現(xiàn)代電子測量技術第一章

現(xiàn)代電子測量技術第一章第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月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(模擬和數(shù)字)，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、顯示及應用技術。第四部分頻域測量，重點討論頻域中的信號頻譜和網(wǎng)絡性能的測量，介紹測量激勵信號源的基本工作原理。第五部分數(shù)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、可測性設計及數(shù)字系統(tǒng)測試的典型實例。第六部分測量系統(tǒng)集成，闡述組建測量系統(tǒng)的硬件平臺、軟件平臺、總線標準、通信技術等。2023/7/252第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月本章闡述測量學科的豐富內(nèi)涵。介紹測量、計量的基本概念，即它們的意義、內(nèi)容、特點及應用。討論測量原理、測量方法和測量系統(tǒng)中的共性問題。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；從實現(xiàn)測量原理的變換、比較、處理和顯示等環(huán)節(jié)中，闡述電子測量的基本技術。第1章緒論2023/7/253第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1測量與計量測量的意義

日常生活中處處離不開測量科學的進步和發(fā)展離不開測量，離開測量就不會有真正的科學。

沒有望遠鏡就沒有天文學，沒有顯微鏡就沒有細胞學，沒有指南針就沒有航海事業(yè)2023/7/254第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

生產(chǎn)發(fā)展離不開測量

農(nóng)業(yè)社會中，需要丈量土地、衡量谷物，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?，F(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2萬個測量點在高新技術和國防現(xiàn)代化建設中則更是離不開測量例如，每種新設計的飛機，需要測試飛機高速飛行中受氣流沖擊作用下的性能，通過風洞試驗測定機身、機翼的受力和振動分布情況，以驗證和改進設計。2023/7/255第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月測量的定義1.狹義測量的定義測量是為了確定被測對象的量值而進行的實驗過程。在測量過程中，人們借助專門的設備，把被測對象直接或間接地與同類已知單位進行比較，取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果。

測量結(jié)果＝測量數(shù)值·測量單位，即：·2023/7/256第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月測量的內(nèi)涵

①測量對象：被測客體中的相應的量值信息；測量目的：從被測對象取得一個定量的認識；②測量過程:通過實驗去認識對象的過程③測量方法：比較；A.直接比較B.間接比較；C.需要測量儀器；④測量標準：同類已知單位。⑤測量結(jié)果：最終能表示給測量主體（人）2023/7/257第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月被測物體的重量等于標準砝碼的重量被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標準量進行比較的結(jié)果。2023/7/258第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月廣義測量的定義測量是為了獲取被測對象的信息而進行的實驗過程。廣義地講，測量不僅對被測的物理量進行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、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)。2023/7/259第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月 測量的基本原理圖2023/7/2510第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月測量的基本要素1測量的基本要素：被測對象、測量儀器、測量技術、測量人員和測量環(huán)境2023/7/2511第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2測量過程——基本要素之間的互動關系論證階段:

測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務的要求、被測對象的特點、屬性，及現(xiàn)有儀器設備狀況，擬定合理的測試方案。

設計階段*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）實施階段*對儀器和系統(tǒng)實施測試操作（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。2023/7/2512第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/2513第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月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備（計算機等）完成，但測量策略、軟件算法、程序編寫需由測量人員事先設計好。6.測試技術測量中所采用的原理、方法和技術措施，總稱為測試技術。2023/7/2514第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月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、化學氣霧和粉塵，霉菌以及有關電磁量（工作電壓、源阻抗、負載阻抗、地磁場、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。2023/7/2515第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月環(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，原則上測量應在被測對象的正?；蝾~定工作條件下進行。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，且對外界影響相當敏感，錯綜復雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應有時會成為測量的嚴重問題。C.環(huán)境對測量人員的影響：高溫、嚴寒、潮濕、悶氣、嘈雜、照明不適當?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。2023/7/2516第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月應采取適當?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?？垢蓴_、防噪聲的措施，如接地、屏蔽、隔離、濾波等。儀器應能盡量適應惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境。2023/7/2517第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月儀器以工作環(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輸中受到較大的沖擊和振動。I組——高精度計量用儀器II組——通用儀器III組——野外、機載等儀器2023/7/2518第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.1．2計量計量的定義和意義

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、標準和測量器具。

1.計量的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準或標準的同類單位量進行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的《檢定證書》。計量是利用技術和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。計量的三個主要特征是統(tǒng)一性、準確性和法制性。計量包含了為達到統(tǒng)一和準確一致所進行的全部活動，如單位的統(tǒng)一、基準和標準的建立、進行量值傳遞、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。2023/7/2519第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2.計量與測量的關系測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計量。測量是計量應用的重要途徑。沒有測量，計量將失去價值為了保證測量結(jié)果的準確性，必須定期對儀器進行檢定和校準，這個過程就是計量。計量的任務是確定測量結(jié)果的可靠性.計量是測量的基礎和依據(jù)。沒有計量，也談不上測量。計量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟各個領域發(fā)揮重要作用。計量工作是國民經(jīng)濟中一項極為重要的技術基礎工作，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學技術、國防建設以及人民生活等各個方面起著技術保證和技術監(jiān)督的作用。2023/7/2520第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3.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行比較的基礎。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。SI有7個基本單位2023/7/2521第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月國際單位制（SI）的組成國際單位制基本單位

2023/7/2522第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月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倍數(shù)。例：5.4X10-9s=5.4ns

2023/7/2523第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月4.計量基準和標準

1.基準基準用來復現(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，又稱主基準和國家基準具有最高水平的基準。一個國家只有一個。(2)二級基準，又稱副基準副基準的量值精度由主基準確定，用以代替主基準向下傳遞或代替主基準參加國際比對(3)三級基準，又稱工作基準工作基準用來直接向下屬標準量具進行量值傳遞，用以檢定下屬計量標準量具的精確度。2023/7/2524第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2.標準根據(jù)工作基準復現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計量標準量具或儀器，簡稱標準。計量標準的準確度等級在工作基準之下，工作計量器具之上。按精度高低又分為一級標準、二級標準和三級標準。通過這些標準經(jīng)常性地對日常工作儀器進行檢定，確定其量值的精確度大小。除標準器具外，還有標準物質(zhì)。2023/7/2525第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3.幾個術語（1）計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象量值的量具、計量儀器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具。計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作計量器具三類。（2）計量標準器具：準確度低于計量基準，用于檢定計量標準或工作計量器具的計量器具。（3）工作計量器具：工作崗位上使用，不用于進行量值傳遞，而是直接用來測量被測對象量值的計量器具。2023/7/2526第26頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）比對：在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器之間的量值進行比較，其目的是考核量值的一致性。（5）檢定：是用高一等級準確度的計