第一章电子测量与计量概述

1、第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-81第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-82曾国宏曾国宏办公地点：办公地点：电气楼电气楼611611Email: Tel: 51687109一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-83u测量的基本概念测量的基本概念u数据处理数据处理u测量理论和方法测量理论和方法u仪器仪表的原理仪器仪表的原理u基本测试技能基本测试技能教学大纲教学大纲教学内容教学内容教学进度教学进度教学方法教学方法实验安排实验安排考核考核听课听课完成作业完成作业完成实验完成实验自主学习自主学

2、习创新实验（自愿）创新实验（自愿）强力推荐！强力推荐！l示波器的综合应用示波器的综合应用l图示仪的综合应用图示仪的综合应用l频率、周期的测量及误差分析频率、周期的测量及误差分析l频谱分析仪的原理与使用（演示）频谱分析仪的原理与使用（演示）n平时平时 10%10%n实验实验 30%30%n考试考试 60%60%（闭卷）（闭卷） 样题样题第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-84教学内容教学内容n测量的基本概念测量的基本概念n数据处理数据处理n测量理论和方法测量理论和方法n仪器仪表的原理仪器仪表的原理n基本测试技能基本测试技能 教学大纲教学大纲第一章第一章 电子测量与计量

3、概述电子测量与计量概述2022-7-85n示波器的综合应用示波器的综合应用n图示仪的综合应用图示仪的综合应用n频率、周期的测量及误差分析频率、周期的测量及误差分析n频谱分析仪的原理与使用（演示）频谱分析仪的原理与使用（演示）第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-86n平时平时 20%n实验实验 10%n考试考试 70%（闭卷）（闭卷）第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-871.电子测量电子测量第三版。蒋焕文、孙续编。第三版。蒋焕文、孙续编。 中国计量出版社中国计量出版社 2008年。主要内容：年。主要内容：n 测量误差的基本理论和测量数据处

4、理测量误差的基本理论和测量数据处理n 电子测量的基本原理和方法电子测量的基本原理和方法u示波测试和测量示波测试和测量u频率测量频率测量u电压测量电压测量u频域测量频域测量u信号源信号源n 现代电子测量现代电子测量第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-882.电子测量原理电子测量原理, 古天祥编著。机械工业出版社古天祥编著。机械工业出版社 ，2004年。年。该书由六部分组成：该书由六部分组成：n 测量总论及测量误差测量总论及测量误差n 基本电参量测量基本电参量测量u频率、电压、阻抗频率、电压、阻抗n 时域测量时域测量示波器示波器u时域波形采集、显示及应用技术时域波形采集

5、、显示及应用技术n 频域测量频域测量频谱分析仪频谱分析仪u信号频谱和网络性能测量、信号源信号频谱和网络性能测量、信号源n 数域测量数域测量逻辑分析仪逻辑分析仪n 测量系统集成测量系统集成第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-893电子测量系统理论与实践电子测量系统理论与实践，Anton F.P. Van Putten ，张伦译张伦译 ，中国计量出版社，中国计量出版社，2000年。该书涉及在电子测量系统年。该书涉及在电子测量系统设计、应用和检验中所遇到的问题，包括：设计、应用和检验中所遇到的问题，包括：n 测量系统的基本概念、测量的体系结构测量系统的基本概念、测量的体系

6、结构n常用分析手段常用分析手段波特图、极坐标图、极点零点图波特图、极坐标图、极点零点图n工程系统技术指标、可靠性概念工程系统技术指标、可靠性概念n传感器和执行装置传感器和执行装置n元件的失调和漂移问题元件的失调和漂移问题n噪声的物理性质和噪声的计算噪声的物理性质和噪声的计算n电磁噪声的防护和屏蔽、人机工程学电磁噪声的防护和屏蔽、人机工程学第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-810期刊期刊1.电子测量技术电子测量技术双月刊双月刊 该刊是业内人士交流科研成果及中外信息技术的该刊是业内人士交流科研成果及中外信息技术的园地，以推广交流先进技术、科研成果和实践经验园地，以推广

7、交流先进技术、科研成果和实践经验，及时传播新理论、新成就、新技术、新器材的信，及时传播新理论、新成就、新技术、新器材的信息为主要任务，涉及微波、频率、电压、元器件、息为主要任务，涉及微波、频率、电压、元器件、示波器、脉冲、高频、低频及计算机应用等专业。示波器、脉冲、高频、低频及计算机应用等专业。2.国外电子测量技术国外电子测量技术 双月刊双月刊 主要跟踪报道当今国际上先进的电子测量技术、主要跟踪报道当今国际上先进的电子测量技术、测量方法、测量仪器、新工艺、新器件、市场动态测量方法、测量仪器、新工艺、新器件、市场动态、发展水平及趋势等。主要栏目有：综合评述、测、发展水平及趋势等。主要栏目有：综合

8、评述、测量与测试技术、测试方法、电子仪器市场、新技术量与测试技术、测试方法、电子仪器市场、新技术、新产品、专业信息等。有助于开阔眼界，拓宽思、新产品、专业信息等。有助于开阔眼界，拓宽思路，及时了解和掌握国内外电子仪器的最新动态。路，及时了解和掌握国内外电子仪器的最新动态。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-811期刊期刊(续）续）3.仪表技术与传感器仪表技术与传感器月刊月刊 仪器仪表及传感器行业综合性应用技术性仪器仪表及传感器行业综合性应用技术性期刊，主要报导仪器仪表、敏感元件及传感期刊，主要报导仪器仪表、敏感元件及传感器、电子元器件、检测设备、自动化控制系器、电子

9、元器件、检测设备、自动化控制系统以及相关的工艺技术、应用技术等。统以及相关的工艺技术、应用技术等。 4. 4.电测与仪表电测与仪表月刊月刊 主要报道电磁参数的测量方法，测量仪主要报道电磁参数的测量方法，测量仪器、仪表，测试系统以及非电量测量的电器、仪表，测试系统以及非电量测量的电测技术。测技术。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-812网络资源网络资源1.http:/ 仪表网：测试仪表性能相关资料仪表网：测试仪表性能相关资料2.http:/ 中国电子网：发展动态、技术文章、资料中国电子网：发展动态、技术文章、资料3.http:/ 北京测试仪器网：测量仪器相关资料北京

10、测试仪器网：测量仪器相关资料4.http:/ 中华电工仪表网：测量仪器相关资料中华电工仪表网：测量仪器相关资料5.http:/ 东方集成网东方集成网 电子测量仪器产品说明、中文手册、参考资料、相关期刊超级链接电子测量仪器产品说明、中文手册、参考资料、相关期刊超级链接6.http:/ 安捷伦公司中国网站安捷伦公司中国网站 电子测量仪器产品说明、中文手册及参考资料电子测量仪器产品说明、中文手册及参考资料7.http:/ 福禄克公司中国网站福禄克公司中国网站 电子测量仪器产品说明、中文手册、交流园地电子测量仪器产品说明、中文手册、交流园地8.http:/ NI公司中国网站公司中国网站 产品说明，技术

11、资料下载，使用手册产品说明，技术资料下载，使用手册 第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-813n测量和计量的定义测量和计量的定义n测量的重要意义、计量的基本概念测量的重要意义、计量的基本概念n电子测量的特点、基本概念电子测量的特点、基本概念n检测系统的基本结构检测系统的基本结构n检测系统的特性检测系统的特性第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-814n掌握测量、计量的基本概念掌握测量、计量的基本概念n了解电子测量的主要内容了解电子测量的主要内容n掌握基本检测系统的动静态分析方法掌握基本检测系统的动静态分析方法n认识电子测量的特点、意义认识电

12、子测量的特点、意义第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-815“测量测量”是人类借助于是人类借助于专用的设备专用的设备通过通过实验手段实验手段向向客观自然界取得的客观自然界取得的数量观念数量观念的认识过程。的认识过程。“测量测量”是揭示客观世界规律，用数字语言描述周是揭示客观世界规律，用数字语言描述周围世界，进而改造世界的重要手段。围世界，进而改造世界的重要手段。例：例：F=ma 测量测量数据统计数据统计客观规律客观规律测测量量第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-816n 测量是为测量是为确定确定被测对象的被测对象的量值量值而进行的而进行的

13、实践实践过程过程n 测量是借助专门的设备，把被测对象与同类的测量是借助专门的设备，把被测对象与同类的已知已知单位单位进行比较取得的，用进行比较取得的，用数值数值和和单位单位共同共同表示的表示的测测量量结果结果。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-817n 几个测量的例子几个测量的例子 被测物体的重量可被测物体的重量可从度盘上直接读数，从度盘上直接读数，因为，弹簧秤度盘上因为，弹簧秤度盘上的刻度是事先与标准的刻度是事先与标准量进行比较的结果量进行比较的结果1. 称重称重被测物体的重量等于标准砝码的重量被测物体的重量等于标准砝码的重量第一章第一章 电子测量与计量概述电子

14、测量与计量概述2022-7-8182. 时间的测量时间的测量 u在古代最早是在古代最早是观察日照观察日照“立竿见影立竿见影”u伽利略对伽利略对摆摆的观察，启发了后人利用的观察，启发了后人利用谐振谐振系统测量时间，系统测量时间，导致各种机械钟表的出现导致各种机械钟表的出现u分子、原子的谐振分子、原子的谐振电子钟表、原子钟电子钟表、原子钟3. 长度的测量长度的测量 u原始的方法是采用人体的某段长度为标准原始的方法是采用人体的某段长度为标准u为了统一标准，采用国王的手臂长度为标准为了统一标准，采用国王的手臂长度为标准u截一段相等的木材来代替，这就是所谓的截一段相等的木材来代替，这就是所谓的“王码王码

15、”第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-819n 测量对象测量对象：被测客体中的相应的量值信息：被测客体中的相应的量值信息 测量目的：获取被测对象的定量的认识测量目的：获取被测对象的定量的认识n 测量过程测量过程: : 通过实验去认识对象的过程通过实验去认识对象的过程n 测量方法测量方法：比较法：比较法A.A.直接比较直接比较 B.B.间接比较；间接比较；n 测量标准测量标准：同类已知单位。：同类已知单位。n 测量结果测量结果：最终能表示给测量主体（人）：最终能表示给测量主体（人）需要测量仪器；需要测量仪器；第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-

16、7-820n 定量的测量定量的测量对更广泛对象进行的对更广泛对象进行的定性、定位的测量定性、定位的测量 例：故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震例：故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。源测定、卫星定位等。n 测量结果由量值和单位来表征的一维信息测量结果由量值和单位来表征的一维信息 用用二维或多维的图形、图像显示被测对象的属性特征、二维或多维的图形、图像显示被测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构空间分布、拓朴结构 例：天气预报例：天气预报第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-821n 科学技术的推动力量科学技术的推动力量 测量是揭露事

17、物的内在联系和发展规律的主要手段测量是揭露事物的内在联系和发展规律的主要手段n 测量是生产、生活必不可少的手段测量是生产、生活必不可少的手段第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-822n日常生活中离不开测量日常生活中离不开测量 衣食住行、交易过程；温度、时间、水、电、气衣食住行、交易过程；温度、时间、水、电、气n生产过程离不开测量生产过程离不开测量 标准化和互换性是现代化大生产的基础，用于测量的工时标准化和互换性是现代化大生产的基础，用于测量的工时和费用占生产成本的和费用占生产成本的20%30%，甚至，甚至50n科学技术不能没有测量科学技术不能没有测量 航空、航天、医

18、学、生物、工业、农业、国防、科研、气航空、航天、医学、生物、工业、农业、国防、科研、气象、环境、勘探象、环境、勘探 第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-823n 被测对象被测对象: : 信息信息n 测量仪器测量仪器: : 量具、测试仪器、测试系统及附件量具、测试仪器、测试系统及附件n 测量技术：测量技术：原理、方法和技术措施原理、方法和技术措施n 测量人员：测量人员：人直接参与；间接参与人直接参与；间接参与n 测量环境：温度、湿度、力场、电磁场等影响因素测量环境：温度、湿度、力场、电磁场等影响因素被测对象测量人员测试仪器系统信 息显 示感知和识别（测量技术）测量环境

19、第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-824n计量是为保证量值的计量是为保证量值的统一统一和和准确准确一致的一种测量活动一致的一种测量活动u不同地方、不同方法的测量结果应该一致不同地方、不同方法的测量结果应该一致u统一单位、基准、测量器具统一单位、基准、测量器具n主要特征主要特征u 统一性、准确性、法制性统一性、准确性、法制性n“计量计量”包含两个含义包含两个含义u特殊的测量过程特殊的测量过程u为达到测量结果统一和准确一致的各种活动为达到测量结果统一和准确一致的各种活动度、量、衡度、量、衡第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-825单位和单位

20、制单位和单位制n 具有一定的定义，且系数为具有一定的定义，且系数为1 1的量称为单位。的量称为单位。n 单位是表征测量单位是表征测量结果的结果的重要重要组成部分组成部分n 是对两个同类量值进行是对两个同类量值进行比较的基础比较的基础英尺feetfeet第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-826SI基本单位基本单位7个个u长度：长度：米米（m）u质量：质量：千克千克（kg）u时间：时间：秒秒（s）u电流：电流：安培安培（A）u热力学温度：热力学温度：开尔文开尔文（K）u物质的量：物质的量：摩尔摩尔（mol）u光强：光强：坎德拉坎德拉（cd）词头：词头：16个十进制词头

21、个十进制词头 常用词头常用词头u吉吉 Gu兆兆 Mu千千 ku毫毫 mu微微 u纳纳 nu皮皮 pSISI导出单位、辅助单位导出单位、辅助单位第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-827每个单位都有明确的定义每个单位都有明确的定义例：质量的单位例：质量的单位：千克（千克（kg） 定义：定义：1立方分米的水在温度立方分米的水在温度4时的质量时的质量 用一种铂铱合金圆柱体构成的用一种铂铱合金圆柱体构成的国际千克原器国际千克原器的质量的质量来体现这个标准来体现这个标准保存在法国的国际计量局内保存在法国的国际计量局内第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-

22、7-828n 词头与单位代号之间不留空格，例如词头与单位代号之间不留空格，例如 kmn 不允许由多个词头并列，例如不允许由多个词头并列，例如1pF不能写成不能写成1mnFn 导出单位包含的分母部分，写成导出单位包含的分母部分，写成m/s或或m s-1的形式的形式n 组合单位只能有一个组合单位只能有一个 斜线符号斜线符号 例如，例如，ms-2 可写成可写成m/s2 ，但不能写为，但不能写为m/s/sn 表示数值时，尽量在表示数值时，尽量在0.11000之间之间 例如，例如，3.4104N，可写成，可写成34kN 0.0687m，可写成，可写成68.7mm，或，或 6.87cmn 同一篇文章中，同

23、一物理量的的单位要保持一致。同一篇文章中，同一物理量的的单位要保持一致。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-829n国家基准国家基准用于复现和保存计量单位用于复现和保存计量单位n副基准副基准在日常使用中代替国家基准在日常使用中代替国家基准n工作基准工作基准用于检定计量标准的器具用于检定计量标准的器具n工作用计量器具工作用计量器具 基准基准用于复现某一基本测量单位的量值，只用于鉴定用于复现某一基本测量单位的量值，只用于鉴定各种量具的精度，不直接参加测量各种量具的精度，不直接参加测量 基准基准由物体、仪器或测量系统构成由物体、仪器或测量系统构成 基准基准分三级：主基准和

24、国家基准、副基准、工作基准分三级：主基准和国家基准、副基准、工作基准第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-830计量标准计量标准n 是是计量标准量具计量标准量具或或仪器仪器的简称的简称n 是检定是检定工作用计量器具工作用计量器具的专用器具或物质的专用器具或物质n 按精度高低分为一级标准、二级标准、三级标准按精度高低分为一级标准、二级标准、三级标准n 通过标准的逐级传递，达到对日常工作仪器进行经常通过标准的逐级传递，达到对日常工作仪器进行经常性检定，确保其量值的精度的目的性检定，确保其量值的精度的目的n 计量基准和计量标准，内涵存在大范围的交叉计量基准和计量标准，内涵存

25、在大范围的交叉第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-831计量工作的几个术语计量工作的几个术语n 比对：比对：在规定条件下，对相在规定条件下，对相同同准确度准确度等级等级的同类基准、标准或的同类基准、标准或工作计量器之间的量值进行工作计量器之间的量值进行比较比较，以考核量值的一致性。，以考核量值的一致性。n 检定：检定：是用高一等级准确度的计量器具对低一等级的计量器具是用高一等级准确度的计量器具对低一等级的计量器具进行比较，以达到全面评定被检计量器具的计量性能是否合格进行比较，以达到全面评定被检计量器具的计量性能是否合格的目的。一般的目的。一般要求计量标准的准确度为被

26、检者的要求计量标准的准确度为被检者的1/31/3到到1/101/10n 校准：校准：是将某计量器具与高一等级的计量标准相比较，以确定是将某计量器具与高一等级的计量标准相比较，以确定该计量器具的示值误差（及其他计量性能）。该计量器具的示值误差（及其他计量性能）。n 量值的传递：量值的传递：指一个物理量单位通过各级基准、标准及相应的指一个物理量单位通过各级基准、标准及相应的辅助手段准确地传递到日常工作中所使用的测量仪器、量具，辅助手段准确地传递到日常工作中所使用的测量仪器、量具，以保证量值统一的全过程。以保证量值统一的全过程。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-832自

27、上而下逐级传递自上而下逐级传递第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-833测量基准的权威性和相对性测量基准的权威性和相对性n 基准的权威性基准的权威性u基准的理论定义严格、制作工艺技术最先进。基准的理论定义严格、制作工艺技术最先进。 u原器标准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。基准自身会随时间、地点、环境条件而变化，甚至会损坏、失传。u原子标准原子标准不随时间变化、不会变质、失传不随时间变化、不会变质、失传n 基准的相对性基准的相对性u认识的局限性、科学技术发展水平的局限性认识的局限性、科学技术发展水平的局限性u一个时期的测量基准只能反

28、映当时一个时期的测量基准只能反映当时“最先进最先进”的水平的水平 例：以太阳为基准，时间测量的精确度例：以太阳为基准，时间测量的精确度1 1天内可达到天内可达到1 1秒钟。而目前铯秒钟。而目前铯原子钟的计时精确度在三百万年内也不超过原子钟的计时精确度在三百万年内也不超过1 1秒。秒。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-834n范围扩大：包括电量和非电量的测量范围扩大：包括电量和非电量的测量u电量电量直接利用电子测量仪器进行测量直接利用电子测量仪器进行测量u非电量非电量首先转换成电量，然后进行电量测量首先转换成电量，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

29、成电信号，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。然后利用电子学方法进行测量。n手段、方法：利用各种电子测量仪器手段、方法：利用各种电子测量仪器n普遍使用计算机，构成自动测试系统普遍使用计算机，构成自动测试系统第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-835n 广义定义：广义定义：利用电子技术以确定被测对象的量值而进行利用电子技术以确定被测对象的量值而进行的实验过程。的实验过程。n 狭义定义：狭义定义：电子测量指的是在电子学中测量有关电子测量指的是在电子学中测量有关“电电”的量值，包括以下几个方面的量值，包括以下几个方面：u电流、电压、功率

30、等电能量的测量电流、电压、功率等电能量的测量u信号的特性及所受干扰的测量，例如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、频谱特性信号波形、失真度、脉冲参数、频率特性、频谱特性u元件和电路参数的测量元件和电路参数的测量 电阻、电感、电子器件的参数电阻、电感、电子器件的参数 频率响应、品质因数、相位移、频率响应、品质因数、相位移、 延时、衰减等电路参数延时、衰减等电路参数第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-836 现代测试技术的一个明显特点是采用现代测试技术的一个明显特点是采用电测法电测法，包括，包括对对电量电量和和非电量非电量的测量。的测

31、量。测试系统通常组成：测试系统通常组成：被测被测对象对象输入装置输入装置中间变换中间变换装置装置输出装置输出装置电量电量非电量非电量电信号电信号电信号电信号第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-837n 输入装置输入装置关键部件是传感器关键部件是传感器 将力、加速度、压力、流量、温度、噪声等非电量转换成将力、加速度、压力、流量、温度、噪声等非电量转换成电量，电量，例如，金属应变片式压力传感器例如，金属应变片式压力传感器n 中间变换装置中间变换装置 实现电信号的变换，如放大、实现电信号的变换，如放大、整流整流、滤波、滤波、鉴频、鉴幅、鉴频、鉴幅、调制、解调调制、解调n

32、输出装置输出装置各种指示仪表，记录仪，显示器等各种指示仪表，记录仪，显示器等 在这门课中，主要讨论电量的测量在这门课中，主要讨论电量的测量第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-838被测对象可按有源量或无源量划分为两大类被测对象可按有源量或无源量划分为两大类 n 有源量的测量有源量的测量n 无源量的测量无源量的测量第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-839n 测量测量范围宽、量程广范围宽、量程广 例如频率测量：覆盖直流及例如频率测量：覆盖直流及 10-4100GHz的交流信号的交流信号 电压测量：可覆盖电压测量：可覆盖 10-9 106V

33、的范围的范围n 测量测量准确度高准确度高 例如频率测量，误差可达到例如频率测量，误差可达到10-15的量级；电压达到的量级；电压达到10-9的量级的量级n 测量测量速度快速度快n 信号的传输和处理容易，可实现自动测量、遥测信号的传输和处理容易，可实现自动测量、遥测n 易于与计算机接口，信息处理能力强易于与计算机接口，信息处理能力强 A/D D/A GPIB RS-232 CAN USB EthernetA/DA/D变换速度变换速度 10103 3 10 109 9 次次/s/s第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-840n 科学研究科学研究自然科学来源于实验科学自然科

34、学来源于实验科学n 社会生产社会生产测控系统已渗透于工农业生产各个领域测控系统已渗透于工农业生产各个领域n 日常生活日常生活信息技术的基础产业信息技术的基础产业与计算机技术结合与计算机技术结合第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-841n 用一些指标来描述检测系统的特点，这些指标统称为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检测系统的特性的特性，也可称为，也可称为系统的特性指标系统的特性指标。n 通常用通常用输入输出关系输入输出关系描述检测系统的特性描述检测系统的特性n 输入信号可以是输入信号可以是不随时间变化的（静止的），或随时间非常缓不随时间变化的（

35、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，称为慢变化的，此时系统表现出来的特性，称为静态特性静态特性n 输入信号还可以是随时间快速变化的，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此时系统表现出来的特性，称为性，称为动态特性动态特性第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-842n 基本参数基本参数u测量范围、量程测量范围、量程u零位（零点）零位（零点）u灵敏度灵敏度u分辨力、分辨率分辨力、分辨率u漂移：时飘、温飘漂移：时飘、温飘古古p81p81n 质量指标质量指标u迟滞迟滞u重复性重复性u线性度线性度u准确度准确度精度精度u可靠性可靠性u输入

36、、输出阻抗输入、输出阻抗要求：了解、掌握各个指标的定义、计算方法要求：了解、掌握各个指标的定义、计算方法第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-8431、系统动态特性的数学模型、系统动态特性的数学模型n 时域模型时域模型微分方程微分方程)()()()(.)()()()(.0111101111txbdttdxbdttxdbdttxdbtyadttdyadttydadttydammmmmmnnnnnn n 复频域模型复频域模型传递函数传递函数01110111)(asasasabsbsbsbsHnnnnmmmm 第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-

37、844n 频域模型频域模型频率响应函数频率响应函数上式可写为上式可写为01110111)()()()()()()(ajajajabjbjbjbjHnnnnmmmm )()()(jeAHA() 称为系统的称为系统的幅频特性幅频特性； ()称为系统的称为系统的相频特性相频特性。二者共同构成了系统的频率特性。二者共同构成了系统的频率特性。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-845n 时域法时域法研究系统在不同信号作用下的响应研究系统在不同信号作用下的响应txtxttx阶跃阶跃线性线性周期周期脉冲脉冲n 频域法频域法研究在不同周期信号作用下的频率响应研究在不同周期信号作用下

38、的频率响应第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-846n 时域测试时域测试u示波器示波器 时间常数、上升时间、响时间常数、上升时间、响应时间、超调量等应时间、超调量等n 频域测试频域测试u频谱仪频谱仪 固有角频率、工作频带、固有角频率、工作频带、相位角相位角n 数据域测试数据域测试u逻辑分析仪逻辑分析仪 离散系统的特性分析离散系统的特性分析第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-847n 评价已有测量系统的性能评价已有测量系统的性能n 考核试制的仪器或系统是否合格考核试制的仪器或系统是否合格n 针对特定的测量要求，提出对测量仪器或系统的要求针对

39、特定的测量要求，提出对测量仪器或系统的要求n 通过对未知系统的测试，掌握其特点和规律通过对未知系统的测试，掌握其特点和规律第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-848l掌握电子掌握电子测量测量的基本的基本原理原理和测量和测量方法方法l掌握常用测量掌握常用测量仪器仪器的的原理原理和和使用使用方法方法l具备测量具备测量数据处理数据处理和和误差分析误差分析的能力的能力l了解在电子测量中现代了解在电子测量中现代新技术新技术的应用的应用第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-849CH1 绪论（2学时）CH2 误差及其处理（4学时）CH3 示波测试技术原

40、理及应用（8学时）CH5 频率与周期测量（4学时）CH6 数字化电压测量（4学时）CH6 传感器原理与应用（4学时）CH7 高压、大电流测量（2学时）第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-850测量系统的静态特性指标测量系统的静态特性指标1.1.静态特性的基本参数静态特性的基本参数（1 1）测量范围、量程）测量范围、量程u测量范围测量范围测量系统所能测量到的最小被测量测量系统所能测量到的最小被测量（输入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。（输入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。u量程量程测量系统测量范围的上限值与下限值之测量系统测量范围的上限值与下限值之差的模即

41、称为量程。量程又称满度值，表征测量系差的模即称为量程。量程又称满度值，表征测量系统能够承受最大输入量的能力。统能够承受最大输入量的能力。例如一温度测量系统的测量范围是例如一温度测量系统的测量范围是6060+120+1200 0C C，那么它的，那么它的量程为量程为1801800 0C C maxmin|Rxx第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-851测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（2 2）灵敏度）灵敏度是描述测量系统对输入量变化反应的能力，定义为是描述测量系统对输入量变化反应的能力，定义为当静态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度，且为当静

42、态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度，且为一常数一常数 ( )ydySfxxdx输出量的变化量输入量的变化量第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-852测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（3 3）分辨力）分辨力 又称灵敏度阈，它表征测量系统有效辨别又称灵敏度阈，它表征测量系统有效辨别输入量输入量最小变化量最小变化量的能力。的能力。n对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的1/21/21/51/5。u对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效数对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效数

43、字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个分度字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个分度值。值。对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应该小。应该小。第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-853测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（4 4）零位（零点）零位（零点）n 当输入量为零当输入量为零x=0 x=0时，测量时，测量 系统的输出量不为零的数值系统的输出量不为零的数值n 零位值为零位值为 n 零位值应设法从测量结果中消除。例如可以通过测量零位值应设法从测量结果中消除。例如可以通过测

44、量系统的调零机构或者由软件扣除。系统的调零机构或者由软件扣除。0yS第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-854测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）3. 3.静态特性的质量指标静态特性的质量指标（1 1）迟滞）迟滞 亦称亦称“滞后滞后”或或“回差回差”，表征测量系统在全量程，表征测量系统在全量程范围内，输入量由小到大（正行程）或由大小到（反行范围内，输入量由小到大（正行程）或由大小到（反行程）两者静态特性不一致的程度。程）两者静态特性不一致的程度。|100%mHF SHY第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-855测量系统

45、的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（2 2）重复性）重复性n 表征测量系统输入量按同一方向作全量程连续多次表征测量系统输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，静态特性不一致的程度变动时，静态特性不一致的程度n 测量结果具有分散性，是一种随机误差，可以根据测量结果具有分散性，是一种随机误差，可以根据标准偏差来计算标准偏差来计算 S S子样标准偏差子样标准偏差 K K置信因子。置信因子。100%RF SRY/RKSn第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-856测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（3 3）线性度）线性度n 测量系统的输出测

46、量系统的输出输入关系应当具有直线特性输入关系应当具有直线特性n 线性度（又称非线性误差）说明输出量与输入量的实线性度（又称非线性误差）说明输出量与输入量的实际关系曲线偏离其拟合直线的程度际关系曲线偏离其拟合直线的程度n 选定的拟合直线不同，计算选定的拟合直线不同，计算所得的线性度数值也就不同所得的线性度数值也就不同 xy0maxy a bx maxmax|100%Ly第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-857测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（4 4）准确度）准确度 通常称为通常称为“精度精度”，三种表示方法：，三种表示方法：n 用准确度等级指

47、数来表征用准确度等级指数来表征： 准确度等级指数准确度等级指数a的百分的百分数数a%所表示的相对值是代表允许误差的大小所表示的相对值是代表允许误差的大小n 用不确定度来表征用不确定度来表征：在规定条件下系统或装置用于测：在规定条件下系统或装置用于测量时所得测量结果的不确定度。量时所得测量结果的不确定度。n 简化表示：简化表示：由线性度、滞环和重复性之和得出由线性度、滞环和重复性之和得出LHRA第一章第一章 电子测量与计量概述电子测量与计量概述2022-7-8电子测量电子测量北京交通大学北京交通大学 电气工程学院电气工程学院58测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（5 5）可靠性）可靠性 装置在规定的时期内及在保持其运行指标不超限的情况装置在规定的时期内及在保持其运行指标不超限的情况下执行其功能的性能。反映产品是否耐用的一项综合指标。下执行其功能的性能。反映产品是否耐用的一项综合指标。n平均无故障时间平均无故障时间MTBFMTBF在标准工作