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1、u1.1 测量与计量u1.2 电子测量的内容与特点u1.3 电子测量的方法u1.4 电子测量仪器u1.5 电子测量技术与仪器发展24u测量n测量指通过实验的方法对所研究的客观事物取得定量数据的过程。n该过程往往需采用专门仪器或设备，将被测对象与已知同类单位进行直接或间接比较，以取得相关数值和对应单位共同表示的客观结果。n测量是用量值来描述和揭示客观世界的重要手段n量值是指由一个数乘以测量单位所表示的约定量的大小。u计量的定义n计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。n计量是一种特殊形式的测量，它把被测量与国家计量部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定合格与否，并给出具
2、有法律效力的检定证书，以保证单位的统一和量值的准确可靠。n计量的目的就是为使在不同的地方用不同的手段测量同一量时，所得的结果一致。56n是指在世界范围内统一单位，便于国际交往、沟通和比对n指所获得的量值可以溯源到基准；n可用立法和行政手段来保障各计量内容的实现。u计量单位是计量学的基础内容。u计量单位是有明确的定义和名称并赋予其数值为1的一个固定量,是用以量度同类量大小的标准量。u国际单位制由基本单位、导出单位和辅助单位构成一个完整体系。 u1954年第十届国际计量大会决定采用米、千克、秒、安培、开尔文和坎德拉六种单位。u1971年第十四届国际计量大会增加物质的量单位摩尔(mol)u国际单位制
3、词头表示单位增大或缩小的十进倍数 7u计量基准n能够复现、保存和传递量值,并经国家法定,作为统一全国量值最高依据的计量器具,称为计量基准器,简称计量基准。n基准用当代最先进的科学技术和工艺水平,以最高的准确度和稳定性建立起来,专门用以规定、保持和复现物理量计量单位。n在实际工作中,基准代表法定计量单位,直接涉及各种测量过程的精确程度,因此具有权威性和法制性。n根据基准的地位、性质和用途,基准通常又分为国家基准、副基准和工作基准。89一级一级：主基准：主基准( (国家级国家级: :中国计量研究院中国计量研究院) )二级二级：副基准（省、市级计量局）：副基准（省、市级计量局）三级：三级：工作基准（
4、县、市级计量局工作基准（县、市级计量局）实际应用仪表实际应用仪表 量值溯源 量值传递国际计量局国际计量局比对比对-同级仪表同级仪表比较一致性。比较一致性。校准校准-高级仪高级仪表校准低级仪表表校准低级仪表。检定检定-法定计量法定计量部门评定低一等级部门评定低一等级仪表是否合格。仪表是否合格。u量值传递n通过对测量器具的校准(检定),将国家测量标准所复现的单位量值通过各等级测量标准传递到工作测量器具的活动,以保证被测对象的量值准确一致。u量值溯源n通过连续的比较链,使测量器具测得的量值能够与国家测量标准或国际测量标准联系起来10u检定n由法定计量技术机构确定并证实测量器具是否完全满足规定要求而做
5、的全部工作u校准n在规定的条件下,为确定测量仪器所指示的量值或实物量具、标准物质所代表的量值与对应的测量标准所复现的量值之间关系的一组操作u比对n在规定的条件下,对相同准确度等级的同种测量标准或工作测量器具之间的量值进行的比较1112表源源表源表变换器表校准发生器校准变换器校准测试仪器标准仪器标准仪器标准仪器13表发生器表变换器表校准发生器校准变换器校准测试仪器标准仪器标准仪器标准仪器激励源发生器测试仪器标准仪器转换表发生器转换表变换器测试标准测试标准M1M2是指通过实验获取客观事物定量信息的过程。它是把待测未知量与同类已知的标准单位量进行比较,以获得待测量的量值,认为被测量的真实数值是客观存
6、在的。是用法定标准的已知量与同类的受检仪器(未知量)进行比较,这时的标准量和体现标准量的计量器具是准确的、法定的,计量是为检定仪器进行的一种测量。14u测量与计量都是比较过程,只是比较对象、误差源不同。为了保证测量结果的准确性,必须定期对在测量中使用的仪器进行检定和校准,即计量。u测量发展的客观需要才出现了计量，测量是计量应用的重要途径。u计量的任务是确定测量结果的可靠性。 u计量是测量的基础和依据。u没有测量,就没有计量；没有计量,测量将失去意义1517 n广义：凡是利用电子技术进行的测量n狭义：在电子学中测量有关电的量值( (二次表二次表) ) 电子测量仪器传感器电 量非电量( (一次表一
7、次表) )18u电能量的测量n各种频率和波形的电压电流电功率等u电信号特性及所受干扰的测量n信号的波形和失真度、频率、相位、调制度u电路元件参数的测量n电阻、电容、电感、阻抗、品质因数、电子器件的参数u电子设备性能的测量n增益、衰减、灵敏度、延时、频率特性和噪声指数u信息的测量n如软件协议测量、硬件故障振荡等的测量19u频率范围宽 u量程范围广 u测量准确度高 u测量速度快 u易于实现遥测和测量过程的自动化u易于实现仪器小型化 20u频率范围宽 电子测量中所遇到的测量对象，其频率覆盖范围极宽，低至106 Hz以下，高至1012 Hz 以上。 当然，不能要求同一台仪器能在这样宽的频率范围内工作,
8、通常根据不同的工作频段采用不同的测量原理， 使用不同的测量仪器。21u量程范围广 量程是测量范围的上、下限值之差或上、下限值之比。 例如，地面上接收到的宇宙飞船自外太空发来的信号功率低至10-14 W 数量级， 而远程雷达发射的脉冲功率可高达108 W， 两者之比为11022。 一般情况下， 使用同一台仪器， 同一种测量方法， 是难以覆盖如此宽广的量程的。22u测量准确度高 就整个电子测量所涉及的测量内容而言，测量结果的准确度是不一样的,有些参数的测量准确度可以很高。 例如，对频率和时间的测量准确度可以达到10 15的数量级，这是目前在测量准确度方面达到的最高指标，而长度测量的最高准确度为10
9、8数量级。 23u测量速度快 由于电子测量基于电子运动和电磁波的传播，加之现代测试系统中高速电子计算机的应用，使得电子测量无论在测量速度还是在测量结果的处理和传输上都可以以极高的速度进行，这也是电子测量技术广泛应用于现代科技各个领域的重要原因。24u易于实现遥测和测量过程的自动化 电子测量依据的是电子的运动和电磁波的传播，因此可以将现场各待测量转换成易于传输的电信号，用有线或无线的方式传送到测试控制台(中心)，从而实现遥测和遥控。这使得对那些远距离的、 高速运动的或其他人们难以接近的地方的信号进行测量成为可能。25u易于实现仪器小型化 电子测量本身是电子学科一个活跃的分支，电子科学的每一项进步
10、都非常迅速地在电子测量领域得到体现。 电子计算机尤其是功耗低、体积小、处理速度快、可靠性高的微型计算机的出现，和微电子器件集成度的不断提高，给电子测量理论、 技术和设备带来了新的革命。u电子测量的一系列特点,使它广泛应用于自然科学的一切领域。 u信息社会三大支柱n测量技术获取信息n通信技术传递信息n计算机技术处理信息u测量是信息的技术(测控技术,先要测才能控)u测量水平的高低可以反映出一个国家科学技术发展的状况。2628 29 n直接测量是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。n比如用电压表测量晶体管的工作电压，用欧姆表测量电阻阻值，用计数式频率计测量频率等。n直接测量的特点是不需要对被
11、测量与其他实测的量进行函数关系的辅助运算，因此测量过程简单、迅速，是工程测量中广泛应用的测量方法。30n间接测量是利用直接测量的量与被测量之间的函数关系(可以是公式、曲线或表格等),间接得到被测量量值的测量方法。 nI = UR nP=UIn间接测量费时、费事，常在直接测量不方便，或间接测量的结果较直接测量更为准确，或缺少直接测量仪器等情况下使用。31n兼用直接测量与间接测量的方法n当某项测量结果需用多个未知参数表达时， 可通过改变测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。u时域测量n指对以时间为自变量的电信号的测量。n例
12、如：用示波器观察脉冲信号的上升沿、 下降沿、平顶降落等脉冲参数以及动态电路的暂态过程等。u频域测量n指对以频率为自变量的电信号的测量n例如：用频谱分析仪分析信号的频谱和测量放大器的幅频特性、相频特性等。32u调制域测量n测量信号的频率值与时间的关系n这种方法非常适合测量定时信号、相位编码信号或频率编码信号，尤其在军事电子测量领域有极其重要的意义。u数据域测量n测试数字量的逻辑状态随时间变化而变化的特性n数据域测量也称为逻辑量测量，主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状态进行测量33u随机测量n对各类随机的噪声信号、干扰信号的测量n随机测量又叫做统计测量， 主要是对各类噪声信号进行动态测
13、量和统计分析。 这是一项较新的测量技术， 尤其在通信领域有着广泛应用。343537n指用于检测或测量一个量,或为达到测量目的而提供的测量器具,包括各种指示式仪器、比较式仪器、记录式仪器、信号源、稳压电源及传感器等。n利用电子技术构成的测量仪器u准确度u稳定性u灵敏度u线性度u动态特性3839u准 确 度 是 仪 器 测 量 值 与“真实”值的接近程度。u仪器按确定标准校准,准确度是仪器测量值与标准接近程度的度量。 u例：如果温度计显示水的冰点为 10C,那么它的准确度极差。准确度“多真?”40u仪器在规定的时间区域内，其他外界条件恒定不变的情况下，仪器示值变化的大小。 u例：如果温度计第一次读
14、出31C,下一次读出32C。这是极不稳定的,也是不准确的(合格,然后超差), 不能相信它的读数。 稳定度“多稳定?”“多经常?”41u灵敏度是测量仪器对被测量变化的敏感程度。u一般定义为测量仪表指示值增量与被测量增量之比。灵敏度“多小?”42u分辨率是仪器能检测到的被测特性最小变化。u定义为测量仪表所能分辨的被测量的最小变化量与对应量程之比。u如果实际温度上升 0.1C,而温度计仍读出 30C,那么该温度计就不能分辨 0.1 的变化分辨率“多细?”43u线性度是测量仪表的输入、 输出特性之一，表示仪表的输出量(示值)随输入量(被测量)变化的规律。u如果仪器对被测特性的相同变化有同一的响应,仪器
15、就是线性的。线性度EoutEin噪声线性区压缩“多一致?”44u测量范围是仪器可检测和显示的被测量量值。u能用温度计测量冷的和热的液体温度吗？还是只能测体温范围？ u显示范围不需要与仪器的测量范围相同。测量范围“多大?”45主标准副标准工作标准标准层次最终标准传递标准日常使用溯源能力标准必须具有溯源能力标准“与谁比较？”u公认的比对量器。 u信号发生器 u电压测量仪器 u频率、时间测量仪器 u示波器u频谱分析仪 u逻辑分析仪 4648模拟式仪器 模拟仪器的基本结构是电磁机械式的，利用电磁技术将被测电磁量转换为指针的偏转角，再通过角位移在标尺位置上来显示测量结果。 数字化仪器 数字化仪器将模拟信
16、号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出测量结果，具有快速响应和较高准确度的测量特性。 49测试模块测试模块或信号源或信号源u这类仪器内置微处理器，既能进行自动测试又具有一定的数据处理能力，可以取代部分脑力劳动。50uVI，Virtual Instruments是检测技术与计算机技术和通信技术有机结合的产物。它是美国国家仪器(NI,National Instruments)公司于1981年提出的个人仪器(Personal Computer Instrument)的基础上发展起来的。u虚拟仪器是指在通用计算机上添加一层软件和一些硬件模块,使用户操作这台通用计算机就像操作一台真实的仪器一样。
17、虚拟仪器技术强调软件的作用,提出了“”的概念。 智能化智能化 模块化模块化 虚拟化虚拟化网络化网络化 发展方向发展方向 智能仪器智能仪器 程控仪器程控仪器-自动测试系统自动测试系统虚拟仪器虚拟仪器 主要形式主要形式软硬兼施软硬兼施 多功能多功能 高精度高精度自动化自动化 改进方向 特点特点 全由硬件组成全由硬件组成 功能单一固定功能单一固定 精度较低精度较低 人工操作人工操作 51是用量值来描述和揭示客观世界的重要手段,所谓量值是指由一个数乘以测量单位所表示的约定量的大小是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。u计量主要有三个特征:统一性、准确性和法制性u计量基准有三类:国家基准、副基准、工作基准u量值传递就是通过对计量器具的检定和校准，将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计量标准传递到工作计量器具，以确保量值的准确和一致。52u没有测量,就没有计量;没有计量,测量将失去意义u电子测量的内容包括:电能量测量,电信号特性测量,电路元器件参数测量,电子设备性能的测量,信息的测量。u电子测量的特点:测量频率范围宽,测量量程广,测量准确度高,测量速度快,可实现遥测和测量过程的自动化,易于实现仪器小型化。u按被测量的特性分为时域测量，频域测量，调制域测量，数据域测试，随机域测量。u电子测量仪器发展经历了四个阶段:模拟仪器、数字化仪器、智能仪器和虚拟仪器。53
