本文關(guān)鍵詞：電子測(cè)量技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

    摘  要 :本文綜合論述了電子測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和總體發(fā)展趨勢(shì) , 分析了電子測(cè)量?jī)x器的研究開(kāi)發(fā),闡述了我國(guó)電子測(cè)量技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的差距,進(jìn)而提出了發(fā)展電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)的對(duì)策。特別是由于測(cè)試技術(shù)的突破帶來(lái)的電子測(cè)量?jī)x器的革命性變化.同時(shí) ,針對(duì)業(yè)界自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀提出了作者的一些看法 ,并介紹了業(yè)界的最新進(jìn)展和最新標(biāo)準(zhǔn) . 近年來(lái),以信息技術(shù)為代表的新技術(shù)促進(jìn)了電子行業(yè)的飛速增長(zhǎng),也極大地推動(dòng)了測(cè)試測(cè)量?jī)x器和設(shè)備的快速發(fā)展。鑒于中國(guó)在全球制造鏈和設(shè)計(jì)鏈的重要地位,使得這里成為全球各大測(cè)量?jī)x器廠商的大戰(zhàn)場(chǎng),同時(shí),也帶動(dòng)了中國(guó)本土測(cè)試測(cè)量技術(shù)研發(fā)與測(cè)試技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展。
    關(guān)鍵詞 :LXI 、ATE 、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 、智能化、虛擬技術(shù)、總線接口技術(shù)VXI
    一、前言
    中國(guó)電子測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)教育、特別是國(guó)防軍事的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。隨著世界高科技發(fā)展的潮流,中國(guó)電子測(cè)量?jī)x器也步入了高科技發(fā)展的道路,特別是經(jīng)過(guò)“九五”期間的發(fā)展,我國(guó)電子測(cè)量技術(shù)在若干重大科技領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展,為我國(guó)電子測(cè)量?jī)x器走向世界水平奠定了良好的基礎(chǔ)。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái) ,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已難以用日新月異來(lái)描述 。新工藝 、新材料 、新的制造技術(shù)催生了新的一代電子元器件 ,同時(shí)也促使電子測(cè)量技術(shù)和電子測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生了新概念和新發(fā)展趨勢(shì) 。本文擬從現(xiàn)代電子測(cè)量技術(shù)發(fā)展的三個(gè)明顯特點(diǎn)入手 ,進(jìn)而介紹下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的概念和基本技術(shù) ,引入合成儀器的概念 ,面向21世紀(jì)的我國(guó)電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和方向是:測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化;測(cè)量數(shù)據(jù)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化;測(cè)量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會(huì)化。GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)以及先進(jìn)地面測(cè)量?jī)x器等將廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量中,并發(fā)揮其主導(dǎo)作用。
    二、測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀及其存在的問(wèn)題
    現(xiàn)在人們通過(guò)實(shí)踐已越來(lái)越認(rèn)識(shí)到測(cè)試技術(shù)的重要性,國(guó)內(nèi)測(cè)試技術(shù)也已有了很大的發(fā)展,現(xiàn)在已基本上采用了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)體制。已從CAMAC、PC總線、STD總線向VXI、PXI總線發(fā)展,從堆疊式測(cè)試系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展,并先后研制出國(guó)產(chǎn)化VXI模件、VXI測(cè)試系統(tǒng)及PXI系統(tǒng),使我國(guó)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)水平逐步進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。在航天器、武器系統(tǒng)的單元系統(tǒng)中也設(shè)計(jì)了自檢測(cè)功能,但在實(shí)用的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中,尤其在武器系統(tǒng)的測(cè)試中,缺少實(shí)用的人工智能測(cè)試技術(shù),故障診斷水平低、實(shí)用性差、網(wǎng)絡(luò)化水平低。從測(cè)試體制的變革方面,國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有邊緣掃描技術(shù)和完善的智能內(nèi)裝測(cè)試系統(tǒng)。因此,與國(guó)外存在比較大的差距,國(guó)外20世紀(jì)八十年代末,九十年代初即提出了內(nèi)裝測(cè)試系統(tǒng)和可測(cè)試性概念,隨后研制出了設(shè)備,并制訂出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)中國(guó)測(cè)量技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題得到了很多方面的重視,狀況有了很大改觀。測(cè)試技術(shù)行業(yè)目前已經(jīng)越過(guò)低谷階段,重新回到了快速發(fā)展的軌道,尤其最近幾年,中國(guó)本土測(cè)量技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,特別是通用電子測(cè)量設(shè)備和汽車(chē)電子設(shè)備的研發(fā)方面,與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品的差距正在快速縮小,對(duì)國(guó)外電子儀器巨頭的壟斷造成了一定的沖擊。隨著模塊化和虛擬技術(shù)的發(fā)展,為中國(guó)的測(cè)試測(cè)量?jī)x器行業(yè)帶來(lái)了新的契機(jī),加上各級(jí)政府日益重視,以及中國(guó)自主應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究的快速進(jìn)展,都在為該產(chǎn)業(yè)提供前所未有的動(dòng)力和機(jī)遇。從中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒中可以看出,中國(guó)的測(cè)試測(cè)量?jī)x器每年都以超過(guò)30%以上的速度在快速增長(zhǎng)。在此快速增長(zhǎng)的過(guò)程中,無(wú)疑催生出了許多測(cè)試行業(yè)新創(chuàng)企業(yè),也催生出了一批批可靠性和穩(wěn)定性較高的產(chǎn)品。 擁有中國(guó)該領(lǐng)域唯一重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的中國(guó)電子集團(tuán)公司第41研究所,憑借著本土測(cè)試領(lǐng)域的龍頭地位,通過(guò)屬下的青島興儀電子設(shè)備有限責(zé)任公司,成功地實(shí)現(xiàn)了由技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化,開(kāi)發(fā)出了多款具有很高技術(shù)水平的產(chǎn)品。該所研制出的高純微波合成信號(hào)發(fā)生器、微波噪聲系數(shù)分析儀、便攜式射頻頻譜分析儀、2.5Gb/sSDH/PDH數(shù)字傳輸分析儀、高性能的光通訊設(shè)備,包括光譜分析儀和高性能微型光時(shí)域反射計(jì),還有高速數(shù)字示波器等,目前都已經(jīng)形成比較完整的產(chǎn)品系列。其中AV1489型高純微波合成信號(hào)發(fā)生器采用全正向設(shè)計(jì)方法,突破了高純度微波頻率合成等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù);AV3984型微波噪聲分析儀突破了智能微波噪聲源等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù);AV4022型便捷式射頻頻譜分析儀突破了小型化設(shè)計(jì)與制造等關(guān)鍵技術(shù),還有高性能的AV3600系列的寬帶矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,DT系列數(shù)字電視碼流實(shí)時(shí)檢測(cè)儀等。另外,該所還與海信集團(tuán)一道,研制出了數(shù)字電視全部四個(gè)層次上的測(cè)試儀器。無(wú)疑這對(duì)中國(guó)的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將起到很大的推動(dòng)作用。這些儀器除了能解決所有通用協(xié)議分析外以及物理層的各種指標(biāo)的測(cè)試外,還有一個(gè)很重要的特點(diǎn),就是結(jié)合中國(guó)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)和特點(diǎn),保留了很好的可升級(jí)性。
    三、電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向
    我國(guó)測(cè)試技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)階段,而且已采用了工業(yè)界先進(jìn)的計(jì)算機(jī)I/O總線標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化總線、儀器總線相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn),逐步接近國(guó)際先進(jìn)水平。但如何進(jìn)一步發(fā)展,發(fā)展的主要內(nèi)容是什么,這是擺在從事測(cè)試技術(shù)的每個(gè)工程人員需要認(rèn)真思索的問(wèn)題。任何技術(shù)的發(fā)展均取決于社會(huì)發(fā)展的需求。根據(jù)安捷倫公司在1996年對(duì)檢測(cè)成本統(tǒng)計(jì):硬件成本6%,檢測(cè)開(kāi)發(fā)24%,檢測(cè)操作57%,維護(hù)成本占13%。除了硬件成本外,其它三項(xiàng)基本是軟件開(kāi)發(fā)、維護(hù)、操作成本。因此,對(duì)TPS的開(kāi)發(fā)、移植、維護(hù)、重用,應(yīng)是測(cè)試系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。因此,美國(guó)在ABBET(廣域測(cè)試)對(duì)測(cè)試軟件作了重點(diǎn)描述和規(guī)范。它以信息模型對(duì)測(cè)試信息進(jìn)行規(guī)格化描述,消除了層次間測(cè)試信息移植、共享和應(yīng)用的障礙。將測(cè)試從宏觀上劃分為產(chǎn)品描述層、測(cè)試策略和要求層、測(cè)試過(guò)程層、測(cè)試資源管理層、儀器控制層等內(nèi)容。其根本目的是建立一種通用的ATS開(kāi)放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),從該體系結(jié)構(gòu)再衍生出由具體硬件、軟件和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的體系結(jié)構(gòu),達(dá)到測(cè)試貫穿于產(chǎn)品從設(shè)計(jì)思想到裝備現(xiàn)場(chǎng)的整個(gè)壽命周期,包括從一個(gè)壽命周期階段到另一個(gè)壽命周期階段相關(guān)測(cè)試信息的傳遞;生成所需測(cè)試程序與過(guò)程中信息的使用;故障隔離和修理時(shí),在編寫(xiě)報(bào)告和診斷操作中測(cè)試維護(hù)信息收集和診斷信息反饋。同時(shí)通過(guò)漸近方法確定ATS開(kāi)放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。計(jì)劃了四個(gè)發(fā)展項(xiàng)目,每個(gè)發(fā)展項(xiàng)目完成后,產(chǎn)生一個(gè)ATS開(kāi)放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的完好部件,從而增加了該體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放程度與能力水平。四個(gè)發(fā)展項(xiàng)目分別解決“儀器互換性和互操作性”、“TPS可移植性和互操作性”、“壽命周期信息交換”、“過(guò)程與工具”。通過(guò)四個(gè)發(fā)展項(xiàng)目產(chǎn)生了ATS信息架構(gòu)和軟件架構(gòu)。在測(cè)試領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄芗夹g(shù)應(yīng)給予高度重視。
    3.1  總線接口技術(shù)
    總線是所有測(cè)試系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù),是系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、組合化的根本條件,國(guó)內(nèi)外都是依據(jù)總線系統(tǒng)來(lái)組建各類(lèi)測(cè)試系統(tǒng),以確保硬件、軟件、系統(tǒng)級(jí)的兼容性、互換性和重構(gòu)功能,研究和開(kāi)發(fā)總線系統(tǒng)是設(shè)計(jì)、研制開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的核心任務(wù),也是測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)。
    采用總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng),具有簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可靠性高、維護(hù)性好、產(chǎn)品易于升級(jí)換代,便于組織生產(chǎn)工藝和成本低,真正能變串行生產(chǎn)為并行生產(chǎn)等重要優(yōu)點(diǎn)。VXI總線技術(shù)是二十世紀(jì)末出現(xiàn)的一個(gè)新的母線技術(shù)。它首先出現(xiàn)于美國(guó),應(yīng)用于美國(guó)空軍電子測(cè)量?jī)x器。VXI總線將VME總線和GPIB結(jié)合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn),這種模塊式儀器平臺(tái)可以滿(mǎn)足未來(lái)儀器應(yīng)用的需要,使電子測(cè)量?jī)x器和系統(tǒng)步入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。VXI總線是一個(gè)新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口母線,是一種完全開(kāi)放的、適應(yīng)多廠家儀器產(chǎn)品(模塊、插卡式)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的推出有三個(gè)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(gè)方面。軍方需求什么?一是軍用電子測(cè)量?jī)x器戰(zhàn)爭(zhēng)現(xiàn)場(chǎng)所強(qiáng)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(cè)試速度,VXI比GPIB的速度可提高40倍;三是測(cè)試系統(tǒng)的適應(yīng)性、靈活性大為提高;四是價(jià)格適中;五是有利于充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。
    通用測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)
    3.2  軟件平臺(tái)技術(shù)
    軟件是組建系統(tǒng)核心技術(shù)之一,對(duì)于測(cè)試軟件、TPS可兼容、可移植和重用一直是測(cè)試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。擬建立測(cè)試軟件通用平臺(tái),重點(diǎn)研究CORBA、DCOM、COM等中間件語(yǔ)言。
    這些軟件充分利用了現(xiàn)今軟件技術(shù)發(fā)展的最新成果,在基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的集成,使得面向?qū)ο蟮能浖诜植肌悩?gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可重用、可移植和互操作。主要原理是引入中間件(Middle ware)作為事務(wù)代理,完成客戶(hù)機(jī)(Client)向服務(wù)對(duì)象(Server)提出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求,實(shí)現(xiàn)客戶(hù)與服務(wù)對(duì)象的完全分開(kāi),客戶(hù)不需要了解服務(wù)對(duì)象的實(shí)現(xiàn)過(guò)程以及具體位置。
    同時(shí)提供軟總線機(jī)制,使得在任何環(huán)境下,采用任何語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的軟件只要符合接口規(guī)范的定義,均能集成到分布式系統(tǒng)中。
    同時(shí)對(duì)現(xiàn)有的IVI、Vpp、SQL、ODBC、VRML語(yǔ)言等進(jìn)行應(yīng)用研究。
    3.3  專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)
    由于專(zhuān)家系統(tǒng)具有很好實(shí)用性,已被廣泛應(yīng)用于科學(xué)、工程制造,尤其是宇航領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。美國(guó)自由號(hào)空間站、歐洲尤里卡平臺(tái)、哥倫布空間艙,以及日本的吉姆艙都設(shè)計(jì)了故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。在新一代載人航天器——航天飛機(jī)、載人飛船,作為可靠性的重要保障手段之一的故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用�！白杂商�(hào)”空間站是美國(guó)大型載人航天工程。由于該工程結(jié)構(gòu)龐大,設(shè)計(jì)復(fù)雜以及高可靠和高自主性要求,基于人工智能的故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)是其重要組成部分。NASA投入大量資金用于空間站系統(tǒng)級(jí)管理、故障診斷以及分系統(tǒng)級(jí)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研制工作,包括診斷推理專(zhuān)家系統(tǒng)。由于故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)以其在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮的作用和取得的效益受到了工程界的普遍重視,專(zhuān)家系統(tǒng)已成為故障診斷技術(shù)發(fā)展的主流。專(zhuān)家系統(tǒng)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的學(xué)科,開(kāi)發(fā)一個(gè)成功的專(zhuān)家系統(tǒng)需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員與應(yīng)用領(lǐng)域中的人類(lèi)專(zhuān)家密切合作,一般將專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員稱(chēng)為知識(shí)工程師(Knowledge Engineer),將參加專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的人類(lèi)專(zhuān)家稱(chēng)為領(lǐng)域?qū)＜?Domain Expert)。專(zhuān)家系統(tǒng)(Expert System)是一種模擬人類(lèi)專(zhuān)家解決領(lǐng)域問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)。專(zhuān)家系統(tǒng)內(nèi)部含有大量的某個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)家水平的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn),能夠運(yùn)用人類(lèi)專(zhuān)家知識(shí)和解決問(wèn)題的方法進(jìn)行推理和判斷,模擬人類(lèi)專(zhuān)家的決策過(guò)程,來(lái)解決該領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題。從處理問(wèn)題性質(zhì)看,專(zhuān)家系統(tǒng)善于解決那些不確定性、非結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題,主要用于知識(shí)處理,而不是數(shù)據(jù)信息處理。從處理問(wèn)題的方法看,專(zhuān)家系統(tǒng)則主要依靠知識(shí)表達(dá)技術(shù)、知識(shí)推理、知識(shí)收集和編碼,知識(shí)存貯和編排,建立知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng),利用專(zhuān)家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)求解專(zhuān)門(mén)問(wèn)題,而不是數(shù)學(xué)描述的方法來(lái)解決問(wèn)題。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看,專(zhuān)家系統(tǒng)則強(qiáng)調(diào)知識(shí)與推理的分離,因而系統(tǒng)具有很好的靈活性和擴(kuò)充性。從知識(shí)推理能力看,專(zhuān)家系統(tǒng)的工作是在環(huán)境模式驅(qū)動(dòng)下的知識(shí)推理過(guò)程,而不是在固定程序控制下的指令執(zhí)行過(guò)程。從咨詢(xún)解釋能力看,專(zhuān)家系統(tǒng)不僅對(duì)用戶(hù)的提問(wèn)給出解答,而且能夠?qū)Υ鸢傅耐评磉^(guò)程做出解釋,

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