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VIIS-EM 
虚拟电子测量仪器---改写教科书的第四代电子测量技术
VIIS-EM-2013
虚拟电子测量仪器集成系统•高等教育版
吉林大学 张秉仁
电气信息类实验室测量仪器现状与发展趋势（电子测量技术与仪器领域现状）
（1）传统电子测量仪器种类繁多、堆积如山，实验室配置难以求全----期盼高集成度、一站式解决方案；
（2）测量对象不断延伸，动态随机信号、非平稳信号测量、集成电路测试等成为前沿；测试理论不断发展，时间域、频率域、调制域三域混合测试与跨域分析成为趋势，而教学内容和测试仪器未能及时跟进------呼唤教材和仪器与时俱进；
（3）具有信号处理与分析功能、具备数据管理和网络化远程测控能力是现代测试测量仪器的基本需求，----应该配置满足现代测试要求的电子测量系统。
(4) 高端电子测量仪器国外大公司垄断、重金购置后为防损坏而束之高阁，门槛之高把99%的本专科生挡在学科前沿技术门外，阻碍创新人才的培养----急需高技术并高性价比的电子测量仪器和实验装置；
现代电子测量仪器领域新技术与新概念
虚拟电子测量仪器、第四代电子测量技术与仪器、测量仪器系统集成技术、虚拟电子测量仪器集成系统、网络化电子测量实验室。
虚拟电子测量仪器集成系统
（1）虚拟：继模拟仪器、数字仪器和智能仪器之后的虚拟仪器----软件化仪器、总线化仪器、网络化仪器。
（2）电子测量仪器：进行信号测量与系统测试的各类装置和仪表。包括激励信号源和各域各类测量仪器，“源”指模拟信号源、数字信号源，“域”指时间域、频率域、调制域、数据域、元器件测量等等。
（3）集成：物理集成实现各类电子测量仪器以模块化方式集成于统一、开放平台之上，逻辑集成实现测量与分析功能有效、高度融合。
（4）系统：由信号源、测试仪器、信号处理、数据管理、网络化功能构成的闭环电子测量系统。
虚拟电子测量仪器集成系统开放式体系结构
高等教育版
（1）战略定位：新思维、新理念、先导性技术的传播和推广从学者和学子开始；
（2）要素集成: 面向高校教学实验室，教学、实验、创新项目研发、项目化教学的全要素集成；
(3) 基本任务：现代电子测量领域对象、概念、原理、技术、方法、仪器、应用的完整教学平台。
高等教育版资源配置
（1）虚拟电子测量仪器集成系统•高等教育版；
(2) 电子测量实验测试箱；
(3) 网络化电子测量实验室解决方案；
(4)《电子测量原理、技术及仪器》教材；
(5)《电子测量原理、技术实验指导书》。
虚拟电子测量仪器集成系统---现代电工电子实验室完备的测试测量设备
虚拟电子测量仪器集成系统登陆界面
现代电子测量技术教学
(1) 基于虚拟仪器技术输理、定义、归纳现代电子测量技术原理、技术及仪器的理论体系；
(2) 倡导电子测量教学加入第四代电子测量技术内容，实现虚拟电子测量仪器在教材中章节化；
(3) 电子测量实践教学中采用虚拟电子测量仪器实验手段，推广应用虚拟电子测量仪器集成系统。
虚拟电子测量仪器集成系统模块化仪器
（1）信号发生器
标准信号:正弦波0Hz～20MHz，方波1Hz～1MHz，三角波1Hz～1MHz,锯齿波1Hz～1MHz。任意、函数波形：直流函数、一次函数、二次函数、三次函数、四次函数、平方根函数、升斜波、噪声、升指数、降指数、阶梯波、降谐波、核磁信号、三频伪随机、公式输入波形、单脉冲、脉冲序列、sin(x)/x、调频信号、调幅信号、调相信号。扫频信号5Hz～20MHz；扫频间隔可调，频点个数可调,频点间延控字可调。技术指标：输出电压范围0～5V、频率分辨率1Hz,相位分辨率0.1°,幅度分辨率12bit,更新速率80MSPS,输出幅值可调、偏置可调。波形存储与回放。
（2）万用电工仪表
直流电压0-750V，直流电流0-2A，交流电压0-750V，交流电流0-2A，示位数6位，量程自动调节。
(3) 频率计
适应波形：正弦波、脉冲波、三角波、方波等周期波；测量项目：频率、周期、频率比、脉冲、相位、占空比、斜率、电平；显示方式：数字、波形图；触发方式：立即触发；技术指标：工作电压0-5V,灵
敏度1Hz,2通道,频率范围10Hz-3MHz,比特分辨率8bits。耦合方式：AC 耦合、DC耦合。
(4) 示波器
观测对象：被测信号幅度瞬时值随时间变化的轨迹---波形曲线。技术指标：2通道、带宽3MHz、最高采样率40M/s、比特分辨力8bits，存储深度4K、触发类型：立即触发。频率分辨率1Hz,垂直灵敏度：0.2V/cm，输入阻抗1MΩ，波形存储与回放。
(5) 频谱分析仪/信号分析仪
用途：信号参数测量与信号频谱结构研究。测量功能：信号频谱、失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度。显示方式：全景显示，选定带宽测试。技术指标：2通道、频率分辨率1Hz，频率范围0-3MHz、分析谱宽3MHz。波形存储与回放。
（6）时频分析仪
测试对象：动态、随机、非平稳信号，测试功能：短时傅里叶变换、Gabor变换、Wigner-Ville变换、小波变换。技术指标：双通道、最高采样率40M/s.
(7)频率特性测试仪/扫频仪
测试功能：幅频特性、相频特性、增益、带宽、Q值。技术指标：2通道、频率范围5Hz-3MHz，频率分辨率1HZ，频率标示：动态显示，衰减：2倍、5倍、10倍、20倍、50倍，显示方式：波特图,波形存储与回放。
(8)逻辑分析仪
用途：数字系统软件、硬件与故障测试。测试功能：逻辑电平、逻辑时序。技术指标：16通道、100MHz高速采样，50MHz状态采样、门限电压-5~~+5V、采样率20S/s~100MS/s、存储深度64K；触发方式：手动触发、立即触发、通道触发、序列触发、延迟触发。显示方式：时序图、状态表、反汇编,波形存储与回放。
(9) LCR测试仪
测量参数:电感、电容、电阻参数,并判断元件性质；品质因数Q、损耗因数D、阻抗Z、并联等效电感Lp、串联等效电感Ls、并联等效电容Cp、串联等效电容Cs、电纳B、电导G。技术指标：测量频率100Hz—10KHz任意点频率；测量电压幅度5mv—1.25v；标准电阻可选量程：20 Ω、1k Ω、50kΩ三档；测量范围：L(10µH-10mH)、R(1Ω-10MΩ)、C（10pF-100µF）；测量精度±0.1%。
(10) 数字集成电路测试仪
芯片功能测试：54、74、4000、4500系列芯片功能，①逻辑门、扩展器和反相器；②驱动器和缓冲器；③显示译码器；④译码器和编码器；⑤数据选择器和比较器；⑥异或门和运算器；⑦触发器、锁存器、单稳态触发器和压控振荡器；⑧计数器；⑨寄存器和移位寄存器；
直流参数测试：开路短路测试、输出高/低电平测试、输入漏电流测试、输入高/低电流测试、输出短路电流测试、电源电流测试。
技术指标：测试电平TTL/CMOS，驱动电平TTL/CMOS；测试速度40MB/S，图形深度15M，存储深度20MB，数据缓存深度5KB，16位TTL/CMOS激励信号输出，16位数字逻辑电平采集，可控-5V~+5V直流电压输出，可控微安级恒定电流输出，毫安级与微安级直流电流信号采集，+10V~-10V直流电压信号采集。
电子测量实验箱
（1）与教材、实验指导书配套应用，作为《电子测量原理、技术与仪器》课程实验教学模板。
（2）为电工、电子、电气、数字系统实践教学提供典型测试、测量与信号分析样例。
网络化虚拟电子测量仪器集成系统/网络化电子测量实验室
网络化运行：验证登录、远程发布、传输、远程测控、网络化实验、网络化管理。
网络化虚拟电子测量仪器集成系统/网络化电子测量实验室拓扑结构图
优势与特色
非仪器简单的物理组合，是理念的升华、技术的换代、功能的升级、对象的扩展、指标的超越。
（1）概念与理念优势：模拟、数字、智能仪器技术之后的虚拟仪器技术----第四代电子测量技术；
（2）结构与商务优势：电子测量技术与仪器集大成者、一套系统替代多台（几乎所有）测量仪器；
（3）教学与实验优势：技术先导与知识创新、大规模网络化实验室、测试对象扩展、资源完备配置；
（4）技术与功能优势：信息获取（仪器）、信息传输（网络）、信号处理（软件）、信息管理（数据库）；
（5）可持续发展优势：合成仪器-资源利用最大化、系统功能用户自定义、模块化仪器追加、版本升级。
现代科学仪器引领式、革命性理念与技术特征
（1）从“分立测量仪器”到“综合测量系统”
（2）从“硬件化仪器”到“软件化仪器”
（3）从“软件就是仪器”到“网络就是仪器”
高等教育版适用、服务对象
（1）电气信息类课程实验通用测试设备：如电工原理、电子技术、微机原理、信号与系统等等；
（2）电气信息类实践教学通用测试设备：课程设计、教学实习、毕业设计、创新实验等等；
（3）《电子测量原理、技术与仪器》课程教学实验专用平台。
拆分开来是工具---服务于各个实验教学环节的测试测量仪器；整合起来是学科--电子测量技术；
《电子测量---原理、技术与仪器》课程教学与实验项目（实验指导书）
实验一 基本电参量测量技术---万用电工仪表使用
实验二 信号发生技术----信号发生器使用
实验三 时间与频率测量技术---电子频率计数器使用
实验四 电路参数测量技术---频率特性测试仪（扫频仪）使用
实验五 时间域测量技术---示波器使用
实验六 频率域测量技术---频谱分析仪/数字信号发生器使用
实验七 数据域测量技术---数字信号发生器、逻辑分析仪使用
实验八 时频联合测试技术----时频分析仪使用
实验九 线性分立元件测量技术---LCR测试仪使用
实验十 集成电路测量技术---数字集成电路测试仪使用
产业背景
科学技术部 《我国应重点发展的科学仪器设备清单》
国家发改委 《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》
国家工信部 《电子信息制造业”十二五”发展规划》 子规化2：《 电子专用设备仪器”十二五”规划》
荣誉与依托
吉林省教育厅 第6届吉林省高等教育教学研究成果1等奖
吉林大学 第3批教学改革研究重大项目推广成果
吉林大学 第6届教学研究成果1等奖
工业和信息化部 2013第一届中国电子信息博览会 创新产品与应用奖
中国电子报评述：国家级/中国电子信息产业第一大奖,电子测量仪器风向标！
授奖总计60项，仪器仪表3项、教学仪器唯一。
选购建议
(1)整体性解决方案；
(2)个性化解决方案:模块化仪器可以根据需要灵活选择，如：
•基本电参量测量---万用电工仪表、频率计等；
•元器件测试测量---LCR测试仪、集成电路测试仪等；
•模拟域测试---信号发生器、示波器、频率特性测试仪等；
•数字域测试---逻辑分析仪、数字集成电路测试仪等；
•信号分析与处理---示波器、频谱分析仪、时频联合分析仪等。
(3)兼顾性解决方案
已配置基本电子测量仪器的实验室，以本系统高性价比的系列模块作为补充和扩展。
服务与技术支持
（1）长春国地仪器公司专业工程师为您提供全生命周期软硬件技术支持与系统维护；
（2）吉林大学虚拟仪器实验室愿与您组建联合实验室,教授与博士团队为您提供全方位、一揽子培训。
装备是技术的物化，是技术的载体，新技术的目标就是新产品与新的服务模式。
我们在提倡创新的同时也应勇于接受创新！
现代电子测量技术与仪器
----电子科技工作者的眼睛
虚拟电子测量仪器集成系统
----电子测量工作的一站式解决方案
----展现电子测量学科全貌的实验教学设备
技术推广：长春国地探测仪器工程技术股份有限公司（吉林大学）
（科技部直属，吉林大学建设的国家级科技成果产业化基地）
联系地址：长春市西民主大街938号（地质宫332室）
邮政编码：130061
联 系 人：张秉仁(教授)
联系电话：0431-88502049 13843110698
传 真：0431-88502049
电子邮箱：zbr@jlu.edu.cn
虚拟电子测量仪器不是要完全取代传统电子测量仪器
而是要基本取代和补充传统电子测量仪器
