自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品檢測(cè)與分析-2(1-2)

12014-15（1）付麗華信息與控制學(xué)院自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品測(cè)試與分析12上節(jié)回顧第一章電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1.1電子測(cè)量的特點(diǎn)1.2電子測(cè)量的內(nèi)容1.3電子測(cè)量的方法23與其他測(cè)量方法和測(cè)量儀器相比，電子測(cè)量和電子測(cè)量儀器具有以下特點(diǎn)。測(cè)量頻率范圍寬(2)測(cè)量量程寬(3)測(cè)量準(zhǔn)確度高低相差懸殊(4)測(cè)量速度快(5)可以進(jìn)行遙測(cè)(6)易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試智能化和測(cè)試自動(dòng)化(7)

影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜

3上節(jié)回顧--電子測(cè)量的特點(diǎn)4【分類】【電磁測(cè)量】主要指交直流電量的指示測(cè)量法和比較測(cè)量法以及磁量的測(cè)量等。【電子測(cè)量】是指以電子技術(shù)理論為依據(jù)，以電子測(cè)量儀器和設(shè)備為手段，對(duì)電量和非電量進(jìn)行的測(cè)量。電能量電信號(hào)特性電路元件參數(shù)電子設(shè)備的性能4上節(jié)回顧--電子測(cè)量的內(nèi)容5測(cè)量方法的分類形式有多種：1.按測(cè)量過程分類直接測(cè)量間接測(cè)量組合測(cè)量2.按測(cè)量方式分類偏差式測(cè)量法2)零位式測(cè)量法5上節(jié)回顧--電子測(cè)量方法--分類6第一章電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)1.3電子測(cè)量的方法（參數(shù)）1.4測(cè)量誤差分析1.5測(cè)量結(jié)果處理6本節(jié)內(nèi)容7利用惠斯登電橋測(cè)量電阻示意圖73電子測(cè)量方法的分類當(dāng)電橋平衡時(shí)，可以得到：通常是先大致調(diào)整比率R1/R2，再調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電阻R4，直至電橋平衡，充當(dāng)零示器的檢流計(jì)PA指示為零，此時(shí)即可根據(jù)公式由比率和R4值得到被測(cè)電阻Rx值。8【優(yōu)點(diǎn)】只要零示器的靈敏度足夠高，零位式測(cè)量法的測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎等于標(biāo)準(zhǔn)量的準(zhǔn)確度，因而這種方法的測(cè)量準(zhǔn)確度很高。常用在實(shí)驗(yàn)室作為精密測(cè)量的一種方法。【不足】但由于測(cè)量過程中為了獲得平衡狀態(tài)需要進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，因此即使采用一些自動(dòng)平衡技術(shù)，測(cè)量速度仍然較慢。83電子測(cè)量方法--分類93.按被測(cè)量的性質(zhì)分類1)時(shí)域測(cè)量時(shí)域測(cè)量也稱做瞬態(tài)測(cè)量，主要測(cè)量被測(cè)量隨時(shí)間的變化規(guī)律。典型的例子為用示波器觀察脈沖信號(hào)的上升沿、下降沿、平頂降落等脈沖參數(shù)以及動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)過程等。2)頻域測(cè)量頻域測(cè)量也稱為穩(wěn)態(tài)測(cè)量，主要目的是獲取待測(cè)量與頻率之間的關(guān)系。例如用頻譜分析儀分析信號(hào)的頻譜和測(cè)量放大器的幅頻特性、相頻特性等。93電子測(cè)量方法--分類103.按被測(cè)量的性質(zhì)分類3)數(shù)據(jù)域測(cè)量也稱為邏輯量測(cè)量，主要是用邏輯分析儀等設(shè)備對(duì)數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。可以同時(shí)觀察多條數(shù)據(jù)通道上的邏輯狀態(tài)，或者顯示某條數(shù)據(jù)線上的時(shí)序波形，還可以借助計(jì)算機(jī)分析大規(guī)模集成電路芯片的邏輯功能等。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展需要，數(shù)據(jù)域測(cè)量及其測(cè)量智能化、自動(dòng)化顯得愈來愈重要。4)隨機(jī)測(cè)量隨機(jī)測(cè)量又叫做統(tǒng)計(jì)測(cè)量，主要是對(duì)各類噪聲信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析。這是一項(xiàng)較新的測(cè)量技術(shù)，尤其在通信領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。103電子測(cè)量方法--分類114.其他分類

除了上述幾種常見的分類方法外，還有其他一些分類方法。按照對(duì)測(cè)量精度的要求，可以分為精密測(cè)量和工程測(cè)量；按照測(cè)量時(shí)測(cè)量者對(duì)測(cè)量過程的干預(yù)程度分為自動(dòng)測(cè)量和非自動(dòng)測(cè)量；按照被測(cè)量與測(cè)量結(jié)果獲取地點(diǎn)的關(guān)系分為本地(原位)測(cè)量和遠(yuǎn)地測(cè)量(遙測(cè))，接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量；按照被測(cè)量的屬性分為電量測(cè)量和非電量測(cè)量等。113電子測(cè)量方法--分類125.測(cè)量方法的選擇原則在選擇測(cè)量方法時(shí)，要綜合考慮下列主要因素：被測(cè)量本身的特性；所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度；測(cè)量環(huán)境；現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備等。在此基礎(chǔ)上，選擇合適的測(cè)量儀器和正確的測(cè)量方法。123電子測(cè)量方法--分類13【背景】電路元件如電阻器、電容器、電感器、晶體二極管、晶體三極管和集成電路等是組成電子電路最基本的元件，它們的質(zhì)量和性能的好壞直接影響電路的性能。電路元件的測(cè)量必須保證測(cè)試條件與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件相符合。【范圍】電阻和電位器的測(cè)量電容和電感的測(cè)量半導(dǎo)體二極管參數(shù)的測(cè)量半導(dǎo)體三極管參數(shù)的測(cè)量晶體管圖示儀133電子測(cè)量方法—參數(shù)測(cè)量14一、電阻和電位器的參數(shù)

【電阻的參數(shù)】包括標(biāo)稱阻值、額定功率、精度、最高工作溫度、最高工作電壓、噪聲系數(shù)及高頻特性等；主要參數(shù)為標(biāo)稱阻值和額定功率。標(biāo)稱阻值是指電阻上標(biāo)注的電阻值；額定功率是指電阻在一定條件下長期連續(xù)工作所允許承受的最大功率。3電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量14151．電阻規(guī)格【直標(biāo)法】是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值直接標(biāo)注在電阻的表面上；【色環(huán)法】是將電阻的類別和主要技術(shù)參數(shù)的數(shù)值用顏色（色環(huán)）標(biāo)注在電阻的表面上，四環(huán)電阻第一、第二色環(huán)表示電阻被乘數(shù)量值；第三環(huán)為倍乘的量值；第四為允許誤差。前三位分別用X、Y、Z表示，則電阻值為:153電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量1516561十的冪個(gè)位數(shù)十位數(shù)

5601十的冪十位數(shù)百位數(shù)個(gè)位數(shù)5R6小數(shù)第一位點(diǎn)個(gè)位數(shù)5.6Ω百分位十分位小數(shù)R560.56Ω560Ω5.6KΩ

562十的冪十位數(shù)個(gè)位數(shù)數(shù)字下方有一條白線【數(shù)標(biāo)法換算案例】3電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量1750C01B76X

=100X101=1000Ω=324X102=32.4KΩ=604X10-1=60.4Ω

【精密電阻的阻值換算（了解）】3電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量精密貼片電阻是用代碼來計(jì)算的，如01C就是10K18顏色黑棕紅橙黃綠藍(lán)紫灰白金銀無色表示數(shù)值012345678910-1

10-2表示誤差（%）±1±2±3±4±5±10±20五環(huán)電阻第一、第二、第三色環(huán)表示電阻被乘數(shù)量值；第四環(huán)為倍乘的量值；183電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量19【色環(huán)電阻的阻值換算（掌握）】3電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量20【識(shí)讀方法和技巧】在讀電阻色環(huán)時(shí)應(yīng)看色環(huán)的顏色，金銀是指誤差，肯定不是第一色環(huán)，另外看色環(huán)間距，誤差色環(huán)間距與其它色環(huán)要分的開一些。也可以從更靠近腳位的色環(huán)開始讀。電位器標(biāo)識(shí)法：通常采用直標(biāo)法203電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量21二、測(cè)量原理和常規(guī)測(cè)試方法電阻工作于低頻時(shí)其電阻分量起主要作用，電抗部分可以忽略不計(jì)。1．電阻的頻率特性工作頻率升高時(shí)，等效電路如圖所示。隨頻率升高，電阻的交流與直流阻值承受之增大。電阻的等效電路CRL213電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量222．固定電阻的測(cè)量①萬用表測(cè)量檢測(cè)方法：使用萬用表的歐姆擋，歐姆擋的量程應(yīng)視電阻器阻值的大小而定。一般情況下應(yīng)使表針落到刻度盤的中間段，以提高測(cè)量精度，這是因?yàn)槿f用表的歐姆擋刻度線是非線性的，而中間段分度較細(xì)且準(zhǔn)確。223電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量23檢測(cè)電阻器的注意事項(xiàng)使用萬用表歐姆擋的不同量程時(shí)，首先要進(jìn)行表針的調(diào)零，即將紅、黑表筆短接，調(diào)整歐姆擋調(diào)零旋鈕，使表針指向OΩ處。對(duì)不同量程的歐姆擋，在使用時(shí)均需調(diào)零一次。用萬用表檢測(cè)電阻器的阻值時(shí)，手不能同時(shí)接觸被測(cè)電阻器的兩根引線，以避免人體電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。測(cè)量電阻器時(shí)，紅、黑表筆可以不分，它不影響測(cè)量結(jié)果。認(rèn)真選擇歐姆擋量程是提高測(cè)量精度的重要環(huán)節(jié)。歐姆擋量程選得是否合適，將直接影響測(cè)量精度。若測(cè)量電路中的某個(gè)電阻器，必須將電阻器的一端從電路中斷開，以防電路中的其它元器件影響測(cè)量結(jié)果。2324②電橋法測(cè)量當(dāng)對(duì)電阻值的測(cè)量精度要求很高時(shí)，可用直流電橋法進(jìn)行測(cè)量。RXR1R2RnGE243電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量25③伏安法測(cè)量

伏安法測(cè)量原理如圖(a)、(b)所示，有電流表內(nèi)接和電流表外接兩種測(cè)量電路。伏安法測(cè)電阻原理圖mARXRA+-+V-RXmARA+-+V-(a)電流表內(nèi)接(b)電流表外接253電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量263．電位器的測(cè)量電位器是一種可調(diào)電阻器。電位器對(duì)外有三個(gè)引出端，其中兩個(gè)為固定端，另一個(gè)是滑動(dòng)端（也稱中心抽頭）?；瑒?dòng)端可以在固定端之間的電阻體上做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使其與固定端之間的阻值發(fā)生變化。直標(biāo)法，502=？263電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量274．非線性電阻的測(cè)量

光敏、氣敏、壓敏、熱敏電阻器等，它們的阻值隨著外界光線的強(qiáng)弱、氣體濃度的高低、壓力的大小、電壓的高低、溫度的高低而變化。一般可采用伏安法，即逐點(diǎn)改變電壓的大小，然后測(cè)量相應(yīng)的電流，最后作出伏安特性曲線。273電子測(cè)量方法—電阻測(cè)量281、規(guī)格的標(biāo)注方法電容器的標(biāo)注方法同電阻器一樣，有直標(biāo)法和色標(biāo)法。有的國家常用一些符號(hào)標(biāo)明單位,如：3.3PF=標(biāo)記為3p33300f=標(biāo)為3m3。3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量292、測(cè)量原理和常規(guī)測(cè)試方法【電容的等效電路】由于絕緣電阻和引線電感的存在，電容的實(shí)際等效電路(a)。在工作頻率較低時(shí)，等效電路可簡化為(b)。電容的等效電路(a)(b)C0R0L0C0R03電子測(cè)量方法—電容測(cè)量30【判斷電容的極性】不知道極性的電解電容可用萬用表的電阻擋測(cè)量其極性。方法：測(cè)量時(shí)，先假定某極為“

+”極，讓其與萬用表的黑表筆相接，另一電極與萬用表的紅表筆相接，記下表針停止的刻度（表針靠左阻值大），然后將電容器放電（既兩根引線碰一下），兩只表筆對(duì)調(diào)，重新進(jìn)行測(cè)量。兩次測(cè)量中，表針最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表筆接的就是電解電容的正極。3電子測(cè)量方法—參數(shù)測(cè)量只有電解電容的正極接電源正（電阻擋時(shí)的黑表筆），負(fù)端接電源負(fù)（電阻擋時(shí)的紅表筆）時(shí)，電解電容的漏電流才?。╇娮璐螅?。反之，則電解電容的漏電流增加（漏電阻減小）。31【3.諧振法測(cè)量電容】交流信號(hào)源、交流電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電感L和被測(cè)電容連成并聯(lián)電路。諧振法測(cè)電容的原理圖VLRC0信號(hào)源CX3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量32測(cè)量時(shí)調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率,使電路諧振,此時(shí)電壓表讀數(shù)最大,被測(cè)電容值CX為L—標(biāo)準(zhǔn)電感C0—標(biāo)準(zhǔn)電感的分布電容【3.諧振法測(cè)量電容】3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量334．交流電橋法測(cè)量電容量和損耗因數(shù)

①串聯(lián)電橋

交流串聯(lián)電橋測(cè)量電容和損耗因素GRR4R3RnCnCX3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量Cx—被測(cè)電容的容量；Cn—可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)電容；R3,R4—固定電阻。34②并聯(lián)電橋的測(cè)量R4R3RnGCnCXRX交流并聯(lián)電橋測(cè)量電容、電阻和損耗因素4．交流電橋法測(cè)量電容量和損耗因數(shù)3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量355．電容的數(shù)字化測(cè)量方法

一般采用電容—電壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電容的數(shù)字化測(cè)量。電容-電壓的轉(zhuǎn)換電路虛部實(shí)部分離電路R1A+-RxCxUxUrUS3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量36式中Rx—被測(cè)電容的等效并聯(lián)損耗電阻；

US—轉(zhuǎn)換器輸入的直流電壓值；

Ur—轉(zhuǎn)換器輸出電壓的實(shí)部值；

UX—轉(zhuǎn)換器輸出電壓的虛部值。5．電容的數(shù)字化測(cè)量方法

3電子測(cè)量方法—電容測(cè)量37電感線圈在電路中多與電容一起組成濾波電路、諧振電路等。一、主要參數(shù)電感量L品質(zhì)因數(shù)Q分布電容3電子測(cè)量方法—電感測(cè)量線圈的電感量L也叫自感系數(shù)或自感，是表示線圈產(chǎn)生自感應(yīng)能力的一個(gè)物理量。線圈的品質(zhì)因數(shù)Q也叫Q值，是表示線圈品質(zhì)質(zhì)量的一個(gè)物理量。它是指線圈在某一頻率的交流電壓下工作時(shí)，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比。線圈的匝與匝間、線圈與屏蔽罩間、線圈與磁芯、底板間存在的電容，均稱為分布電容。分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因此線圈的分布電容越小越好。38【測(cè)量原理和常規(guī)測(cè)試方法】1．電感的等效電路CRL0(a)電感的實(shí)際等效電路(b)電感的簡化等效電路RL0當(dāng)C較小，工作頻率較低時(shí)，分布電容可忽略不計(jì)3電子測(cè)量方法—電感測(cè)量392．諧振法測(cè)量電感將交流信號(hào)源、交流電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電容C和被測(cè)電感連成的并聯(lián)電路。諧振法測(cè)電感的原理圖VRC0信號(hào)源CLX3電子測(cè)量方法—電感測(cè)量Lx—被測(cè)電感的電感量；C—標(biāo)準(zhǔn)電容；C0—標(biāo)準(zhǔn)電感的分布電容f1—第一次諧振的頻率。403．交流電橋法測(cè)量電感

①馬氏電橋②海氏電橋RxR3RnCnLxR2G3電子測(cè)量方法—電感測(cè)量R2GR3LXRXCnRn415．電感的數(shù)字化測(cè)量方法一般采用電感—電壓轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電感的數(shù)字化測(cè)量電感-電壓的轉(zhuǎn)換電路LX虛部實(shí)部分離電路

R1A+-RxUxUrUS3電子測(cè)量方法—電感測(cè)量42二極管是整流、檢波、限幅、鉗位等電路中的主要器件。1．二極管的主要特性

二極管最主要的特性是單向?qū)щ娞匦?，即二極管正向偏置是導(dǎo)通；反向偏置時(shí)截止。2．二極管的主要參數(shù)最大整流電流反向電流反向最大工作電壓直流電阻交流電阻r二極管的極間電容3電子測(cè)量方法—二極管測(cè)量指管子長期工作時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。指在一定溫度條件下，二極管承受了反向工作電壓、又沒有反向擊穿時(shí)，其反向電流值。指管子運(yùn)行時(shí)允許承受的最大反向電壓。應(yīng)小于反向擊穿電壓。指二極管兩端所加的直流電壓與流過它的直流電流之比。良好的二極管的正向電阻約為幾十Ω到幾kΩ；反向電阻大于幾十kΩ到幾百kΩ。二極管特性曲線工作點(diǎn)Q附近電壓的變化量與相應(yīng)電流變化量之比。勢(shì)壘電容與擴(kuò)散電容之和稱為極間電容。在低頻工作時(shí)，二極管的極間電容較小，可忽略；在高頻工作時(shí)，必須考慮其影響。43【問題與討論】電壓和電平是相同的概念嗎？幾種常用交流電壓的波形參數(shù)3電子測(cè)量方法—電壓測(cè)量名稱峰值有效值V平均值KFKP正弦波A0.707A0.637A1.111.414全波整流正弦波A0.707A0.637A1.111.414三角波A0.5A1.151.732方波AAA11脈沖波A波形因數(shù)KF＝V/V－，有效值與平均值之比波峰因數(shù)KP＝VP/V

峰值與有效值之比44【測(cè)量誤差的表示方法】1.絕對(duì)誤差（1）定義：由測(cè)量所得到的被測(cè)量值x與其真值A(chǔ)0之差，稱為絕對(duì)誤差，即式中的真值A(chǔ)0是一個(gè)理想概念，無法得到，實(shí)際應(yīng)用中通常用實(shí)際值A(chǔ)來代替真值A(chǔ)0。實(shí)際值也稱為約定真值。

特點(diǎn)：絕對(duì)誤差既有大小，又有符號(hào)和量綱。4

測(cè)量誤差分析45（2）修正值：與絕對(duì)誤差的絕對(duì)值大小相等，但符號(hào)相反的量值，稱為修正值，用c表示。測(cè)量儀器的修正值可以通過上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達(dá)式等形式。在日常測(cè)量中，利用其儀器的修正值C和該已檢儀器的示值，可求得被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)=x＋C?！緶y(cè)量誤差的表示方法】4

測(cè)量誤差分析46（1）相對(duì)真誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比，稱為相對(duì)誤差，用γ表示。

特點(diǎn)：只有大小和符號(hào)，沒有單位。（2）實(shí)際相對(duì)誤差：真值是不能確切得到的，通常用實(shí)際值A(chǔ)代替真值來表示相對(duì)誤差。2.相對(duì)誤差【測(cè)量誤差的表示方法】4

測(cè)量誤差分析47

（3）示值相對(duì)誤差：誤差較小、要求不太嚴(yán)格的場(chǎng)合，也可以用測(cè)量值x代替實(shí)際值A(chǔ)

。（4）引用相對(duì)誤差：經(jīng)常用絕對(duì)誤差與儀器滿刻度值x

m之比來表示相對(duì)誤差，稱為引用相對(duì)誤差（或稱滿度相對(duì)誤差）?！緶y(cè)量誤差的表示方法】4

測(cè)量誤差分析48電工儀表按γmm值分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5及5.0七級(jí)。準(zhǔn)確度等級(jí)常用符號(hào)S表示。測(cè)量儀器使用最大引用相對(duì)誤差來表示它的準(zhǔn)確度?！緶y(cè)量誤差的表示方法】4

測(cè)量誤差分析49儀器誤差影響誤差理論誤差和方法誤差人身誤差【測(cè)量誤差的來源】4

測(cè)量誤差分析由于測(cè)量儀器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動(dòng)、電源電壓、電磁場(chǎng)等）與測(cè)量要求的條件不一致而引起的誤差。

由于測(cè)量原理、近似公式、測(cè)量方法不合理而造成的誤差。由于測(cè)量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測(cè)量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。

501、系統(tǒng)誤差2、隨機(jī)誤差3、粗大誤差【測(cè)量誤差的分類】4

測(cè)量誤差分析在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量重復(fù)同一量時(shí)，測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都保持不變，或在測(cè)量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。在同一測(cè)量條件下（指在測(cè)量環(huán)境、測(cè)量人員、測(cè)量技術(shù)和測(cè)量儀器都相同的條件下），多次重復(fù)測(cè)量同一量值時(shí)（等精度測(cè)量），每次測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差。粗大誤差是一種顯然與實(shí)際值不符的誤差，又稱疏失誤差。含有粗差的測(cè)量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除掉。

51【測(cè)量結(jié)果的表示】

測(cè)量結(jié)果表示為：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計(jì)量單位,例：40KV、465KHz等。【有效數(shù)字及有效數(shù)字位】