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電子測量技術(shù) 授課老師 陳鵬安徽建筑工業(yè)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 2020 1 16 2 課程簡介 第一部分測量總論及誤差理論 介紹測量的基本概念 技術(shù)方法及系統(tǒng)組成 誤差理論和數(shù)據(jù)處理等 第二部分基本電參量測量 包括頻率 電壓 阻抗等第三部分時域測量 以示波器為背景介紹時域信號波形的采集 顯示及應(yīng)用技術(shù) 第四部分頻域測量 重點(diǎn)討論頻域中的信號頻譜和網(wǎng)絡(luò)性能的測量 介紹測量激勵信號源的基本工作原理 第五部分?jǐn)?shù)據(jù)域測量 介紹數(shù)字系統(tǒng)的基本測量原理和方法 包括數(shù)字信號的產(chǎn)生 邏輯分析 可測性設(shè)計(jì)及數(shù)字系統(tǒng)測試的典型實(shí)例 2020 1 16 3 1 本章闡述了測量的基本概念 即測量是測量主體通過比較的方法 對被測對象取得定量信息 即量值 的實(shí)驗(yàn)過程 是人類獲取信息的基本手段 是認(rèn)識客觀世界的主要工具 電子測量是指利用電子科學(xué)技術(shù)手段進(jìn)行的測量 它是測量學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合的結(jié)晶 2 介紹計(jì)量的基本概念 計(jì)量是為了保證量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確一致的一種測量 即是一種特殊的測量 它具有統(tǒng)一性 準(zhǔn)確性和法制性的三個主要特征 測量基準(zhǔn)具有權(quán)威性和相對性 測量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞是從上到下 逐級傳遞 3 討論了測量誤差的概念 來源 絕對誤差和相對誤差的定義和計(jì)算方法 4 分別從信息獲取的廣義概念和量值比較的狹義概念上 闡述測量的基本原理 5 介紹了測量的量值比較原理 包括基于比例變換的間接比較法 基于差值示零的直接比較法和復(fù)合比較法 6 討論了實(shí)現(xiàn)測量的基本技術(shù) 即變換 比較 處理和顯示技術(shù) 第1章電子測量概述 2020 1 16 4 1 1測量的基本概念 1 1 1測量的意義日常生活中處處離不開測量 現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱是 信息獲取技術(shù) 測試技術(shù) 信息的傳輸技術(shù) 通信技術(shù) 信息的處理技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 在這三大技術(shù)中 信息獲取 測試 是首要的 是信息的源頭 科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展離不開測量 離開測量就不會有真正的科學(xué) 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中 處處離不開測量 沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué) 沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué) 沒有指南針就沒有航海事業(yè) 2020 1 16 5 1 1 1測量的意義 續(xù) 生產(chǎn)發(fā)展離不開測量生物學(xué)領(lǐng)域中 需要獲得蛋白質(zhì)的氨基酸序列 各種物理化學(xué)性質(zhì)以及它的空間結(jié)構(gòu) 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中 丈量土地 衡量收成 就產(chǎn)生了長度 面積 容積和重量的測量 掌握季節(jié)和節(jié)候 出現(xiàn)了原始的時間測量器具 并有了天文測量 現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中 處處離不開測量 例如 一個大型鋼鐵廠需要約2萬個測量點(diǎn)在高新技術(shù)和國防現(xiàn)代化建設(shè)中則更是離不開測量例如 作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)尖端之一的火箭發(fā)動機(jī) 從開始設(shè)計(jì)到成功飛行 都離不開現(xiàn)代測控技術(shù) 2020 1 16 6 1 1 2測量的定義 1 狹義測量的定義測量是為了確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程 在測量過程中 人們借助專門的設(shè)備 把被測對象直接或間接地與同類已知單位進(jìn)行比較 取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果 測量的基本原理是通過比較來識別被測對象 測量就是比較 比較可采用直接或間接的方法進(jìn)行 比較通常需要用專門的設(shè)備 測量儀器 才能實(shí)現(xiàn) 測量結(jié)果 測量數(shù)值 測量單位 即 x x x0 圖2 1測量的比較原理 被測物體的重量等于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量 被測物體的重量從度盤上讀數(shù) 因?yàn)?彈簧秤度盤上的刻度是事先與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的結(jié)果 2020 1 16 7 1 1 2測量的基本概念 續(xù) 測量的內(nèi)涵 測量對象 被測客體中的相應(yīng)的量值信息 測量目的 從被測對象取得一個定量的認(rèn)識 測量過程 通過實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識對象的過程 測量方法 比較方法 A 直接比較B 間接比較 C 需要測量儀器 測量標(biāo)準(zhǔn) 同類已知單位 測量結(jié)果 最終能表示給測量主體 人 圖1 2測量的基本原理圖 2020 1 16 8 1 1 2測量的定義 續(xù) 2 廣義測量的定義廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明 即從信息的感知和識別兩個環(huán)節(jié)來說明 信息的感知是信息獲取的首要環(huán)節(jié) 信息感知的原理是通過感知系統(tǒng)與產(chǎn)生信息的源事物之間的相互作用 把源事物信息轉(zhuǎn)化為某種物理量形式表現(xiàn)的信號 所以 感知的實(shí)質(zhì)是信息載體的轉(zhuǎn)換 是獲取信息的必要前提 信息的識別是信息獲取的重要環(huán)節(jié) 還必須識別所感受到的信息是有用的還是無用的 甚至是有害的 有用信息識別的基本原理是與標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行比較 判斷出信息的屬性和數(shù)量 圖1 3廣義測量原理 2020 1 16 9 1 1 2測量的定義 續(xù) 廣義地講 測量不僅對被測的物理量進(jìn)行定量的測量 而且還包括對更廣泛的被測對象進(jìn)行定性 定位的測量 例如故障診斷 無損探傷 遙感遙測 礦藏勘探 地震源測定 衛(wèi)星定位等 而測量結(jié)果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息 還可以用二維或多維的圖形 圖像來顯示被測對象的屬性特征 空間分布 拓樸結(jié)構(gòu)等 廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明 包括信息的感知和信息識別兩個環(huán)節(jié) 2020 1 16 10 1 1 3測量的基本要素 1 測量的基本要素 被測對象 測量儀器 測量技術(shù) 測量人員和測量環(huán)境從測量的定義可知 測量要有對象 測量的客體 測量要由人 測量主體 來實(shí)施 測量需要專門的儀器設(shè)備 硬件 作工具 測量要有理論和方法 軟件 作指導(dǎo) 測量總是在一個特定的環(huán)境中進(jìn)行的 2020 1 16 11 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 圖1 4測量的基本要素 2020 1 16 12 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 2 測量過程 基本要素之間的互動關(guān)系論證階段 測量的主體 測量人員 根據(jù)測試任務(wù)的要求 被測對象的特點(diǎn) 屬性 及現(xiàn)有儀器設(shè)備狀況 擬定合理的測試方案 設(shè)計(jì)階段 選擇測試儀器 組建測試系統(tǒng) 制定出測試策略 測量算法 和操作步驟 測試程序 實(shí)施階段 對儀器和系統(tǒng)實(shí)施測試操作 發(fā)控制命令 按照邏輯和時序完成測量過程 取得測量數(shù)據(jù) 分析測量誤差并顯示測量出結(jié)果 2020 1 16 13 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 圖1 5測試過程的流程圖 2020 1 16 14 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 3 被測對象 信息廣義的測量是信息的獲取 信息反映了事物的運(yùn)動的狀態(tài)及其變化方式 信息又可分為自然信息和社會信息兩大類 4 測量儀器系統(tǒng) 量具和儀器測量儀器系統(tǒng)包括量具 測試儀器 測試系統(tǒng)及附件等5 測量的主體 測量人員手動 由測量主體 測量人員 直接參與完成自動 測量主體交給智能設(shè)備 計(jì)算機(jī)等 完成 但測量策略 軟件算法 程序編寫需由測量人員事先設(shè)計(jì)好 6 測試技術(shù)測量中所采用的原理 方法和技術(shù)措施 總稱為測試技術(shù) 2020 1 16 15 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 7 測量環(huán)境 測量環(huán)境是指測量過程中人員 對象和儀器系統(tǒng)所處空間的一切物理和化學(xué)條件的總和 測量環(huán)境包括溫度 濕度 力場 電磁場 輻射 化學(xué)氣霧和粉塵 霉菌以及有關(guān)電磁量 工作電壓 源阻抗 負(fù)載阻抗 地磁場 雷電等 的數(shù)值 范圍及其變化 2020 1 16 16 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 環(huán)境對測量的影響A 環(huán)境對被測對象的影響 某些被測對象客體 如器件 電路或系統(tǒng) 的性能特性對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感 因此 原則上測量應(yīng)在被測對象的正常或額定工作條件下進(jìn)行 B 環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響 環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系統(tǒng)本身的某個工作特性 進(jìn)而影響測量結(jié)果 造成測量誤差 特別是某些測量器具的量程廣 頻段寬 而內(nèi)部的元器件數(shù)目甚多 且對外界影響相當(dāng)敏感 錯綜復(fù)雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應(yīng)有時會成為測量的嚴(yán)重問題 C 環(huán)境對測量人員的影響 高溫 嚴(yán)寒 潮濕 悶氣 嘈雜 照明不適當(dāng)?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境 會對測量人員的身心產(chǎn)生不良影響 從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯 2020 1 16 17 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧?盡量減少由于環(huán)境影響而產(chǎn)生的誤差 恒溫 恒濕 穩(wěn)壓和防震 抗干擾 防噪聲的措施 如接地 屏蔽 隔離 濾波等 儀器應(yīng)能盡量適應(yīng)惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境 2020 1 16 18 1 1 3測量的基本要素 續(xù) 儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分為三組 I組 良好的環(huán)境條件 溫度 10 35oC 相對濕度80 在35oC上 只允許有輕微的振動 II組 一般的環(huán)境條件 溫度 10 40oC 相對濕度80 在40oC上 允許一般的振動和沖擊 III組 惡劣的環(huán)境條件 溫度 40 55oC 相對濕度90 在35oC上 允許頻繁的搬動和運(yùn)輸中受到較大的沖擊和振動 I組 高精度計(jì)量用儀器II組 通用儀器III組 野外 機(jī)載等儀器 2020 1 16 19 1 2計(jì)量的基本概念 1 2 1計(jì)量的定義和意義為使在不同的地方 用不同的手段測量同一量時 所得的結(jié)果一致 就要求統(tǒng)一的單位 基準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)和測量器具 1 計(jì)量的定義計(jì)量是一種特殊形式的測量 它把被測量與國家計(jì)量部門作為基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較 以確定合格與否 并給出具有法律效力的 檢定證書 計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量 計(jì)量的三個主要特征是統(tǒng)一性 準(zhǔn)確性和法制性 計(jì)量包含了為達(dá)到統(tǒng)一和準(zhǔn)確一致所進(jìn)行的全部活動 如單位的統(tǒng)一 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的建立 進(jìn)行量值傳遞 計(jì)量監(jiān)督管理 測量方法及其手段的研究等 2020 1 16 20 1 2 1計(jì)量的定義和意義 續(xù) 2 計(jì)量與測量的關(guān)系 測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量 測量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑 沒有測量 計(jì)量將失去價值為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性 必須定期對儀器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn) 這個過程就是計(jì)量 計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性 計(jì)量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù) 沒有計(jì)量 也談不上測量 計(jì)量和測量相互配合 才能在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用 計(jì)量工作是國民經(jīng)濟(jì)中一項(xiàng)極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作 它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 科學(xué)技術(shù) 國防建設(shè)以及人民生活等各個方面起著技術(shù)保證和技術(shù)監(jiān)督的作用 2020 1 16 21 1 2 2單位和單位制 根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為單位 單位是表征測量結(jié)果的重要組成部分 又是對兩個同類量值進(jìn)行比較的基礎(chǔ) 單位又分為基本單位和導(dǎo)出單位 基本單位是指彼此無關(guān) 分別加以確定的物理量單位 導(dǎo)出單位是指由基本單位通過定義 定律或其它函數(shù)關(guān)系推導(dǎo) 派生出來的各種導(dǎo)出量值 英呎 feet 2020 1 16 22 1 2 2單位和單位制 續(xù) 1960年第十一屆國際計(jì)量大會上正式通過國際單位制SI 1984年2月國務(wù)院頒布了 中華人民共和國法定計(jì)量單位 決定我國法定計(jì)量單位以國際單位制為基礎(chǔ) SI有7個基本單位 2020 1 16 23 1 2 2單位和單位制 續(xù) 1 國際單位制 SI 的組成國際單位制基本單位 2020 1 16 24 1 2 2單位和單位制 續(xù) 國際單位制是由國際單位制單位 國際單位制詞頭和國際單位制的十進(jìn)倍數(shù)單位三部分組成 國際單位制詞頭表示使單位增大或縮小的十進(jìn)倍數(shù) 例 5 4 10 9s 5 4ns 2020 1 16 25 1 2 3基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) 1 基準(zhǔn)基準(zhǔn)用來復(fù)現(xiàn)某一基本測量單位的量值 只用于鑒定各種量具的精度 不直接參加測量 1 一級基準(zhǔn) 又稱主基準(zhǔn)和國家基準(zhǔn)具有最高水平的基準(zhǔn) 一個國家只有一個 2 二級基準(zhǔn) 又稱副基準(zhǔn)副基準(zhǔn)的量值精度由主基準(zhǔn)確定 用以代替主基準(zhǔn)向下傳遞或代替主基準(zhǔn)參加國際比對 3 三級基準(zhǔn) 又稱工作基準(zhǔn)工作基準(zhǔn)用來直接向下屬標(biāo)準(zhǔn)量具進(jìn)行量值傳遞 用以檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具的精確度 2020 1 16 26 1 2 3基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) 續(xù) 2 標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)工作基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具或儀器 簡稱標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級在工作基準(zhǔn)之下 工作計(jì)量器具之上 按精度高低又分為一級標(biāo)準(zhǔn) 二級標(biāo)準(zhǔn)和三級標(biāo)準(zhǔn) 通過這些標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常性地對日常工作儀器進(jìn)行檢定 確定其量值的精確度大小 除標(biāo)準(zhǔn)器具外 還有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 2020 1 16 27 1 2 3基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) 續(xù) 3 幾個術(shù)語 1 計(jì)量器具 凡是能用以直接或間接測出被測對象量值的量具 計(jì)量儀器和計(jì)量裝置都統(tǒng)稱為計(jì)量器具 計(jì)量器具按作用可分為計(jì)量基準(zhǔn) 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和工作計(jì)量器具三類 2 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具 準(zhǔn)確度低于計(jì)量基準(zhǔn) 用于檢定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具的計(jì)量器具 3 工作計(jì)量器具 工作崗位上使用 不用于進(jìn)行量值傳遞 而是直接用來測量被測對象量值的計(jì)量器具 2020 1 16 28 1 2 3基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) 續(xù) 4 比對 在規(guī)定條件下 對相同準(zhǔn)確度等級的同類基準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較 其目的是考核量值的一致性 5 檢定 是用高一等級準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對低一等級的計(jì)量器具進(jìn)行比較 以達(dá)到全面評定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的 一般要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的1 3到1 10 6 校準(zhǔn) 校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較 以確定被校計(jì)量器具的示值誤差 有時也包括確定被校器具的其他計(jì)量性能 的全部工作 7 量值的傳遞 指一個物理量單位通過各級基準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的輔助手段準(zhǔn)確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器 量具 以保證量值統(tǒng)一的全過程 2020 1 16 29 1 2 4測量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對性 1 基準(zhǔn)的權(quán)威性基準(zhǔn)的理論定義最嚴(yán)格的 制作工藝技術(shù)最先進(jìn) 原器基準(zhǔn)自身也會隨時間 地點(diǎn) 環(huán)境條件而變化 甚至?xí)p壞 會失傳 從現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)來看 最好的基準(zhǔn)是原子基準(zhǔn) 2 基準(zhǔn)的相對性一個時期的測量基準(zhǔn)反映當(dāng)時的人類認(rèn)識水平和科學(xué)水平例 以太陽為基準(zhǔn) 時間測量的精確度1天內(nèi)可達(dá)到1秒鐘 而目前銫原子鐘的計(jì)時精確度在三百萬年內(nèi)也不超過1秒 2020 1 16 30 1 2 4測量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對性 續(xù) 2020 1 16 31 1 2 5測量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞 自上而下逐級傳遞 2020 1 16 32 1 3測量誤差的基本概念 1 3 1測量誤差的定義測量的目的 獲得被測量的真值 真值 在一定的時間和空間環(huán)境條件下 被測量本身所具有的真實(shí)數(shù)值 測量誤差 所有測量結(jié)果都帶有誤差 2020 1 16 33 1 3 2測量誤差的來源 1 儀器誤差 由于測量儀器及其附件的設(shè)計(jì) 制造 檢定等不完善 以及儀器使用過程中老化 磨損 疲勞等因素而使儀器帶有的誤差 2 影響誤差 由于各種環(huán)境因素 溫度 濕度 振動 電源電壓 電磁場等 與測量要求的條件不一致而引起的誤差 3 理論誤差和方法誤差 由于測量原理 近似公式 測量方法不合理而造成的誤差 4 人身誤差 由于測量人員感官的分辨能力 反應(yīng)速度 視覺疲勞 固有習(xí)慣 缺乏責(zé)任心等原因 而在測量中使用操作不當(dāng) 現(xiàn)象判斷出錯或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差 5 測量對象變化誤差 測量過程中由于測量對象變化而使得測量值不準(zhǔn)確 如引起動態(tài)誤差等 2020 1 16 34 1 3 3測量誤差的表示方法 測量誤差有絕對誤差和相對誤差兩種表示方法 1 絕對誤差 1 定義 由測量所得到的被測量值與其真值之差 稱為絕對誤差 實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)際值A(chǔ) 高一級以上的測量儀器或計(jì)量器具測量所得之值 來代替真值 絕對誤差 有大小 又有符號和量綱 2020 1 16 35 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 2 修正值與絕對誤差的絕對值大小相等 但符號相反的量值 稱為修正值測量儀器的修正值可以通過上一級標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出 修正值可以是數(shù)值表格 曲線或函數(shù)表達(dá)式等形式 被測量的實(shí)際值 2020 1 16 36 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 2 相對誤差一個量的準(zhǔn)確程度 不僅與它的絕對誤差的大小 而且與這個量本身的大小有關(guān) 例 測量足球場的長度和成都市到綿陽市的距離 若絕對誤差都為1米 測量的準(zhǔn)確程度是否相同 1 相對真誤差 實(shí)際相對誤差 示值相對誤差相對誤差 絕對誤差與被測量的真值之比相對誤差是兩個有相同量綱的量的比值 只有大小和符號 沒有單位 2020 1 16 37 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 實(shí)際相對誤差 用實(shí)際值A(chǔ)代替真值A(chǔ)0示值相對誤差 用測量值X代替實(shí)際值A(chǔ) 2020 1 16 38 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 2 滿度相對誤差 引用相對誤差 用測量儀器在一個量程范圍內(nèi)出現(xiàn)的最大絕對誤差與該量程值 上限值 下限值 之比來表示的相對誤差 稱為滿度相對誤差 或稱引用相對誤差 儀表各量程內(nèi)絕對誤差的最大值 2020 1 16 39 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 電工儀表就是按引用誤差之值進(jìn)行分級的 是儀表在工作條件下不應(yīng)超過的最大引用相對誤差我國電工儀表共分七級 0 1 0 2 0 5 1 0 1 5 2 5及5 0 如果儀表為S級 則說明該儀表的最大引用誤差不超過S 測量點(diǎn)的最大相對誤差在使用這類儀表測量時 應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍?使示值盡可能接近于滿度值 指針最好能偏轉(zhuǎn)在不小于滿度值2 3以上的區(qū)域 2020 1 16 40 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 例1 3 某待測電流約為100mA 現(xiàn)有0 5級量程為0 400mA和1 5級量程為0 100mA的兩個電流表 問用哪一個電流表測量較好 用1 5級量程為0 100mA電流表測量100mA時的最大相對誤差為 解 用0 5級量程為0 400mA電流表測100mA時 最大相對誤差為 2020 1 16 41 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 3 分貝誤差 相對誤差的對數(shù)表示分貝誤差是用對數(shù)形式 分貝數(shù) 表示的一種相對誤差 單位為分貝 dB 電壓增益的測得值為誤差為用對數(shù)表示為增益測得值的分貝值分貝誤差 2020 1 16 42 1 3 3測量誤差的表示方法 續(xù) 2020 1 16 43 1 4測量信息的獲取原理 本節(jié)中將主要闡述以下基本問題 信息的含義是什么 為什么信息可以被獲取 信息獲取是怎樣的過程 信息獲取過程中采用了哪些基本方法 這些方法的實(shí)現(xiàn)途徑是什么 信息獲取的限制因素及其克服措施是什么 測量是研究獲取被測對象信息的一門科學(xué) 2020 1 16 44 1 4 1信息的概念 1 客體的實(shí)有的信息 客觀信息某事物客體所具有的信息 是指該客觀存在的事物的運(yùn)動狀態(tài)及其變化方式的自我表述或自我顯示 客體論的信息是一種客觀的存在 不以主體的存在與否為轉(zhuǎn)移 或者無論是否被其主體感受到 都絲毫不影響它的 自我表述 或 自我顯示 任何事物都具有一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 同時處在一定的環(huán)境之中 正是這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境兩者綜合作用 決定了事物的具體運(yùn)動狀態(tài)和狀態(tài)變化方式 但在有時人們很難了解事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況 這時就只能把它看作一個 黑箱 并通過它的外部聯(lián)系 如輸入 輸出關(guān)系等外部行為 的狀態(tài)及其變化方式來獲得信息 2020 1 16 45 1 4 1信息的概念 續(xù) 2 主體認(rèn)識論的信息 主觀信息是指主體所感知或表述的關(guān)于該事物的運(yùn)動狀態(tài)及其變化方式 及有關(guān)的形式 含義和效用 主體認(rèn)識論層次的信息的內(nèi)涵比客體論層次信息豐富得多 這是因?yàn)樽鳛檎J(rèn)識的主體 1 具有感覺的能力 能夠感覺到信息的外在形式 2 具有理解能力 能夠理解信息的內(nèi)在含義 3 具有目的性 因而能夠判斷信息對其目的而言的價值 2020 1 16 46 1 4 1信息的概念 續(xù) 3 全信息 是同時考慮了事物運(yùn)動狀態(tài)及其變化方式的外在形式 內(nèi)在含義和效用價值的主體認(rèn)識論層次信息 4 實(shí)在信息 先驗(yàn)信息 實(shí)得信息 2020 1 16 47 1 4 2信息的感知 1 感知的基本原理信息感知的基本機(jī)制在于要有某種組織或器官能夠靈敏地感受到被測對象運(yùn)動的狀態(tài)及其變化的方式 信息感知 是感知事物運(yùn)動的狀態(tài)及其變化方式 其實(shí)質(zhì)是把客體論層次的信息轉(zhuǎn)換為主體認(rèn)識論層次的語法信息 2020 1 16 48 1 4 2信息的感知 2 感知的基本技術(shù) 傳感器與敏感器測量的第一個環(huán)節(jié)是信息的感知 傳感器是感知各種非電信息并把非電量轉(zhuǎn)換為電量輸出的器件或裝置 它是非電系統(tǒng)與電系統(tǒng)之間的接口 本質(zhì)上是完成信息載體的轉(zhuǎn)換 傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)換的效應(yīng)可分為物理型 化學(xué)型和生物型三大類 例 熱敏電阻把被測溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化 2020 1 16 49 1 4 3信息的識別 1 識別的基本原理 1 識別是把感知的語法信息 信號形式 轉(zhuǎn)換成人們能夠理解的語義信息 2 識別 分類 的基本原理是形式特征的比較 由于信息的類別不同 其形式特征也不相同 因此 理論上信息總是可以分辨 識別 的 3 識別的原則是 相似而認(rèn)同 相異而拒斥 4 由于識別環(huán)境存在固有干擾 待識別的信息天然不理想 理論方法不完備和信息類別相似性的表達(dá)不完善 因此 無論怎樣精巧地設(shè)計(jì)信息識別系統(tǒng) 完全無差錯的識別是不現(xiàn)實(shí)的 誤差存在的絕對性 2020 1 16 50 1 4 3信息的識別 2 識別的基本技術(shù)為了把語法信息 信號 轉(zhuǎn)換人們能夠理解的語義信息 須使用信號的比較 變換 處理和顯示技術(shù) 1 比較 用已知量和未知量比較 2 變換 某些被測量不便于直接比較 無法直接觀測而采用了變換 為了獲得更高的識別分辨力和精度 更快的速度 更寬的量程而采用變換技術(shù) 例如 雷達(dá)測量飛機(jī)的距離 采用了把距離變換成時間 通過直接測量電脈沖來回傳輸?shù)臅r間來測得距離 3 信息處理 泛指為了各種目的而對信息所進(jìn)行的變換和加工 4 顯示原理 顯示的基本功能是把人眼不可見的信息轉(zhuǎn)化成為可見的信息 2020 1 16 51 1 4 3信息的識別 續(xù) 2020 1 16 52 1 4 3信息的識別 續(xù) 1 人工處理方式例 一個模擬式的交流電壓表的原理框圖 它測量交流電壓的有效值 工作原理是被測交流電壓經(jīng)峰值檢波器變換成直流電壓 AC DC電壓變換 然后經(jīng)直流電壓放大 幅度變換 和電壓轉(zhuǎn)換為電流輸出 電壓 電流變換 去驅(qū)動電表指針偏轉(zhuǎn) 電壓 指針偏轉(zhuǎn)換變換 2020 1 16 53 1 4 3信息的識別 續(xù) 2 自動化方式 2020 1 16 54 1 4 3信息的識別 續(xù) 3 智能化處理機(jī)器智能 人所賦予機(jī)器的一種智能 智能包含信息 知識 策略和行為四個要素 具有獲取有用信息 由信息生成知識 認(rèn)識 由知識和目的生成策略 決策 以及實(shí)施策略取得效果 施效 等四個方面的能力 2020 1 16 55 1 5測量的間接比較與直接比較原理 測量最基本的原理是比較 比較是認(rèn)識和區(qū)別被測對象的一種重要方法 測量是通過比較來取得一個定量的認(rèn)識1 5 1基于比例變換的間接比較法 偏轉(zhuǎn)法 1 比例變換的原理 1 三種類型的子變換 A 2020 1 16 56 1 5 1基于比例變換的間接比較法 續(xù) 例 彈簧秤是偏轉(zhuǎn)法直讀式儀器的一個簡單例子 被測重物放在彈簧秤上 把物體的重量變成彈簧的彈性形變 然后 形變帶動機(jī)械式儀表的指針成比例的偏轉(zhuǎn) 指示出被測物體的重量 直讀式電壓表 2020 1 16 57 1 5 1基于比例變換的間接比較法 續(xù) 2 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)由于故 式中 2020 1 16 58 1 5 1基于比例變換的間接比較法 續(xù) 2 間接比較方法 步驟為 校準(zhǔn) 測量 2020 1 16 59 1 5 2基于差值示零的直接比較法 1 差值檢測原理 被測量與標(biāo)準(zhǔn)量直接進(jìn)行比較 需要一個具有比較功能的電路 要求比較的范圍寬 靈敏度和分辨力高 需要一個與被測量同類的可變標(biāo)準(zhǔn)量參與比較 要求標(biāo)準(zhǔn)量準(zhǔn)確且可細(xì)微調(diào)節(jié) 比較功能可由運(yùn)算功能來實(shí)現(xiàn)有兩種方式 差值運(yùn)算比較比例運(yùn)算比較 2020 1 16 60 1 5 2基于差值示零的直接比較法 2 差值示零的平衡調(diào)節(jié) 1 零示法原理 2020 1 16 61 1 5 2基于差值示零的直接比較法 續(xù) 2 實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu) 當(dāng)則 2020 1 16 62 1 5 2基于差值示零的直接比較法 續(xù) 對稱差動的橋式結(jié)構(gòu) 當(dāng)時 2020 1 16 63 1 5 3減少誤差的復(fù)合式比較 為了提高測量準(zhǔn)確度 在比較中可采用各種減小測量誤差的方法 如微差法 替代法 對照法 1 微差法在零示法中 要仔細(xì)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量S使之與未知量x相等 這通常很費(fèi)時間 有時甚至不可能做到 微差法 標(biāo)準(zhǔn)量S與被測量x相差了一微小量 再用儀器測出 即求得待測量x 2020 1 16 64 1 5 3減少誤差的復(fù)合式比較 續(xù) 微差法進(jìn)行測量時 測量誤差公式 測量儀器的誤差對測量的影響被大大地削弱優(yōu)點(diǎn) 測量速度快和測量準(zhǔn)確度高 2020 1 16 65 1 5 3減少誤差的復(fù)合式比較 續(xù) 2020 1 16 66 1 5 3減少誤差的復(fù)合式比較 續(xù) 2 替代法在測量條件不變的情況下 用一已知的標(biāo)準(zhǔn)量去替代未知的被測量 通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量而保持替代前后儀器的示值不變 于是標(biāo)準(zhǔn)量的值等于被測量值 2020 1 16 67 1 5 3減少誤差的復(fù)合式比較 續(xù) 3 交換法通過交換被測量和標(biāo)準(zhǔn)量的位置 從前后兩次換位測量結(jié)果的處理中 削弱或消除系統(tǒng)誤差 特別適用于平衡對稱結(jié)構(gòu)的測量裝置中 并通過交換法可檢查其對稱性是否良好 第一次平衡第二次平衡上兩式相乘 開方得 2020 1 16 68 1 5 3減少誤差的復(fù)合式比較 續(xù) 例 在電橋中采用交換法測電阻 2020 1 16 69 1 6電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 1 量值變換量值是指電壓 電流 功率 阻抗 時間等電參量的幅值大小 量值變換即指把它們的幅值按比例地增大或縮小 把量值處于難以測量的邊緣狀態(tài) 太小或太大 的被測量 按某一已知比值變換為量值適中的同樣參量進(jìn)行測量 通過量值變換 可增加測量范圍 提高測量分辨力和精度 2020 1 16 70 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 1 信號放大與衰減信號放大是為了將微弱的被測信號 放大到足以進(jìn)行各種轉(zhuǎn)換處理 或能驅(qū)動指示器 記錄器 測量放大器 是指在測量系統(tǒng)中用來放大微弱電壓 電流或電荷信號的放大器 要求低漂移結(jié)構(gòu)原理 差動直接耦合式 調(diào)制式 斬波穩(wěn)零 和自動穩(wěn)定式三大類 還有高輸入阻抗放大電路 高共模抑制比放大器 電橋放大器 電荷放大器 程控增益放大器 隔離放大器等 衰減器 用來降低測量系統(tǒng)中的信號電平用途 使大的信號進(jìn)入儀器的測量范圍 或者通過降低信號電平來控制失真 或改進(jìn)阻抗匹配 或?qū)π盘栐慈ヱ畹确诸?電阻式 感應(yīng)式 吸收式 回轉(zhuǎn)式 截止式 電調(diào)式等 2020 1 16 71 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 2 阻抗變換電子測量中 特別是在微波測量中 當(dāng)將不匹配的負(fù)載與傳輸線連接時 或?qū)⑻卣髯杩共煌膫鬏斁€進(jìn)行連接時 信號傳輸中將產(chǎn)生強(qiáng)烈反射 為了保證良好的傳輸 必須在傳輸線與負(fù)載之間或不同特征阻抗的傳輸線之間接入一種阻抗變換的雙口網(wǎng)絡(luò) 改變阻抗的大小 實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配 在信號源的功率放大器輸出電路中 也要求負(fù)載阻抗匹配 常用變壓器等進(jìn)行阻抗變換 以保證最佳功率傳輸 電子測量儀器輸入端具有很高輸入阻抗 輸入跟隨器則是實(shí)現(xiàn)了輸入通道從高阻到低阻的阻抗變換 2020 1 16 72 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 2 頻率變換 1 檢波 交流電壓變成直流電壓常用磁電式電表 它只能測量直流 交流信號必須檢波成直流信號來測量 2 斬波 把一個直流電壓調(diào)制成交流電壓 經(jīng)過交流放大 然后再把交流電壓通過反調(diào)制 解調(diào) 還原為直流電壓的過程 斬波的作用是對微弱的直流電壓進(jìn)行放大 2020 1 16 73 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 3 變頻 混頻 進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算 獲得很寬的頻率覆蓋范圍 獲得高增益 提高測量儀器的靈敏度 實(shí)現(xiàn)中頻或低頻替代 以提高測量精度 實(shí)現(xiàn)頻率的精密測量 例 f 200 020kHz 220kHzf0 200kHz則F f f0 20Hz 20kHz覆蓋系數(shù)從1 1擴(kuò)展到1000 2020 1 16 74 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 4 倍頻 倍頻器是頻率綜合技術(shù)中的乘法器 差頻倍增法 用倍頻法減小測量誤差 利用電子計(jì)數(shù)進(jìn)行頻率測量時 1誤差將決定測量誤差 若KHz 1的相對誤差為10 3 如果先對進(jìn)行103倍的鎖相倍頻后測量 則該項(xiàng)誤差可降為10 6 2020 1 16 75 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 5 分頻分頻是于對信號頻率進(jìn)行除法運(yùn)算 6 頻率合成頻率合成是把一個 或少量幾個 高穩(wěn)晶振頻率源經(jīng)過一系列綜合的加 減 乘 除四則運(yùn)算 可作為隨意調(diào)節(jié)頻率的高精度信號源 7 取樣技術(shù)取樣門電路將高頻信號進(jìn)行取樣變換 使之以低頻形式復(fù)現(xiàn)出來 它可以把頻率上限擴(kuò)展到幾GHz甚至幾十GHz 2020 1 16 76 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 3 波形變換 1 整形將任意形狀的波形變成規(guī)則的脈沖波形 例如 用于電子計(jì)數(shù)器的輸入通道中 2 限幅把信號波形幅度限制在一定范圍內(nèi) 3 微分由矩形脈沖形成一個窄脈沖 在電子計(jì)數(shù)器 取樣示波器 廣譜信號源中廣泛使用 4 合成多種波形疊加成復(fù)雜波形 例如合成CRT顯示的視頻信號波形 5 變換方波變成三角波或正弦波 三角波變成正弦波或方波 正弦波變成方波或三角波等 波形變換技術(shù)廣泛用于多波形函數(shù)發(fā)生器中 2020 1 16 77 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 4 參量變換 1 AV 變換 電流 電壓 電阻之間的變換多用表中采用的AV 變換 包括交流 直流 AC DC 電流 電壓 I V 和電阻 電壓 V 的轉(zhuǎn)換 實(shí)現(xiàn)了交 直流電壓 電流 電阻等多種測量功能 2 V F變換 模擬直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率 3 V T變換 模擬直流電壓轉(zhuǎn)換成時間 4 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變換 2020 1 16 78 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 5 能量變換能量變換是泛指其他多種形式的物理量與電學(xué)量之間的變換 傳感器就是能量變換器 即從非電量變換成電量一般分為參量變換器及電勢變換器兩大類 參量變換器是將各種物理量變換成電阻 電感 電容或磁導(dǎo)率等 例如 常用的電阻絲應(yīng)變片 電感式變換器 電容式變換器電勢變換器是將各種物理量變換成電勢 電流等電量的變換器 例如 感應(yīng)變換器 光電變換器 壓電變換器 熱電偶等 在顯示器中 把電量變換成非電量 機(jī)械量 光學(xué)量等 如指針的偏轉(zhuǎn) 發(fā)光的數(shù)碼 字符和圖像等 6 模 數(shù)和數(shù) 模變換 2020 1 16 79 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 例 試說明實(shí)現(xiàn)彈簧稱 指針式直流電壓表 電子示波器等三種儀器的測量功能中所采用的變換技術(shù) 解 1 彈簧稱 把物體的重量變成了彈簧長度的形變 進(jìn)行了機(jī)械量到機(jī)械量的變換 2 指針式直流電壓表 電壓的量值變成了電表指針偏轉(zhuǎn)角的大小 進(jìn)行了電量到機(jī)械量的變換 3 示波器把電信號的波形無失真地變換成了在熒光屏上光信號的波形 進(jìn)行了電到光的變換 2020 1 16 80 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 例 試以數(shù)字多用表測量交流電流為例 闡述變換技術(shù)在電子測量中的應(yīng)用 交流電流 交流電壓的變換 交流電壓 直流電壓的變換 直流電壓的幅值變換 模擬 數(shù)字的變換 BCD碼 七段碼的碼制變換 顯示器件的電 光轉(zhuǎn)換 2020 1 16 81 1 6 1電子測量中的變換技術(shù) 續(xù) 例 一個工件傷痕檢測系統(tǒng)使用的變換技術(shù) 機(jī)械量信息到光信號 光信號變換成電信號 電信號被放大 進(jìn)行了幅度變換 對電信號比較 校正的處理后抽取出了有關(guān)傷痕的有用信息 電信號到光信號的變換 2020 1 16 82 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 1 比較的基本概念被測量為x 標(biāo)準(zhǔn)量為s 比較電路輸出為y 當(dāng)xs時 y YH當(dāng)x s時 y出現(xiàn)一個躍變信號 2020 1 16 83 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 1 比較的基本類型 按功能分 標(biāo)量比較 它只識別兩個同類的未知量是否相等 例如兩個爐子溫度是否相等 矢量比較 它識別一組同類的未知量的相對大小 并按照由大到小 或由小到大 的順序排列起來 差值比較 利用具有減法運(yùn)算功能的比較電路 取出兩個未知量之間的間隔大小 差值 并對差值進(jìn)行比較 比值比較 它選擇某個點(diǎn)作為參考點(diǎn) 將每次測量值除以參考值 確定它們的相對大小 例如 在一組測量值中以最大測量值作參考 得到測量值以百分?jǐn)?shù)表示 量化比較 被測未知量與標(biāo)準(zhǔn)單位量比較 確定它是該單位的若干倍或是若干分之一 A D轉(zhuǎn)換器是基于量化比較的典型部件 2020 1 16 84 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 2 電子測量中的典型比較方法 差值運(yùn)算比較A 零示法 若測量過程中調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量s 使y 0 電路平衡 指示器為零 時 則x s B 偏轉(zhuǎn)法 若測量過程中選擇接近x的s 指示器測出微小差值y 則x s y 微差法 比例運(yùn)算比較y x sA 零示法 若調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量S 使y 1 電路平衡 指示器為1 則x sB 偏轉(zhuǎn)法 若固定S值 指示器測出y值 則x y s 2020 1 16 85 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 2 電壓比較 1 電平比較兩個模擬電壓的大小的比較是用電壓比較器來實(shí)現(xiàn)的 2020 1 16 86 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 2 差值型比較采用能輸出模擬差值電壓的減法運(yùn)算放大器 實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算功能的方法也有差動型比較和求和型比較兩種 3 比例型比較具有除法或比例運(yùn)算功能的電路或部件 也可完成被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的比較 例如 雙積分式A D轉(zhuǎn)換器中 被測電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓之間具有如下關(guān)系 2020 1 16 87 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 3 阻抗比較電橋電路具有對稱差動的電路結(jié)構(gòu) 是一種電量天平 可以十分方便地實(shí)現(xiàn)差值檢測和比例比較的功能 電橋電路具有靈敏度高 測量范圍寬 溫度補(bǔ)償容易實(shí)現(xiàn) 測量電路的零點(diǎn)調(diào)節(jié)方便 2020 1 16 88 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 例 比例運(yùn)算比較 半橋 電路 2020 1 16 89 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 4 頻率 時間 比較 時間差值比較 用R S觸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)時差的比較 2020 1 16 90 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 差頻比較 混頻器可以實(shí)現(xiàn)兩個頻率的減法運(yùn)算還可利用差頻比較法測量頻率 比例比較 測頻率fx Nfs 測周期Tx NTS 2020 1 16 91 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 5 相位比較 使用鑒相器 1 用乘法器或相敏檢波器鑒相 2020 1 16 92 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 2 脈沖與數(shù)字式鑒相器觸發(fā)器構(gòu)成的脈沖鑒相器 RS觸發(fā)器或D觸發(fā)器數(shù)字式鑒相器 由相位比較器 9個與非門 和電荷泵組成6 數(shù)字比較二進(jìn)制的數(shù)N1和N2加于異或門的輸入端 即可進(jìn)行比較 2020 1 16 93 1 6 2電子測量中的比較技術(shù) 續(xù) 例 差動型電容式傳感器能把位移 壓力 振動 液面位置等物理量的變化 可高分辨地轉(zhuǎn)換成兩個電容值之差值 即 C C1 C2 C1C2一般很小 為幾皮法到幾十皮法 測量出 C 即可測出其被轉(zhuǎn)換的物理量 2020 1 16 94 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 信號運(yùn)算與處理是電子測量中的基本技術(shù)淺層的信息處理基本上屬于對信息的形式化關(guān)系所作的變換或處理 僅僅利用了語法信息的因素 例如 在測量交流電壓的平均值 峰值 有效值時 需要對信號進(jìn)行加 減 乘 除 平方 開方 平均 取絕對值 峰值等運(yùn)算與處理 深層信息處理 特別是直接與優(yōu)化 決策 認(rèn)知等相聯(lián)系的信息處理 的目的是為了要從原始信息中獲得相關(guān)的 知識 運(yùn)算電路分為模擬運(yùn)算電路和數(shù)字運(yùn)算電路兩大類 2020 1 16 95 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 1 基本模擬運(yùn)算運(yùn)算放大器輔之以不同的電路元件 可以組成諸如比例 加減 微分 積分 對數(shù) 指數(shù)和乘除等電路 1 四則運(yùn)算電路 2020 1 16 96 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 指數(shù)和對數(shù)運(yùn)算電路則是利用二極管的電流與其端電壓在一定條件下存在的指數(shù)關(guān)系來實(shí)現(xiàn) 2020 1 16 97 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 乘法運(yùn)算或除法運(yùn)算 模擬乘法器 是新型集成器件 是利用晶體管的非線性特性 2020 1 16 98 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 2 積分和微分電路運(yùn)算放大器外接電感和電容等儲能元件 則利用電路在時域中的過渡過程可形成積分電路和微分電路 利用其頻域特性則可構(gòu)成形形色色的濾波電路 2020 1 16 99 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 3 有源濾波器按照頻譜分析的觀點(diǎn) 任何信號都是一些不同幅度和不同頻率的正弦信號的組合 在被測信號中 除了有用的頻率成分之外 往往不可避免地含有一些無用噪聲的頻率成分 濾波器的功能就是利用其頻率特性來保留有用的頻率成分 削弱或消除無用的頻率成分 即具有信號分離的功能 分為低通 高通 帶通和帶阻等不同濾波器 2020 1 16 100 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 例 運(yùn)算與處理功能在電壓測量中的應(yīng)用 計(jì)算公式第一級為模擬乘法器 完成被測電壓的平方運(yùn)算 第二級為積分器 完成平均運(yùn)算 第三級為開方器 完成開平方根的運(yùn)算 最后一級為放大器 按一定比例放大的直流輸出電壓去驅(qū)動電表使電表 按被測電壓的有效值進(jìn)行線性刻度 2020 1 16 101 1 6 3電子測量中的處理技術(shù) 續(xù) 2 數(shù)字計(jì)算與數(shù)字信號處理基于數(shù)字邏輯電路的硬件方式 利用現(xiàn)有的各種數(shù)字邏輯門 譯碼器 觸發(fā)器 寄存器 計(jì)數(shù)器 全加器等 以及各種CPLD FPGA等可編程邏輯 組成各種數(shù)字邏輯的運(yùn)算與