電子科技大學(xué)電子測量原理第1章

1、電子測量原理電子測量原理第1頁電子測量原理電子測量原理第2頁電子測量原理電子測量原理第3頁電子測量原理電子測量原理第4頁沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有沒有指南針就沒有航海事業(yè)航海事業(yè) 電子測量原理電子測量原理第5頁電子測量原理電子測量原理第6頁測量結(jié)果測量數(shù)值測量結(jié)果測量數(shù)值. .測量單位，測量單位，即：即：0 xxx電子測量原理電子測量原理第7頁電子測量原理電子測量原理第8頁圖11 測量的比較原理(a) 天平直接比較（b）彈簧稱間接比較被測物體的重量等于標(biāo)被測物體的重量等于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量準(zhǔn)砝碼的重量被測物體的重

2、量從度盤上讀數(shù)，因?yàn)?，彈簧秤度盤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。上的刻度是事先與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的結(jié)果。電子測量原理電子測量原理第9頁電子測量原理電子測量原理第10頁被測對象測量人員測試儀器系統(tǒng)信 息顯 示感知和識(shí)別電子測量原理電子測量原理第11頁對對象象屬屬性性影影響響影影響響影影響響測測量量策策略略、算算法法數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)狀狀態(tài)態(tài)參參數(shù)數(shù)命命令令被被測測信信息息原原理理方方法法被被測測對對象象儀儀器器系系統(tǒng)統(tǒng)測測量量人人員員測測量量環(huán)環(huán)境境激激勵(lì)勵(lì)信信號(hào)號(hào)選選擇擇儀儀器器決決定定方方法法圖圖1 1- -3 3 測測量量的的基基本本要要素素電子測量原

3、理電子測量原理第12頁電子測量原理電子測量原理第13頁執(zhí)執(zhí)行行測測量量操操作作測測試試數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理測測量量結(jié)結(jié)果果顯顯示示結(jié)結(jié) 束束設(shè)設(shè)置置儀儀器器工工作作參參數(shù)數(shù)實(shí)實(shí)施施階階段段被被測測對對象象設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)階階段段測測量量任任務(wù)務(wù)要要求求組組建建測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)需需 求求 分分 析析擬擬定定測測量量方方案案現(xiàn)現(xiàn)有有儀儀器器設(shè)設(shè)備備選選用用測測量量儀儀器器（測測試試硬硬件件平平臺(tái)臺(tái)）決決定定測測量量技技術(shù)術(shù)（測測試試軟軟件件平平臺(tái)臺(tái)）完完成成儀儀器器互互連連擬擬定定測測量量步步驟驟開開 始始論論證證階階段段電子測量原理電子測量原理第14頁電子測量原理電子測量原理第15頁電子測量原理電子測量原理

4、第16頁電子測量原理電子測量原理第17頁電子測量原理電子測量原理第18頁電子測量原理電子測量原理第19頁電子測量原理電子測量原理第20頁測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計(jì)量。了計(jì)量。測量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。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(jià)值沒有測量，計(jì)量將失去價(jià)值為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須定期對儀器進(jìn)行檢定和必須定期對儀器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。校準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。u計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。果的可靠性。u計(jì)量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。計(jì)量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。u沒有計(jì)量，也談不上測量。沒有計(jì)

5、量，也談不上測量。u計(jì)量和測量相互配合，才計(jì)量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮能在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。重要作用。u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，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(gè)方面起著技術(shù)保證和技術(shù)監(jiān)督的作用。各個(gè)方面起著技術(shù)保證和技術(shù)監(jiān)督的作用。電子測量原理電子測量原理第21頁英呎feetfeet電子測量原理電子測量原理第22頁電子測量原理電子測量原理第23頁電子測量原理電子測量原理第24頁電子測量原理電子測量原理第25頁電子測量原理電子測

6、量原理第26頁電子測量原理電子測量原理第27頁電子測量原理電子測量原理第28頁電子測量原理電子測量原理第29頁電子測量原理電子測量原理第30頁電子測量原理電子測量原理第31頁中中國國計(jì)計(jì)量量院院中中國國測測試試院院國國家家標(biāo)標(biāo)物物中中心心授授權(quán)權(quán)基基準(zhǔn)準(zhǔn)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室大大區(qū)區(qū)國國家家計(jì)計(jì)量量中中心心省省級級計(jì)計(jì)量量所所市市（地地）計(jì)計(jì)量量所所分分站站縣縣（區(qū)區(qū)）計(jì)計(jì)量量所所工工礦礦企企業(yè)業(yè)、商商店店、研研究究院院所所、醫(yī)醫(yī)院院、學(xué)學(xué)校校等等國國防防計(jì)計(jì)量量中中心心行行業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)量量中中心心國國家家專專業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)量量站站國國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)級級級級級級工工作作標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)自上而下逐級傳遞自上而下逐級傳遞 電子

7、測量原理電子測量原理第32頁Axx電子測量原理電子測量原理第33頁電子測量原理電子測量原理第34頁0AxxxxAx電子測量原理電子測量原理第35頁xAxCCxA電子測量原理電子測量原理第36頁0100%xA 電子測量原理電子測量原理第37頁100%AxA 100%xxx 電子測量原理電子測量原理第38頁100%mmmxx 0 0mx|mx |mx A AxAmAmx A mmmxx電子測量原理電子測量原理第39頁m %mxxSx電子測量原理電子測量原理第40頁2100%1.5% 1.5%100mxxSx1400%0.5%2%100mxxsx 電子測量原理電子測量原理第41頁oxiVAV 20l

8、g()xxGA dB 20lg(1)dBAAAAAx電子測量原理電子測量原理第42頁電子測量原理電子測量原理第43頁電子測量原理電子測量原理第44頁電子測量原理電子測量原理第45頁電子測量原理電子測量原理第46頁全信息全信息語義信息語義信息語用信息語用信息語法信息語法信息電子測量原理電子測量原理第47頁信息感知信息感知主體認(rèn)識(shí)論信息主體認(rèn)識(shí)論信息（語法信息）（語法信息）客體層次的信息客體層次的信息（信號(hào)信號(hào)）yx電子測量原理電子測量原理第48頁電子測量原理電子測量原理第49頁電子測量原理電子測量原理第50頁電子測量原理電子測量原理第51頁測測量量客客體體客客體體信信息息比比較較標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)處處理理

9、顯顯示示規(guī)規(guī)范范化化信信號(hào)號(hào)語語法法信信息息量量化化信信息息可可見見信信息息信信息息識(shí)識(shí)別別語語義義信信息息處處理理語語用用信信息息測測量量人人員員目目標(biāo)標(biāo)信信息息激激勵(lì)勵(lì)傳傳感感語語法法信信息息變變換換信信號(hào)號(hào)信信息息感感知知3. 測量的原理測量的原理測量的信息過程測量的信息過程測量客體測量客體信息感知信息感知信息識(shí)別信息識(shí)別測量主體測量主體 語法信息語法信息語義信息語義信息語用信息語用信息電子測量原理電子測量原理第52頁檢檢 波波放放大大u顯顯 示示被被 測測 對對 象象測測 量量 人人 員員電子測量原理電子測量原理第53頁溫溫度度壓壓力力流流量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速水水位位傳傳感感器器1u1信信號(hào)號(hào)

10、調(diào)調(diào)理理U1傳傳感感器器2u2信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U2傳傳感感器器3u3信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U3傳傳感感器器4u4信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U4傳傳感感器器5u5信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U5多多功功能能切切換換開開關(guān)關(guān)S/HA/D計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)數(shù)數(shù)碼碼管管CRT顯顯示示打打印印機(jī)機(jī)繪繪圖圖儀儀輸輸出出設(shè)設(shè)備備數(shù)數(shù)字字I/OD/A模模擬擬信信號(hào)號(hào)輸輸出出（2 2）自動(dòng)化方式）自動(dòng)化方式電子測量原理電子測量原理第54頁目目的的知知識(shí)識(shí)庫庫理理解解與與分分析析信信息息選選擇擇決決策策語語法法信信息息全全信信息息u （3 3）智能化處理）智能化處理 機(jī)器智能機(jī)器智能人所賦予機(jī)器的一種智能。人所賦予機(jī)器的一種智能。 智能包含信息、

11、知識(shí)、策略和行為四個(gè)要素，具有獲智能包含信息、知識(shí)、策略和行為四個(gè)要素，具有獲取有用信息、由信息生成知識(shí)（認(rèn)識(shí)）、由知識(shí)和目取有用信息、由信息生成知識(shí)（認(rèn)識(shí)）、由知識(shí)和目的生成策略（決策）以及實(shí)施策略取得效果（施效）的生成策略（決策）以及實(shí)施策略取得效果（施效）等四個(gè)方面的能力。等四個(gè)方面的能力。 電子測量原理電子測量原理第55頁y1y2y電電量量變變換換（測測量量電電路路）信信宿宿點(diǎn)點(diǎn)非非電電逆逆變變換換（顯顯示示器器）被被測測量量 x信信源源點(diǎn)點(diǎn)非非電電變變換換（傳傳感感器器）y1=f1(x)221( )yf y 32( )yf y 測量是通過比較來取得一個(gè)定量的認(rèn)識(shí)測量是通過比較來取得一

12、個(gè)定量的認(rèn)識(shí) A321 ( )( )yfff xf x電子測量原理電子測量原理第56頁直讀式直讀式電壓表電壓表 電子測量原理電子測量原理第57頁K K1 1K K3 3K K2 2xu2u3 yu1y1y2y3信信源源點(diǎn)點(diǎn)信信宿宿點(diǎn)點(diǎn) )(111uxKy)(2122uyKy)(3233uyKyy321123()y K K K x uuuKx u 123KK K K321123uuuuKK K 電子測量原理電子測量原理第58頁（a) 測零點(diǎn)值（a) 測零點(diǎn)值非電電變換非電電變換 K1主體主體電非電變換電非電變換 K3電電變換電電變換 K2傳感器傳感器變換電路變換電路顯示器顯示器（b) 測標(biāo)準(zhǔn)量（

13、b) 測標(biāo)準(zhǔn)量非電電變換非電電變換 K1主體主體電非電變換電非電變換 K3電電變換電電變換 K2傳感器傳感器變換電路變換電路顯示器顯示器（c) 測未知量（c) 測未知量非電電變換非電電變換 K1主體主體電非電變換電非電變換 K3電電變換電電變換 K2傳感器傳感器變換電路變換電路顯示器顯示器0 x0ysyxysx xxs電子測量原理電子測量原理第59頁xsy比較電路比較電路被測量被測量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量電子測量原理電子測量原理第60頁xs 電子測量原理電子測量原理第61頁K1K2減減法法比比較較或或比比例例比比較較K3變變換換變變換換變變換換指指示示器器 uxusy0 0 xs（a a) ) 雙雙通通

14、道道對對稱稱輸輸入入結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)mu或 當(dāng)當(dāng) 則則skkx1212kk x s 電子測量原理電子測量原理第62頁(b) 對稱橋式結(jié)構(gòu)(b) 對稱橋式結(jié)構(gòu)s sx激勵(lì)源激勵(lì)源y=0y=02r1r當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 12rxsr 12rr xs 電子測量原理電子測量原理第63頁 xs 電子測量原理電子測量原理第64頁微差法進(jìn)行測量時(shí)，測量誤差公式：微差法進(jìn)行測量時(shí)，測量誤差公式：測量儀器的誤差測量儀器的誤差 對測量的對測量的影響被大大地削弱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。優(yōu)點(diǎn)：測量速度快和測量準(zhǔn)確度高。 xSxSx/ 0-v+vxs電子測量原理電子測量原理第65頁電子測量原理電子測量原理第

15、66頁 替代法的測量原理 替代法的測量原理xs0 0-v-v+v+v2 2K KK K1 1（b) 零示法（b) 零示法(a) 偏轉(zhuǎn)法(a) 偏轉(zhuǎn)法xs0 0-v-v+v+v2 2K KK K1 1r r電子測量原理電子測量原理第67頁第一次平衡第一次平衡 第二次平衡第二次平衡 上兩式相乘、開方得：上兩式相乘、開方得：12121()2xWWWWW11 2xW lWl 22 1xW lW l (a) 天平稱重(a) 天平稱重xWW1l1l2xWW2l1l2電子測量原理電子測量原理第68頁12121()2xssssRRRRR電子測量原理電子測量原理第69頁電子測量原理電子測量原理第70頁電子測量原

16、理電子測量原理第71頁電子測量原理電子測量原理第72頁電子測量原理電子測量原理第73頁 例：例：f=200.020kHzf=200.020kHz220kHz220kHz f f0 0=200kHz=200kHz則則 F=f-fF=f-f0 0=20Hz=20Hz20kHz20kHz覆蓋系數(shù)從覆蓋系數(shù)從1.11.1擴(kuò)展到擴(kuò)展到10001000L LC C振振蕩蕩器器fF=f-f0f0電子測量原理電子測量原理第74頁()xsxsmfmfm ffm f 電子測量原理電子測量原理第75頁電子測量原理電子測量原理第76頁電子測量原理電子測量原理第77頁電子測量原理電子測量原理第78頁電子測量原理電子測量

17、原理第79頁電子測量原理電子測量原理第80頁I/VAC/DC放放大大或或衰衰減減A/DBCD/七七段段碼碼數(shù)數(shù)碼碼顯顯示示i電子測量原理電子測量原理第81頁傷傷痕痕比比較較校校正正顯顯示示工工件件光光源源光光信信號(hào)號(hào)電電信信號(hào)號(hào)濾濾光光片片透透鏡鏡固固體體圖圖像像傳傳感感器器放放大大標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)樣樣板板電子測量原理電子測量原理第82頁被測量被測量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量xs比比較較電電路路yyHyL0ysx電子測量原理電子測量原理第83頁電子測量原理電子測量原理第84頁0-v+vxsx xs s電子測量原理電子測量原理第85頁 （a）差差動(dòng)動(dòng)型型 （b）求求和和型型 （c）比比較較特特性性_+uxusuo_+

18、uxus比比較較器器uousux0 xsuu12xsRuuR 電子測量原理電子測量原理第86頁21xsTUUT電子測量原理電子測量原理第87頁（a a）比例臂電橋）比例臂電橋 （b b）有源電橋）有源電橋 （c c）電壓電橋）電壓電橋 （d d）電流電橋）電流電橋3124ZZZZ1122sxZUNUNZ電子測量原理電子測量原理第88頁UsaRsRxbUo+_xossRURUoxssURRU電子測量原理電子測量原理第89頁R-S 觸觸發(fā)發(fā)器器tAtBQS RtBtAT 電子測量原理電子測量原理第90頁混頻器混頻器fAfBF=f -fF=f -fA BA B被測頻率被測頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率混頻混頻器器Ffxfs零差指示零差指示=fx- fs電子測量原理電子測量原理第91頁cos2xmsmoKU UuKxyuxusuo=ux us+_電子測量原理電子測量原理第92頁數(shù)字比較器數(shù)字比較器數(shù)數(shù)字字比比較較器器N1N1N2N2Q Q電子測量原理電子測量原理第93頁12012()2CCUUCC交交流流放放大大器器相相敏敏檢檢波波器器低低通通濾濾波波器器交