電子測量儀器的演化與發(fā)展從總體上看沿著兩條主線展開。一是從所采用的技術上看,經(jīng)歷了模擬儀器、數(shù)字化儀器、智能儀器的發(fā)展過程;二是從儀器結(jié)構(gòu)（可擴展性）和實現(xiàn)形式上看,經(jīng)歷了單臺儀器、模塊化儀器和虛擬儀器的發(fā)展過程。這兩條發(fā)展主線的技術基礎都是微電子技術、數(shù)字信號處理技術、計算機技術,并隨這些技術的發(fā)展以及深層次的逐漸結(jié)合而發(fā)展。
但無論儀器zui終如何發(fā)展,任何一臺儀器測量系統(tǒng)都可概括為以下三個功能組塊:信號采集（包括傳感器電路、信號調(diào)理電路）、信號分析與處理、結(jié)果表達與輸出。一個具體的儀器各部分或許有增有減，總的架構(gòu)概莫能外。
不同儀器針對的測量對象不同,傳感器的形式也不同,但傳感器的作用相同,即把自然界的模擬量轉(zhuǎn)換成電信號（電壓或電流）;信號變換和調(diào)理電路對來自傳感器的電信號進行放大、衰減、變換（包括變頻、檢波等）、濾波以及調(diào)整到適合于AD轉(zhuǎn)化的狀態(tài)。在可以預見的未來,各種傳感器、放大器、變換器還是模擬器件的領地。其中,傳感器是關鍵:傳感器決定了儀器的應用范圍;AD轉(zhuǎn)換器與信號變換調(diào)理電路共同決定儀器頻帶寬度和測量精度,當然AD的作用更為關鍵。
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信號處理部分的數(shù)字化、軟件化是儀器發(fā)展的必然選擇,也是虛擬儀器的發(fā)展基礎。測量就是對信息的提取,而通過時域采樣獲得的數(shù)字信號中包含有大多數(shù)所需要的測量信息,從未來技術發(fā)展講,如何實時地將這些信息有效地提取出來是新一代測量儀器發(fā)展的瓶頸之一。
對測量對象進行數(shù)字信號處理,參數(shù)設置靈活,不引人額外的處理過程噪聲,可以擴大動態(tài)范圍和提高測量精度,同時增強了儀器的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性。數(shù)字信號處理技術的應用,大大拓展了儀器的功能,儀器功能大小更多地取決于儀器的數(shù)字信號處理能力。強大的處理能力對同一被測信號進行不同形式的表征,讓測試者從不同的角度觀測同一信號,迅速達到測試目的。信號處理技術的應用,也大大拓展了儀器的使用范圍,儀器的使用已涉及到日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事、航天等領域的各個方面。信號處理部分是發(fā)展zui快、技術水平也zui高的領域,在相當大的程度上決定一個國家的儀器水平,是行業(yè)核心競爭力的集中體現(xiàn)。
另外高速ADC也是決定未來測試儀器、特別是電子測試儀器發(fā)展方向的重要因素,目前高速ADC的采集帶寬已開始進入微波波段,這對目前微波儀器的技術體制將會產(chǎn)生越來越大的影響。但高速ADC的技術對一個國家整體技術水平,特別對IC技術水平有著極大的依賴關系,目前這方面的技術幾乎全被美國壟斷,這一點對國內(nèi)儀器發(fā)展的定位有著不可忽視的影響。
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