)用模式能夠促進生產(chǎn)力的提高,從而有助于我的自動化生產(chǎn)企業(yè)的獲取更大的經(jīng)濟效益。
(三)利于電子測量技術(shù)全面性的發(fā)展
在對自動化控制技術(shù)的研究中不能忽視電子測量技術(shù)的效用,只有對兩者的效益進行研究,才能夠保證整個電子測量技術(shù)發(fā)揮最大的功效。兩者結(jié)合能夠產(chǎn)生出更大的效益。所以為了能夠保證整個電子測量技術(shù)發(fā)揮出更大的效益,要對整個自動化控制技術(shù)進行完善和優(yōu)化,在應(yīng)用過程中,要結(jié)合自動化控制技術(shù)的特點,不斷實現(xiàn)更大程度上的應(yīng)用效益,有利于促進我國的電子測量技術(shù)在未來的發(fā)展過程中得到更為全面的應(yīng)用與發(fā)展,從而創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟效益。
三、加強基于自動化控制電子測量技術(shù)發(fā)展的主要措施
(一)重視自動化控制電子測量技術(shù)的推廣
電子測量技術(shù)在我國的應(yīng)用情況需要與整個生產(chǎn)建設(shè)相結(jié)合,只有在自動化的生產(chǎn)建設(shè)中應(yīng)用電子測量技術(shù)才有助于電子測量技術(shù)的推廣。所以在進行自動化生產(chǎn)過程中,有關(guān)單位和部門要注重對電子測量技術(shù)的推廣,只有將電子測量技術(shù)所能產(chǎn)生的效益推廣到建設(shè)單位手中,要管理人員明晰整個電子測量技術(shù)與自動化控制結(jié)合所能產(chǎn)生的效益,才能夠保證整個電子測量技術(shù)在自動化控制中的發(fā)展和應(yīng)用。注重對電子測量技術(shù)效益的宣傳,能夠更好地實現(xiàn)電子測量技術(shù)的發(fā)展。
(二)拓展自動化控制電子測量的范疇
在自動化控制技術(shù)中應(yīng)用電子測量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更大的生產(chǎn)效益,但是在實際的應(yīng)用過程中,整個電子測量技術(shù)受到功能的限制,會導(dǎo)致應(yīng)用程度不完善,所以要針對這一情況去進行研究和創(chuàng)新,要能夠不斷拓展電子測量技術(shù)的應(yīng)用范疇,保證整個電子測量技術(shù)在自動化控制環(huán)節(jié)中的實際應(yīng)用。只有這樣才能夠促進整個自動化生產(chǎn)建設(shè)的大發(fā)展。
(三)降低電子測量技術(shù)的成本費用
電子測量技術(shù)的應(yīng)用成本較高是制約電子測量技術(shù)發(fā)展的主要原因,為了更好地發(fā)展電子測量技術(shù)要能夠?qū)﹄娮訙y量技術(shù)的成本費用進行降低,不斷對科學(xué)技術(shù)水平進行創(chuàng)新,加強對電子測量技術(shù)的研究,降低電子測量技術(shù)的成本費用,以達到提高整個電子測量技術(shù)的應(yīng)用效果。
結(jié)語
總體來說,電子測量技術(shù)在自動化控制中發(fā)揮重要作用。為了促進自動化生產(chǎn),我們要結(jié)合自動化控制的電子測量技術(shù)的發(fā)展背景和發(fā)展現(xiàn)狀,對電子測量技術(shù)在自動化控制中有利于電子測量技術(shù)動態(tài)性的發(fā)展和高效性的發(fā)展以及全面性的發(fā)展的重要性進行分析,然后積極采用重視自動化控制電子測量技術(shù)的推廣、拓展自動化控制電子測量的范疇和降低電子測量技術(shù)的成本費用等措施希以達到提高電子測量技術(shù)發(fā)展的效果。
摘要:電子測量技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中主要用于測試測量,對于電子電路進行相應(yīng)的測量也是測量專業(yè)的必備課程,同時國家對于電子測量專業(yè)的發(fā)展也是極其的重視。與此同時,許多年輕人也意識到這個專業(yè)的前景,積極投入到這個專業(yè)當中來,為這個專業(yè)增添了大量的活力。
關(guān)鍵詞:電子測量專業(yè);發(fā)展;前景
1.電子測量概述
電子測量泛指以電子技術(shù)為基礎(chǔ)的一種測量手段,是測量技術(shù)學(xué)與電子工程學(xué)相互結(jié)合的一種產(chǎn)物。電子測量除了具體運用電子測量的原理、方法和設(shè)備對各種電量、電信號以及電路元件的特性以及參數(shù)進行測量外,還可以測量各種敏感器件和傳感器件,以及測量一些常規(guī)器材無法測量的器件,并且這種測量具有簡單方便、準確率高等特點。最近幾年計算機基礎(chǔ)與微電子技術(shù)的快速發(fā)展為電子測量技術(shù)增添了巨大的活力。電子計算機的使用尤其是微型計算機與電子測量技術(shù)的結(jié)合,構(gòu)成了一種新的儀器與測量系統(tǒng),即人們通常所說的“智能儀器”和“系能檢測機器”。并且對其功能可以進行自主選擇,如數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、故障診斷、誤差修正等,這樣不僅改變了若干傳統(tǒng)的測量方法與概念,更對整個電子測量和其他的相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大的推力,現(xiàn)在電子測量技術(shù)已經(jīng)成為電子科學(xué)領(lǐng)域中最為重要且發(fā)展迅速的一門分支學(xué)科。
2.電子測量技術(shù)的發(fā)展、現(xiàn)狀以及存在的問題
2.1測量技術(shù)的發(fā)展
20世紀60年代中期,我國剛剛改革開放,同時也隨著中小集成電路工廠的建立,所謂的集成電路就是講電阻、電容、二極管和三極管等等電源器材進過半導(dǎo)材料工藝或者薄膜工藝制作過程中在同一個硅膠片上,并且按照某一種順序排列起來,具有某種特征和功能,從而打破了傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的概念,實現(xiàn)了材料、電路、元件三位一體的目標。集成電路的產(chǎn)生使得原本的基本電路變得更小。因此由電子集成電路做成的電子測量儀器越來越小,同時其測量的范圍更為廣泛,精確度也大大提高了,從而極大地推動了電子測量專業(yè)的快速發(fā)展。現(xiàn)在一些比較先進的電子測量技術(shù)都是由集成電路組成,并且現(xiàn)在還有了智能功能,特別是在頂尖的世界儀器和現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,集成電路的測量儀器具有巨大的優(yōu)勢。20世紀70年代以來,計算機、微計算機發(fā)展迅速,同時也適應(yīng)了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新需求甚至是戰(zhàn)爭的需求,測量技術(shù)與儀器在不斷地進步與改進。隨著測量技術(shù)的不斷提高又相繼出現(xiàn)了智能儀器、虛擬儀器和互換性虛擬儀器等計算機儀器和自動測試系統(tǒng)。計算機與現(xiàn)代機器之間的聯(lián)系日益緊密,同時二者的界限也逐漸模糊,電子測量領(lǐng)域也不斷拓展。近幾年,以網(wǎng)絡(luò)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)以及與其他高科技的結(jié)合,不僅使智能網(wǎng)絡(luò)進入日常生活中,而且也為電子測量技術(shù)帶來了前所未有的發(fā)展空間和機遇,網(wǎng)絡(luò)化測量技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)功能的新興產(chǎn)品也由此誕生。
2.2測量技術(shù)的現(xiàn)狀與存在的問題
在我國,由于國際化需求,在航天器和武器系統(tǒng)的單元系統(tǒng)也設(shè)計了電子測量技術(shù),進行自我檢測功能。但是在實際自我檢測功能自動測試的試驗中,尤其是在武器系統(tǒng)的自我檢測中,缺少人工檢測步驟,這就存在大量的安全隱患。由于缺少實用的人工智能檢測技術(shù),導(dǎo)致了故障檢測水平低、實用性差、網(wǎng)絡(luò)水平低。所以在這個方面,電子測量專業(yè)還要向自動化的方向發(fā)展,將自動化和測量進行有效的結(jié)合,給電子測量技術(shù)注入新的活力,電子測量和自動化是相同重要的,電子測量需要通過自動化的方式來體現(xiàn)。而對于現(xiàn)在的科學(xué)水平還不可以進行有效的結(jié)合,所以就要對測試體制方面進行改革。在國內(nèi)還沒有完整的邊緣掃描技術(shù)和完整的智能內(nèi)裝系統(tǒng)。因此國內(nèi)的電子測量技術(shù)與國際還存在著一定的差距,國內(nèi)20世紀末就提出了內(nèi)裝測試系統(tǒng)和可行性系統(tǒng)的探索,并且隨后就研制了相應(yīng)的設(shè)備,并制定了相應(yīng)的制度與規(guī)定。近些年,我國的測量技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性得到了很多方面的重視,國內(nèi)的電子測量技術(shù)有了很大的改觀,測試技術(shù)產(chǎn)業(yè)在最近幾年也有了很大的改變,已經(jīng)走出了前幾年的低谷。電子測量技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入正軌,我國的測量技術(shù)取得了長足進步,特別是通用電子測量與汽車設(shè)備的測量與研發(fā)方向,與國際上的平均水平正在快速地拉近,對國外的電子測量產(chǎn)業(yè)的巨頭產(chǎn)生了一定的沖擊。模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展,為我國的電子測量技術(shù)帶來了新的契約,加上各級政府的重視,我國自主運用標準的實踐與運用,都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動力和機遇。通過這幾年來看,我國的電子測量技術(shù)增長速度極其迅速。國家也想通過這幾年的努力發(fā)展來改變現(xiàn)狀,快速地拉近與國際化平均水平的差距。
3.電子測量技術(shù)的前景
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn),正在并極大地改變了人們生活的各個方面。在現(xiàn)實中具體表現(xiàn)在計量測試、測控技術(shù)和儀表領(lǐng)域中。微機化儀表的產(chǎn)生,高檔精密機械的出現(xiàn)以及測量信息的地域性、全國性乃至全世界共同標準資源的共享,各個等級測量標準的選定都與電子測量技術(shù)有關(guān)。電子測量技術(shù)水平提高了,與之對應(yīng)的微計算機、高端知識產(chǎn)業(yè)等科研先進部分都會有所聯(lián)系,并且,電子測量在科研的部分中占據(jù)著很重要的部分,這也是一個重要的研究基礎(chǔ)。那么電子測量技術(shù)在這個過程中起到了至關(guān)重要的作用,知識的引導(dǎo)、技術(shù)的支持、思想的總結(jié)等等高端的指導(dǎo)思想。
21世紀,我國的電子測量技術(shù)的發(fā)展趨勢和方向是:測量數(shù)據(jù)的采集以及處理都采用自動化的模式進行處理,采用了自動化、實時化與數(shù)字化,測量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標準化和規(guī)格化,將粗量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會化、數(shù)字化以及先進化的全面測量等廣泛地運用到工程測量中,并且發(fā)揮電子測量的主導(dǎo)性、主觀性與準確性。我國測試技術(shù)已經(jīng)進入到了全球平均化的水平,同時我國的標準化測量已經(jīng)進入了設(shè)計階段,而且采用了世界先進水平與我國自身水平相結(jié)合的方法,逐步向世界一流先進水平邁進。但是如何進一步發(fā)展,發(fā)展的主要內(nèi)容是什么,這些都是擺在測量工作者面前的首要難題。所以,當從事電子測量專業(yè)時,就應(yīng)該準確地思考測量基礎(chǔ)行業(yè)的發(fā)展方向以及基礎(chǔ)行業(yè)要做的是什么。只有了解這些問題以后才可以很好地解決自身與工作之間的問題。任何技術(shù)的發(fā)展都取決于社會發(fā)展的需要以及社會人們的思想狀態(tài)。根據(jù)調(diào)查,20世紀初硬件成本6%,檢測開發(fā)24%,檢測操作57%,維護成本占了13%。除了硬件成本外,其他3項基本都是軟件開發(fā)、維護、操作成本。因此,對于軟件的開發(fā)、移植、維護,應(yīng)該是檢測系統(tǒng)重點研究的問題。因此,美國對于此次的調(diào)查格外重視,并且提出了相應(yīng)的重點描述和規(guī)范,以信息模型對采來的數(shù)據(jù)進行格式化的、標準化的處理,很好地消除了信息之間的層次性與間斷性,并且消除了整體應(yīng)用的障礙,將測試從宏觀上分為產(chǎn)品描述層、儀器控制層、測試資源管理層等等內(nèi)容。其根本目的就是建立一種通用的認知模式與思考模式。該體系在衍生出由具體硬件、軟件和系統(tǒng)實現(xiàn)的整體體系,使得測試與檢測貫穿產(chǎn)品從設(shè)計思想到裝配現(xiàn)場的整個壽命周期。從初期的設(shè)計階段到成型階段需要大量的測量技術(shù),涉及高端的技術(shù)產(chǎn)業(yè)還需要使用電子測量技術(shù)來提高精度。在產(chǎn)品成型階段所需測試程序與過程中信息的使用都是緊密相連的。故在產(chǎn)品的隔離和修理中,在判斷報告和診斷測試中需要維護信息的收集和診斷信息的反饋。同時通過漸行的方法逐步確定開放系統(tǒng)的體系環(huán)節(jié),設(shè)計了4個開發(fā)項目,每一個發(fā)展目完成后,產(chǎn)生一個開放系統(tǒng)體系完整的開放部件,通過每一個獨立的零部件的相互補充最終形成了一個完整的個體。他們之間是緊密結(jié)合的,每一個部分的相對位置都是事先計算好的,這種誤差需要降低到最小。電子測量技術(shù)在這里起到了至關(guān)重要的作用。所以,現(xiàn)代化的每一個部分都需要精密的電子測量技術(shù)。
4.結(jié)語
電子測量專業(yè)是一門用計算機等現(xiàn)代化技術(shù)進行電子信息測量的學(xué)科主要是研究信息的獲取與處理能力,電子設(shè)備與信息系統(tǒng)中的某些部件的測量?,F(xiàn)在,電子測量已經(jīng)涵蓋了社會的諸多方面,比如航空設(shè)備的運動路線的測量、國防建設(shè)武器的合理性規(guī)劃等,甚至現(xiàn)在人們?nèi)粘I钪卸伎梢杂玫降木唧w工具等都體現(xiàn)了電子測量技術(shù)。所以這個專業(yè)的畢業(yè)生在較為廣泛的領(lǐng)域內(nèi)具有較好的技術(shù)適應(yīng)性,就業(yè)范圍廣、實踐能力強、工作上手快、就業(yè)率高是他們的特點,畢業(yè)生在相關(guān)的企業(yè)和工作單位中可以較快勝任生產(chǎn)、經(jīng)營與技術(shù)管理等工作。
摘 要:數(shù)字信息化在我國越來越受到重視,許多人開始關(guān)注數(shù)字信息化,這也就決定了數(shù)字信息化在我國的使用范圍和影響。測量是社會發(fā)展過程中必不可少的一項工作。在研究的過程中會發(fā)現(xiàn)數(shù)字信號處理與電子測量有著很密切的聯(lián)系,在使用電子儀器進行測量的時候是離不開數(shù)字信號處理的,離開了數(shù)字信號處理電子測量是無法正常運行的,所以說數(shù)字信號處理與電子測量是緊密聯(lián)系的。為了方便使用,就需要對數(shù)字信息處理和電子測量技術(shù)之間的關(guān)系進行研究?;诖耍恼戮蛿?shù)字信號處理對電子測量儀器的影響展開分析和探討。
關(guān)鍵詞:數(shù)字信號處理 電子測量儀器 影響因素
引言
數(shù)字信號處理技術(shù)就是指利用計算機或者是其他的信息設(shè)備來對相應(yīng)的信號進行分析和處理,從而得到有用的信息的過程的一門技術(shù)。數(shù)字信號處理技術(shù)可以將同一類型的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,這樣計算機就可以進行相應(yīng)的處理。目前,人們對數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域上的應(yīng)用進行了大量研究,數(shù)字信號處理技術(shù)對于電子儀器的測量有著非常重要的意義,必須要重視數(shù)字信號處理技術(shù)。
1.數(shù)字信號處理技術(shù)的重要性
1.1測量的作用
測量也可以使得生產(chǎn)活動的行為更加規(guī)范,在機械零件制造的過程中,已經(jīng)生產(chǎn)完成的機械零件必須要進行相應(yīng)的檢查,判斷這些零件是否符合相應(yīng)的標準,而且通過測量也可以了解相應(yīng)零件的各個環(huán)節(jié)是否符合零件的使用要求,工作人員對于零件的參數(shù)進行充分的了解,才能夠在生產(chǎn)制造的過程中落實到每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
1.2數(shù)字信號處理的意義
測量技術(shù)在不斷地發(fā)展,目前測量工作使用的都是電子測量儀器,電子測量儀器的應(yīng)用使測量結(jié)果更加精確,也提高了測量的效率,但是電子測量儀器的測量結(jié)果都是利用電信號的形式來進行表示的,這樣測量人員就很難對測量結(jié)果進行相應(yīng)的分析,但是數(shù)字信號處理技術(shù)可以將電信號進行轉(zhuǎn)化,轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,這樣工作人員就可以利用數(shù)字信號處理技術(shù)來對相應(yīng)的數(shù)字信號進行分析,保證了后續(xù)工作的穩(wěn)定運行。在電子測量儀器測量的過程中,如果使用的是直流電壓,那么就要進行數(shù)模轉(zhuǎn)換,如果使用的是交流電壓,那么就要先進行交流電壓和直流電壓的轉(zhuǎn)換,之后再進行數(shù)模轉(zhuǎn)換。這樣就可以使得測量的結(jié)果更加準確。
2.數(shù)字信號處理對測量儀器性能的提高
(1)信號發(fā)生器。信號發(fā)生器是產(chǎn)生設(shè)定信號的電子儀表,利用頻率合成技術(shù)促進了信號發(fā)生器質(zhì)量的提高。通常采用直接數(shù)字頻率合成方法的低通信號處理技術(shù),和間接鎖相式合成信號處理技術(shù)。合成信號處理技術(shù)促進了輸出信號的穩(wěn)定性和準確性提高,幾乎保持了與基準信號相同的水平。所以數(shù)字信號處理技術(shù)的提高促進了信號發(fā)生器性能的穩(wěn)定和使用范圍。
(2)示波器與模擬示波器。示波器可以測量電子電路中的微量信號,并動態(tài)的實現(xiàn)在工作平面上,示波器的工作特性很大程度上取決于采樣技術(shù)。數(shù)字化的采樣和處理技術(shù)保證了示波器的采樣質(zhì)量,從而可以為測量人員提供準確穩(wěn)定的測量波形圖,指導(dǎo)后續(xù)數(shù)據(jù)處理等工作。采樣技術(shù)包括實時采樣、非實時采樣、順序采樣、隨機采樣等,擴展了示波器的工作范圍。模擬示波器可以根據(jù)實驗測量要求,自由的改變波形信號和觸發(fā)點的位置,輸出較為理想的波形。
(3)頻譜分析儀。頻譜分析儀主要應(yīng)用于頻域測量領(lǐng)域,分析數(shù)字信號的頻域特性的一種電子測量儀器。頻譜分析儀采用的數(shù)字信號處理技術(shù)有高斯濾波、離散傅里葉變換、拉普拉斯變換、快速傅里葉變換等。高斯濾波的頻譜分析儀促進了電子測量設(shè)備的小質(zhì)量和高可靠性,快速傅里葉變換可以模擬信號處理,實現(xiàn)了信號的實時測量與分析。另外掃描外差技術(shù)和快速傅里葉變換技術(shù)結(jié)合的頻譜分析儀拓寬了頻譜分析的范圍,提高了頻率分辨力。實時頻譜分析儀通過帶通濾波的輸出信號與A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)數(shù)字化,可以分析、調(diào)制和信號顯示。
3.數(shù)字信號處理技術(shù)在電子測量儀器領(lǐng)域的應(yīng)用
3.1在電業(yè)測量中的應(yīng)用
電子測量的過程中,電業(yè)測量是非常常見的,也是最為基本的測量方式。電業(yè)測量的機理就是將測量的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷褐笤龠M行相應(yīng)的測量。目前電業(yè)測量已經(jīng)被數(shù)字化,數(shù)字信號處理的過程中涉及兩個核心的問題:一個是交流電壓和直流電壓轉(zhuǎn)換之后再進行A/D轉(zhuǎn)換,另一個就是在得到了直流電壓的時候直接進行A/D轉(zhuǎn)換。但是無論是哪一種轉(zhuǎn)換,A/D轉(zhuǎn)換所包括的量化和取樣都是數(shù)字信號處理技術(shù)中非常基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。在實際的應(yīng)用中,將這兩者應(yīng)用在了電壓表上,這樣電壓表的測量準確性就得到了一定程度的提升,y量的范圍、抗干擾能力和分辨能力都得到了提高。
3.2在示波器中的應(yīng)用
示波器是一種利用波形來顯示測量結(jié)果的一種電子測量儀器,被測量的信號必須要將電子束打在相應(yīng)的熒光物質(zhì)上,這樣屏幕上就會顯示出相應(yīng)的圖像,工作人員就可以對所顯示的圖像進行分析和解讀。如果使用的是常規(guī)的電量,那么示波器均能夠進行相應(yīng)的顯示,例如頻率、峰值、電流和電壓。但是如果遇到了特殊的電量,就要通過一定的調(diào)整才能夠利用示波器進行測量,例如調(diào)幅度和相位差等。示波器是一種常見的電子測量儀器,但是示波器在使用的過程中必須要符合相應(yīng)的規(guī)范,如果違背了相應(yīng)的操作要求,就會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)偏差。在正常的情況下,示波器設(shè)備所顯示出來的圖形能夠準確地描述出被測量的信號,以下就是對數(shù)字信號處理技術(shù)在電示波器中的應(yīng)用進行分析:
如果將示波器設(shè)備當作是信息系統(tǒng),那么就可以得到相應(yīng)的關(guān)系式:
其中,s(t)是我們需要測量與觀察的相應(yīng)信號,s0(t)是在示波器上所顯示出的相應(yīng)的波形,*是一種卷積運算的符號,h(t)是指已經(jīng)輸入的信號源。因此為了保證測量人員所觀察的信號和示波器上所顯示出來的信號的契合度較強,那么就要保證示波器的輸入激響能夠滿足迪拉克函數(shù)的要求。
只有這一函數(shù)成立的時候,s0(t)與s(t)才能夠相等,按照斯彭斯的信號理論可以得知,如果上述的說法要想成立,那么就示波器的寬帶就要無限大,但是在實際的應(yīng)用中,這一條件是無法達到的。而且示波器在使用的過程中,還會受到相應(yīng)的3db帶寬的影響。進行估算的時候,使用的是方根原則,而且被測量的信號就是高斯信號,而且高斯信號也是方根原則能否成立的關(guān)鍵,在實際的應(yīng)用中,高斯信號極少,這樣就導(dǎo)致了高斯信號與示波器之間會出現(xiàn)較大的誤差。要想減少這一誤差就要利用數(shù)字信號處理中的反卷積技術(shù),相應(yīng)的關(guān)系式如下:
在這一公式中,l/*就是指反卷積計算,在這對關(guān)系式中可以將誤差縮小,這一計算公式在過去僅僅是在理論推力中得到廣泛的應(yīng)用,而在實際的應(yīng)用中很少被應(yīng)用。但是在科技不斷發(fā)展的今天,通過數(shù)字信號技術(shù)就可以將這一理論應(yīng)用到具體的項目測量中,使得電子測量儀器的應(yīng)用范圍更加廣泛。
假設(shè)使用一個標準信號,將其輸入到相應(yīng)的示波器中,并且將這一輸出信號設(shè)定為s(k),在這樣的情況下,就能夠準確地計算出示波器對于信號的離散型算式h(k),在對這一離散型算式進行存儲的過程中,需要加存一個信號重構(gòu)的反卷積算法,在這樣的情況下,就可以得到以下的結(jié)論:無論示波器達到了什么樣的標準,信號是否存在著失真的現(xiàn)象,都能夠根據(jù)現(xiàn)有的信號進行重構(gòu),從而得出我們想要得到的信號。這樣,進行電量信號的觀測便無須再受到示波器的限制。
結(jié)語
電子測量是一種實現(xiàn)數(shù)字化、數(shù)據(jù)化、信息化的必要手段,電子測量儀器是實現(xiàn)電子測量的必要裝置。數(shù)字信號處理技術(shù)可以更新目前的電子測量設(shè)備,促進測量設(shè)備性能的提高。多種信號處理技術(shù)集成到電子測量設(shè)備中將豐富電子設(shè)備的測量功能,優(yōu)化測量效率和品質(zhì),提高測量設(shè)備的智能化、集成化。