电子测量第一章绪论.

《电子测量》目录第1章绪论第2章测量误差理论与数据处理第3章频率时间测量第4章电压、电流测量第5章示波测量技术第6章测量用信号源第7章频域测量技术第8章数据域测试1-1测量和计量一、测量及其重要意义揭示客观世界规律，用数字语言描述周围世界，进而改造世界的重要手段。1重大意义：第一章绪论应用：日常生活中处处离不开测量科学的进步和发展离不开测量，离开测量就不会有真正的科学。生产发展离不开测量在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量广义:测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。测量的定义(有狭义和之分)：狭义:为确定被测对象的量值而进行的实验过程2测量结果＝测量数值.测量单位，即：0}{xxx测量的内涵①测量对象：被测客体中的相应的量值信息；测量目的：从被测对象取得一个定量的认识；②测量过程:通过实验去认识对象的过程③测量方法：比较；A.直接比较B.间接比较；C.需要测量仪器；④测量标准：同类已知单位。⑤测量结果：最终能表示给测量主体（人）图1－1测量的比较原理(a)天平直接比较（b）弹簧称间接比较被测物体的重量等于标准砝码的重量被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。测量同义的有关派生术语：①.定量、定性和定级的测量②.测试③.3测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境被测对象测量人员测试仪器系统信息显示感知和识别执行测量操作测试数据处理测量结果显示结束设置仪器工作参数实施阶段被测对象设计阶段测量任务要求组建测量系统需求分析拟定测量方案现有仪器设备选用测量仪器（测试硬件平台）决定测量技术（测试软件平台）完成仪器互连拟定测量步骤开始论证阶段4.测量过程二、计量的基本概念1、产生的必要性为使在不同的地方，用不同的手段测量同一量时，所得结果一致，就要求统一的单位、基准、标准和测量器具。2、定义：计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量计量的三个主要的特征：统一性、准确性、法制性计量包含了为达到统一和准确一致所进行的全部活动，如单位的统一、基准和标准的建立、进行量值传递、计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。（1）单位:根据定义而令系数为1的量称为单位当前主要采用国际单位制，即SI。历史、发展：1795年法国颁布米制条例；1875年巴黎召开国际米制会议，签署了米制公约，规定了米和千克的国际原器，建立国际计量局（BIPM）和国际计量委员会（CIPM）。1948年第九届国际计量大会对实用计量单位制提出建议。1954年第十届国际计量大会决定采用米、千克、秒、安培开尔文和坎德拉六种单位。1960年第十一届国际计量大会定为国际单位制（SI）。1971年第十四届国际计量大会增加物质的量单位摩尔（mol）。国际单位制基本单位国际单位制（SI）的组成:国际单位制单位国际单位制词头国际单位制的十进倍数单位例：5.4X10-9s=5.4ns国际单位制（SI）的组成:国际单位制单位国际单位制词头国际单位制的十进倍数单位计量基准（测量标准）国际标准国家基准（一级基准）副基准（二级基准）工作基准（三级基准）国际标准保存在国际计量局内，例如：质量单位为千克，千克定义为1立方分米的水在其最大密度的温度4°C时的质量，该单位用一种铂铱合金圆柱体构成的国际千克原器质量来代表这个标准。这个圆柱体保存在法国的国际计量局内。（2）基准基准用来复现某一基本测量单位的量值，只用于鉴定各种量具的精度，不直接参加测量。一级基准，又称主基准和国家基准具有最高水平的基准。一个国家只有一个。二级基准，又称副基准副基准的量值精度由主基准确定，用以代替主基准向下传递或代替主基准参加国际比对三级基准，又称工作基准工作基准用来直接向下属标准量具进行量值传递，用以检定下属计量标准量具的精确度。比对：在规定条件下，对相同准确度等级的同类基准、标准或工作计量器之间的量值进行比较，其目的是考核量值的一致性。检定：是用高一等级准确度的计量器具对低一等级的计量器具进行比较，以达到全面评定被检计量器具的计量性能是否合格的目的。一般要求计量标准的准确度为被检者的1/3到1/10。校准：校准是指被校的计量器具与高一等级的计量标准相比较，以确定被校计量器具的示值误差（有时也包括确定被校器具的其他计量性能）的全部工作。量值的传递：指一个物理量单位通过各级基准、标准及相应的辅助手段准确地传递到日常工作中所使用的测量仪器、量具，以保证量值统一的全过程。测量基准的权威性和相对性几个术语（3）.标准根据工作基准（三级基准）复现出不同等级的便于经常使用的计量标准量具或仪器，简称标准。通过这些标准经常性地对日常工作仪器进行检定，确定其量值的精确度大小。除标准器具外，还有标准物质。参看量值溯源体系1-2电子测量的内容和方法一内容电子测量：广义———利用电子技术来进行的测量狭义———电子学中测量有关电的量值20世纪30年代，便开始了测量科学与电子科学的结合，产生了电子测量技术（3）网络特性的测量（4）元件和电路参数的测量（5）电子设备性能的测量（6）各种非电量传感器电量的测量（2）信号特性的测量1、应用广泛（1）电能量的测量测量方法测量仪器主要应用范围时域测量电子电压表对正弦电压或周期性非正弦电压的峰值、有效值、平均值测量。电子计数器测量信号的频率、频率比、周期、时间间隔和累加计数等。电子示波器实时测量不同波形信号的电压值、周期、相位、频率、脉冲信号的前沿、脉冲、时间延迟等。测量用信号源提供测试用信号，如正弦、脉冲、函数、噪声信号等。常用电子测量仪器与测量内容测量方法测量仪器主要应用范围频域测量频率特性测试仪测量电子线路的幅频特性、带宽、回路的Q值等。频谱分析仪测量电路的频谱、功率谱等振幅传输特性和相移特性。网络分析仪对网络特性进行测量。调制域测量调制域分析仪测量调频和调相的线性及失真、脉宽调制信号、锁相环路的捕捉及跟踪等。数据域测量数字信号发生器提供串行、并行数据及任意数据流信号。逻辑分析仪监测数字系统的软、硬件工作程序。数据通信分析仪数据通信网和传输设备的误码、延时、告警和频率的测量测量方法测量仪器主要应用范围随机测量噪声系数分析仪对噪声信号进行测量电磁干扰测试仪对电磁干扰信号进行测量光通信域测量光功率计对光功率大小进行测量光时域反射计测量光纤故障点点的位置、测量光纤损耗、光纤接头损耗及光纤长度稳定光源提供测试用标准光源误码、抖动仪用于测定和分析误码率、抖动2、特点（1）频率测量范围广：HZ1010126至（2）量程广（3）测量速度快（4）测量准确度高（5）易与实现遥测和长期不间断的测量，显示方式可以清晰，直观（6）易于计算机接口3、电子测量技术发展概述模拟式仪表数字式仪表智能化仪表虚拟仪器测量仪器的发展进程示意图二、测量方法1、按测量手续分类（1）直接测量（2）间接测量（3）组合测量是指可以直接得到被测量的量值的测量。是指必须采用其它直接测量的量的结果，然后按一定的函数关系进行计算，最后才求得被测量的量值的测量。在某些测量中，被测量与多个未知量有关，测量一次无法得出确切的结果，需改变测量条件进行多次测量，然后根据被测量与未知量的函数关系列方程组求解才能得出被测量的测量方法。IABVAE－＋R0RLR0=（UAB2-UAB1）/（I1-I2）例1测量有源二端网络的内阻例2，测量电阻Rt=R20+α(t-20)+β(t-20)2R20为t=20℃时的电阻值(一般为已知量)为了获得α、β值？可以在两次不同的温度t1、t2下R1t=R20+α(t1-20)+β(t1-20)2R2t=R20+α(t2-20)+β(t2-20)22.1)时域测量——幅值随时间的变化测试信号是脉冲、方波及阶跃信号2)频域测量幅值和相位随频率的变化（1）正弦波点频法（2）正弦波扫频法3)数据域测量测量数字系统的功能和故障诊断4)随机测量技术测量噪声信号和使用随机信号源除此之外还有：此外1-3电子测量系统的基本结构可用图1-1表示图1-1电子测量系统基本结构其中包括的基本技术有：变换技术、比较技术、放大技术、处理技术、显示技术等1.3.1电子测量的变换技术变换的目的？最常用的几种变换有：1、量值变换：2、频率变换：3、参量变换：4、能量变换：5、波形变换：把幅值按比例地增大或衰减解：（1）弹簧称——把物体的重量变成了弹簧长度的形变，进行了机械量到机械量的变换；（2）指针式直流电压表——电压的量值变成了电表指针偏转角的大小，进行了电量到机械量的变换；（3）示波器把电信号的波形无失真地变换成了在荧光屏上光信号的波形，进行了电到光的变换。例：试说明实现弹簧称、指针式直流电压表、电子示波器等三种仪器的测量功能中所采用的变换技术。1.3.2电子测量的放大技术1.3.31.3.4信息处理泛指为了各种目的而对信息所进行的变换和加工1.3.5电子测量的显示技术显示就是把人眼不可见的信息转化成为可见的视觉信息1.2.LED3.LCD(液晶显示器)4.CRT(阴极射线管显示器)图1-2动圈式仪表的工作原理1-4本课程的任务主要任务：课程重点：基本测量原理、方法、误差分析和数据处理（1）掌握基本测量原理和常用测量方法（2）具有分析和处理误差的能力（3）对新技术有一定的了解根据获得测量值的方法可分为直接测量、间接测量和组合测量;根据测量的精度因素情况可分为等精度测量与非等精度测量;根据测量方式可分为偏差式测量、零位法测量与微差法测量;根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量;根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触测量与非接触测量;根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量等。中国计量院中国测试院国家标物中心授权基准实验室大区国家计量中心省级计量所市（地）计量所分站县（区）计量所工矿企业、商店、研究院所、医院、学校等国防计量中心行业计量中心国家专业计量站国家标准Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级工作标准