電子測量課程論文電子測量技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

電子測量技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用（中國地質(zhì)大學(xué)，測控系，班級(jí)232121）摘要：本文分析了電子測量技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，介紹了電子測量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和電子測量技術(shù)在今后的發(fā)展趨勢中在軟件平臺(tái)技術(shù)、總線接口技術(shù)、虛擬測試技術(shù)方面的應(yīng)用，并介紹了虛擬示波器的主要特點(diǎn)和性能。關(guān)鍵詞：電子測量技術(shù)；發(fā)展方向；虛擬示波器；軟件Electronicmeasurementtechnologydevelopmentandapplication(CUG,measurecontroltechnologyandinstrument,class:232121)Abstract:Thispaperanalyzestheadvantagesofapplicationofelectronicmeasurementtechnology,andintroducesthedevelopmentofelectronicmeasurementtechnology.Thispaperalsointroducesthedevelopmenttrendsofelectronicmeasurementtechnologyinthefuture:businterfacetechnology,virtualtesttechnologyapplicationssoftwareplatform.Thispaperintroducesvirtualoscilloscope’smainfeaturesandperformance.Keyword:electronicmeasurementtechnology;developmentdirection;virtualoscilloscope;application0.引言：電子測量技術(shù)長期以來在電子行業(yè)占據(jù)著十分重要的地位,被稱為電子行業(yè)的基礎(chǔ),可以毫不夸張地說一個(gè)時(shí)代的測量技術(shù)標(biāo)志著這個(gè)時(shí)代電子技術(shù)發(fā)展的水平。進(jìn)入新世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)的整體進(jìn)步，電子測量技術(shù)已經(jīng)形成了一個(gè)較為成熟的發(fā)展環(huán)境，并在實(shí)際的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。電子測量技術(shù)由于其本身具有的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在整個(gè)現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)研究中都備受青睞。隨著電子測量技術(shù)的不斷改進(jìn)和完善，整個(gè)測量的精度和效率也與日俱增，這樣給電子測量技術(shù)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。1.電子測量技術(shù)的發(fā)展歷史電子測量技術(shù)的發(fā)展是建立在測量技術(shù)的發(fā)展最新電子技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)之上的。從現(xiàn)存的史料上我們得知古人用漏斗滴水來測量時(shí)間，用草繩打結(jié)來計(jì)數(shù)，這可以說是原始的測量方法，以后人們逐漸發(fā)明了稱、算盤等較為先進(jìn)的測量和運(yùn)算工具，到了本世紀(jì)20年代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了電子管的出現(xiàn)，即電子技術(shù)的出現(xiàn)。但是由于電子管的體積較大，從而造成了電子管做成的測量儀器體積較大，耗電量多，價(jià)格貴，工作效率也不是很高，到了本世紀(jì)50年代，半導(dǎo)體技術(shù)有了飛速的發(fā)展，晶體管相對(duì)于電子管而言，體積大為減小，功耗降低，穩(wěn)定性大為提高，同時(shí)其應(yīng)用頻率范圍更寬，除測直流量外，還可以測高至100GHZ左右的信號(hào)，從而使晶體管迅速取代了電子管的位置，如各種示波器、晶體管測試儀，頻譜測試儀等。這些測量儀器仍在國民生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮著極大的作用。到了本世紀(jì)60年代中期，中小規(guī)模集成電路問世。所謂集成電路，就是將電阻、電容、二極管、三極管等各種元器件經(jīng)過半導(dǎo)體工藝或薄膜工藝制作在同一塊硅片上，并按某種電路互聯(lián)起來，制成的具有一定功能的電路，從而打破了半導(dǎo)體元器件組成的傳統(tǒng)電路的概念，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。由于集成電路的問世，使得原來的電路變得更小，因此，由集成電路做成的電子測量儀器體積更為減小，同時(shí)其測量范圍更為寬廣，測量精度大為提高。2.電子測量技術(shù)的發(fā)展方向2.1軟件平臺(tái)技術(shù)電子測量技術(shù)在今后的發(fā)展中整個(gè)測量系統(tǒng)會(huì)重視軟件平臺(tái)技術(shù)的引入。軟件是整個(gè)測量系統(tǒng)的核心之一，對(duì)于測量系統(tǒng)而言，測量軟件的可兼容性、可移植性以及可重用性一直是整個(gè)系統(tǒng)的核心技術(shù)。在軟件平臺(tái)技術(shù)的應(yīng)用方面，電子測量技術(shù)應(yīng)該充分利用現(xiàn)階段軟件平臺(tái)技術(shù)的研究成果，在基于網(wǎng)絡(luò)分布應(yīng)用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)整個(gè)軟件的集成應(yīng)用，使得面向測量對(duì)象的軟件能夠在異構(gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可移植性、可兼容性和可重用性。在整個(gè)軟件平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用上，電子測量應(yīng)該實(shí)現(xiàn)被測對(duì)象和客戶之間的彼此獨(dú)立，客戶不必要對(duì)被測對(duì)象的具體位置和測量過程進(jìn)行了解，就能夠利用軟件平臺(tái)技術(shù)將整個(gè)測量語言集成到整個(gè)軟件平臺(tái)系統(tǒng)中來。2.2總線接口技術(shù)總線是電子測量系統(tǒng)中測量的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)電子測量技術(shù)的組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化。電子測量技術(shù)的發(fā)展離不開總線接口技術(shù)，總線系統(tǒng)能夠組建整個(gè)電子測量系統(tǒng)，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的軟件、硬件能夠得到兼容和互換，這些將是今后電子測量技術(shù)發(fā)展中的核心研究任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)?？偩€接口技術(shù)的可靠性高、系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，并且維護(hù)性優(yōu)良，還能夠進(jìn)行簡便的升級(jí)換代，因此在今后的電子測量技術(shù)發(fā)展過程中，總線接口技術(shù)會(huì)得到更多的應(yīng)用。2.3虛擬測試技術(shù)隨著電子測量技術(shù)的不斷發(fā)展，很多高新技術(shù)也進(jìn)行了一定的結(jié)合和滲透，虛擬測試技術(shù)在電子測量技術(shù)中的應(yīng)用已經(jīng)呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展勢頭。虛擬測試技術(shù)能夠讓整個(gè)電子測量的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)改進(jìn)整個(gè)電子測量過程中的具體參數(shù)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、測量技術(shù)和虛擬技術(shù)的發(fā)展，以及電子測量技術(shù)信息數(shù)據(jù)的不斷累積，給整個(gè)虛擬測試技術(shù)在電子測量系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了一定的基礎(chǔ)，整個(gè)電子測量技術(shù)中虛擬測試技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)能夠得以實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用虛擬測試技術(shù)來解決電子測量過程中的實(shí)際問題，能夠?qū)Ρ粶y對(duì)象的實(shí)際測量工作起到很好的指導(dǎo)作用，同時(shí)還能夠提高整個(gè)測量進(jìn)程中數(shù)據(jù)的進(jìn)度和測量效率。3.虛擬示波器的介紹3.1虛擬示波器的簡介虛擬示波器的組成部分，主要是包括信號(hào)采集與控制，數(shù)據(jù)分析和處理，測量結(jié)果的顯示三大部分。信號(hào)采集與控制是由計(jì)算機(jī)和儀器硬件組成硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集、測量、轉(zhuǎn)換與控制;數(shù)據(jù)分析與處理則是表現(xiàn)在虛擬示波器充分利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)、運(yùn)算功能，并通過軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)的分析與處理;虛擬示波器測量結(jié)果的顯示是利用計(jì)算機(jī)的資源，如顯示器、存儲(chǔ)器等，把測量結(jié)果進(jìn)行多種方式的表達(dá)與輸出，也可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和利用。虛擬示波器作為一個(gè)完整的軟硬件系統(tǒng)，它和傳統(tǒng)的示波器相比，比傳統(tǒng)示波器價(jià)格要便宜，并具有波形觸發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。虛擬示波器利用PC來完成信號(hào)的處理和波形的顯示，利用軟件技術(shù)來顯示屏上設(shè)計(jì)出形象的儀器面板來進(jìn)行信號(hào)的采集、存儲(chǔ)和處理，加工和分析，完成各種測量的任務(wù)。3.2虛擬示波器的特點(diǎn)(1)采用當(dāng)前廣泛使用的USB接口，使虛擬儀器與計(jì)算機(jī)接口更加方便，通信速度更高;(2)使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行高速采樣;(3)使用高性能的單片機(jī)進(jìn)行控制，使用高速大容量存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)保存采樣數(shù)據(jù)，提高了儀器的性能;(4)使用Labview語言設(shè)計(jì)上位機(jī)應(yīng)用程序，可以實(shí)現(xiàn)波形顯示，以及對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理。3.3虛擬示波器的軟件(1)軟件功能---與硬件鏈接，控制設(shè)備工作正常，信號(hào)的顯示和存儲(chǔ)，信號(hào)的分析和處理。(2)軟件組成---三大部分包括硬件驅(qū)動(dòng)程序部分，虛擬面板部分以及信號(hào)后期處理部分。(3)軟件結(jié)構(gòu)---將用戶界面集合成一個(gè)整體，通過界面上的相關(guān)控件來實(shí)現(xiàn)示波器的各種功能，下圖是一種軟件結(jié)構(gòu)。虛擬示波器虛擬示波器文本框圖形框命令鈕主菜單文本框圖形框命令鈕主菜單系統(tǒng)復(fù)位啟動(dòng)采樣頻率設(shè)置觸發(fā)方式游標(biāo)位置采樣時(shí)間退出系統(tǒng)離線分析通道選擇系統(tǒng)復(fù)位啟動(dòng)采樣頻率設(shè)置觸發(fā)方式游標(biāo)位置采樣時(shí)間退出系統(tǒng)離線分析通道選擇3.4虛擬儀器技術(shù)的介紹虛擬儀器技術(shù)（VI）就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測試、測量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助您創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求。這也正是NI近30年來始終引領(lǐng)測試測量行業(yè)發(fā)展趨勢的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢。虛擬儀器技術(shù)是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時(shí)就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜的分析。此外，當(dāng)前正蓬勃發(fā)展的一些新興技術(shù)（如多核、PCIExpress等）也成為推動(dòng)虛擬儀器技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)力，使其展現(xiàn)出更強(qiáng)大的優(yōu)勢。4.結(jié)語綜上所述，目前電子測量技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)得到了社會(huì)的普遍認(rèn)可，其本身具有的優(yōu)點(diǎn)提高了整個(gè)測量工作的精度和效率。在電子測量技術(shù)今后的發(fā)展中，要結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)人工智能化的改進(jìn)和完善，從而推動(dòng)整個(gè)電子測量技術(shù)的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)[1]張永瑞.電子測量技術(shù)基礎(chǔ).西安電子科技大學(xué)出版社（第二版）[2]胡少春.智能壓力檢測系統(tǒng)的壓力測試儀與PC機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計(jì).西安科技大學(xué),2003[3]張虹.電子測量技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社.[4]劉思久.自動(dòng)測試系統(tǒng)與虛擬儀器原理·開發(fā)·應(yīng)用.電子工業(yè)出版社[5]黃松嶺,吳靜.虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程.清華大學(xué)出版社，2008.10基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能的嵌入式電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動(dòng)式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)的WDR-01型聚氨酯導(dǎo)熱系數(shù)測試儀的研制HYPERLINK"/detail