第一章電子測量與計量概述

1、第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-81第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-82曾國宏曾國宏辦公地點：辦公地點：電氣樓電氣樓611611Email: Tel: 51687109一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-83u測量的基本概念測量的基本概念u數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理u測量理論和方法測量理論和方法u儀器儀表的原理儀器儀表的原理u基本測試技能基本測試技能教學大綱教學大綱教學內(nèi)容教學內(nèi)容教學進度教學進度教學方法教學方法實驗安排實驗安排考核考核聽課聽課完成作業(yè)完成作業(yè)完成實驗完成實驗自主學習自主學

2、習創(chuàng)新實驗（自愿）創(chuàng)新實驗（自愿）強力推薦！強力推薦！l示波器的綜合應(yīng)用示波器的綜合應(yīng)用l圖示儀的綜合應(yīng)用圖示儀的綜合應(yīng)用l頻率、周期的測量及誤差分析頻率、周期的測量及誤差分析l頻譜分析儀的原理與使用（演示）頻譜分析儀的原理與使用（演示）n平時平時 10%10%n實驗實驗 30%30%n考試考試 60%60%（閉卷）（閉卷） 樣題樣題第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-84教學內(nèi)容教學內(nèi)容n測量的基本概念測量的基本概念n數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理n測量理論和方法測量理論和方法n儀器儀表的原理儀器儀表的原理n基本測試技能基本測試技能 教學大綱教學大綱第一章第一章 電子測量與計量

3、概述電子測量與計量概述2022-7-85n示波器的綜合應(yīng)用示波器的綜合應(yīng)用n圖示儀的綜合應(yīng)用圖示儀的綜合應(yīng)用n頻率、周期的測量及誤差分析頻率、周期的測量及誤差分析n頻譜分析儀的原理與使用（演示）頻譜分析儀的原理與使用（演示）第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-86n平時平時 20%n實驗實驗 10%n考試考試 70%（閉卷）（閉卷）第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-871.電子測量電子測量第三版。蔣煥文、孫續(xù)編。第三版。蔣煥文、孫續(xù)編。 中國計量出版社中國計量出版社 2008年。主要內(nèi)容：年。主要內(nèi)容：n 測量誤差的基本理論和測量數(shù)據(jù)處

4、理測量誤差的基本理論和測量數(shù)據(jù)處理n 電子測量的基本原理和方法電子測量的基本原理和方法u示波測試和測量示波測試和測量u頻率測量頻率測量u電壓測量電壓測量u頻域測量頻域測量u信號源信號源n 現(xiàn)代電子測量現(xiàn)代電子測量第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-882.電子測量原理電子測量原理, 古天祥編著。機械工業(yè)出版社古天祥編著。機械工業(yè)出版社 ，2004年。年。該書由六部分組成：該書由六部分組成：n 測量總論及測量誤差測量總論及測量誤差n 基本電參量測量基本電參量測量u頻率、電壓、阻抗頻率、電壓、阻抗n 時域測量時域測量示波器示波器u時域波形采集、顯示及應(yīng)用技術(shù)時域波形采集

5、、顯示及應(yīng)用技術(shù)n 頻域測量頻域測量頻譜分析儀頻譜分析儀u信號頻譜和網(wǎng)絡(luò)性能測量、信號源信號頻譜和網(wǎng)絡(luò)性能測量、信號源n 數(shù)域測量數(shù)域測量邏輯分析儀邏輯分析儀n 測量系統(tǒng)集成測量系統(tǒng)集成第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-893電子測量系統(tǒng)理論與實踐電子測量系統(tǒng)理論與實踐，Anton F.P. Van Putten ，張倫譯張倫譯 ，中國計量出版社，中國計量出版社，2000年。該書涉及在電子測量系統(tǒng)年。該書涉及在電子測量系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用和檢驗中所遇到的問題，包括：設(shè)計、應(yīng)用和檢驗中所遇到的問題，包括：n 測量系統(tǒng)的基本概念、測量的體系結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)的基本概念、測量的體系

6、結(jié)構(gòu)n常用分析手段常用分析手段波特圖、極坐標圖、極點零點圖波特圖、極坐標圖、極點零點圖n工程系統(tǒng)技術(shù)指標、可靠性概念工程系統(tǒng)技術(shù)指標、可靠性概念n傳感器和執(zhí)行裝置傳感器和執(zhí)行裝置n元件的失調(diào)和漂移問題元件的失調(diào)和漂移問題n噪聲的物理性質(zhì)和噪聲的計算噪聲的物理性質(zhì)和噪聲的計算n電磁噪聲的防護和屏蔽、人機工程學電磁噪聲的防護和屏蔽、人機工程學第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-810期刊期刊1.電子測量技術(shù)電子測量技術(shù)雙月刊雙月刊 該刊是業(yè)內(nèi)人士交流科研成果及中外信息技術(shù)的該刊是業(yè)內(nèi)人士交流科研成果及中外信息技術(shù)的園地，以推廣交流先進技術(shù)、科研成果和實踐經(jīng)驗園地，以推廣

7、交流先進技術(shù)、科研成果和實踐經(jīng)驗，及時傳播新理論、新成就、新技術(shù)、新器材的信，及時傳播新理論、新成就、新技術(shù)、新器材的信息為主要任務(wù)，涉及微波、頻率、電壓、元器件、息為主要任務(wù)，涉及微波、頻率、電壓、元器件、示波器、脈沖、高頻、低頻及計算機應(yīng)用等專業(yè)。示波器、脈沖、高頻、低頻及計算機應(yīng)用等專業(yè)。2.國外電子測量技術(shù)國外電子測量技術(shù) 雙月刊雙月刊 主要跟蹤報道當今國際上先進的電子測量技術(shù)、主要跟蹤報道當今國際上先進的電子測量技術(shù)、測量方法、測量儀器、新工藝、新器件、市場動態(tài)測量方法、測量儀器、新工藝、新器件、市場動態(tài)、發(fā)展水平及趨勢等。主要欄目有：綜合評述、測、發(fā)展水平及趨勢等。主要欄目有：綜合

8、評述、測量與測試技術(shù)、測試方法、電子儀器市場、新技術(shù)量與測試技術(shù)、測試方法、電子儀器市場、新技術(shù)、新產(chǎn)品、專業(yè)信息等。有助于開闊眼界，拓寬思、新產(chǎn)品、專業(yè)信息等。有助于開闊眼界，拓寬思路，及時了解和掌握國內(nèi)外電子儀器的最新動態(tài)。路，及時了解和掌握國內(nèi)外電子儀器的最新動態(tài)。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-811期刊期刊(續(xù)）續(xù)）3.儀表技術(shù)與傳感器儀表技術(shù)與傳感器月刊月刊 儀器儀表及傳感器行業(yè)綜合性應(yīng)用技術(shù)性儀器儀表及傳感器行業(yè)綜合性應(yīng)用技術(shù)性期刊，主要報導儀器儀表、敏感元件及傳感期刊，主要報導儀器儀表、敏感元件及傳感器、電子元器件、檢測設(shè)備、自動化控制系器、電子

9、元器件、檢測設(shè)備、自動化控制系統(tǒng)以及相關(guān)的工藝技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等。統(tǒng)以及相關(guān)的工藝技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等。 4. 4.電測與儀表電測與儀表月刊月刊 主要報道電磁參數(shù)的測量方法，測量儀主要報道電磁參數(shù)的測量方法，測量儀器、儀表，測試系統(tǒng)以及非電量測量的電器、儀表，測試系統(tǒng)以及非電量測量的電測技術(shù)。測技術(shù)。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-812網(wǎng)絡(luò)資源網(wǎng)絡(luò)資源1.http:/ 儀表網(wǎng)：測試儀表性能相關(guān)資料儀表網(wǎng)：測試儀表性能相關(guān)資料2.http:/ 中國電子網(wǎng)：發(fā)展動態(tài)、技術(shù)文章、資料中國電子網(wǎng)：發(fā)展動態(tài)、技術(shù)文章、資料3.http:/ 北京測試儀器網(wǎng)：測量儀器相關(guān)資料北京

10、測試儀器網(wǎng)：測量儀器相關(guān)資料4.http:/ 中華電工儀表網(wǎng)：測量儀器相關(guān)資料中華電工儀表網(wǎng)：測量儀器相關(guān)資料5.http:/ 東方集成網(wǎng)東方集成網(wǎng) 電子測量儀器產(chǎn)品說明、中文手冊、參考資料、相關(guān)期刊超級鏈接電子測量儀器產(chǎn)品說明、中文手冊、參考資料、相關(guān)期刊超級鏈接6.http:/ 安捷倫公司中國網(wǎng)站安捷倫公司中國網(wǎng)站 電子測量儀器產(chǎn)品說明、中文手冊及參考資料電子測量儀器產(chǎn)品說明、中文手冊及參考資料7.http:/ 福祿克公司中國網(wǎng)站福祿克公司中國網(wǎng)站 電子測量儀器產(chǎn)品說明、中文手冊、交流園地電子測量儀器產(chǎn)品說明、中文手冊、交流園地8.http:/ NI公司中國網(wǎng)站公司中國網(wǎng)站 產(chǎn)品說明，技術(shù)

11、資料下載，使用手冊產(chǎn)品說明，技術(shù)資料下載，使用手冊 第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-813n測量和計量的定義測量和計量的定義n測量的重要意義、計量的基本概念測量的重要意義、計量的基本概念n電子測量的特點、基本概念電子測量的特點、基本概念n檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)n檢測系統(tǒng)的特性檢測系統(tǒng)的特性第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-814n掌握測量、計量的基本概念掌握測量、計量的基本概念n了解電子測量的主要內(nèi)容了解電子測量的主要內(nèi)容n掌握基本檢測系統(tǒng)的動靜態(tài)分析方法掌握基本檢測系統(tǒng)的動靜態(tài)分析方法n認識電子測量的特點、意義認識電

12、子測量的特點、意義第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-815“測量測量”是人類借助于是人類借助于專用的設(shè)備專用的設(shè)備通過通過實驗手段實驗手段向向客觀自然界取得的客觀自然界取得的數(shù)量觀念數(shù)量觀念的認識過程。的認識過程。“測量測量”是揭示客觀世界規(guī)律，用數(shù)字語言描述周是揭示客觀世界規(guī)律，用數(shù)字語言描述周圍世界，進而改造世界的重要手段。圍世界，進而改造世界的重要手段。例：例：F=ma 測量測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計客觀規(guī)律客觀規(guī)律測測量量第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-816n 測量是為測量是為確定確定被測對象的被測對象的量值量值而進行的而進行的

13、實踐實踐過程過程n 測量是借助專門的設(shè)備，把被測對象與同類的測量是借助專門的設(shè)備，把被測對象與同類的已知已知單位單位進行比較取得的，用進行比較取得的，用數(shù)值數(shù)值和和單位單位共同共同表示的表示的測測量量結(jié)果結(jié)果。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-817n 幾個測量的例子幾個測量的例子 被測物體的重量可被測物體的重量可從度盤上直接讀數(shù)，從度盤上直接讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上因為，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標準的刻度是事先與標準量進行比較的結(jié)果量進行比較的結(jié)果1. 稱重稱重被測物體的重量等于標準砝碼的重量被測物體的重量等于標準砝碼的重量第一章第一章 電子測量與計量概述電子

14、測量與計量概述2022-7-8182. 時間的測量時間的測量 u在古代最早是在古代最早是觀察日照觀察日照“立竿見影立竿見影”u伽利略對伽利略對擺擺的觀察，啟發(fā)了后人利用的觀察，啟發(fā)了后人利用諧振諧振系統(tǒng)測量時間，系統(tǒng)測量時間，導致各種機械鐘表的出現(xiàn)導致各種機械鐘表的出現(xiàn)u分子、原子的諧振分子、原子的諧振電子鐘表、原子鐘電子鐘表、原子鐘3. 長度的測量長度的測量 u原始的方法是采用人體的某段長度為標準原始的方法是采用人體的某段長度為標準u為了統(tǒng)一標準，采用國王的手臂長度為標準為了統(tǒng)一標準，采用國王的手臂長度為標準u截一段相等的木材來代替，這就是所謂的截一段相等的木材來代替，這就是所謂的“王碼王碼

15、”第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-819n 測量對象測量對象：被測客體中的相應(yīng)的量值信息：被測客體中的相應(yīng)的量值信息 測量目的：獲取被測對象的定量的認識測量目的：獲取被測對象的定量的認識n 測量過程測量過程: : 通過實驗去認識對象的過程通過實驗去認識對象的過程n 測量方法測量方法：比較法：比較法A.A.直接比較直接比較 B.B.間接比較；間接比較；n 測量標準測量標準：同類已知單位。：同類已知單位。n 測量結(jié)果測量結(jié)果：最終能表示給測量主體（人）：最終能表示給測量主體（人）需要測量儀器；需要測量儀器；第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-

16、7-820n 定量的測量定量的測量對更廣泛對象進行的對更廣泛對象進行的定性、定位的測量定性、定位的測量 例：故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震例：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。源測定、衛(wèi)星定位等。n 測量結(jié)果由量值和單位來表征的一維信息測量結(jié)果由量值和單位來表征的一維信息 用用二維或多維的圖形、圖像顯示被測對象的屬性特征、二維或多維的圖形、圖像顯示被測對象的屬性特征、空間分布、拓樸結(jié)構(gòu)空間分布、拓樸結(jié)構(gòu) 例：天氣預報例：天氣預報第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-821n 科學技術(shù)的推動力量科學技術(shù)的推動力量 測量是揭露事

17、物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律的主要手段測量是揭露事物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律的主要手段n 測量是生產(chǎn)、生活必不可少的手段測量是生產(chǎn)、生活必不可少的手段第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-822n日常生活中離不開測量日常生活中離不開測量 衣食住行、交易過程；溫度、時間、水、電、氣衣食住行、交易過程；溫度、時間、水、電、氣n生產(chǎn)過程離不開測量生產(chǎn)過程離不開測量 標準化和互換性是現(xiàn)代化大生產(chǎn)的基礎(chǔ)，用于測量的工時標準化和互換性是現(xiàn)代化大生產(chǎn)的基礎(chǔ)，用于測量的工時和費用占生產(chǎn)成本的和費用占生產(chǎn)成本的20%30%，甚至，甚至50n科學技術(shù)不能沒有測量科學技術(shù)不能沒有測量 航空、航天、醫(yī)

18、學、生物、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、氣航空、航天、醫(yī)學、生物、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、氣象、環(huán)境、勘探象、環(huán)境、勘探 第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-823n 被測對象被測對象: : 信息信息n 測量儀器測量儀器: : 量具、測試儀器、測試系統(tǒng)及附件量具、測試儀器、測試系統(tǒng)及附件n 測量技術(shù)：測量技術(shù)：原理、方法和技術(shù)措施原理、方法和技術(shù)措施n 測量人員：測量人員：人直接參與；間接參與人直接參與；間接參與n 測量環(huán)境：溫度、濕度、力場、電磁場等影響因素測量環(huán)境：溫度、濕度、力場、電磁場等影響因素被測對象測量人員測試儀器系統(tǒng)信 息顯 示感知和識別（測量技術(shù)）測量環(huán)境

19、第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-824n計量是為保證量值的計量是為保證量值的統(tǒng)一統(tǒng)一和和準確準確一致的一種測量活動一致的一種測量活動u不同地方、不同方法的測量結(jié)果應(yīng)該一致不同地方、不同方法的測量結(jié)果應(yīng)該一致u統(tǒng)一單位、基準、測量器具統(tǒng)一單位、基準、測量器具n主要特征主要特征u 統(tǒng)一性、準確性、法制性統(tǒng)一性、準確性、法制性n“計量計量”包含兩個含義包含兩個含義u特殊的測量過程特殊的測量過程u為達到測量結(jié)果統(tǒng)一和準確一致的各種活動為達到測量結(jié)果統(tǒng)一和準確一致的各種活動度、量、衡度、量、衡第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-825單位和單位

20、制單位和單位制n 具有一定的定義，且系數(shù)為具有一定的定義，且系數(shù)為1 1的量稱為單位。的量稱為單位。n 單位是表征測量單位是表征測量結(jié)果的結(jié)果的重要重要組成部分組成部分n 是對兩個同類量值進行是對兩個同類量值進行比較的基礎(chǔ)比較的基礎(chǔ)英尺feetfeet第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-826SI基本單位基本單位7個個u長度：長度：米米（m）u質(zhì)量：質(zhì)量：千克千克（kg）u時間：時間：秒秒（s）u電流：電流：安培安培（A）u熱力學溫度：熱力學溫度：開爾文開爾文（K）u物質(zhì)的量：物質(zhì)的量：摩爾摩爾（mol）u光強：光強：坎德拉坎德拉（cd）詞頭：詞頭：16個十進制詞頭

21、個十進制詞頭 常用詞頭常用詞頭u吉吉 Gu兆兆 Mu千千 ku毫毫 mu微微 u納納 nu皮皮 pSISI導出單位、輔助單位導出單位、輔助單位第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-827每個單位都有明確的定義每個單位都有明確的定義例：質(zhì)量的單位例：質(zhì)量的單位：千克（千克（kg） 定義：定義：1立方分米的水在溫度立方分米的水在溫度4時的質(zhì)量時的質(zhì)量 用一種鉑銥合金圓柱體構(gòu)成的用一種鉑銥合金圓柱體構(gòu)成的國際千克原器國際千克原器的質(zhì)量的質(zhì)量來體現(xiàn)這個標準來體現(xiàn)這個標準保存在法國的國際計量局內(nèi)保存在法國的國際計量局內(nèi)第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-

22、7-828n 詞頭與單位代號之間不留空格，例如詞頭與單位代號之間不留空格，例如 kmn 不允許由多個詞頭并列，例如不允許由多個詞頭并列，例如1pF不能寫成不能寫成1mnFn 導出單位包含的分母部分，寫成導出單位包含的分母部分，寫成m/s或或m s-1的形式的形式n 組合單位只能有一個組合單位只能有一個 斜線符號斜線符號 例如，例如，ms-2 可寫成可寫成m/s2 ，但不能寫為，但不能寫為m/s/sn 表示數(shù)值時，盡量在表示數(shù)值時，盡量在0.11000之間之間 例如，例如，3.4104N，可寫成，可寫成34kN 0.0687m，可寫成，可寫成68.7mm，或，或 6.87cmn 同一篇文章中，同

23、一物理量的的單位要保持一致。同一篇文章中，同一物理量的的單位要保持一致。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-829n國家基準國家基準用于復現(xiàn)和保存計量單位用于復現(xiàn)和保存計量單位n副基準副基準在日常使用中代替國家基準在日常使用中代替國家基準n工作基準工作基準用于檢定計量標準的器具用于檢定計量標準的器具n工作用計量器具工作用計量器具 基準基準用于復現(xiàn)某一基本測量單位的量值，只用于鑒定用于復現(xiàn)某一基本測量單位的量值，只用于鑒定各種量具的精度，不直接參加測量各種量具的精度，不直接參加測量 基準基準由物體、儀器或測量系統(tǒng)構(gòu)成由物體、儀器或測量系統(tǒng)構(gòu)成 基準基準分三級：主基準和

24、國家基準、副基準、工作基準分三級：主基準和國家基準、副基準、工作基準第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-830計量標準計量標準n 是是計量標準量具計量標準量具或或儀器儀器的簡稱的簡稱n 是檢定是檢定工作用計量器具工作用計量器具的專用器具或物質(zhì)的專用器具或物質(zhì)n 按精度高低分為一級標準、二級標準、三級標準按精度高低分為一級標準、二級標準、三級標準n 通過標準的逐級傳遞，達到對日常工作儀器進行經(jīng)常通過標準的逐級傳遞，達到對日常工作儀器進行經(jīng)常性檢定，確保其量值的精度的目的性檢定，確保其量值的精度的目的n 計量基準和計量標準，內(nèi)涵存在大范圍的交叉計量基準和計量標準，內(nèi)涵存

25、在大范圍的交叉第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-831計量工作的幾個術(shù)語計量工作的幾個術(shù)語n 比對：比對：在規(guī)定條件下，對相在規(guī)定條件下，對相同同準確度準確度等級等級的同類基準、標準或的同類基準、標準或工作計量器之間的量值進行工作計量器之間的量值進行比較比較，以考核量值的一致性。，以考核量值的一致性。n 檢定：檢定：是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具進行比較，以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格進行比較，以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。一般的目的。一般要求計量標準的準確度為被

26、檢者的要求計量標準的準確度為被檢者的1/31/3到到1/101/10n 校準：校準：是將某計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定是將某計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定該計量器具的示值誤差（及其他計量性能）。該計量器具的示值誤差（及其他計量性能）。n 量值的傳遞：量值的傳遞：指一個物理量單位通過各級基準、標準及相應(yīng)的指一個物理量單位通過各級基準、標準及相應(yīng)的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器、量具，輔助手段準確地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。以保證量值統(tǒng)一的全過程。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-832自

27、上而下逐級傳遞自上而下逐級傳遞第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-833測量基準的權(quán)威性和相對性測量基準的權(quán)威性和相對性n 基準的權(quán)威性基準的權(quán)威性u基準的理論定義嚴格、制作工藝技術(shù)最先進?；鶞实睦碚摱x嚴格、制作工藝技術(shù)最先進。 u原器標準原器標準基準自身會隨時間、地點、環(huán)境條件而變化，甚至會損壞、失傳?；鶞首陨頃S時間、地點、環(huán)境條件而變化，甚至會損壞、失傳。u原子標準原子標準不隨時間變化、不會變質(zhì)、失傳不隨時間變化、不會變質(zhì)、失傳n 基準的相對性基準的相對性u認識的局限性、科學技術(shù)發(fā)展水平的局限性認識的局限性、科學技術(shù)發(fā)展水平的局限性u一個時期的測量基準只能反

28、映當時一個時期的測量基準只能反映當時“最先進最先進”的水平的水平 例：以太陽為基準，時間測量的精確度例：以太陽為基準，時間測量的精確度1 1天內(nèi)可達到天內(nèi)可達到1 1秒鐘。而目前銫秒鐘。而目前銫原子鐘的計時精確度在三百萬年內(nèi)也不超過原子鐘的計時精確度在三百萬年內(nèi)也不超過1 1秒。秒。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-834n范圍擴大：包括電量和非電量的測量范圍擴大：包括電量和非電量的測量u電量電量直接利用電子測量儀器進行測量直接利用電子測量儀器進行測量u非電量非電量首先轉(zhuǎn)換成電量，然后進行電量測量首先轉(zhuǎn)換成電量，然后進行電量測量 許多物理量都可以通過一定傳感器變換

29、成電信號，許多物理量都可以通過一定傳感器變換成電信號，然后利用電子學方法進行測量。然后利用電子學方法進行測量。n手段、方法：利用各種電子測量儀器手段、方法：利用各種電子測量儀器n普遍使用計算機，構(gòu)成自動測試系統(tǒng)普遍使用計算機，構(gòu)成自動測試系統(tǒng)第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-835n 廣義定義：廣義定義：利用電子技術(shù)以確定被測對象的量值而進行利用電子技術(shù)以確定被測對象的量值而進行的實驗過程。的實驗過程。n 狹義定義：狹義定義：電子測量指的是在電子學中測量有關(guān)電子測量指的是在電子學中測量有關(guān)“電電”的量值，包括以下幾個方面的量值，包括以下幾個方面：u電流、電壓、功率

30、等電能量的測量電流、電壓、功率等電能量的測量u信號的特性及所受干擾的測量，例如信號的特性及所受干擾的測量，例如 信號波形、失真度、脈沖參數(shù)、頻率特性、頻譜特性信號波形、失真度、脈沖參數(shù)、頻率特性、頻譜特性u元件和電路參數(shù)的測量元件和電路參數(shù)的測量 電阻、電感、電子器件的參數(shù)電阻、電感、電子器件的參數(shù) 頻率響應(yīng)、品質(zhì)因數(shù)、相位移、頻率響應(yīng)、品質(zhì)因數(shù)、相位移、 延時、衰減等電路參數(shù)延時、衰減等電路參數(shù)第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-836 現(xiàn)代測試技術(shù)的一個明顯特點是采用現(xiàn)代測試技術(shù)的一個明顯特點是采用電測法電測法，包括，包括對對電量電量和和非電量非電量的測量。的測

31、量。測試系統(tǒng)通常組成：測試系統(tǒng)通常組成：被測被測對象對象輸入裝置輸入裝置中間變換中間變換裝置裝置輸出裝置輸出裝置電量電量非電量非電量電信號電信號電信號電信號第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-837n 輸入裝置輸入裝置關(guān)鍵部件是傳感器關(guān)鍵部件是傳感器 將力、加速度、壓力、流量、溫度、噪聲等非電量轉(zhuǎn)換成將力、加速度、壓力、流量、溫度、噪聲等非電量轉(zhuǎn)換成電量，電量，例如，金屬應(yīng)變片式壓力傳感器例如，金屬應(yīng)變片式壓力傳感器n 中間變換裝置中間變換裝置 實現(xiàn)電信號的變換，如放大、實現(xiàn)電信號的變換，如放大、整流整流、濾波、濾波、鑒頻、鑒幅、鑒頻、鑒幅、調(diào)制、解調(diào)調(diào)制、解調(diào)n

32、輸出裝置輸出裝置各種指示儀表，記錄儀，顯示器等各種指示儀表，記錄儀，顯示器等 在這門課中，主要討論電量的測量在這門課中，主要討論電量的測量第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-838被測對象可按有源量或無源量劃分為兩大類被測對象可按有源量或無源量劃分為兩大類 n 有源量的測量有源量的測量n 無源量的測量無源量的測量第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-839n 測量測量范圍寬、量程廣范圍寬、量程廣 例如頻率測量：覆蓋直流及例如頻率測量：覆蓋直流及 10-4100GHz的交流信號的交流信號 電壓測量：可覆蓋電壓測量：可覆蓋 10-9 106V

33、的范圍的范圍n 測量測量準確度高準確度高 例如頻率測量，誤差可達到例如頻率測量，誤差可達到10-15的量級；電壓達到的量級；電壓達到10-9的量級的量級n 測量測量速度快速度快n 信號的傳輸和處理容易，可實現(xiàn)自動測量、遙測信號的傳輸和處理容易，可實現(xiàn)自動測量、遙測n 易于與計算機接口，信息處理能力強易于與計算機接口，信息處理能力強 A/D D/A GPIB RS-232 CAN USB EthernetA/DA/D變換速度變換速度 10103 3 10 109 9 次次/s/s第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-840n 科學研究科學研究自然科學來源于實驗科學自然科

34、學來源于實驗科學n 社會生產(chǎn)社會生產(chǎn)測控系統(tǒng)已滲透于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個領(lǐng)域測控系統(tǒng)已滲透于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個領(lǐng)域n 日常生活日常生活信息技術(shù)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)信息技術(shù)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)與計算機技術(shù)結(jié)合與計算機技術(shù)結(jié)合第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-841n 用一些指標來描述檢測系統(tǒng)的特點，這些指標統(tǒng)稱為用一些指標來描述檢測系統(tǒng)的特點，這些指標統(tǒng)稱為檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)的特性的特性，也可稱為，也可稱為系統(tǒng)的特性指標系統(tǒng)的特性指標。n 通常用通常用輸入輸出關(guān)系輸入輸出關(guān)系描述檢測系統(tǒng)的特性描述檢測系統(tǒng)的特性n 輸入信號可以是輸入信號可以是不隨時間變化的（靜止的），或隨時間非常緩不隨時間變化的（

35、靜止的），或隨時間非常緩慢變化的，此時系統(tǒng)表現(xiàn)出來的特性，稱為慢變化的，此時系統(tǒng)表現(xiàn)出來的特性，稱為靜態(tài)特性靜態(tài)特性n 輸入信號還可以是隨時間快速變化的，輸入信號還可以是隨時間快速變化的，此時系統(tǒng)表現(xiàn)出來的特此時系統(tǒng)表現(xiàn)出來的特性，稱為性，稱為動態(tài)特性動態(tài)特性第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-842n 基本參數(shù)基本參數(shù)u測量范圍、量程測量范圍、量程u零位（零點）零位（零點）u靈敏度靈敏度u分辨力、分辨率分辨力、分辨率u漂移：時飄、溫飄漂移：時飄、溫飄古古p81p81n 質(zhì)量指標質(zhì)量指標u遲滯遲滯u重復性重復性u線性度線性度u準確度準確度精度精度u可靠性可靠性u輸入

36、、輸出阻抗輸入、輸出阻抗要求：了解、掌握各個指標的定義、計算方法要求：了解、掌握各個指標的定義、計算方法第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-8431、系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學模型、系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學模型n 時域模型時域模型微分方程微分方程)()()()(.)()()()(.0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdbtyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn n 復頻域模型復頻域模型傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)01110111)(asasasabsbsbsbsHnnnnmmmm 第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-

37、844n 頻域模型頻域模型頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)上式可寫為上式可寫為01110111)()()()()()()(ajajajabjbjbjbjHnnnnmmmm )()()(jeAHA() 稱為系統(tǒng)的稱為系統(tǒng)的幅頻特性幅頻特性； ()稱為系統(tǒng)的稱為系統(tǒng)的相頻特性相頻特性。二者共同構(gòu)成了系統(tǒng)的頻率特性。二者共同構(gòu)成了系統(tǒng)的頻率特性。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-845n 時域法時域法研究系統(tǒng)在不同信號作用下的響應(yīng)研究系統(tǒng)在不同信號作用下的響應(yīng)txtxttx階躍階躍線性線性周期周期脈沖脈沖n 頻域法頻域法研究在不同周期信號作用下的頻率響應(yīng)研究在不同周期信號作用下

38、的頻率響應(yīng)第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-846n 時域測試時域測試u示波器示波器 時間常數(shù)、上升時間、響時間常數(shù)、上升時間、響應(yīng)時間、超調(diào)量等應(yīng)時間、超調(diào)量等n 頻域測試頻域測試u頻譜儀頻譜儀 固有角頻率、工作頻帶、固有角頻率、工作頻帶、相位角相位角n 數(shù)據(jù)域測試數(shù)據(jù)域測試u邏輯分析儀邏輯分析儀 離散系統(tǒng)的特性分析離散系統(tǒng)的特性分析第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-847n 評價已有測量系統(tǒng)的性能評價已有測量系統(tǒng)的性能n 考核試制的儀器或系統(tǒng)是否合格考核試制的儀器或系統(tǒng)是否合格n 針對特定的測量要求，提出對測量儀器或系統(tǒng)的要求針對

39、特定的測量要求，提出對測量儀器或系統(tǒng)的要求n 通過對未知系統(tǒng)的測試，掌握其特點和規(guī)律通過對未知系統(tǒng)的測試，掌握其特點和規(guī)律第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-848l掌握電子掌握電子測量測量的基本的基本原理原理和測量和測量方法方法l掌握常用測量掌握常用測量儀器儀器的的原理原理和和使用使用方法方法l具備測量具備測量數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理和和誤差分析誤差分析的能力的能力l了解在電子測量中現(xiàn)代了解在電子測量中現(xiàn)代新技術(shù)新技術(shù)的應(yīng)用的應(yīng)用第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-849CH1 緒論（2學時）CH2 誤差及其處理（4學時）CH3 示波測試技術(shù)原

40、理及應(yīng)用（8學時）CH5 頻率與周期測量（4學時）CH6 數(shù)字化電壓測量（4學時）CH6 傳感器原理與應(yīng)用（4學時）CH7 高壓、大電流測量（2學時）第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-850測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標1.1.靜態(tài)特性的基本參數(shù)靜態(tài)特性的基本參數(shù)（1 1）測量范圍、量程）測量范圍、量程u測量范圍測量范圍測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測量測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測量（輸入量）與最大被測量（輸入量）之間的范圍。（輸入量）與最大被測量（輸入量）之間的范圍。u量程量程測量系統(tǒng)測量范圍的上限值與下限值之測量系統(tǒng)測量范圍的上限值與下限值之差的模即

41、稱為量程。量程又稱滿度值，表征測量系差的模即稱為量程。量程又稱滿度值，表征測量系統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力。統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力。例如一溫度測量系統(tǒng)的測量范圍是例如一溫度測量系統(tǒng)的測量范圍是6060+120+1200 0C C，那么它的，那么它的量程為量程為1801800 0C C maxmin|Rxx第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-851測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（2 2）靈敏度）靈敏度是描述測量系統(tǒng)對輸入量變化反應(yīng)的能力，定義為是描述測量系統(tǒng)對輸入量變化反應(yīng)的能力，定義為當靜態(tài)特性為一直線時，直線的斜率即為靈敏度，且為當靜

42、態(tài)特性為一直線時，直線的斜率即為靈敏度，且為一常數(shù)一常數(shù) ( )ydySfxxdx輸出量的變化量輸入量的變化量第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-852測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（3 3）分辨力）分辨力 又稱靈敏度閾，它表征測量系統(tǒng)有效辨別又稱靈敏度閾，它表征測量系統(tǒng)有效辨別輸入量輸入量最小變化量最小變化量的能力。的能力。n對模擬式測量系統(tǒng)，其分辨力一般為最小分度值的對模擬式測量系統(tǒng)，其分辨力一般為最小分度值的1/21/21/51/5。u對具有數(shù)字顯示器的測量系統(tǒng)，其分辨力是當最小有效數(shù)對具有數(shù)字顯示器的測量系統(tǒng)，其分辨力是當最小有效數(shù)

43、字增加一個字時相應(yīng)示值的改變量，也即相當于一個分度字增加一個字時相應(yīng)示值的改變量，也即相當于一個分度值。值。對于一般測量儀表的要求是：靈敏度應(yīng)該大而分辨力對于一般測量儀表的要求是：靈敏度應(yīng)該大而分辨力應(yīng)該小。應(yīng)該小。第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-853測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（4 4）零位（零點）零位（零點）n 當輸入量為零當輸入量為零x=0 x=0時，測量時，測量 系統(tǒng)的輸出量不為零的數(shù)值系統(tǒng)的輸出量不為零的數(shù)值n 零位值為零位值為 n 零位值應(yīng)設(shè)法從測量結(jié)果中消除。例如可以通過測量零位值應(yīng)設(shè)法從測量結(jié)果中消除。例如可以通過測

44、量系統(tǒng)的調(diào)零機構(gòu)或者由軟件扣除。系統(tǒng)的調(diào)零機構(gòu)或者由軟件扣除。0yS第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-854測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）3. 3.靜態(tài)特性的質(zhì)量指標靜態(tài)特性的質(zhì)量指標（1 1）遲滯）遲滯 亦稱亦稱“滯后滯后”或或“回差回差”，表征測量系統(tǒng)在全量程，表征測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大小到（反行范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大小到（反行程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。|100%mHF SHY第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-855測量系統(tǒng)

45、的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（2 2）重復性）重復性n 表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時，靜態(tài)特性不一致的程度變動時，靜態(tài)特性不一致的程度n 測量結(jié)果具有分散性，是一種隨機誤差，可以根據(jù)測量結(jié)果具有分散性，是一種隨機誤差，可以根據(jù)標準偏差來計算標準偏差來計算 S S子樣標準偏差子樣標準偏差 K K置信因子。置信因子。100%RF SRY/RKSn第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-856測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（3 3）線性度）線性度n 測量系統(tǒng)的輸出測

46、量系統(tǒng)的輸出輸入關(guān)系應(yīng)當具有直線特性輸入關(guān)系應(yīng)當具有直線特性n 線性度（又稱非線性誤差）說明輸出量與輸入量的實線性度（又稱非線性誤差）說明輸出量與輸入量的實際關(guān)系曲線偏離其擬合直線的程度際關(guān)系曲線偏離其擬合直線的程度n 選定的擬合直線不同，計算選定的擬合直線不同，計算所得的線性度數(shù)值也就不同所得的線性度數(shù)值也就不同 xy0maxy a bx maxmax|100%Ly第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-857測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（4 4）準確度）準確度 通常稱為通常稱為“精度精度”，三種表示方法：，三種表示方法：n 用準確度等級指

47、數(shù)來表征用準確度等級指數(shù)來表征： 準確度等級指數(shù)準確度等級指數(shù)a的百分的百分數(shù)數(shù)a%所表示的相對值是代表允許誤差的大小所表示的相對值是代表允許誤差的大小n 用不確定度來表征用不確定度來表征：在規(guī)定條件下系統(tǒng)或裝置用于測：在規(guī)定條件下系統(tǒng)或裝置用于測量時所得測量結(jié)果的不確定度。量時所得測量結(jié)果的不確定度。n 簡化表示：簡化表示：由線性度、滯環(huán)和重復性之和得出由線性度、滯環(huán)和重復性之和得出LHRA第一章第一章 電子測量與計量概述電子測量與計量概述2022-7-8電子測量電子測量北京交通大學北京交通大學 電氣工程學院電氣工程學院58測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標（續(xù)）（5 5）可靠性）可靠性 裝置在規(guī)定的時期內(nèi)及在保持其運行指標不超限的情況裝置在規(guī)定的時期內(nèi)及在保持其運行指標不超限的情況下執(zhí)行其功能的性能。反映產(chǎn)品是否耐用的一項綜合指標。下執(zhí)行其功能的性能。反映產(chǎn)品是否耐用的一項綜合指標。n平均無故障時間平均無故障時間MTBFMTBF在標準工作