详解智能时代的测试测量仪器应该是怎样的

近年来电子技术创新突飞猛进，各种新器件、新工艺、新材料等等推动着消费电子、汽车电子、智能医疗等领域的快速革新，反过来这些新兴应用进一步加快了半导体技术的再创新。每个时代都有特定的时代标志的产品，进入到智能化设备时代，作为基础和辅助的电子测试测量技术又会发生什么颠覆性的创新?

每个时代的工程师都见证了一代新仪器的诞生。四五十年代，他们(工程师们)使用的是阴极射线示波器和指针万用表，现在通常称这些仪器为“模拟”仪器。六七十年代，基于模数转换器和图形显示的“数字”仪器成为了市场上的主流工具。现在正在走向工作岗位的八九十年代的新生代工程师们生长在一个科技日新月异的世界里。从电脑、网络到各种智能移动设备，科技正以前所未有的迅猛速度发展，他们的时代将以新的思维推动下一代测试测量仪器的诞生。

思科最近的一份研究报告里阐述了这些新生代工程师们的特点及其与科技的关系：智能手机的普及程度是台式电脑的两倍;1/3的受访者表示他们每30分钟会至少查看他们的手机一次;80%的人至少频繁使用一个手机应用程序;每三个人中就有两个人表示通过网络与朋友联系的方式已经超过约会见面的方式——科技已经改变了他们的生活和工作方式。

流行技术应用于测试测量设备

新时代的工程师对于科技充满好奇。他们面对变化并且迅速适应新技术，因为他们深谙新技术带来的好处。他们日常所使用的消费电子产品的创新速度已经超过他们所使用的专业仪器。事实上，台式测试测量仪器的外形多年来一直没有太大的变化。主要的部件——显示屏、处理器、内存、测量系统和旋钮/按钮均集成到一个独立运行的设备中。在仪器发展成熟的当代，新时代工程师自然也希望新技术能应用于专业的仪器中，例如集成触摸屏、移动设备、云连接以及智能预测等多种功能，提供比以往任何时代更为显著的技术优势。有哪些成熟的技术可以应用在测试测量仪器上呢?

移动技术：基于移动设备提供的硬件资源，新组件和新技术的优势在新一代仪器设计中得到了充分的利用。相比当前的仪器,新一代仪器的使用将会完全不同。运行于移动设备的应用程序将负责数据处理和用户界面。由于不需要使用物理旋钮、按键和显示器，仪器的硬件就只剩下测量和定时系统，从而获得更小的尺寸和更低的成本。用户也无需受限于微小的内置显示器、较小的板载存储空间和缓慢的运行速度。相反地，他们可使用较大且清晰的显示器、千兆字节的数据存储量和多核心处理器。内置摄像头、麦克风和加速度计还可实现新的功能，如捕捉测试设置图像或录制音频注释来与数据相结合。用户甚至可以开发自定义应用程序来满足特定需求。

虽然传统仪器也可以集成性能更好的组件，但是其速度慢于移动设备。消费电子产品具有规模经济和较快的创新周期，直接借助这些消费电子产品的仪器系统在持续运用先进的技术的同时还可以维持较低的成本。

云连接技术：工程师通常通过U盘在仪器和计算机之间传输数据或者借助软件通过以太网、USB连接来下载数据。这个过程相当繁琐，因此新时代的工程师开始设想通过云技术来实现即时数据访问。Dropbox 和iCloud等服务可将文件存储于云服务器中，并自动同步所有设备的数据。结合可提供持续连接的无线和蜂窝网络，用户可随时随地访问和编辑自己的文件。除了将文件存储于云中，一些服务在云中亦提供了一系列应用程序。借助谷歌文档等服务，多个用户之间还可以实现远程协作，并可在任何地方同时编辑文档。

集成网络和云连接技术的新一代仪器可以为工程师提供同样的优势。多个工程师可在任何地方同时访问数据和用户界面。当身处不同地方的工程师协同调试时，他们完全可以与仪器进行实时互动来更好地理解交流问题，而不仅仅是共享静态截图。云技术可以极大提高工程师团队的效率和生产力。

智能感知技术：近年来开始发展的情境感知计算技术可能会从根本上改变我们与设备进行交互的方式。该技术通过情境和环境信息来预测用户的需求，并提供基于情境感知的内容、功能和体验。其中一个典型的例子是Siri，用户向Siri发出命令或提出问题后，Siri通过执行操作或给予建议作出响应。谷歌现也提供类似于Siri的功能，但也仅是被动地基于地理位置和数据搜索猜测用户可能想要的信息：早晨的天气信息和交通建议;会议提醒和到达目的地的预计时间;航班信息和登机牌等等。

当测试测量仪器集成这些智能感知技术后，游戏规则也将发生改变。工程师经常面临的挑战之一是双手握着探针而无暇更改仪器的配置。语音控制不仅使您无需动手即可与仪器进行交互，而且还让您更轻松同仪器功能进行互动。此外，智能预测可用来高亮显示相关或有价值的数据。示波器可以根据信号中有价值的部分自动进行缩放和配置，也可根据信号形状添加相关的测量。随着技术的发展，基于移动设备的仪器将可集成和利用情境智能感知技术的优势。

趋向于消费电子化的用户界面

Frost & Sullivan的调查显示，工程师将倾向于把消费电子设备的用户界面与测试测量仪器的人机界面联系起来。当前的移动设备基于触摸屏技术用户的界面给消费者提供了前所未有的便捷体验，与之相比，当今测试测量仪器上所采用的物理旋钮和按键似乎已经无法满足新时代工程师们的需求了。

此外，由于仪器的功能越来越多，需要不断添加新旋钮和按键来支持这些功能的操作。然而，一旦设计定型，操控面板上的布置就无法改变了。甚至有些时候，旋钮和按键的操作反而显得冗余和效率低下。一些仪器采用多层菜单系统和“软按钮”的方法来应对各种不同的操作，但是这些系统的复杂性又将衍生其他使用操作问题。不少新时代工程师抱怨现在的仪器操作繁琐。

弃用物理按钮和旋钮而采用触摸屏设计的用户界面就可以解决这些难题。与固化的仪器控制界面不同，触摸屏可以动态地显示与当前任务相关的内容和控件。用户可直接对屏幕上的数据进行操作，而不是通过操作旋钮和按钮。此外，他们还可采用基于手势的操作，比如直接在示波器图形上两指并拢，来更改time/div或volts/div。基于触摸屏的界面提供了一种更有效、更直接的方式来替代物理旋钮和按键。

除了触摸屏等更易用的用户界面外，对Windows、iOS、Android等操作系统的集成支持也是未来发展的方向。

多功能仪器整合为一体化平台

无论是在公司、工厂、还是大学、科研单位，标准的基础测试测量实验台通常包括信号示波器，数字万用表，可变成电流电源，函数发生器等。组建这样一套仪器设备费用至少在六千美金以上。对于资金不是很宽裕的中小企业或机构也是一笔不小的费用。

同时，这样的实验台也有一定的局限性，占据很大的桌面或台面空间，仪器的界面不统一，需要分别操作，使用烦琐，而且基本上是固定使用，对于需要多台仪器功能移动使用的场合基本无法实现。

因此，把多台仪器整合为一台，实现界面统一显示，实现信息的全面直观呈现并且具有便捷直接的操控设计已经成为业界的趋势。

笔者以为，如果能够借助计算机或当前流行的平板移动设备的软硬件平台的优势，直接作为仪器硬件的人机界面，实现上述特点绝非难事。更何况计算机或平板能带来的衍生功能不胜枚举，大空间的数据存储能力，后续进一步的分析，甚至针对仪器的程序开发，云共享等，工程师将会有更多的空间去发掘仪器使用的可能性。什么时候会有一起厂商推出这样的设备呢?让我们拭目以待吧。