电子测量第12课时ppt课件

1、第第1章章 绪绪 论论 课程简介课程简介一、课程性质一、课程性质 是电类专业重要是电类专业重要的专业根底课。包括电子丈量的根本原的专业根底课。包括电子丈量的根本原理、误差实际与数据处置、主要电子仪理、误差实际与数据处置、主要电子仪器的任务原理、性能目的、电参数的测器的任务原理、性能目的、电参数的测试方法，该领域的最新开展等。电子丈试方法，该领域的最新开展等。电子丈量技术综合运用了电子、计算机、通讯、量技术综合运用了电子、计算机、通讯、控制等技术。控制等技术。 二、教学目的二、教学目的经过本课程的学习，使学生掌握常用经过本课程的学习，使学生掌握常用的电子丈量仪器的根本原理和运用方法，的电子丈量仪

2、器的根本原理和运用方法，获得有关电子丈量与仪器方面的根本技获得有关电子丈量与仪器方面的根本技艺和运用才干，为学习后续课程的学习、艺和运用才干，为学习后续课程的学习、从现实践任务和研发任务打下根底。从现实践任务和研发任务打下根底。1/13第第1章章 绪绪 论论 三、主要内容三、主要内容 1 1丈量误差实际与数据处置丈量误差实际与数据处置2 2信号发生器与电子示波器的构造及任务原理信号发生器与电子示波器的构造及任务原理3 3频率和时间丈量频率和时间丈量 4 4相位差丈量相位差丈量 5 5电压丈量电压丈量6 6阻抗丈量阻抗丈量 四、教学重点四、教学重点波形测试、时间频率、电压、集中参数丈量仪器以及信

3、波形测试、时间频率、电压、集中参数丈量仪器以及信号发生器的原理、性能及运用。号发生器的原理、性能及运用。2/13第第1章章 绪绪 论论 五、学习方法五、学习方法本课程的学习方法，预习教材、上课听讲、课后复习、本课程的学习方法，预习教材、上课听讲、课后复习、练习、作业的方式进展。留意提出问题，分析问题，处理练习、作业的方式进展。留意提出问题，分析问题，处理问题的过程，经过学习本课程，除了掌握常用电子丈量仪问题的过程，经过学习本课程，除了掌握常用电子丈量仪器的根本原理和运用方法外，更重要的是对科学思想方法器的根本原理和运用方法外，更重要的是对科学思想方法及创新精神的培育。及创新精神的培育。六、检测

4、要点六、检测要点误差根本知识，信号发生器，示波器，电子计数器，误差根本知识，信号发生器，示波器，电子计数器，电子电压表，交流电桥等的组成原理及有关计算。电子电压表，交流电桥等的组成原理及有关计算。3/13第第1章章 绪绪 论论 七、考核方法七、考核方法本课程方案课时本课程方案课时48学时学时3个学分，其中实际课个学分，其中实际课38课时，课时，实验课实验课10课时。采用百分计的方法进展考核。课时。采用百分计的方法进展考核。期平得分实际考试分期平得分实际考试分60%实验得分实验得分20%平常分平常分实际考试采用闭卷方式，实际考试采用闭卷方式，“识记、识记、“领会、领会、“简单运用简单运用、“综合

5、运用四个层次的试题在试卷中所占的分数比例综合运用四个层次的试题在试卷中所占的分数比例依次约为：依次约为：30%、40%、20%、10%。试题的难度可分为：容易，中等偏易，中等偏难，难；试题的难度可分为：容易，中等偏易，中等偏难，难；它们在试卷中所占分数比例依次大致为：它们在试卷中所占分数比例依次大致为：20%、40%、30%、10%。平常分总分为平常分总分为20分，进展倒扣分，规范为：分，进展倒扣分，规范为：每迟到一次扣每迟到一次扣1分；旷课一次扣分；旷课一次扣5分；缺交作业一次扣分；缺交作业一次扣2分。分。 4/13第第1章章 绪绪 论论 第第 1章章 绪绪 论论 本章主要内容本章主要内容1

6、.1 电子丈量电子丈量 1.2 电子丈量的内容和特点电子丈量的内容和特点1.3 电子丈量的普通方法电子丈量的普通方法 1.4 电子丈量仪器概述电子丈量仪器概述本章要点本章要点 1、电子丈量的意义、内容、特点；、电子丈量的意义、内容、特点；2、电子丈量的方法、分类。、电子丈量的方法、分类。5/13第第1章章 绪绪 论论 1.1 电子丈量电子丈量一、丈量一、丈量 1丈量的意义丈量的意义消费、生活离不开丈量，消费、生活离不开丈量，科学实验离不开丈量，科学实验离不开丈量，分开丈量就不会有真正的科学。分开丈量就不会有真正的科学。没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学，没有显微天文学，没有显微镜就没有细胞

7、学，镜就没有细胞学，没有指南针就没有没有指南针就没有航海事业航海事业 6/13第第1章章 绪绪 论论 2、丈量的定义、丈量的定义丈量是为了确定被测对象的量值而进展的实验过程。丈量是为了确定被测对象的量值而进展的实验过程。丈量结果丈量数值丈量单位丈量结果丈量数值丈量单位3、丈量的内涵、丈量的内涵 丈量对象：被测客体中的相应的量值信息。丈量对象：被测客体中的相应的量值信息。 丈量目的：从被测对象获得一个定量的认识。丈量目的：从被测对象获得一个定量的认识。 丈量过程丈量过程: 经过实验去认识对象的过程。经过实验去认识对象的过程。 丈量方法：比较；丈量方法：比较； A. 直接比较直接比较 B. 间接比

8、较间接比较 丈量规范：同类知单位。丈量规范：同类知单位。 丈量结果：最终能表示给丈量主体丈量结果：最终能表示给丈量主体(人人)。7/13第第1章章 绪绪 论论 3、广义丈量的定义广义地讲，丈量不仅对被测的物理量进展定量的丈量，而且还包括对更广泛的被测对象进展定性、定位的丈量。例如缺点诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。而丈量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布等。 广义丈量原理可以从信息获取过程来阐明，包括信息的感知和信息识别两个环节。 8/13第第1章章 绪绪 论论 二、电子丈量二、电子丈量1 广

9、义上的定义是用电子丈量仪器进展的丈广义上的定义是用电子丈量仪器进展的丈量都称为电子丈量。量都称为电子丈量。2 从狭义来讲，电子丈量是指利用电子丈量从狭义来讲，电子丈量是指利用电子丈量仪器来丈量电的量值。仪器来丈量电的量值。 电子丈量除对各种电量、电信号及电路元器电子丈量除对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进展丈量外，还可经过各种敏感件的特性和参数进展丈量外，还可经过各种敏感器件和传感安装对非电量进展丈量，而且往往更器件和传感安装对非电量进展丈量，而且往往更加方便、快捷、准确，有时是用其他丈量方法所加方便、快捷、准确，有时是用其他丈量方法所不能替代的。不能替代的。9/13第第1章章 绪绪

10、 论论 1.2 电子丈量的内容和特点电子丈量的内容和特点 一、电子丈量的内容一、电子丈量的内容电子丈量的内容很多，大约分为四大类：电子丈量的内容很多，大约分为四大类：1电能量丈量：包括电压、电流、功率等的丈量。电能量丈量：包括电压、电流、功率等的丈量。2电信号特性丈量：包括波形、频率、周期、相位、电信号特性丈量：包括波形、频率、周期、相位、失真度、调幅度、调频指数及数字信号的逻辑形状等的丈量。失真度、调幅度、调频指数及数字信号的逻辑形状等的丈量。3电路元件参数丈量：包括电阻、电感、电容、阻抗、电路元件参数丈量：包括电阻、电感、电容、阻抗、质量因数及电子器件的参数等的丈量。质量因数及电子器件的参

11、数等的丈量。4电子设备的性能丈量：包括增益、衰减、灵敏度、电子设备的性能丈量：包括增益、衰减、灵敏度、频率特性、噪声指数等的丈量。频率特性、噪声指数等的丈量。10/13第第1章章 绪绪 论论 二、电子丈量的特点二、电子丈量的特点与其他丈量方法和丈量仪器相比，电子丈量具有以下特与其他丈量方法和丈量仪器相比，电子丈量具有以下特点：点： 1丈量频率范围宽丈量频率范围宽10-6Hz1012Hz2丈量的量程宽丈量的量程宽量程是丈量范围，例如，地面上接纳到的宇宙飞船自外量程是丈量范围，例如，地面上接纳到的宇宙飞船自外空发来的信号功率，低到空发来的信号功率，低到10-14 W数量级，而远程雷达发射数量级，而

12、远程雷达发射的脉冲功率，可高达的脉冲功率，可高达108W以上，两者之比为以上，两者之比为1 1022。11/13第第1章章 绪绪 论论 3丈量准确度高低相差悬殊丈量准确度高低相差悬殊有些参数的丈量准确度可以很高，而有些参数的丈量准有些参数的丈量准确度可以很高，而有些参数的丈量准确度却又相当低。例如，对频率和时间的丈量准确度，可到确度却又相当低。例如，对频率和时间的丈量准确度，可到达达1013 1014的量级。而质量因数的量级。而质量因数Q值和电场强度的丈值和电场强度的丈量准确度，只需量准确度，只需101量级。量级。4丈量速度快丈量速度快 由于电子丈量是基于电子运动和电磁波的传播，加之现由于电子

13、丈量是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运用，使得电子丈量无论在代测试系统中高速电子计算机的运用，使得电子丈量无论在丈量速度，还是在丈量结果的处置和传输，都可以以极高速丈量速度，还是在丈量结果的处置和传输，都可以以极高速度进展。度进展。12/13第第1章章 绪绪 论论 5可以进展遥测可以进展遥测可以用有线或无线的方式传送到测试控制台可以用有线或无线的方式传送到测试控制台(中心中心)，从，从而实现遥测和遥控。而实现遥测和遥控。6易于实现测试智能化和测试自动化易于实现测试智能化和测试自动化带有微处置器和带有微处置器和GPIB规范仪器接口规范仪器接口(程控丈量仪器通用程控

14、丈量仪器通用24针总线接口针总线接口)，可以方便地构成完善的自动测试系统，电，可以方便地构成完善的自动测试系统，电子丈量易于实现测试智能化和测试自动化。子丈量易于实现测试智能化和测试自动化。7影响要素众多，误差处置复杂影响要素众多，误差处置复杂影响丈量结果及丈量误差的要素大体上可分为外部的和影响丈量结果及丈量误差的要素大体上可分为外部的和内部的。它通常来自丈量系统的外部，如环境温度、湿度、内部的。它通常来自丈量系统的外部，如环境温度、湿度、电源电压，外界电磁干扰等。电源电压，外界电磁干扰等。13/13第第1章章 绪绪 论论 1.3 电子丈量的普通方法电子丈量的普通方法一、按丈量手续分类一、按丈

15、量手续分类 1直接丈量直接丈量 它是指直接从丈量仪表的读数获取被丈量量值的方法。它是指直接从丈量仪表的读数获取被丈量量值的方法。2 间接丈量间接丈量它是利用直接丈量的量与被丈量之间的函数关系它是利用直接丈量的量与被丈量之间的函数关系(可以是可以是公式、曲线或表格等公式、曲线或表格等)，间接得到被丈量量值的丈量方法。，间接得到被丈量量值的丈量方法。3组合丈量组合丈量 当某项丈量结果需用多个参数表达时，可经过改动测条当某项丈量结果需用多个参数表达时，可经过改动测条件进展多次丈量，根据丈量量与参数间的函数关系列出方程件进展多次丈量，根据丈量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种丈

16、量方法称为组合丈量。组并求解，进而得到未知量，这种丈量方法称为组合丈量。1/13第第1章章 绪绪 论论 例如，电阻器电阻温度系数的丈量。知电阻器阻值Rt与温度t 间 满足关系：式中R20为 t =20时的电阻值，为知量， 称为电阻的温度系数，t 为环境温度。为了获得 值，可以在二个不同的温度 tl、t2下测得相应 的二个电阻值 Rt1、Rt2, 代入式上式得到联立方程求解联立方程，就可以得到 值。、222202211201)20()20()20()20(ttRRttRRtt220)20()20(ttRRt、2/13第第1章章 绪绪 论论 二、按丈量方式分类二、按丈量方式分类l . 偏向式丈量法

17、偏向式丈量法在丈量过程中，用仪器仪表指针的位移在丈量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏向偏向)表示被丈量表示被丈量大小的丈量方法，称为偏向式丈量法。例如运用万用表丈量大小的丈量方法，称为偏向式丈量法。例如运用万用表丈量电压、电流等。电压、电流等。由于是从仪表刻度上直接读取被丈量，包括大小和单位，由于是从仪表刻度上直接读取被丈量，包括大小和单位，因此这种方法也叫直读法。因此这种方法也叫直读法。用这种方法丈量时，作为计量规范的实物并不装在仪表用这种方法丈量时，作为计量规范的实物并不装在仪表内直接参与丈量，而是事先用规范量具对仪表读数、刻度进内直接参与丈量，而是事先用规范量具对仪表读数、刻度进展校准，

18、实践丈量时根据指针偏转大小确定被丈量量值。展校准，实践丈量时根据指针偏转大小确定被丈量量值。3/13第第1章章 绪绪 论论 2零位式丈量法零位式丈量法零位式丈量法又称作零示法或平衡式丈量法。零位式丈量法又称作零示法或平衡式丈量法。丈量时用被丈量与规范量相比较丈量时用被丈量与规范量相比较(因此，也把这种方法因此，也把这种方法叫作比较丈量法叫作比较丈量法)，用指零仪表，用指零仪表(零示器零示器)指示被丈量准量与规指示被丈量准量与规范量相等范量相等(平衡平衡)， 从而获得被丈量。利用惠斯登电桥丈量电从而获得被丈量。利用惠斯登电桥丈量电阻阻(或电容、电感或电容、电感)是这种方法的一个典型例子，如图是这

19、种方法的一个典型例子，如图1.3-1所所示。示。当电桥平衡时，可以得到当电桥平衡时，可以得到421RRRRx(1.3-3)4/13第第1章章 绪绪 论论 图 1.3-1 惠斯登电桥丈量电阻表示图 5/13第第1章章 绪绪 论论 3微差式丈量法微差式丈量法偏向式丈量法和零位式丈量法相结合，构成微差式丈偏向式丈量法和零位式丈量法相结合，构成微差式丈量法。它经过丈量待丈量与际准量之差量法。它经过丈量待丈量与际准量之差(通常该差值很小通常该差值很小)来得到待丈量量值，如图来得到待丈量量值，如图1.3-2所示。所示。图 1.3-2 微差式丈量法表示图6/13第第1章章 绪绪 论论 图 1.3-3 用微差

20、法丈量直流稳压源的稳定度7/13第第1章章 绪绪 论论 三、按被丈量的性质分类三、按被丈量的性质分类1时域丈量时域丈量时域丈量也叫作瞬态丈量，主要丈量被丈量随时间的时域丈量也叫作瞬态丈量，主要丈量被丈量随时间的变化规律。典型的例子如用示波器察看脉冲信号的上升变化规律。典型的例子如用示波器察看脉冲信号的上升沿、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。过程等。2频域丈量频域丈量频域丈量也称为稳态丈量，主要目的是获取待丈量与频域丈量也称为稳态丈量，主要目的是获取待丈量与频率之间的关系。如用频谱分析仪分析信号的频谱、丈频率之间的关系。如用频谱

21、分析仪分析信号的频谱、丈量放大器的幅频特性、相频特性等。量放大器的幅频特性、相频特性等。8/13第第1章章 绪绪 论论 3数据域丈量数据域丈量数据域丈量也称为逻辑量丈量，主要是用逻辑分析仪数据域丈量也称为逻辑量丈量，主要是用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑形状进展丈量。数据域丈等设备对数字量或电路的逻辑形状进展丈量。数据域丈量可以同时察看多条数据通道上的逻辑形状，或者显示量可以同时察看多条数据通道上的逻辑形状，或者显示某条数据线上的时序波形，还可以借助计算机分析大规某条数据线上的时序波形，还可以借助计算机分析大规模集成电路芯片的逻辑功能等。模集成电路芯片的逻辑功能等。4随机丈量随机丈量 随

22、机丈量又叫作统计丈量，主要是对各类噪声信号进随机丈量又叫作统计丈量，主要是对各类噪声信号进展动态丈量和统计分析。这是一项较新的丈量技术，尤展动态丈量和统计分析。这是一项较新的丈量技术，尤其在通讯领域有着广泛运用。其在通讯领域有着广泛运用。9/13第第1章章 绪绪 论论 除了上述几种常见的分类方法外，还有其他一些分类方法。比如，按照对丈量精度的要求，可以分为精细丈量和工程丈量；按照丈量时丈量者对丈量过程的干涉程度分为自动丈量和非自动丈量；按照被丈量与丈量结果获取地点的关系分为本地(原位)丈量和远地丈量(遥测)，接触丈量和非接触丈量；按照被丈量的属性分为电量丈量和非电量丈量等等。10/13第第1章章 绪绪 论论 四、丈量方法的选择原那么四、丈量方法的选择原那么在选择丈量方法时，要综合思索以下主要要素：被丈在选择丈量方法时，要综合思索以下主要要素：被丈量本身的特性；所要求的丈量准确度；丈量