电子测量的发展与应用以及电子测量仪器行业市场分析报告

电子测量的发展与应用以及电子测量仪器行业市场分析

报告

摘要：随着电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展刺激了测量技术的飞速发展，同时测量技术的进步也促进了电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的发展。本文主要介绍电子测量技术的特点和在当今社会生活中的应用状况以及电子测量行业在国内的市场分析和电子测量技术在未来的发展趋势等几个方面的内容。希望能为读者介绍电子测量在当今社会发展中的重要地位！

关键字：电子测量；介绍；市场；应用；发展。

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0 背景

进入新世纪以来，随着计算机技术、电子技术、自动化技术和通信技术的整体进步，电子测量技术已经形成了一个较为成熟的发展环境，并在实际的生产中得到了广泛的应用。电子测量技术由于其本身具有的应用优点在整个现代化生产和科学研究中都备受亲睐。随着电子测量技术的不断改进和完善，整个测量的精度和效率也与日俱增，这样给电子测量技术的发展起到了积极的推动作用。

1 引言

1.1测量及其重要意义：

测量是以确定量值为目的的一组操作。在这个操作过程中常借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。

测量是揭示客观世界规律，用数字语言描述周围世界，进而改造世界的重要手段。广义的说，任何实验科学的结论，都是对实验数据统计推断的结果。而数据的取得，就要靠测量。近代自然科学是从有了实验科学之后才真正形成的。许多重大科学成果的获得，首先因为有了新的实验手段。在科学发展史上，重要的实验数据可以把假说上升为理论，成为验证理论的客观标准。同时，很多实验数据还成为发现新问题、提出新理论的线索和依据。著名科学家门捷列夫用一句话概括了测量对科学的作用，这句话就是“没有测量，就没有科学”。

现代科学技术、生产和国防的重要特点之一，就是要进行大量的观测和统计。现代工业大生产，用在测量上的工时和费用约占整个生产所用的20%—30%。提高测量水平，降低测量成本，减少测量误差，提高测量效率，对国民经济各个领域都是至关重要的。因此，测量手段的现代化，已被公认为是科学技术和生产现代化的重要条件和明显标志。

21世纪将是信息工业作为第一工业的世纪。信息工业包含很多要素，其中信息采集主要靠测量与仪器，信息传输主要靠通信，信息处理主要靠计算技术。测量、通信和计算技术的深度结合，不但使这三种技术本身日新月异，而且对现代信息工业的发展产生了广泛而剧烈的影响。其中，测量和仪器仪表作为获取信

息的主要手段和信息工业的的源头，对科技的发展和综合国力的提高都具有特殊的地位和关键的作用。

1.2 电子测量简介：

1．广义来说，凡是利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量。非电量的测量属于广义电子测量的内容，可以通过传感器将非电量变换为电量后进行测量。

2.狭义的电子测量是指对电子技术中各种电参量所进行的测量，其内容主要包括：

（1）能量的测量：能量的测量指的是对电流、电压、功率、电场强度等参量的测量。

（2）电路参数的测量：电路参数的测量指的是对电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、损耗率等参量的测量。

（3）信号特性的测量：信号特性的测量指的是对频率、周期、时间、相位、调制系数、失真度等参量的测量。

（4）电子设备性能的测量：电子设备性能的测量指的是对通频带、选择性、放大倍数、衰减量、灵敏度、信噪比等参量的测量。

（5）特性曲线的测量：特性曲线的测量指的是对幅频特性、相频特性、器件特性等特性曲线的测量。

上述各种参量中，频率、时间、电压、相位、阻抗等是基本参量，其他的为派生参量，基本参量的测量是派生参量测量的基础。电压测量是最基本、最重要的测量内容。

1.3 电子测量的特点

由于电子测量技术的许多无可比拟的优点，许多非电量的测量也可以通过传感器转换成电信号，再利用电子技术进行测量与其它的测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点:

（1）测量频率范围宽。电子测量能工作在这样宽的频率范围，这就使它的应用范围很广。

（2）量程很广。由于所测量的大小相差极大，要求测量仪器的量程也极宽，同一台电子仪器，经常能做到量程宽达很多数量级。例如一台普通的欧姆表，可

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以测出几欧姆至几十兆欧姆的电阻，量程宽达六、七个数量级。

（3）测量准确度高。电子仪器的准确度通常可比其它测量仪器高很多，特别是对频率和时间的测量。电子测量准确度高，正是它在现代科技领域得到广泛应用的重要原因。

（4）分辨力强、灵敏度高。分辨力是显示装置能有效辨别的最小示值差。灵敏度是测量仪器相应的变化除以对应的激励变化。

（5）测量速度快。电子测量由于是通过电子运动和电磁波的传播来进行工作的，因此具有其它测量方法通常无法类比的高速度。

（6）易于实现遥测和长期不间断的测量，显示清晰、直观。由于可以把电子仪器或与它连接的传感器放到人类不便长期停留或无法到达的区域去进行遥测，而且可在被测对象正常工作的情况下进行测量。对于测量结果，电子测量的显示方法也比较清晰、直观，例如发光二极管直接数字显示，便于直接给出结果；荧光屏示波方法，便于形象直观地给出被测量的特征。测量结果还便于打印、绘图或启动指示灯或替铃显示。

（7）易于利用计算机，形成电子测量与计算技术的紧密结合。电子测量的测量结果和它所需的控制信号都是电信号，这非常有利于它直接或通过A/D、D/A变换与计算机连接，现在随着微型计算机功能的提高，使测量仪器的性能发生很大的飞跃，使它具有高性能、多功能的特点。

2电子测量技术的发展

2.1电子测量仪器的发展过程

电子测量仪器发展至今，大致上可以分为四代：模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。

第一代模拟仪器：基本结构是电磁机械式的，借助指针来显示最终结果。如模拟电压表、模拟电流表、模拟转速表等。这类仪器仪表常用在要求精度不高、定性指示的场合。

第二代数字化仪器：数字化仪器目前相当普及，如数字电压表、频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出最终结果。

第三代智能仪器：这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，如频谱分析仪等。由于它的功能块全部都是以硬件（或固化的软件）的形式存在，无论是开发还是应用，都缺乏一定的灵活性。

第四代虚拟仪器：所有测量测试仪器的主要功能可由数据采集、数据测试和分析、结果输出显示等三大部分组成。在传统仪器里，这三部分都是用电子线路来实现的，即都是采用硬件来实现；虚拟仪器则是把后两部分（信号处理、结果表达与仪器控制）用计算机软件来实现。仪器的核心部分用软件取代硬件，使得仪器具备了软件的灵活性，仪器功能因突破了硬件的限制而更加易于实现，因此虚拟仪器较传统仪器有着非常突出的特点。

2.2 国际电子测量仪器发展现状

电子测量仪器是知识和技术密集化，正处于高速发展中的行业。电子测量的基础是电子电路技术，同时也融合了信号处理、通信工程、数字技术、测量测试技术、计算机、微电子以及软件等技术共同构成的单独的测量设备或系统。通过电量、光量等形式来实现对被测对象中的各项参数进行测量或对被测系统的运行进行一定的控制。由于各种相关技术的高速发展，并逐步应用到电子测量技术和仪器中，再加上更高级的测量理论和方法的不断出现，还有测量领域的不断拓展，电子测量仪器和设备已经在航空、航天、电视、广播、电子、能源、交通、通信以及信息系统、微电子和电子元器件测试等方面达到了新的高度，远远突破了传统仪器的测量范围和精度。快速、实时、精确、自动的测量已经成为现代测量技术和仪器的发展主流。

大规模的集成电路在20世纪的发展，同时促使了电子测量技术的革命的发生。大规模集成电路的广泛使用，使得现代电子测量仪器功耗更低、体积更小、功能更全面、可靠性更高。到了21世纪，电子测量技术发展更加迅速，性能更高，成本更低。

2.3 中国本土测量仪器设备行业的发展现状

近年来中国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。测试仪器行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近几年，中国本土仪器取得了长足的进步，特别是通用电子测量设备的研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成

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了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速发展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品。

2.4 国内电子测量仪器需求旺盛

电子仪器在我们的生活中有着广泛的市场需求，智研咨询研究部统计数据显示，目前我们国内规模以上的电子仪器企业有500多家，其中如天平、电子天平等电子测量仪器制造企业130多家，电子测量仪器骨干企业几十家，针对目前的时域、频域、数域、阻抗域、调制域等五域的电子测量仪器，我国都开发了相应的产品，其中有几十个品种产品达到国际同类产品的先进水平，应用到了急需的国防、科研、生产等各个领域，电子测量仪器产量和销售量近900万台，增长幅度都在14%左右。（2013-2018年中国电子测量仪器行业市场调研及投资商机研究报告）。

在整个电子测量仪器市场中，通信测试仪器所占份额最大，约占27.4%，其次为示波器，占16.9%.另外，微波测试仪器占14.7%，信号分析仪7.5%，信号发生器4.7%，逻辑分析仪3.1%.电子测量仪器是技术密集、知识密集型产品，是所有电子产品科研、生产、试验、维修的基本条件和手段，同时也是许多重大工程配套和经济建设不可缺少的重要组成部分。人们普遍认为，电子测量仪器市场的前景依然乐观。

据上海仪器仪表行业协会最新统计数据显示，2014年1-5月我国仪器仪表行业实现主营收入2876亿元。其中工业自动控制系统装置制造实现主营业务收入1242亿元，撑起仪器仪表行业半边天。

1-5月电子测量仪器制造实现主营收入102亿元，利润额为8.33%，在仪器仪表子行业中为次高行业。电子测量仪器行业目前市场仍处于开发阶段，相信到兴盛之时，有望成为仪器仪表行业另一边天。

2005-2013年中国电子测量仪器行业市场规模统计

资料来源：智研数据中心整理

2.5国内外电子测量仪器行业差距市场分析

根据上海仪器仪表行业协会数据统计，2013年1-8月，电子测量仪器累计进口286241708台，是主要仪器仪表进口最多产品，均价16.07美元，是出最低温度计、湿度计、比重计类4.18美元均价外，最低均价产品。

分散型工业过程控制系统进口2450台，进口最少，进口均价76947.47美元，为价格最高。分析仪器零件数量同比958.66%，为数量同比最多，金额同比281.83%，也为最高。从数据可看，高端仪器仪表进口仍然持续增多。

我国电子测量仪器行业虽在近几年取得了很大进步，但从2013年1-8月电子测量仪器进口情况分析来看与国外厂商相比差距仍然很大，主要体现在以下几方面：

1.数字化电子测量仪器的普及率尚待提升。“数字化时代”已经到来，“数字化时代”是社会与经济现代化的最新标志，关系着一个国家在科技领域“核心竞争力”的高低，如果对此重视不够，一个国家将失去在技术上的领先地位。

2.模块化。这是国际电子测量仪器发展的方向，实际上模块化与总线技术、软件技术是三位一体的，并不是“机械式”的模块化，其难度不亚于总线技术和软件技术，在我们的电子测量仪器企业中还没有很好地启动。

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3.总线技术差距很大。VXI、PXI、LXI、USB接口、总线技术在电子测量仪器中已经发展到很高水平。目前，有三个趋势推动测试测量行业的发展：第一，要有系统就绪的硬件，即模块化的产品，可以很快构建一个系统。第二，要有基于标准的与PC兼容的输入输出接口，以及输入、输出驱动程序，可以基于局域网，也可以基于互联网。第三，要有灵活的软件解决方案，不论客户需要的是Excel界面、是文字界面都可以给客户灵活的选择。国际LXI（LANeXtensionforInstrument）联盟的产生，就是为了迎合这个变化。国外企业已经开发出LXI总线产品，国内一些大学已开始研究，国内电子测量仪器尚未涉及，如果涉及太晚，将会再一次拉大我国电子测量仪器与国际技术水平的差距，因此我国电子测量仪器企业应该尽快启动LXI总线技术在电子测量仪器中的应用。

4.软件技术。电子测量仪器没有软件技术，就好像我们的电子测量仪器还处于“冷兵器”时代，然而软件技术在我们的电子测量仪器中还远远没有体现出来，这一点不解决我们的电子测量仪器就永远不是现代水平的电子测量仪器。

5.集成技术。电子测量仪器硬件，即电子电路技术、同轴器件组件技术、波导器件组件技术的集成技术，在电子测量仪器中是其重要的核心技术，它与总线技术、软件技术、模块化技术共同组成现代化的电子测量仪器，这是我们电子测量仪器企业尚待攻克的一个难关。

中国是一个大国，它所需要的电子测量技术是全方位的和世界水平的，自2000年以来世界电子测量仪器取得了巨大的技术进步，预期电子测量仪器业在今后几年内，在合成仪器的强势带动下，基于SDR(软件定义无线电)测量仪器和多领域仪器互通扩展作为热点，在LXI和USB作为链接总线的空间内，将取得更多技术创新，并积极推动电子器件、电子应用的发展，形成良性互动。

“国内电子测量仪器市场在100亿元左右，销量在700多万台，增长幅度都在20%以上，应该说电子测量仪器的需求旺盛。”罗百辉认为，中国电子仪器的总市场在百亿美元左右，在世界上应是名列前茅。

国电子测量仪器市场有多大?仪器仪表世界网表示，实际上是一个很难说清的问题。它比我们想象的要大。在中国大陆注册落户的各类企业进口所发生的电子仪器设备就达150亿美元，其中外商独资企业占61.7%，中外合资企业占9%，

国有企业占12%，私人企业占11%，集体企业占2%，中外合作企业占3%。

3 电子测量在高科技领域的应用

在生活中我们离不开电子测量，电子测量应用很多，有很多领域。就以下重要领域做简单的介绍。

3.1 航空航天

空中运输早已成为世界最重要的运输途径之一，飞机也因此成为最重要的交通工具，飞机的驾驶室内安装有飞机的控制与检测仪器仪表，这些检测仪器设备实时检查飞机的各项飞行状态，这些仪器是电子测量在航空领域的应用的一方面，是飞机安全飞行的重要保障。现在天上有各种卫星，遥感卫星，气象卫星，导航卫星，通信卫星，等等。太多了，卫星的数据采集是电子测量的典型应用，如何在高空中快速、准确的获取所需数据，这里面应用到很多的电子测量技术。航天工业，是关乎国家命脉的行业，各国都在发展，这里技术革新非常迅速，是科技前沿。

3.2 通信

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现在通信行业发展非常迅速。智能手机从一核到现在的八核，从3G到4G，无不体现电子行业的发展。现在智能手机的制造，从生产线到消费者手中，要经过种种测试，这过程需要很多的测量仪器，比如耐温、抗干扰、强度、性能等。无处不用到测量技术。

不仅仅在手机上，在整个电信通信系统中都需要电子测量技术，是系统不可分割的部分。

3.3军事

军事武器是一个国家技术水平的直接体现。在每一件武器中，都集成了很多高科技。就拿雷达为例，现在最先进的是有源相控阵雷达，我国的中华神盾、空警2000、空警500都在用这种技术，这种雷达可以同时跟踪、辨别几十个目标。如何实时快速准确的捕捉目标，这里涉及很多电子测量技术。

3.4 工程建设

现代工程建设，为了准确无误的建设，是离不开各种测量工具的，现在工程建设能力的提高也是因为测量技术的发展。以京沪高铁为例，线路由北京南站至上海虹桥站，全长1318公里，基础设施设计速度为380千米/小时，列车以这样的速度运行对轨道和列车本身都要求特别高，这不仅仅在于设计，还要借助各种测量仪器，对仪器也有特别高的要求，这其中也要用到电子测量技术。 4 展望未来

21 世纪的电子测量仪器随着芯片技术和 DSP 技术的发展将达到前所未有的高性能，随着计算机技术与仪器的进一步融合，仪器的易操作性，易升级性，测量能力，数据处理和分析能力，都得到了大幅度提高。与此同时，软件无线电正越来越多地被应用到各个领域 ， 仿真技术将为用户的设计和验证提供了更加强大和方便的工具。自动测试系统经历了从GPIB 系统到VXI 系统，从VXI系统到VXI与 GPIB 混合系统的发展历程，越来越多的军工用户希望拥有一种长寿命且高性能的系统标准体系来承担日益复杂的测试压力和维护成本的压力，面对未来的挑战，LXI 仪器将在继承现有测试技术的基础之上，为下一代测试技术和测试仪器，特别是ATS测试系统的革新带来新的希望。

5 电子测量技术的重要性

英国科学家库克说过：“测量是技术生命的神经系统.我们通过测量认识周围的物质世界，通过测量把这些知识变成数字语言，然后用数学方法把它整理成合乎逻辑的系统;通过测量，可使这种系统性知识借助于工程技术用来改造物质;世界精密的测量是精确的知识和经济的设计所必需，方便的测量是敏捷的通讯和有效的组织所必需。”这一段话深刻的揭示出了测量对于我们人类社会的重要性。人类社会从远古时代发展到物质文明和精神文明都高度发达的今天，没有测量技术的作用是不可想象的。现代科学技术的发展，有效的推广了电子测量的应用，让它在各个领域都发挥着举足轻重的作用。学好电子测量，不仅仅是为了今后的就业和发展，更是为了日常生活的便利和人类科技的不断不进步。

6 结束语

随着被测试系统、产品的发展水平日趋提高，速度越来越快、体积越来越小、

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应用范围越来越广，人们对测试测量技术及精密仪器的要求越来越高，促使测试测量技术和测量仪器不断出现新理论、新技术和新方法。电子测量仪器室技术密集型、知识密集型的产业。电子测量仪器对国民经济有着重大的辐射作用和影响力仪器仪表对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力，测量仪器对工业具有先导作用。尽管测量仪器行业的产值在国民经济的总产值中的比重并不算大，但是它在信息化社会中经济发展的杠杆作用却十分巨大，它的发展在相当程度上代表着一个国家的科技水平、综合国力和国际竞争力。以前我们国家在对这个行业的重大作用的认识不够，但是随着国家“十三五”规划的展开，国家在重视这个行业的投入的人力物力，加大发展力度，电子测量仪器必将得到快速地发展。也同时更大推动国民经济的快速发展，提高我们国家的经济和国防实力。

参考文献

1. 蒋焕文，电子测量，中国计量出版社，2011

2. 中国产业信息网，2015-2020年中国电子测量仪器产业现状及发展趋势报告，2015、5

3. 中国行业研究网，2013年1-8月电子测量仪器进口情况分析，2013

4. 中国行业研究网，首5月我国电子测量仪器行业主营收入102亿，2014

5. 中国电子仪器行业协会，国内外电子测量仪器行业差距市场分析，2013

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