電子測量技術(shù)第一章

1、電子測量 第1章 - 11. 測量、電子測量和計量測量、電子測量和計量 1.1 測量的歷史測量的歷史 1.2 電子測量的概念和特點(diǎn)電子測量的概念和特點(diǎn) 1.3 計量及其他相關(guān)概念計量及其他相關(guān)概念 2. 電子測量儀器及測試系統(tǒng)電子測量儀器及測試系統(tǒng) 2.1 電子測量儀器電子測量儀器 2.2 自動測試系統(tǒng)自動測試系統(tǒng) *2.3 儀器與自動測試技術(shù)的發(fā)展趨勢儀器與自動測試技術(shù)的發(fā)展趨勢 電子測量 第1章 - 2 測量是利用合適的工具（instrument），確定某個給定對象（object）在某個給定屬性（Attribute)上的量（magnitude)的程序或過程（procedure）。 什么是測

2、量什么是測量測量儀器測量儀器電子測量 第1章 - 3古代測量：古代測量：在古代，最早時間的測量是觀察日照；在古代，最早時間的測量是觀察日照；“立竿見影立竿見影”就是最原始時間測量裝置的原理。就是最原始時間測量裝置的原理。后來伽利略對后來伽利略對擺擺的觀察啟發(fā)了后人利用諧振系統(tǒng)來測量的觀察啟發(fā)了后人利用諧振系統(tǒng)來測量時間，各種機(jī)械鐘表應(yīng)運(yùn)而生。時間，各種機(jī)械鐘表應(yīng)運(yùn)而生。對于長度的測量，原始的方法是采用人體的對于長度的測量，原始的方法是采用人體的某段長度為標(biāo)準(zhǔn)；后來為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用某段長度為標(biāo)準(zhǔn)；后來為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用國王的手臂長度為標(biāo)準(zhǔn)截一段相等的木材來國王的手臂長度為標(biāo)準(zhǔn)截一段相等的木材來

3、代替，這就是所謂的代替，這就是所謂的“王碼王碼”。電子測量 第1章 - 4現(xiàn)代測量：現(xiàn)代測量：“沒有測量就沒有科學(xué)沒有測量就沒有科學(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” 測量技術(shù)與電子、通信、計算機(jī)、材料、系統(tǒng)工程測量技術(shù)與電子、通信、計算機(jī)、材料、系統(tǒng)工程等學(xué)科深度融合，相互促進(jìn)等學(xué)科深度融合，相互促進(jìn) 測量和儀器作為獲取信息的主要手段，是信息技術(shù)測量和儀器作為獲取信息的主要手段，是信息技術(shù)的源頭的源頭 發(fā)達(dá)國家都將測量與儀器技術(shù)的進(jìn)步作為重要的國發(fā)達(dá)國家都將測量與儀器技術(shù)的進(jìn)步作為重要的國家發(fā)展戰(zhàn)略家發(fā)展戰(zhàn)略 電子測量 第1章 - 51795年法國頒布米制條例年法國

4、頒布米制條例1875年巴黎召開國際米制會議，簽署了米制公約，年巴黎召開國際米制會議，簽署了米制公約，規(guī)定了米和千克的國際原器，建立國際計量局（規(guī)定了米和千克的國際原器，建立國際計量局（BIPM）和國際計量委員會（和國際計量委員會（CIPM） 1954年第十屆國際計量大會決定采用米、千克、秒、安培年第十屆國際計量大會決定采用米、千克、秒、安培 開爾文和坎德拉六種單位開爾文和坎德拉六種單位國際單位制國際單位制 （SI）：）： 1960年第十一屆國際計量大會定為年第十一屆國際計量大會定為1971年第十四屆國際計量大會增加物質(zhì)的量單位摩爾年第十四屆國際計量大會增加物質(zhì)的量單位摩爾（mol）電子測量 第

5、1章 - 6目前的國際單位制由七個基本單位和目前的國際單位制由七個基本單位和20個詞頭組成個詞頭組成:長度：長度：米米（m）質(zhì)量：質(zhì)量：千克千克（Kg）時間：時間：秒秒（s）電流：電流：安培安培（A）熱力學(xué)：熱力學(xué)：開爾文開爾文（k）光光 強(qiáng)：強(qiáng)：坎德拉坎德拉（cd）物質(zhì)的量：物質(zhì)的量：摩爾摩爾（mol）表表1-1-1 SI測量單位的標(biāo)準(zhǔn)前綴測量單位的標(biāo)準(zhǔn)前綴電子測量 第1章 - 7Denmarks national copy of the International Prototype Kilogram, delivered to Denmark in 1949 with an offici

6、al mass of 1kg+81ugHistorical International Prototype Meter bars 電子測量 第1章 - 8廣義：指利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量如位移、廣義：指利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量如位移、速度、溫度、壓力、流量、物面高度、物質(zhì)成分等變換速度、溫度、壓力、流量、物面高度、物質(zhì)成分等變換成電信號，再利用電子測量設(shè)備進(jìn)行的測量。成電信號，再利用電子測量設(shè)備進(jìn)行的測量。 狹義狹義：通過運(yùn)用電子科學(xué)的原理、方法和設(shè)備對各種電：通過運(yùn)用電子科學(xué)的原理、方法和設(shè)備對各種電量、電信號及電路元器件的特性和參數(shù)進(jìn)行測量。量、電信號及電路元器件的特性

7、和參數(shù)進(jìn)行測量。 電子測量 第1章 - 9電子測量的內(nèi)容：電子測量的內(nèi)容：（1）對于電信號各種特性的測量）對于電信號各種特性的測量 - 時域：電壓、電流和功率時域：電壓、電流和功率 頻率、周期、相位、調(diào)制系數(shù)、失真度頻率、周期、相位、調(diào)制系數(shù)、失真度 脈沖占空比、上升時間、下降時間脈沖占空比、上升時間、下降時間 眼圖測量、抖動分析眼圖測量、抖動分析 - 頻域：頻譜、功率譜、相位噪聲頻域：頻譜、功率譜、相位噪聲 - 數(shù)據(jù)域：邏輯狀態(tài)或時序數(shù)據(jù)域：邏輯狀態(tài)或時序 - 調(diào)制域：信號頻率調(diào)制域：信號頻率/周期周期/相位等隨時間的變化規(guī)律相位等隨時間的變化規(guī)律（2）對于電子元器件及電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量）對于

8、電子元器件及電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測量 - 電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)等電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)等 - 網(wǎng)絡(luò)特性：傳輸系數(shù)、頻率特性、駐波比及耦合度等網(wǎng)絡(luò)特性：傳輸系數(shù)、頻率特性、駐波比及耦合度等 電子測量 第1章 - 10vft圖圖1-1-1 時域、頻域與調(diào)制域時域、頻域與調(diào)制域電子測量 第1章 - 11電子測量的特點(diǎn)電子測量的特點(diǎn) ：（1）測量頻率范圍寬）測量頻率范圍寬（2）測量量程廣）測量量程廣（3）測量準(zhǔn)確度高）測量準(zhǔn)確度高（4）測量速度快）測量速度快 （5）易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和長期不間斷測量）易于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和長期不間斷測量（6）易于實現(xiàn)測量自動化和測試智能化）易于實現(xiàn)測量自動

9、化和測試智能化 電子測量 第1章 - 12 計量是指利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)測量單位統(tǒng)一和計量是指利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)測量單位統(tǒng)一和 量值準(zhǔn)確可靠的一種測量。量值準(zhǔn)確可靠的一種測量。 計量具有計量具有統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和法制性統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和法制性的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 計量基準(zhǔn)主要分為計量基準(zhǔn)主要分為國際基準(zhǔn)、國家基準(zhǔn)、原級基準(zhǔn)國際基準(zhǔn)、國家基準(zhǔn)、原級基準(zhǔn) 和次級基準(zhǔn)和次級基準(zhǔn)四個等級。四個等級。 電子測量 第1章 - 13概念辨析：概念辨析：測量、檢測、測試測量、檢測、測試 、計量、計量- 測試（測試（test）和檢測（）和檢測（detection）- 測試測試是指借助于特定測量手段對被測對象的某種

10、功是指借助于特定測量手段對被測對象的某種功能或者屬性進(jìn)行評估，通常需要設(shè)計一些測試裝置或者能或者屬性進(jìn)行評估，通常需要設(shè)計一些測試裝置或者測試系統(tǒng)，以保證測試結(jié)果的可信度。測試系統(tǒng)，以保證測試結(jié)果的可信度。- 檢測檢測是指從大量信息流中抽取特定的信息，不依賴是指從大量信息流中抽取特定的信息，不依賴來自于信息發(fā)送者的協(xié)作或者同步操作。例如，信號檢來自于信息發(fā)送者的協(xié)作或者同步操作。例如，信號檢測的目的就是從噪聲中提取有用信號，又例如食品、化測的目的就是從噪聲中提取有用信號，又例如食品、化學(xué)、環(huán)境、機(jī)械等行業(yè)的質(zhì)量檢測。學(xué)、環(huán)境、機(jī)械等行業(yè)的質(zhì)量檢測。 電子測量 第1章 - 14 電子測量 第1章

11、 - 15 1早期的測量儀器早期的測量儀器 動圈式檢流計的原理圖動圈式檢流計的原理圖 Model 8安伏歐表安伏歐表模擬萬用表模擬萬用表 電子測量 第1章 - 16電子測量 第1章 - 172智能儀器智能儀器 Agilent公司四通道數(shù)字存儲示波器公司四通道數(shù)字存儲示波器 Agilent 16800系列邏輯分析儀系列邏輯分析儀 電子測量 第1章 - 183個人儀器個人儀器 電子測量 第1章 - 19電子測量 第1章 - 204虛擬儀器虛擬儀器 電子測量 第1章 - 21電子測量 第1章 - 22電子測量 第1章 - 23電子測量 第1章 - 245合成儀器合成儀器 嵌入式嵌入式CPUCPU信信

12、號號輸輸出出信號信號輸入輸入信號信號調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器向向 上上變頻器變頻器信號信號調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器任意波形任意波形發(fā)生器發(fā)生器信號信號調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器數(shù)字?jǐn)?shù)字處理器處理器RF/RF/微波信號微波信號數(shù)字信號數(shù)字信號模擬信號模擬信號信號信號調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器向向 下下變頻器變頻器信號信號調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器數(shù)字化器數(shù)字化器信號信號調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器數(shù)字?jǐn)?shù)字處理器處理器合成儀器是一種可重配置系統(tǒng)合成儀器是一種可重配置系統(tǒng). (a) Agilent N8241A（A類）類） (b) Agilent N5700 系列系統(tǒng)直流電源系列系統(tǒng)直流電源(C類類)電子測量 第1章 - 25Trends? Digitizing Softwari

13、ng Sythesizing電子測量 第1章 - 26 通常把以計算機(jī)為核心，能夠在程序控制下，自動完成特定測試任務(wù)的儀器系統(tǒng)稱為自動測試系統(tǒng)，簡稱ATS（Automatic Test System）。 第一代自動測試系統(tǒng)第一代自動測試系統(tǒng) 20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代 第二代自動測試系統(tǒng)第二代自動測試系統(tǒng) 20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代 第三代自動測試系統(tǒng)第三代自動測試系統(tǒng) 20世紀(jì)世紀(jì)80年代年代 下一代自動測試系統(tǒng)下一代自動測試系統(tǒng) 20世紀(jì)世紀(jì)90年代中后期年代中后期 電子測量 第1章 - 27 第二代自動測試系統(tǒng)第二代自動測試系統(tǒng) CAMAC和和GPIB總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) 計算機(jī)計算機(jī) GPIB

14、 接口卡接口卡 GPIB 電纜電纜 A CAMAC module made by LeCroy Rear view of an Agilent 34970A電子測量 第1章 - 28IEEE-488 stacking connectors電子測量 第1章 - 29電子測量 第1章 - 30 第三代自動測試系統(tǒng)第三代自動測試系統(tǒng) VXI、PXI、LXI等總線技術(shù)等總線技術(shù) VXI總線主機(jī)箱總線主機(jī)箱 (a) NI PXI-1000B 8槽臺式機(jī)箱 (b) NI PXI-8186 嵌入式控制器 (c) NI PXI-6025E 多功能DAQ模塊（866 MHz Pentium III ）電子測量 第1章 - 31電子測量 第1章 - 32LXI與其他總線儀器的混成系統(tǒng)與其他總線儀器的混成系統(tǒng) 電子測量 第1章 - 33 下一代自動測試系統(tǒng)下一代自動測試系統(tǒng) “NxTest” 2003年,美國洛馬公司為第四代戰(zhàn)斗機(jī)研制的通用自動化測試系統(tǒng)“洛馬之星”（LM-STAR） 投入使用的，這是目前采用NxTest技術(shù)開發(fā)的最先進(jìn)測試系統(tǒng)。從20世紀(jì)90年代中后期開始在美國國防部自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局（DoD ATS EA