第一章电子测量与计量概述讲解.ppt

电测与计量 第一章 绪论 * * * 测量标准的传递 自上而下逐级传递 * * 测量基准的权威性和相对性 基准的权威性 基准的理论定义严格、制作工艺技术最先进。 原器标准 基准自身会随时间、地点、环境条件而变化，甚至会损坏、失传。 原子标准——不随时间变化、不会变质、失传 基准的相对性 认识的局限性、科学技术发展水平的局限性 一个时期的测量基准只能反映当时“最先进”的水平 例：以太阳为基准，时间测量的精确度1天内可达到1秒钟。而目前铯原子钟的计时精确度在三百万年内也不超过1秒。 * * 现代测量的特点 范围扩大：包括电量和非电量的测量 电量——直接利用电子测量仪器进行测量 非电量——首先转换成电量，然后进行电量测量 许多物理量都可以通过一定传感器变换成电信号，然后利用电子学方法进行测量。 手段、方法：利用各种电子测量仪器 普遍使用计算机，构成自动测试系统 * * 三、电子测量 广义定义：利用电子技术以确定被测对象的量值而进行的实验过程。 狭义定义：电子测量指的是在电子学中测量有关“电”的量值，包括以下几个方面： 电流、电压、功率等电能量的测量 信号的特性及所受干扰的测量，例如 信号波形、失真度、脉冲参数、频率特性、频谱特性 元件和电路参数的测量 电阻、电感、电子器件的参数 频率响应、品质因数、相位移、 延时、衰减等电路参数 * * 电子测量的方法 现代测试技术的一个明显特点是采用电测法，包括对电量和非电量的测量。 测试系统通常组成： 被测 对象 输入装置 中间变换 装置 输出装置 电量 非电量 电信号 电信号 * * 测试系统各环节的作用 输入装置——关键部件是传感器 将力、加速度、压力、流量、温度、噪声等非电量转换成电量，例如，金属应变片式压力传感器 中间变换装置 实现电信号的变换，如放大、整流、滤波、鉴频、鉴幅、调制、解调 输出装置 各种指示仪表，记录仪，显示器等 在这门课中，主要讨论电量的测量 * * 被测对象可按有源量或无源量划分为两大类 有源量的测量 无源量的测量 * * 电子测量的特点 测量范围宽、量程广 例如频率测量：覆盖直流及 10-4~100GHz的交流信号 电压测量：可覆盖 10-9~ 106V 的范围 测量准确度高 例如频率测量，误差可达到10-15的量级；电压达到10-9的量级 测量速度快 信号的传输和处理容易，可实现自动测量、遥测 易于与计算机接口，信息处理能力强 A/D D/A GPIB RS-232 CAN USB Ethernet A/D变换速度 103~ 109 次/s * * 电子测量的应用 科学研究——自然科学来源于实验科学 社会生产——测控系统已渗透于工农业生产各个领域 日常生活 信息技术的基础产业 与计算机技术结合 * * 四、检测系统的特性 用一些指标来描述检测系统的特点，这些指标统称为检测系统的特性，也可称为系统的特性指标。 通常用输入－输出关系描述检测系统的特性 输入信号可以是不随时间变化的（静止的），或随时间非常缓慢变化的，此时系统表现出来的特性，称为静态特性 输入信号还可以是随时间快速变化的，此时系统表现出来的特性，称为动态特性 * * 系统的静态特性指标 基本参数 测量范围、量程 零位（零点） 灵敏度 分辨力、分辨率 漂移：时飘、温飘 古－p81 质量指标 迟滞 重复性 线性度 准确度——精度 可靠性 输入、输出阻抗 要求：了解、掌握各个指标的定义、计算方法 * * 系统的动态特性指标 1、系统动态特性的数学模型 时域模型——微分方程 复频域模型——传递函数 * * 系统的静态特性指标（续） 频域模型——频率响应函数 上式可写为 A(ω) 称为系统的幅频特性； φ(ω)称为系统的相频特性。二者共同构成了系统的频率特性。 * * 2. 系统动态特性的研究方法 时域法——研究系统在不同信号作用下的响应 t x t x t t x 阶跃 线性 周期 脉冲 频域法——研究在不同周期信号作用下的频率响应 * * 2. 系统动态特性的研究方法（续） 时域测试 示波器 时间常数、上升时间、响应时间、超调量等 频域测试 频谱仪 固有角频率、工作频带、相位角 数据域测试 逻辑分析仪 离散系统的特性分析 * * 3. 研究测试系统的特性的目的 评价已有测量系统的性能 考核试制的仪器或系统是否合格 针对特定的测量要求，提出对测量仪器或系统的要求 通过对未知系统的测试，掌握其特点和规律 * * 五、