電子測量第一章

1、電子測量本課程的主要任務(wù)1. 測量誤差和數(shù)據(jù)處理知識 2. 基本測量原理和方法 基本電參量測量，包括頻率、電壓、電流等 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)。 頻域測量，討論頻域中的信號頻譜、頻率特性和網(wǎng)絡(luò)性能的測量，介紹測量激勵信號源的基本工作原理 聯(lián)系方式肖健平電話mail：第1章緒論（1）測量的基本概念、基本要素。 （2）計量的基本概念，單位和單位制，基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)，量值的傳遞準(zhǔn)則。 （3）電子測量的意義、特點(diǎn)、內(nèi)容。1.1 測量的基本概念一、測量及其重要意義 揭示客觀世界規(guī)律，用數(shù)字語言描述周圍世界，進(jìn)而改造世界的重要手段。1重大意義：第

2、一章 緒論廣義: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、定級的測量。測量的定義(有狹義和廣義之分)：狹義:為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程1.量值測量數(shù)值.測量單位，即：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。3 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 1.2 計量的基本概念1、產(chǎn)生的必要性 為使在不同的地方，用不同的手段測量同一量時，所得結(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。2、定義：計量是一種特殊形式的測量，它把被測量與國家計量部門作為基

3、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。計量的三個主要的特征：統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性、法制性計量包含了為達(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、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。（1）單位:根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為單位1960年第十一屆國際計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量單位，決定我國法定計量單位以國際單位制為基礎(chǔ)。國際單位制基本單位例：5.4X10-9m=5.4nm 國際單位制（SI）的組成:國際單位制單位國際單位制詞頭國際單位制的十進(jìn)倍數(shù)單位（2）基準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)）

4、為了定義、實(shí)現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)量的單位或量值，用做參考的計量設(shè)備，稱之為基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)。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。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 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，用以檢定下屬計量標(biāo)準(zhǔn)量具的精確度。 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)或工作計量器之間的量值進(jìn)行比較，其目的是考核量值的一致性。檢定：是用高一等級準(zhǔn)確度的計量器具對低一等級的計量器具進(jìn)行比較，以達(dá)到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。校準(zhǔn)： 校準(zhǔn)是指被校的計量

5、器具與高一等級的計量標(biāo)準(zhǔn)相比較，以確定被校計量器具的示值誤差（有時也包括確定被校器具的其他計量性能）的全部工作。量值的傳遞： 指一個物理量單位通過國家主標(biāo)準(zhǔn)、副標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)逐級向下傳遞，一直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。 1.3 電子測量的內(nèi)容、特點(diǎn)和方法一 內(nèi)容電子測量： 廣義泛指以電子技術(shù)為手段而進(jìn)行的測量，包括電量與非電量。狹義利用電子技術(shù)對電子學(xué)中有關(guān)的電量所進(jìn)行的測量 20世紀(jì)30年代，便開始了測量科學(xué)與電子科學(xué)的結(jié)合，產(chǎn)生了電子測量技術(shù)（3）電路元件參數(shù)的測量（4）電子設(shè)備性能的測量（6）各種非電量傳感器電量的測量（2）電信號特性的測量1、電子測

6、量的內(nèi)容 （1）電能量的測量（5）特性曲線的測量2、特點(diǎn)（1）頻率測量范圍廣：（2）量程廣（3）測量速度快（4）測量準(zhǔn)確度高 （5）易與實(shí)現(xiàn)遙測（6）易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器智能化3.按測量手段分類（1）直接測量（2）間接測量（3）組合測量直接從測量儀表獲取被測未知量的量值。是指必須采用其它直接測量的量的結(jié)果，然后按一定的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計算，最后才求得被測量的量值的測量。在某些測量中，被測量與多個未知量有關(guān)，測量一次無法得出確切的結(jié)果，需改變測量條件進(jìn)行多次測量，然后根據(jù)被測量與未知量的函數(shù)關(guān)系列方程組求解才能得出被測量的測量方法。例如電阻器阻值Rt與溫度t的關(guān)系Rt=R20+(t-2

7、0)+(t-20)2（1）頻域測量技術(shù)：幅值和相位隨頻率的變化（2）時域測量技術(shù)：幅值隨時間的變化（3）隨機(jī)測量技術(shù)：測量噪聲信號（4）數(shù)字測量技術(shù)：測量數(shù)字系統(tǒng)的功能和故障診斷4.按測量性質(zhì)分類測量方法 測量儀器 主要應(yīng)用范圍 時域測量 電子電壓表 對正弦電壓或周期性非正弦電壓的峰值、有效值、平均值測量。 電子計數(shù)器 測量信號的頻率、頻率比、周期、時間間隔和累加計數(shù)等。 電子示波器 實(shí)時測量不同波形信號的電壓值、周期、相位、頻率、脈沖信號的前沿、脈沖、時間延遲等。 測量用信號源 提供測試用信號，如正弦、脈沖、函數(shù)等。 常用電子測量儀器與測量內(nèi)容測量方法 測量儀器 主要應(yīng)用范圍 頻域測量 頻率

8、特性測試儀測量電子線路的幅頻特性、帶寬、回路的Q值等。 頻譜分析儀測量電路的頻譜、功率譜等振幅傳輸特性和相移特性。 網(wǎng)絡(luò)分析儀對網(wǎng)絡(luò)特性進(jìn)行測量。 隨機(jī)測量 噪聲系數(shù)分析儀 對噪聲信號進(jìn)行測量 電磁干擾測試儀 對電磁干擾信號進(jìn)行測量 數(shù)據(jù)域測量 數(shù)字信號發(fā)生器 提供串行、并行數(shù)據(jù)及任意數(shù)據(jù)流信號。 邏輯分析儀 監(jiān)測數(shù)字系統(tǒng)的軟、硬件工作程序。 數(shù)據(jù)通信分析儀 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)和傳輸設(shè)備的誤碼、延時、告警和頻率的測量 電子測量的基本技術(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)。 （

9、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）顯示技術(shù)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 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。2.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。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（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（4）合成 多種波形疊加成復(fù)雜波形（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4.頻率變換檢波：交流電壓變成直流電

10、壓 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變頻（混頻）：進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算。倍頻：倍頻器是頻率綜合技術(shù)中的乘法器分頻：分頻是于對信號頻率進(jìn)行除法運(yùn)算頻率合成：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 例：f=200.020kHz220kHz f0=200kHz則 F=f-f0=20Hz20kHz覆蓋系數(shù)從1.1擴(kuò)展到1000 例：f=200.020kHz220kHz f0=200kHz則 F=f-f0=20Hz20kHz覆蓋系數(shù)從1.1擴(kuò)展到10005.參量變換（1）AV變換電流、電壓、電阻之間的變換（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)。（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