工程試驗理論和現代測量技術課件

第一章：測量、儀錶及其標定第一節(jié) 測量的物理概念測量本質：對被測物理量進行“取樣”，並定量“讀出”同名量化物理量被測物理量測量信號傳遞函數儀錶測量的外在表現測量的物理實現測量的數學表述測量信號的標度測量的標定輸入量輸出量*第一章：測量、儀錶及其標定儀錶的使用方法零測法通過採用與被測量所產生的相反作用，努力維持偏差為零。偏差測量法被測量的某種物理作用（輸入量），使得儀錶的作用元件產生一相似但相反的作用，這一相反的作用和某一物理變數（輸出量）有密切關係，當兩者達到平衡時，在此平衡下，儀錶中的作用元件偏離了原位，稱之為“偏差”。*第一章：測量、儀錶及其標定第二節(jié) 測量的表現測量的外在表現接觸式測量非接觸式測量測量的物理表現儀錶構成傳感：將一種物理變數轉成另一種更合適的物理量調理：按某種確定的規(guī)律改變信號的數值，但卻保留變數的物理本質顯示：將資訊轉變成人的五官之一所能辨認的形式*第一章：測量、儀錶及其標定第三節(jié) 測量的數學表述測量系統的廣義數學模型常係數線性常微分方程任何一個具體的輸入量和輸出量之間的關係都可以寫成下列數學形式y：輸出量；x：輸入量；t：時間它有n個初始條件，其中n=>m。*第一章：測量、儀錶及其標定傳遞函數定義微分算子測量的廣義數學模型為傳遞函數xy輸入量輸出量*第一章：測量、儀錶及其標定儀錶的輸入-輸出構成方式輸入量有用輸入FD：代表儀錶所要測的量干擾輸入FI：代表儀錶並非有意要感受的量修改輸入FI、FD：能使有用輸入和干擾輸入的輸入-輸出關係發(fā)生變化*第一章：測量、儀錶及其標定零階儀錶數學表述傳遞函數K：靜態(tài)靈敏度一階儀錶數學表述傳遞函數K：靜態(tài)靈敏度：時間常數第四節(jié) 幾種常見的測量儀錶*第一章：測量、儀錶及其標定二階儀錶數學表述傳遞函數靜態(tài)靈敏度無阻尼自然頻率阻尼比*第一章：測量、儀錶及其標定小結不論零階、一階、二階儀錶只有靜態(tài)靈敏度與輸入量有關一階儀錶的時間常數、二階儀錶的無阻尼自然頻率和阻尼比等儀錶性能參數，僅與儀錶的內部設計有關。*第一章：測量、儀錶及其標定第五節(jié) 標定為什麼標定？零階儀錶一階儀錶二階儀錶*第一章：測量、儀錶及其標定第五節(jié) 標定標定什麼？零階儀錶：一階儀錶：二階儀錶：*第一章：測量、儀錶及其標定第五節(jié) 標定如何標定？靜態(tài)標定除一個輸入量可變外，所有其他輸入量將保持為某一常值。然後在某一固定範圍內改變所研究的輸入量，使得輸出量也在某一固定範圍內變化。所建立的輸入-輸出關係便構成了對一個輸入量的靜態(tài)標定特性。*第一章：測量、儀錶及其標定第五節(jié) 標定如何標定？動態(tài)標定階躍回應斜波回應頻率相應脈衝相應*第一章：測量、儀錶及其標定第六節(jié) 常見的儀錶性能評價指標精確度/準確度及精密度：P38靜態(tài)靈敏度：關鍵是要給出每一單位物理量（輸入量）所對應的指示/記錄（輸出量）刻度。線性度：輸入/輸出換算簡單，儀錶/控制系統設計分析簡化。閾值、解析度：輸入量存在一最小值（閾值），大於此值，儀錶輸出變化才能檢測（解析度）出來。尺規(guī)的可讀性：既取決於儀錶又取決於測試人員。量程：以表工作的上限和下限。*15第二章 感測器的基本類型

和工作原理程曉舫中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系16§2 感測器的基本類型和工作原理§2.1 概述§2.2 電阻式感測器§2.3 電感式感測器§2.4 電容式感測器§2.5 壓電式感測器§2.6 磁電式感測器§2.7 霍爾感測器§2.8 熱電式感測器§2.9 光電式感測器§2.10 感測器階數和傳遞函數17§2.1 概述傳感的定義：將一種物理變數轉變成另一種更合適的物理變數。感測器靜態(tài)函數：感測器的要求是的單調函數：確保在測量範圍內輸入量和輸出量一一對應是的恒定函數：使環(huán)境變化的影響因素降至為零18§2.1 概述更合適的物理變數：電——電測法電測儀錶慣性小、無摩擦，適於動態(tài)測量易改變量程，故測量範圍大可進行數學運算易於集中監(jiān)測和遠距離測量易於與調節(jié)、控制設備可靠聯繫電測感測器類型能量型直接輸出電能：電壓、電流參數型改變電路參數：電阻、電感、電容19§2.2電阻式感測器§2.2.1電位計式電阻定律20§2.2電阻式感測器§2.2.2應變式電阻定律體積計算應變（材料力學）密度計算靈敏係數

K0=1.6-3.621§2.2電阻式感測器§2.2.3熱電阻材料的電阻率與溫度有關金屬的電阻隨溫度升高而變大半導體的電阻隨溫度升高而減小22§2.2電阻式感測器23§2.2電阻式感測器§2.2.4電阻式感測器的階數和傳遞函數？階儀錶傳遞函數電位計式零階應變式零階熱電式零階熱電式零階24§2.3電感式感測器L：電感量w：線圈匝數Rm：總磁阻：導磁體磁導率：空氣隙導率：空氣隙厚度A：空氣隙面積25§2.4電容式感測器C：電容量：真空介電常數：相對介電常數A：兩電極相對面積d：相對電極間隙26§2.5壓電式感測器壓電效應（1880/居裏兄弟/？）在某些晶體的一定方向上施加壓力或拉力，則在晶體的一些對應的表面上分別出現正負電荷。Kp：壓電常數

F：力Q：電荷量27§2.6磁電式感測器直線運動旋轉運動W：匝數Φ：磁通e：感應電動勢l：線圈導線長度B：磁場氣隙磁感應強度dx/dt：線圈/磁鐵相對運動線速度dθ/dt：線圈/磁鐵相對旋轉角速度α：運動方向/磁感應向量之間的夾角28§2.6磁電式感測器29§2.7霍爾感測器霍爾效應（1879/霍爾/美國）將通電的金屬或半導體置於磁場中會產生電動勢或電阻的改變RH：霍爾係數I：控制電流B：磁感應強度d：霍爾元件厚度VH：霍爾電勢30§2 感測器的基本類型和工作原理小結：感測器階數和傳遞函數？階儀錶傳遞函數電感式零階電容式零階壓電式零階磁電式////霍爾式零階31§2 感測器的基本類型和工作原理§2.8熱電式感測器物理效應塞貝克效應（1821/德國）兩種不同金屬導線組成一閉合回路，若兩接頭處維持一溫差，回路中就有電流和電動勢產生。珀爾帖效應（1834/？）在接頭處分別會出現吸熱、放熱現象，熱量流率與電流成正比。湯姆遜效應（1854/？）電流通過具有一定溫度梯度的金屬導體，會有一橫向熱流流進或流出。32§2.8熱電式感測器熱電偶基本定律等值定律兩種不同金屬導線組成一閉合回路，若兩接頭處維持一溫差，回路中就有電流和電動勢產生。均勻導線定律同一種金屬組成閉合回路，不管截面是否變化，也不管在電路中存在什麼樣的溫度梯度，電路中都不會產生電動勢。中間導線定律當插入第三種金屬時，只要兩端溫度相同，就不會使熱電偶的電動勢發(fā)生變化。疊加定律如果金屬A和B之間的電動勢和金屬B和C之間的電動勢都是已經的，則金屬A和C之間的電動勢也是已知的。33§2.8熱電式感測器物理效應塞貝克效應（1821/德國）兩種不同金屬導線組成一閉合回路，若兩接頭處維持一溫差，回路中就有電流和電動勢產生。珀爾帖效應（1834/？）在接頭處分別會出現吸熱、放熱現象，熱量流率與電流成正比。湯姆遜效應（1854/？）電流通過具有一定溫度梯度的金屬導體，會有一橫向熱流流進或流出。34§2.8熱電式感測器熱電偶基本定律等值定律兩種不同金屬導線組成一閉合回路，若兩接頭處維持一溫差，回路中就有電流和電動勢產生。均勻導線定律同一種金屬組成閉合回路，不管截面是否變化，也不管在電路中存在什麼樣的溫度梯度，電路中都不會產生電動勢。中間導線定律當插入第三種金屬時，只要兩端溫度相同，就不會使熱電偶的電動勢發(fā)生變化。疊加定律如果金屬A和B之間的電動勢和金屬B和C之間的電動勢都是已經的，則金屬A和C之間的電動勢也是已知的。35§2.9光電式感測器光電效應外光電效應（1887/赫茲/德國）：光照射固體而從表面逐出電子。內光電效應：光照射時無電子發(fā)射，---光電導效應：電導率發(fā)生變化光生伏特效應（1839/貝克勒/法國）：產生電動勢光電流效應（1927/潘寧）：光致氣體放電36§2.9光電式感測器§2.9.1外光電效應光電式感測器實驗規(guī)律一定頻率的光照射金屬陰極時，只要陰-陽級之間有足夠的加速電壓，光電流正比於光強；每種金屬存在一個發(fā)生外光電效應的最低頻率，照射光頻率小於最低頻率時，不會逸出光電子；照射光頻率大於最低頻率時，不管光多麼弱，立即發(fā)射光電子；光電子從表面逸出的初動能與光頻率有線性關係，與入射光強度無關。愛因斯坦光電方程 h:普朗克常數ν:光頻率m:電子品質Φ:功函數

各電極之間保持上百伏的電壓差，光照射在光電陰極上時發(fā)出的光電子，在電場作用下經加速後轟擊次陰極，如此繼續(xù)下去，最終效果是：陰極上發(fā)射1個光電子，陽極上可得到1000000個電子。37§2.9光電式感測器§2.9.2內光電效應光電式感測器光電導

光照Φ→光生載流子（自由電子-空穴對），產生速率為G光探測器光敏電阻紅外光電導探測器材料硫化鎘、硒化鎘硫化鉛、硒化鉛應用例光電導攝像機高速光開關靜電複印產生速率量子產率光能吸收率光強普朗克常數照射光頻率38§2.9光電式感測器§2.9.2內光電效應光電式感測器光生伏特

在光照下產生電位差或電動勢，需要一種將正、負載流子在空間上分離的機制。丹倍效應（1931年）丹倍電位差小光磁電效應（1934年）用來測量半導體中載流子壽命PN結光生效應（1839年）外電路電流P-N結反向飽和電流電子電荷外加電壓玻爾茲曼常數開爾文溫度光生電流P-N結面積39§2 感測器的基本類型和工作原理熱電/光電感測器階數及傳遞函數感測器及其函數階數傳遞函數熱電//外光電零階內光電零階40§2.10電傳感器的直接應用位移電參數型（電位計式/電感式/電容式）、霍爾式。溫度熱電式輻射光電式力應變式、壓電式41§2.11本章小結簡要介紹了電傳感器及其數學表達電參數型：電阻、電感、電容能量型：壓電、磁電、霍爾、熱電、光電介紹了感測器的階數零階型：電阻、電感、電容、壓電、霍爾、光電、非零階型：熱電、磁電介紹了感測器的傳遞函數常數（線性）型：電位計式、應變式、熱電式、電感式、電容式、壓電式、霍爾式、光電式。非常數（非線性）型：熱電式、電感式、電容式。42第三章：信號的調理和運算程曉舫中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系43§3信號的調理和運算§3.1概述§3.2信號的調理§3.3信號的數學運算§3.4本章小結44§3.1

概述問題的提出什麼形式的電信號能夠被讀??？能量型直接輸出電能：電壓、電流/電荷參數型改變電路參數：電阻、電感、電容解決問題的目的將電信號轉換成電壓信號電流電壓電荷電壓電阻電壓電感電壓電容電壓傳遞函數為常數45

感測器函數轉換成電壓需做的調理IR調理LR調理RC調理46

感測器函數轉換成電壓需做的調理無需調理Q/RC/V-Q/V調理IR調理47§3.1本節(jié)小結其他物理量→電傳感器→電物理量電物理量→調理→電壓基本的調理需求IR調理Q/RC/V調理Q/V調理48§3.2信號的調理§3.2.1IR調理——電阻、電橋、放大器§3.2.2Q/RC/V調理§3.2.3Q/V調理§3.2.4信號調理小結49§3.2.1IR調理適合的感測器電阻式感測器電位計應變熱電電流式感測器光電感測器電阻式調理器件恒流源電橋電路電流式調理器件電阻放大器50§3.2.1IR調理——電位計電位計原理圖RRxER0m51§3.2.1IR調理——電橋電路科學問題電橋處於平衡時，各橋臂電阻存在什麼關係？一個橋臂的單位電阻變化會引起多大的輸出電壓?表頭內阻對測量有什麼影響？CR4R1R2R3R0mABDEEac52§3.2.1IR調理——電橋電路CR4R1R2R3R0mABDEEac53§3.2.1IR調理——放大器RiRoVosIBIAeBeAeo信號地電源公共端開環(huán)增益A∞失調電壓Vos0

偏置電流iA,iB0輸入阻抗Ri∞輸出阻抗Ro054§3.2.1IR調理——放大器妙用光生伏特型感測器特性曲線55§3.2.1IR調理——放大器妙用特性曲線56§3.2.2Q/RC/V調理適合的感測器電荷式感測器壓電型感測器調理器件RC電路調理機制一部分電荷被收集在電容器上，一部分電荷通過電阻放電；放電電阻兩端測量電壓。57§3.2.2Q/RC/V調理並聯組合並聯組合：輸出電荷大、輸出電容大、輸出阻抗低、時間常數大串聯組合串聯組合：輸出電壓大、輸出電容小、輸出阻抗高、時間常數小58§3.2.2Q/RC/V調理RCe0eQV壓電傳感器、電纜、和電壓放大器組成的等效電路總電荷的一部分使電容充電，另一部分經電阻漏損掉，並在電阻上產生電壓降59§3.2.2Q/RC/V調理壓電傳感器與電壓放大器相配，不適合測量靜態(tài)參數；測量低頻動態(tài)參數時，電壓放大器的輸入電壓與力和頻率成正比關係；測量高頻動態(tài)參數時，電壓放大器的輸入電壓不再隨輸入參數的頻率而變化，只隨作用力的大小而改變。60§3.2.3Q/V調理適合的感測器電荷式感測器壓電型感測器調理器件運算放大器調理機制通過運放的輸入阻抗放電；運用“虛地”概念；運用“放大”概念。61§3.2.3Q/V調理——放大器妙用e0QCVCf電荷放大器的輸出電壓僅與電荷量及回饋電容量有關，與電纜分佈電容無關。62§3.2.4信號調理小結電流式感測器的調理流過電阻產生電壓；運用運算放大器獲得線性特性。非電壓型物理量必須調理成電壓型物理量。電荷型感測器的調理電容器收集電荷；電荷通過電阻放電，在電阻兩端測量電壓；利用運算放大器的特性，直接獲得電壓。電阻式感測器的調理恒流源流過電阻產生電壓；運用電橋電路的橋臂失衡獲得電壓。63§3.3信號的數學運算§3.3.1積分和微分§3.3.2相加和相減§3.3.3對數和反對數§3.3.4對數、反對數變換電路的應用§3.3.5小結64§3.3.1 積分和微分積分微分CReieoRCeieo65§3.3.2 相加和相減相加相減ei1eoRRRRRei3ei4ei2ei1eoRRRei2R66§3.3.3 對數和反對數對數反對數ReieoeoeiR電晶體共基極電流放大倍數三極管基極-射電極間的反向飽和電流電子電荷67§3.3.4 對數、反對數變換電路的應用反對數對數對數反對數對數對數對數反對數乘法乘方除法68§3.3.5信號數學運算小結電阻、電容、半導體器件等電子元件，是實現信號數學運算的基本器件；運算放大器的特性為實現信號的數學運算提供了方便的技術基礎；信號的數學運算均可通過基本器件和運算放大器的組合來實現。69§3.4本章小結雖然電傳感器將非電物理量轉換為電物理量，但仍然需要將非電壓型物理量調理成電壓型物理量；電阻、電容、運算放大器既是基本的調理器件，又是信號數學運算的基本器件?，F代測量技術70第四章 信號的傳輸程曉舫中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系現代測量技術71§4信號的傳輸§4.1概述§4.2信號的傳輸§4.3干擾§4.4本章小結現代測量技術72§4.1概述怎樣傳輸電信號？流動：通過信號自身的運動，從一處到達另一處波動：通過第三方不斷接替，使信號從一處到達另一處哪些電信號能夠被傳輸能量型信號：電壓、電流、電荷參數型信號：電阻、電容、電感現代測量技術73§4.1概述電信號傳輸介質流動：有線式傳輸電纜：可用來傳輸電荷/電流光纜：可用來傳輸光波動：無線式傳輸空間：電磁波電信號傳輸形式模擬式：直接傳輸。數字式：對信號首先編碼，然後傳輸?，F代測量技術74§4.2信號的傳輸§4.2.1傳輸介質§4.2.2有線傳輸§4.2.3無線傳輸§4.2.4小結現代測量技術75§4.2.1傳輸介質電纜電阻值：0.033歐姆/米；電容值：30pF/米工作頻帶窄、傳輸速率低、保密性能差光纜工作頻帶寬、傳輸速率高、保密性能好空間工作頻帶受限、傳輸距離大、保密性能差現代測量技術76§4.2.2有線傳輸電纜因傳輸引起的信號失真分析模型相對失真評價eoeirlcrrccll現代測量技術77§4.2.2有線傳輸電纜改善傳輸線路電阻變化引起的信號失真技術1：電路環(huán)路傳輸法改善機制1374-20mA電流轉換電路80V傳輸系統用電源數字式電流錶熱電偶中央控制室4-20mA的電流環(huán)路改善技術：提高測量端電壓傳感端作電流信號轉換處理現代測量技術78§4.2.2有線傳輸電纜改善傳輸線路電阻變化引起的信號失真技術2：數字信號傳輸法改善機制：建立在有/無脈衝的機制上。只要能檢測出脈衝的有/無，即使脈衝的大小和精確形狀受到傳輸介質的嚴重損害，也不會影響到數字傳輸系統的精度。數字傳輸例：電報。優(yōu)點：可搭載傳輸，如電力網、電話網等。放大器A/D轉換器控制門信號傳輸解碼器編碼器D/A轉換器模擬輸入模擬輸出編碼方式：脈寬頻率現代測量技術79§4.2.2有線傳輸光纜傳輸系統保密評價：不是光纖發(fā)生故障而進入光纖是十分困難的?？垢蓴_評價：光纖不會受到來自諸如閃電或電源開關的電磁干擾的影響。安全評價：光纖不會產生火花。例：光纜可放在天然氣管道中。傳輸距離：幾米至30公里。電/光轉換光/電轉換光纜傳輸模/數信號模/數信號現代測量技術80§4.2.3無線傳輸空間調頻/調頻（FM/FM）式信號傳輸系統第一次調頻轉換：電壓/頻率第二次調頻增頻：低頻/射頻調製解調現代測量技術81400Hz70kHz560Hz400Hz560Hz70kHz560Hz調諧400Hz調諧70kHz調諧6Hz截止8Hz截止1050Hz截止電抗調製器調頻式接收機射頻振盪器倍頻器求和功放線性混頻器帶通濾波器數據機低通濾波器感測器副載波振盪器模擬信號1182……………接收天線發(fā)射天線現代測量技術82電壓/頻率轉換

電源公共端輸入電流輸入電壓基準電壓R2R1R1R3電壓微調積分器定時基準精密電荷分配器脈衝輸出電路電源R1R1原理：積分電容器的充電速度與積分器的輸入信號成正比，積分器的輸出與一門限電壓相比，一旦超出門限，便產生一面積精確已知的脈衝。於是，一固定的電壓便產生與其成正比的一輸出脈衝系列。現代測量技術83頻率/電壓轉換失調電壓調整濾波電容電流放大器自適應式濾波器精密電荷分配器比較器頻率輸入參考輸入匯流點滿刻度調整滿刻度微調輸出原理：頻率電壓從比較器輸入，電容器將交替地由精密參考電壓充電並通過下一級放大器的匯流電放電。每一個充電/放電週期都有固定數量的電荷受到控制。輸入頻率越高，流入匯流點的平均電流就越大。然後再有電流放大器的回饋電阻完成電流/電壓轉換?，F代測量技術84調幅及解調解調器調製器載波振盪器交流放大器低通濾波器低頻模擬信號載波高頻信號載波信號傳輸低頻模擬信號解調高頻信號同步解調現代測量技術85§4.2.4小結傳輸的實質是移動、本質是能量流動：電流；波動：頻率電信號傳輸模擬式：有損耗，影響信號精度；數字式：有損耗，但不影響信號精度。傳輸介質與電磁有關的介質：電纜、空間與電磁無關的介質：光纜傳輸調理數字調理；頻率調理；電光調理?，F代測量技術86§4.3干擾§4.3.1概述§4.3.2干擾的產生和耦合的一般形式§4.3.3傳導干擾的耦合和抑制§4.3.4共阻抗干擾的耦合和抑制§4.3.5電場干擾的耦合和抑制§4.3.6電感干擾的耦合和抑制§4.3.7小結現代測量技術87§4.3.1概述干擾形成的三要素干擾源自然干擾：宇宙、大氣放電、大氣熱輻射、靜電放電電器設備干擾：放電、電路開關、脈衝振盪、整流、電路缺陷耦合通道傳導：經導線直接耦合到電路中——熱電偶共阻抗：兩個電路擁有公共阻抗時電場：電壓形式的干擾波，經由電場耦合到電路中互感：電流形式的干擾波，經由磁場耦合到電路中被干擾電路現代測量技術88§4.3.2干擾的產生和耦合的一般形式自然干擾宇宙干擾頻率：幾十兆到一、二百兆赫茲電平：1/10微伏大氣放電頻率：幾千赫茲以上，準脈衝型電平：破壞力極大大氣熱輻射頻率：幾十兆赫茲以內電平：1/100伏-100微伏的數量級現代測量技術89§4.3.2干擾的產生和耦合的一般形式電器設備干擾放電干擾電暈放電：15kHz-400MHz，主要對低頻產生影響輝光（氣體）放電：超高頻，幾十微伏到幾十毫伏弧光（金屬霧）放電：0.15-150MHz，100-1000微伏火花放電：0.15-150MHz，幾百-幾千微伏電器開關通斷干擾電流上升時間*傳輸波形的通頻帶寬=0.5-1.0干擾電平隨頻率降低而減少工頻干擾射頻干擾現代測量技術90§4.3.2干擾的產生和耦合的一般形式耦合的一般形式干擾耦合通過公共阻抗，由回路1耦合到回路2。干擾抑制降低公共阻抗增加回路1或回路2的阻抗Z12Z1Z2V1V2I2I1現代測量技術91§4.3.3傳導干擾的耦合和抑制傳導干擾抑制干擾去偶防止導線拾取干擾使導線遠離干擾電源線去偶濾波去偶傳導干擾耦合電路V1例：導線耦合電源線耦合現代測量技術92§4.3.4共阻抗干擾的耦合和抑制共阻抗耦合共阻抗干擾抑制減小共阻抗電阻型阻抗電阻率小的導線減小導線長度增加導線截面積電感型阻抗直線增大磁阻電容型阻抗減小面積增大距離vszzcis現代測量技術93電路2電路1公共地線電阻地線電流1地線電流2電路1對地電壓電路2對地電壓地電流流經公共地線阻抗的耦合共阻抗干擾——接地線接地線公共阻抗耦合機制地線電流1和2流經地線公共阻抗，電路1的地電位被電路2流經公共地線阻抗的電流所調製。抑制接地線公共阻抗儘量縮短並加粗地線，以降低公共地線阻抗?，F代測量技術94電源內阻公共線路阻抗電源內阻及公共線路形成的耦合電路1電路2共阻抗干擾——電源內阻電源輸出阻抗耦合機制電路1的電源電流的任何變化都會電路2的電源電壓。抑制電源輸出阻抗將電路2的電源引線靠近電源輸出端。採用穩(wěn)壓源降低電源內阻?，F代測量技術95ACBZoZoZoZLZLVsZLVLZcViVib輸出電路的串擾共阻抗干擾——電路串擾輸出電路串擾抑制串擾減小輸出電路共阻抗增加輸出阻抗和負載阻抗：B上的干擾電壓：A上的干擾電壓：輸出電路共阻抗：輸出阻抗：負載阻抗現代測量技術96§4.3.5電場干擾的耦合和抑制電場耦合耦合機制電路g由Vg形成的電場通過電容Cj耦合到阻抗Zs上。電場耦合抑制抑制耦合電容減小輸入阻抗VgSgCjZsVs電場耦合現代測量技術97§4.3.6電感干擾的耦合和抑制電感耦合載流導線載流線圈耦合機制磁場穿過回路產生感應電壓磁場與磁場互感產生耦合電壓抑制互感干擾電路遠離干擾線絞合減少接收回路面積減小角度

igMV磁場穿過閉合回路互感耦合現代測量技術98§4.3.7小結干擾有自然干擾和電器設備干擾，干擾頻率和電平有不同的跨度干擾耦合發(fā)生在公共阻抗的存在上抑制干擾的方式有電器元件本身的設計遠離干擾現代測量技術99自身設計各級電路的連接導線應盡可能短，高頻電路尤應注意。高頻電路應儘量避免平行排列導線。儘量避免使各級電路交叉排列佈置。儘量使各級電路自成回路。各級電路採用一點接地或就近接地，大電流用地線和小電流用地線應分別設置。工作頻率相同的電路應相隔遠些。產生電磁場的元件，在佈置時應相互垂直、遠離或加以遮罩。處於強磁場中的地線不應成閉合回路。電源供電線應靠近地線並平行排列佈置，以增大電源濾波效果?，F代測量技術100§4.4本章小結能量型信號才能夠被傳輸信號傳輸前的處理有：模擬和數字傳輸的方式有：流動和波動傳輸的介質：有線和無線傳輸的調理：數字、頻率、光電干擾無所不在，通過公共阻抗耦合抑制干擾：元件設計、遠離干擾現代測量技術101第五章信號的指示和記錄程曉舫中國科學技術大學工程科學學院熱科學和能源工程系現代測量技術102第五章信號的指示和記錄§5.1 概述§5.2 電壓表和電位差計§5.3 電氣機械伺服式記錄儀§5.4 光學示波與記錄§5.5 陰極射線式示波與記錄§5.6 光門/熱敏/靜電陣列記錄器§5.7 數字式示波與記錄§5.8 磁性介質記錄/複製器§5.9 匯流排§5.10 本章小結現代測量技術103§5.1 概述被記錄的信號性質：電壓型物理量顯示/記錄本質：必須“眼有所見、耳有所聞”顯示/記錄介質光線型（眼有所見型）自發(fā)光：射線（示波）反射光：痕跡記錄（筆、光敏、熱敏、靜電）位移型（眼有所見型）指示表語言型（耳有所聞型）？物理量轉換電/光轉換、電/力轉換、電/熱轉換、電/聲轉換現代測量技術104採樣定理為了能從採樣輸出中恢復輸入信號，必須用比輸入信號週期的1/2還要短的週期採樣，這就是採樣定理。當決定採樣週期後，不能滿足採樣定理的輸入信號中的高頻成分必須用低通濾波器濾除?，F代測量技術105§5.2 電壓表和電位差計電/力轉換器——D’Arsonval表頭電動機原理力平衡原理現代測量技術106§5.2 電壓表和電位差計電位差計乾電池滑線電阻絲檢流計被測電壓尺規(guī)emesl基本型電位差計乾電池檢流計em實用型電位差計標準電池測量校準手動平衡式電位差計現代測量技術107§5.2 電壓表和電位差計數字電壓表

高端

低端

精密參考電壓A/D轉換器數字顯示

交流變換器

交流衰減器

直流衰減器

電阻變換器

分流器BCD輸出IEEE-488介面交流

交流

直流

直流

電阻

電阻

電流

輸入

數字式萬用