第1章電子測量緒論

1、21世紀(jì)世紀(jì) 西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社張永瑞張永瑞 編著編著高等學(xué)校電子信息類系列教材高等學(xué)校電子信息類系列教材 講授講授 周小勇周小勇 答疑地點(diǎn)：答疑地點(diǎn)：6060# #-321-321 課程的任務(wù)課程的任務(wù)u掌握通用電子測量儀器的基本測量原理和測量掌握通用電子測量儀器的基本測量原理和測量方法方法u理解基本電信號參數(shù)、電路元器件參數(shù)的概念、理解基本電信號參數(shù)、電路元器件參數(shù)的概念、測量原理與基本測量方法測量原理與基本測量方法u具備一定的誤差理論知識和數(shù)據(jù)處理能力具備一定的誤差理論知識和數(shù)據(jù)處理能力u了解通用電子測量儀器的技術(shù)性能了解通用電子測量儀器的技術(shù)性能 第第1章章

2、電子測量的基本概念電子測量的基本概念 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)電子測量電子測量對個人而言對個人而言 調(diào)研表明，電子類技術(shù)畢業(yè)生調(diào)研表明，電子類技術(shù)畢業(yè)生 5050的學(xué)生的第一崗位是調(diào)試的學(xué)生的第一崗位是調(diào)試員員, ,作為調(diào)試員，以下基本技能和能力要素要通過電子測量技術(shù)作為調(diào)試員，以下基本技能和能力要素要通過電子測量技術(shù)課程來培養(yǎng)：課程來培養(yǎng)： (1)具有較好的電路理論知識和測量基本知識，能根據(jù)不同的具有較好的電路理論知識和測量基本知識，能根據(jù)不同的測量對象、不同的測量環(huán)境選擇正確的測量方法和測量設(shè)備，減測量對象、不同的測量環(huán)境選擇正確的測量方法和測量設(shè)備，減少測量過程中存在的誤差，提高測量精度。少測量過程中存

3、在的誤差，提高測量精度。 (2)能正確操作，使用測量儀器或智能設(shè)備正確測量電參數(shù)。能正確操作，使用測量儀器或智能設(shè)備正確測量電參數(shù)。 (3)對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)能正確地分析與處理。對測量結(jié)果的數(shù)據(jù)能正確地分析與處理。 更有部分學(xué)生，更有部分學(xué)生，直接在電子測量儀器的企業(yè)工作。直接在電子測量儀器的企業(yè)工作。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 1.1 測量與電子測量測量與電子測量1.2 電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)1.3 電子測量方法分類電子測量方法分類1.4 電子測量儀器的功

4、能、分類和性能指標(biāo)電子測量儀器的功能、分類和性能指標(biāo)1.5 計(jì)量的基本概念計(jì)量的基本概念第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 要點(diǎn)要點(diǎn)：1.1.了解電子測量的內(nèi)容及特點(diǎn)了解電子測量的內(nèi)容及特點(diǎn) 2.2.掌握電子測量的基本方法及選擇掌握電子測量的基本方法及選擇 3. 了解測量儀器的主要性能指標(biāo)了解測量儀器的主要性能指標(biāo) 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 1.1 測量與電子測量測量與電子測量 一、測量一、測量 測量是通過實(shí)驗(yàn)方法對客觀事物取得定量信息即數(shù)測量是通過實(shí)驗(yàn)方法對客觀事物取得定量信息即數(shù)量概念的過程。量概念的過

5、程。 俄國科學(xué)家門捷列夫曾說過：俄國科學(xué)家門捷列夫曾說過：“沒有測量，就沒有科沒有測量，就沒有科學(xué)學(xué)”， “測量是認(rèn)識自然界的主要工具測量是認(rèn)識自然界的主要工具”。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) 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 諾貝爾物理獎，化學(xué)獎中諾貝爾物理獎，化學(xué)獎中1/41/4屬于屬于測試方法測試方法和和測試儀器測試儀器的創(chuàng)新。的創(chuàng)新?！皟蓮椧恍莾蓮椧恍恰钡某晒?，沒有測試儀器是不可能的。的成功，沒有測試儀器是不可能的。生產(chǎn)中生產(chǎn)中“沒有測試，就沒有新產(chǎn)品沒有

6、測試，就沒有新產(chǎn)品”?！皼]有測量，就沒有科學(xué)。”（或“科學(xué)始于測量。”） -門捷列夫第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 生活中的例子生活中的例子重量，長度，溫度，濕度，三表（電，水，氣）重量，長度，溫度，濕度，三表（電，水，氣）汽車監(jiān)測點(diǎn)：汽車監(jiān)測點(diǎn)：50100 50100 飛機(jī)監(jiān)測點(diǎn)：飛機(jī)監(jiān)測點(diǎn)：3000 3000 航天飛行器監(jiān)測點(diǎn)：航天飛行器監(jiān)測點(diǎn)：5000 5000 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 普通轎車普通轎車：約安裝幾十到近百只測量傳感器：約安裝幾十到近百只測量傳感器. . 豪華轎車豪華轎車：測量傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只：測量傳感器數(shù)量可多達(dá)二百余只

7、. . 汽車測量傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容汽車測量傳感器：汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，關(guān)鍵部件，核心技術(shù)內(nèi)容第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 歷史事實(shí)也已證明：歷史事實(shí)也已證明： 測量技術(shù)水平是一個歷史時期、一個國家的科學(xué)技術(shù)水平測量技術(shù)水平是一個歷史時期、一個國家的科學(xué)技術(shù)水平的一面的一面“鏡子鏡子”。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 在當(dāng)今信息時代在當(dāng)今信息時代 測量技術(shù)測量技術(shù)獲取信息獲取信息通信技術(shù)通信技術(shù)傳遞信息傳遞信息 計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)處理信息處理信息被稱為信息社會三大支柱被稱為信息社會三大支柱測量是信息的源頭技術(shù)測量

8、是信息的源頭技術(shù) （測控技術(shù)，先要測，才能控）（測控技術(shù)，先要測，才能控）提高測量水平，提高測量水平，實(shí)現(xiàn)測量手段的現(xiàn)代化，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)測量手段的現(xiàn)代化，是實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志?，F(xiàn)代化的重要條件和明顯標(biāo)志。發(fā)展高新技術(shù)，信息技術(shù)是關(guān)鍵，信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。測量技術(shù)是關(guān)鍵和基礎(chǔ)。 -錢學(xué)森第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 泛指以泛指以電子技術(shù)為基本手段電子技術(shù)為基本手段的一種測量技術(shù)。它是的一種測量技術(shù)。它是測量測量學(xué)學(xué)和和電子學(xué)電子學(xué)相互結(jié)合的產(chǎn)物。相互結(jié)合的產(chǎn)物。二、電子測量二、電子測量電子測量的概念電子測量的概念：

9、電子測量的應(yīng)用領(lǐng)域：電子測量的應(yīng)用領(lǐng)域： 1.電學(xué)各專業(yè)電學(xué)各專業(yè) 2. 物理學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等物理學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域及生產(chǎn)、國防交通、通訊、商業(yè)貿(mào)易、生態(tài)環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域及生產(chǎn)、國防交通、通訊、商業(yè)貿(mào)易、生態(tài)環(huán)境保護(hù)乃至日常生活的各個方面保護(hù)乃至日常生活的各個方面第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 近幾十年來近幾十年來計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)和和微電子技術(shù)微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，為的迅猛發(fā)展，為電子測量和測量儀器增添了巨大活力。電子測量和測量儀器增添了巨大活力。 如如“智能儀器智能儀器”和和“自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)”。 現(xiàn)

10、在，電子測量技術(shù)現(xiàn)在，電子測量技術(shù)(包括測量理論、方法，測量儀器包括測量理論、方法，測量儀器裝置等裝置等)已形成電子科學(xué)領(lǐng)已形成電子科學(xué)領(lǐng) 域重要而發(fā)展迅速的分支。域重要而發(fā)展迅速的分支。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 1.2 電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn) 一、電子測量的內(nèi)容一、電子測量的內(nèi)容 電參數(shù)測量分為：電參數(shù)測量分為：電磁測量電磁測量和和電子測量電子測量兩類。兩類。 電磁測量電磁測量主要指主要指交直流交直流電量電量的的指示測量法指示測量法和和比較測量法比較測量法以及以及磁量磁量的測量

11、的測量等。等。 電子測量是指以電子測量是指以電子技術(shù)理論電子技術(shù)理論為依據(jù)，以為依據(jù)，以電子測量儀器電子測量儀器和設(shè)備和設(shè)備為手段，對為手段，對電量電量和和非電量非電量進(jìn)行的測量。進(jìn)行的測量。( (二次表二次表) ) 電子測量儀器傳感器電電 量量非電量非電量( (一次表一次表) )第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 電子電子測量測量非電量測量非電量測量電量測量電量測量1電能量測量電能量測量（電壓、電流、功率）（電壓、電流、功率）2電信號特性測量電信號特性測量（波形、頻率、周（波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅度）期、相位、失真度、調(diào)幅度）3電路元件參數(shù)測量電路元件參數(shù)測量（電阻

12、、電感、（電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)）電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)）4電子設(shè)備的性能測量電子設(shè)備的性能測量（增益（增益、衰減衰減、靈敏度靈敏度、頻率特性頻率特性、噪聲指數(shù)）噪聲指數(shù)）頻率、時間、電壓、相位、阻抗頻率、時間、電壓、相位、阻抗等基本電參數(shù)等基本電參數(shù)是其他參數(shù)測量的是其他參數(shù)測量的基礎(chǔ)基礎(chǔ)。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 5非電量測量非電量測量: 傳感技術(shù)傳感技術(shù)的發(fā)展為的發(fā)展為非電量非電量測量提供了新的方法測量提供了新的方法和途徑。和途徑。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

13、電電變變換換（傳傳感感器器）y1=f1(x)221()yfy 32()yfy 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 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信信號號調(diào)調(diào)理理U1傳傳感感器器2u2信信號號調(diào)調(diào)理理U2傳傳感感器器3u3信信號號調(diào)調(diào)理理U3傳傳感感器器4u4信信號號調(diào)調(diào)理理U4傳傳感感器器5u5信信號號調(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)碼數(shù)碼管管CRT顯顯示示打印打印機(jī)機(jī)繪圖繪圖儀儀輸輸出出設(shè)設(shè)備備數(shù)數(shù)字字I/OD/A模擬信模擬信號號輸輸出出多個量測量可用多個量測量可用一臺儀器一臺儀器第第1章章 電子測量的基本概念電子測

14、量的基本概念 二、電子測量的特點(diǎn)二、電子測量的特點(diǎn)3測量準(zhǔn)確度高低相差懸殊。（測量準(zhǔn)確度高低相差懸殊。（頻率頻率和和時間時間的測量的測量準(zhǔn)確度）準(zhǔn)確度）4測量速度快測量速度快5可以進(jìn)行遙測可以進(jìn)行遙測6易于實(shí)現(xiàn)測試智能化和測試自動化易于實(shí)現(xiàn)測試智能化和測試自動化7影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜1測量頻率范圍寬（低至測量頻率范圍寬（低至10-6以下，高至以下，高至1012）2測量量程寬測量量程寬第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 1.3 電子測量方法的分類電子測量方法的分類 一、按測量過程分類一、按測量過程分類 1直接測量直接測量 它是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲

15、取被測量量值的方法。它是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法。 特點(diǎn)特點(diǎn)是不需要對被測量與其它實(shí)測的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的是不需要對被測量與其它實(shí)測的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助運(yùn)算，因此測量過程輔助運(yùn)算，因此測量過程簡單簡單、迅速迅速，是工程測量中廣泛應(yīng)是工程測量中廣泛應(yīng)用的測量方法。用的測量方法。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 2.間接測量間接測量 它是利用直接測量的量與被測量之間的它是利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系函數(shù)關(guān)系(可以是可以是公公式、曲線或表格式、曲線或表格等等)，間接得到被測量量值的測量方法。，間接得到被測量量值的測量方法。 間接測量間接測量費(fèi)時費(fèi)時、費(fèi)事費(fèi)

16、事。 常在下列情況下使用：常在下列情況下使用：直接測量不方便，或間接測量的結(jié)直接測量不方便，或間接測量的結(jié)果較直接測量更為準(zhǔn)確，或缺少直接測量儀器等。果較直接測量更為準(zhǔn)確，或缺少直接測量儀器等。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 3組合測量組合測量 當(dāng)某項(xiàng)測量結(jié)果需用當(dāng)某項(xiàng)測量結(jié)果需用多個未知參數(shù)多個未知參數(shù)表達(dá)時，可通過表達(dá)時，可通過改改變測量條件進(jìn)行多次測量變測量條件進(jìn)行多次測量，根據(jù)測量量與未知參數(shù)間的函，根據(jù)測量量與未知參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系列出方程組并求解，進(jìn)而得到未知量，這種測量方數(shù)關(guān)系列出方程組并求解，進(jìn)而得到未知量，這種測量方法稱為法稱為 組合測量組合測量。 如電阻器電

17、阻溫度系數(shù)的測量。如電阻器電阻溫度系數(shù)的測量。220)20()20(ttRRt第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 例：某型號電阻的阻值與溫度函數(shù)關(guān)系例：某型號電阻的阻值與溫度函數(shù)關(guān)系22020ttRRt232221203203202202201201ttRRttRRttRRtttR第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 二、按測量方式分類二、按測量方式分類 l.l.偏差式測量法偏差式測量法 定義：定義：在測量過程中，用在測量過程中，用儀器儀表指針的位移儀器儀表指針的位移(偏差偏差)表示被測量大小的測量方法，稱為偏差式測量法。表示被測量大小的測量方法，稱為偏差式測量法。

18、這種方法這種方法也叫也叫直讀法直讀法。 特點(diǎn)特點(diǎn):簡單、方便簡單、方便，工程測量中廣泛應(yīng)用工程測量中廣泛應(yīng)用。直讀式直讀式電壓表電壓表 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 2 2零位式測量法零位式測量法定義：定義：測量時用被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較測量時用被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較(因此因此 也把這種也把這種方法叫作比較測量法方法叫作比較測量法)，用，用指零儀表指零儀表(零示器零示器)指示被測量與指示被測量與標(biāo)準(zhǔn)量相等標(biāo)準(zhǔn)量相等(平衡平衡)， 從而獲得被測量。從而獲得被測量。 如利用如利用惠斯登電橋惠斯登電橋測量測量電阻電阻(電容、電感電容、電感?)421RRRRx當(dāng)電橋平衡時，可以得到當(dāng)電

19、橋平衡時，可以得到第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 特點(diǎn)：精度高，適應(yīng)于精密測量。特點(diǎn)：精度高，適應(yīng)于精密測量。缺點(diǎn)：測量速度慢。缺點(diǎn)：測量速度慢。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 3 3微差式測量法微差式測量法 偏差式測量法偏差式測量法和和零位式測量法相零位式測量法相結(jié)合，構(gòu)成結(jié)合，構(gòu)成微差式微差式測量法。測量法。 通過測量通過測量待測量待測量與與標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量之差之差(通常該差值很小通常該差值很小)來得到待測來得到待測量量值。量量值。0-v+vxs指示器指示器第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 用微差法測量直流穩(wěn)壓源的穩(wěn)定度用微差法測量直流穩(wěn)壓源

20、的穩(wěn)定度 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：兼有兼有偏差式測量法偏差式測量法速度快速度快和和零位式測量零位式測量準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度高。標(biāo)準(zhǔn)電標(biāo)準(zhǔn)電源源指示器指示器待測量待測量負(fù)載負(fù)載第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 三、按被測量的性質(zhì)分類三、按被測量的性質(zhì)分類瞬態(tài)測量瞬態(tài)測量）主要測量被測量隨時間的主要測量被測量隨時間的變化規(guī)律。變化規(guī)律。穩(wěn)態(tài)測量穩(wěn)態(tài)測量）獲取待測量與頻率之間獲取待測量與頻率之間的關(guān)系。的關(guān)系。邏輯量測量邏輯量測量）主要是用）主要是用邏輯分析儀邏輯分析儀等等設(shè)備對數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)行測量設(shè)備對數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)測量統(tǒng)計(jì)測量）對）對各類噪聲信號各類噪聲信號進(jìn)行動進(jìn)行

21、動態(tài)測量和統(tǒng)計(jì)分析。態(tài)測量和統(tǒng)計(jì)分析。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 調(diào)制域（調(diào)制域分析儀）調(diào)制域（調(diào)制域分析儀）ff0tf頻域（頻譜儀）頻域（頻譜儀）f0utu時域（示波器）時域（示波器）頻率頻率頻域頻域電壓電壓時域時域時間時間調(diào)制域調(diào)制域頻率頻率頻域頻域電壓電壓時域時域時間時間調(diào)制域調(diào)制域電信號電信號（模擬）（模擬）的的“三域三域”： 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 時域測量、頻域測量、調(diào)制域測量時域測量、頻域測量、調(diào)制域測量 TfV TfF FfV 頻率頻率頻域頻域電壓電壓時域時域時間時間調(diào)制域調(diào)制域第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 數(shù)

22、據(jù)域數(shù)據(jù)域-二進(jìn)制數(shù)據(jù)流二進(jìn)制數(shù)據(jù)流 邏輯分析儀邏輯分析儀 邏輯定時分析儀邏輯定時分析儀 邏輯狀態(tài)分析儀邏輯狀態(tài)分析儀 1 0 1 1 0 0 1 01 0 1 1 0 0 1 0 隨機(jī)域隨機(jī)域-噪聲、干擾噪聲、干擾 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 其他測量方法示例其他測量方法示例： 接觸式測量接觸式測量與與非接觸式測量非接觸式測量；根據(jù)是否與被測介質(zhì)接觸分類根據(jù)是否與被測介質(zhì)接觸分類紅外測溫紅外測溫接觸式測溫接觸式測溫第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 靜態(tài)測量靜態(tài)測量與與 動態(tài)測量動態(tài)測量根據(jù)被測量變化快慢分類根據(jù)被測量變化快慢分類電壓波動電壓波動手持式電壓

23、表手持式電壓表第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 在線測量在線測量與與離線測量離線測量根據(jù)測量對象是否工作分類根據(jù)測量對象是否工作分類電力變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)電力變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)（測量油中氣體和微水含量）（測量油中氣體和微水含量）電力變壓器油氣相色譜儀電力變壓器油氣相色譜儀第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 四、測量方法的選擇原則四、測量方法的選擇原則被測量本身的特性；被測量本身的特性；所要求的測量準(zhǔn)確度；所要求的測量準(zhǔn)確度；測量環(huán)境；測量環(huán)境；現(xiàn)有測量設(shè)備等?，F(xiàn)有測量設(shè)備等。注意：注意：正確可靠的測量結(jié)果的獲得，要依據(jù)測量方法和測量正確可靠的測量結(jié)果的獲得，要依據(jù)

24、測量方法和測量儀器的正確選擇、正確操作和測量數(shù)據(jù)的正確處理。否則，儀器的正確選擇、正確操作和測量數(shù)據(jù)的正確處理。否則，即便使用價(jià)值昂貴的精密儀器設(shè)備，也不即便使用價(jià)值昂貴的精密儀器設(shè)備，也不 一定能夠得到準(zhǔn)確一定能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果，甚至可能損壞測量儀器和被測設(shè)備。的結(jié)果，甚至可能損壞測量儀器和被測設(shè)備。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 例例 圖示的是用電壓表測量高內(nèi)阻電路端電壓的例子。圖示的是用電壓表測量高內(nèi)阻電路端電壓的例子。Rv表示測量用電壓表內(nèi)阻。表示測量用電壓表內(nèi)阻。VU96. 41010801010533方法方法1： 用用Rv=10M的數(shù)字電壓表測量的數(shù)字電壓表測量相

25、對誤差相對誤差%8 . 0%1005596. 4電壓為電壓為第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 方法方法2： 改用內(nèi)阻改用內(nèi)阻Rv120k 的萬用表電壓檔測量的萬用表電壓檔測量%40%1005533120801205VU相對誤差相對誤差電壓為電壓為第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 1. 4 電子測量儀器的功能、分類和主要性能指標(biāo)電子測量儀器的功能、分類和主要性能指標(biāo) 定義定義2：利用電子技術(shù)對各種待測量進(jìn)行測量的設(shè)備，統(tǒng)利用電子技術(shù)對各種待測量進(jìn)行測量的設(shè)備，統(tǒng)稱為稱為電子測量儀器電子測量儀器。 為了正確地選擇測量方法，使用測量儀器和估價(jià)測量為了正確地選擇測量方法

26、，使用測量儀器和估價(jià)測量結(jié)果，下面將對電子測量儀器的的結(jié)果，下面將對電子測量儀器的的主要功能主要功能、主要性能指主要性能指標(biāo)標(biāo)和和分類分類做一些介紹。做一些介紹。定義定義1：測量儀器測量儀器是將被測量轉(zhuǎn)換成可供直接觀察的指示值是將被測量轉(zhuǎn)換成可供直接觀察的指示值或等效信息的器具。或等效信息的器具。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 一、測量儀器的功能一、測量儀器的功能 測量儀器具有測量儀器具有物理量的變換物理量的變換、信號的傳輸信號的傳輸和和測量結(jié)果測量結(jié)果的顯示的顯示等功能。等功能。 1變換功能變換功能 對于電壓、電流等對于電壓、電流等電學(xué)量電學(xué)量的測量，是通過測量各種的測量，

27、是通過測量各種電效電效應(yīng)來應(yīng)來達(dá)到目的的。達(dá)到目的的。 對對非電量測量非電量測量，更須將各種非電物理量如壓力、位移、，更須將各種非電物理量如壓力、位移、溫度、濕度、亮度、顏色、物質(zhì)成份等，通過各種對之敏感溫度、濕度、亮度、顏色、物質(zhì)成份等，通過各種對之敏感的的敏感元件敏感元件(通常稱為通常稱為傳感器傳感器) 。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 測量和處理裝置測量和處理裝置 變送器變送器:隨著測量技術(shù)的發(fā)展和需要，現(xiàn)在往往將傳感器、隨著測量技術(shù)的發(fā)展和需要，現(xiàn)在往往將傳感器、放大電路及其他有關(guān)部分構(gòu)成獨(dú)立的單元電路，將被測量轉(zhuǎn)換成放大電路及其他有關(guān)部分構(gòu)成獨(dú)立的單元電路，將被測量

28、轉(zhuǎn)換成模擬模擬的或的或數(shù)字?jǐn)?shù)字的的標(biāo)準(zhǔn)電信號標(biāo)準(zhǔn)電信號，送往測量和處理裝置，這樣的單元，送往測量和處理裝置，這樣的單元電路常稱為電路常稱為變送器變送器，它是現(xiàn)代測量系統(tǒng)中極為重要的組成部分。，它是現(xiàn)代測量系統(tǒng)中極為重要的組成部分。變送器變送器0-5V或或4-20mA第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 2傳輸功能傳輸功能 在在遙測遙控遙測遙控等系統(tǒng)中，現(xiàn)場測量結(jié)果經(jīng)變送器處理后，等系統(tǒng)中，現(xiàn)場測量結(jié)果經(jīng)變送器處理后，需經(jīng)較長距離的傳輸才能送到需經(jīng)較長距離的傳輸才能送到測試終端測試終端和和控制控制臺。臺。有線、無線有線、無線第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 3顯示功能

29、顯示功能 測量結(jié)果必須以某種方式顯示出。因此，測量結(jié)果必須以某種方式顯示出。因此，任何測量儀器都任何測量儀器都必須具備顯示功能。必須具備顯示功能。 模擬式：儀表度盤模擬式：儀表度盤 數(shù)字式：數(shù)字式：LED、LCD、CRT第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 二、電子測量儀器的分類二、電子測量儀器的分類按功能分類：按功能分類：1. 電平測量儀器：電壓表、毫伏表。電平測量儀器：電壓表、毫伏表。2電路參數(shù)測量儀器：電橋、電路參數(shù)測量儀器：電橋、Q表、表、RLC測試儀。測試儀。3頻率、時間、相位測量儀器：頻率計(jì)、石英鐘相位計(jì)。頻率、時間、相位測量儀器：頻率計(jì)、石英鐘相位計(jì)。4波形測量儀器：

30、各類示波器。波形測量儀器：各類示波器。5信號分析儀器：失真度儀、諧波分析儀、頻譜分析儀。信號分析儀器：失真度儀、諧波分析儀、頻譜分析儀。6模擬電路特性測試儀：掃頻儀、噪聲系數(shù)測試儀。模擬電路特性測試儀：掃頻儀、噪聲系數(shù)測試儀。7數(shù)字電路特性測試儀：邏輯分析儀。數(shù)字電路特性測試儀：邏輯分析儀。8測試用信號源（供給量儀器）：各種信號發(fā)生器。測試用信號源（供給量儀器）：各種信號發(fā)生器。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 三、測量儀表的主要性能指標(biāo)三、測量儀表的主要性能指標(biāo) 1.精度精度 定義：定義：指測量儀器的指測量儀器的讀數(shù)讀數(shù)或或測量結(jié)果測量結(jié)果與與被測量真值被測量真值相一致的相一

31、致的程度。程度。 其含義是：其含義是：精精 度高，表明誤差??；精度高，表明誤差??；精 度低，表明誤差大。度低，表明誤差大。精度的表征：精度的表征：精密度（精密度（）儀表指示值的分散性，反映了）儀表指示值的分散性，反映了隨機(jī)誤差的影響隨機(jī)誤差的影響正確度（正確度（）儀表儀表指示值指示值與與真值真值的接近程度的接近程度正正確度高則說明系統(tǒng)誤差小確度高則說明系統(tǒng)誤差小準(zhǔn)確度（準(zhǔn)確度（）精密度精密度和和正確度正確度的綜合反映，的綜合反映，準(zhǔn)確度高準(zhǔn)確度高 ，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。注意：注意：我國電工儀表的分我國電工儀表的分級，就是按級，就是按正確度正確度來確定來確定的。的。第

32、第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 即即性能優(yōu)良的測量儀器性能優(yōu)良的測量儀器、正確的測量方法正確的測量方法和和正確細(xì)心的測正確細(xì)心的測量操作量操作。獲得理想的結(jié)果，應(yīng)滿足三個方面的條件：獲得理想的結(jié)果，應(yīng)滿足三個方面的條件：第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 定義：定義：穩(wěn)定度穩(wěn)定度（穩(wěn)定誤差），是指在（穩(wěn)定誤差），是指在規(guī)定的時間規(guī)定的時間區(qū)間，其他區(qū)間，其他外界條件恒定不變外界條件恒定不變的情況下，儀器示值變化的大小。的情況下，儀器示值變化的大小。 原因：原因：儀器各元器件儀器各元器件的的特性特性、參數(shù)不穩(wěn)定參數(shù)不穩(wěn)定和和老化老化等。等。 穩(wěn)定度的表示：穩(wěn)定度的表

33、示：用示值絕對變化量與時間一起表示。用示值絕對變化量與時間一起表示。 例例:某數(shù)字電壓表的穩(wěn)定度為：某數(shù)字電壓表的穩(wěn)定度為： (0.008%Um+0.003%Ux)/(8h) 定義：定義：由于電源電壓、頻率、環(huán)境溫度、濕度、氣壓、振由于電源電壓、頻率、環(huán)境溫度、濕度、氣壓、振動等動等外界條件變化外界條件變化而造成儀表示值的變化量，稱為而造成儀表示值的變化量，稱為影響量影響量或或影響誤差影響誤差。 一般用一般用示值偏差示值偏差和和引起該偏差的影響量引起該偏差的影響量一起表示。一起表示。2穩(wěn)定性穩(wěn)定性常用常用穩(wěn)定度穩(wěn)定度和和影響量影響量兩個參數(shù)來表征。兩個參數(shù)來表征。第第1章章 電子測量的基本概念

34、電子測量的基本概念 測量儀表的接入改變了被測電路的阻抗特性，這種現(xiàn)象稱測量儀表的接入改變了被測電路的阻抗特性，這種現(xiàn)象稱為為負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)。 為了減小測量儀表對待測電路的影響，提高測量精度，為了減小測量儀表對待測電路的影響，提高測量精度，通常對這類測量儀表的輸入阻抗都有一定要求。通常對這類測量儀表的輸入阻抗都有一定要求。3輸入阻抗輸入阻抗阻抗性能優(yōu)劣用阻抗性能優(yōu)劣用輸入電阻輸入電阻Ri輸入輸入電容電容Ci標(biāo)注標(biāo)注第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 定義：定義：靈敏度靈敏度表示測量儀表對表示測量儀表對被測量變化被測量變化的的敏感程度敏感程度，一般，一般定義為定義為測量儀表指示值增

35、量測量儀表指示值增量 y(指針的偏轉(zhuǎn)角度、數(shù)碼的變指針的偏轉(zhuǎn)角度、數(shù)碼的變化、位移的大小等化、位移的大小等) 與與被測量增量被測量增量x之比之比。 例：示波器在單位輸入電壓的作用下，示波管熒光屏上例：示波器在單位輸入電壓的作用下，示波管熒光屏上光點(diǎn)偏移的距離就定義為它的光點(diǎn)偏移的距離就定義為它的偏轉(zhuǎn)靈敏度偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為，單位為cmV，cmmV等。等。 對示波器而言，對示波器而言，偏轉(zhuǎn)靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)偏轉(zhuǎn)靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)，單位為，單位為Vcm，mVcm或或mVdiV(格格)等。等。4靈敏度靈敏度 靈敏度也叫作靈敏度也叫作分辨力或分辨率分辨力或分辨率，在，在數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表

36、中經(jīng)常使用。中經(jīng)常使用。 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 例：若儀表輸出為例：若儀表輸出為y，輸入為，輸入為x， 二者關(guān)系用函數(shù)二者關(guān)系用函數(shù)y f(x)表示。表示。5線性度線性度表征測量儀器輸入表征測量儀器輸入/輸出關(guān)系是否線性。輸出關(guān)系是否線性。線性刻度特性線性刻度特性非線性刻度特性非線性刻度特性第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 測量儀表的動態(tài)特性表示儀表的測量儀表的動態(tài)特性表示儀表的輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力。 例如例如模擬電壓表模擬電壓表由于動圈式表頭由于動圈式表頭指針慣性、軸承摩擦、空氣指針慣性、軸承摩擦、空氣阻尼阻尼等因素的作

37、用，使得儀表的等因素的作用，使得儀表的指針不能瞬間穩(wěn)定在固定值上指針不能瞬間穩(wěn)定在固定值上。 又如示波器的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由于又如示波器的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由于輸入電容輸入電容等因素的影響，等因素的影響，造成造成輸出波形對輸入信號的滯后與畸變輸出波形對輸入信號的滯后與畸變。 6動態(tài)特性動態(tài)特性測量中各類儀器、量具測量中各類儀器、量具的可靠性如何保證的可靠性如何保證？單位如何定義單位如何定義？第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 1.5 計(jì)量的基本概念計(jì)量的基本概念一、計(jì)量一、計(jì)量 “計(jì)量計(jì)量是利用是利用技術(shù)技術(shù)和和法制法制手段實(shí)現(xiàn)手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一單位統(tǒng)一和和量值準(zhǔn)確可量值準(zhǔn)確可靠靠的測量

38、。的測量。” 計(jì)量計(jì)量-實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的量值準(zhǔn)確可靠的活動活動第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 作為比較標(biāo)準(zhǔn)的作為比較標(biāo)準(zhǔn)的各類量具各類量具、儀器儀儀器儀 表表，必須，必須定期進(jìn)行檢定期進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)驗(yàn)和校準(zhǔn)，以保證，以保證測量結(jié)果測量結(jié)果的的準(zhǔn)確性、可靠性和統(tǒng)一性準(zhǔn)確性、可靠性和統(tǒng)一性，這個，這個過程，稱為過程，稱為計(jì)量計(jì)量。計(jì)量與測量的關(guān)系計(jì)量與測量的關(guān)系 測量測量是利用實(shí)驗(yàn)手段把待測量直接或間接地與另一個是利用實(shí)驗(yàn)手段把待測量直接或間接地與另一個同類已知量進(jìn)行比較，從而得到待測量值的過程。同類已知量進(jìn)行比較，從而得到待測量值的過程。計(jì)量學(xué)計(jì)量學(xué)是研

39、究測量、保證測量統(tǒng)一和準(zhǔn)確的科學(xué)。是研究測量、保證測量統(tǒng)一和準(zhǔn)確的科學(xué)。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 計(jì)量與測量的關(guān)系（總結(jié)）計(jì)量與測量的關(guān)系（總結(jié)）第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 二、單位制二、單位制 任何測量都要有一個統(tǒng)一的體現(xiàn)任何測量都要有一個統(tǒng)一的體現(xiàn)計(jì)量單位計(jì)量單位的量作為標(biāo)準(zhǔn)，的量作為標(biāo)準(zhǔn)，這樣的量稱作這樣的量稱作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。英呎feetfeet第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 定義：單位定義：單位是有是有明確定義和名稱明確定義和名稱并令其并令其數(shù)值為數(shù)值為l的固定的量。的固定的量。例：長度單位例：長度單位l米米(m)，時

40、間單位，時間單位1秒秒(s)等。等。計(jì)量單位必須以嚴(yán)格的計(jì)量單位必須以嚴(yán)格的科學(xué)理論科學(xué)理論為依據(jù)進(jìn)行定義。為依據(jù)進(jìn)行定義。 法定計(jì)量單位法定計(jì)量單位是國家以法令形式規(guī)定使用的計(jì)量單位，是是國家以法令形式規(guī)定使用的計(jì)量單位，是統(tǒng)一計(jì)量單位制和單位量值的依據(jù)和基礎(chǔ)，因而具有統(tǒng)一計(jì)量單位制和單位量值的依據(jù)和基礎(chǔ)，因而具有統(tǒng)一性統(tǒng)一性、權(quán)威性權(quán)威性和和法制性法制性。u單位制：包括單位制：包括基本單位、輔助單位、導(dǎo)出單位?；締挝弧⑤o助單位、導(dǎo)出單位。國際單位（國際單位（SI）7個基本單位：個基本單位：米、米、秒、千克、安培、秒、千克、安培、開爾文、坎德拉、摩爾開爾文、坎德拉、摩爾第第1章章 電子測量

41、的基本概念電子測量的基本概念 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 定義：定義：基準(zhǔn)基準(zhǔn)是指用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工藝水平，以最是指用當(dāng)代最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和工藝水平，以最高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來的高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性建立起來的 專門用以專門用以規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)規(guī)定、保持和復(fù)現(xiàn)物理量物理量計(jì)量單位計(jì)量單位的的特殊特殊量具或儀器裝置量具或儀器裝置等。等。三、計(jì)量基準(zhǔn)三、計(jì)量基準(zhǔn)主主基準(zhǔn)（一級基準(zhǔn)）：基準(zhǔn)（一級基準(zhǔn)）： （原始基準(zhǔn)、國家基準(zhǔn)原始基準(zhǔn)、國家基準(zhǔn)）最）最高準(zhǔn)確度計(jì)量器具高準(zhǔn)確度計(jì)量器具副基準(zhǔn)（二級基準(zhǔn)）：副基準(zhǔn)（二級基準(zhǔn)）：僅次于主基準(zhǔn)，平時代替國僅次于主基準(zhǔn)，平時代替國家

42、基準(zhǔn)使用或驗(yàn)證國家基準(zhǔn)變化。家基準(zhǔn)使用或驗(yàn)證國家基準(zhǔn)變化。工作基準(zhǔn)（三級基準(zhǔn)）：工作基準(zhǔn)（三級基準(zhǔn)）：經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn)，實(shí)際中經(jīng)國家鑒定批準(zhǔn)，實(shí)際中檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具。檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 古典階段：權(quán)勢人物古典階段：權(quán)勢人物 的身體的身體基準(zhǔn)的發(fā)展基準(zhǔn)的發(fā)展第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 四、量值的傳遞與跟蹤，檢定與比對四、量值的傳遞與跟蹤，檢定與比對 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具計(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。工作計(jì)量器具的計(jì)量器具。 它可按其準(zhǔn)確

43、度等級分類，如它可按其準(zhǔn)確度等級分類，如1級、級、2級、級、3級、級、4級、級、5級級標(biāo)準(zhǔn)砝碼。標(biāo)準(zhǔn)砝碼。 第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 標(biāo)準(zhǔn)器具按其法律地位可分為三類：標(biāo)準(zhǔn)器具按其法律地位可分為三類： 社會公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)社會公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 指指縣以上縣以上地方政府計(jì)量部門建立的，作為統(tǒng)一本地區(qū)地方政府計(jì)量部門建立的，作為統(tǒng)一本地區(qū)量值的依據(jù)，并對社會實(shí)施計(jì)量監(jiān)督具有公證作用的各項(xiàng)量值的依據(jù)，并對社會實(shí)施計(jì)量監(jiān)督具有公證作用的各項(xiàng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。 部門使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)部門使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 省級以上省級以上政府有關(guān)主管部門組織建立的統(tǒng)一本部門量政府有關(guān)主管部門組織建立的統(tǒng)一本部門量值依據(jù)的各項(xiàng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。值依據(jù)的各項(xiàng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。 企事業(yè)單位使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)企事業(yè)單位使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)、事業(yè)單位組織建立的作為本單位量值依據(jù)的各項(xiàng)企業(yè)、事業(yè)單位組織建立的作為本單位量值依據(jù)的各項(xiàng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。第第1章章 電子測量的基本概念電子測量的基本概念 工作計(jì)量器具工作計(jì)量器具工作崗位上使用，不用于進(jìn)