《电子测量技术》课件-第12章

第12章电子测量技术的综合运用12.1科学制订测量方案12.2正确使用和维护电子测量仪器12.3电子测量设备的优化配置与优化设计

12.1科学制订测量方案

12.1.1测量任务的分析在受理了测量任务之后,第一件工作就是要对该任务进行详尽的分析。要分清楚所要进行的是电量测量,还是非电量测量;是简单的直接测量,还是复杂的组合测量;是时间域测量、频率域测量,还是调制域测量;是低频测量,还是高频测量。此外,还要进一步分析该测量对实时性、准确度的具体要求。

12.1.2测量工具的选择

电子测量仪器是完成电子测量任务的基本工具。

在具体的选择过程中要注意两方面的问题:

一是测试功能的针对性,如测量波形要选用示波器,测量频率特性要选用扫频仪;

二是技术等级的一致性。

具有相同功能的电子测量仪表,其技术指标往往差异很大,精度高的仪表价格昂贵,精度差的仪表技术指标较低。

12.1.3测量环境的准备

任何测量都是有条件的测量。测量环境主要包括测量设备工作的温度、湿度、压力,供电电源的频率、幅度、平稳性等。有些对电磁干扰比较敏感的测量要在电磁屏蔽室里进

行。另外,有些测量(如产品的可靠性测量)要在特定条件下长时间地连续进行。

12.1.4测量系统的建立

实际的测量,可以是由一台仪器去测试一个或多个参数,也可以是由多台仪器相互配合测量一个过程的多个参数。现代电子测量更多的是将带有接口的程控仪器和被测对象、

通用计算机组成测量系统。单一的测量系统构成如图12.1所示。

图12.1单一的测量系统构成

多仪器组成的自动测量系统如图12.2所示。图12.2多仪器组成的自动测量系统

12.1.5测量流程的设定

用单一仪器进行单一参数的测量,往往按仪器的技术规范进行操作。对于较为复杂的测量,特别是一些非标准和非常规的测量,在确定测量方案时,要制订具体的操作步骤、方法,形成测量程序,也称操作定义,以书面的形式,让实际测量者在测量时严格照章执行。

例如,为测定某压控振荡器的压控特性,假定被测压控振荡器的工作电压为+12V,压控范围为5~10V,制订如下测量流程(见图12.3):

(1)将E312A型数字频率计接于压控振荡器的输出端;

(2)用YB3203型直流电源给压控振荡器加上+12V直流电源;

(3)将YB3203型直流电源的可调电压加于压控振荡器的压控电压端口,使控制电压

为零;

(4)可调电压调整稳定为5V,记录E312A的数值;

(5)每次可调电压增加0.5V,重复(4)的操作过程;

(6)经过10次测试,按照记录的可调电压值和E312A的对应读数值,绘出U－f曲线。

图12.3压控振荡器的压控特性测量

12.2正确使用和维护电子测量仪器

12.2.1电子测量仪表的基本运用和基本操作

除了少数综合性电子测量仪器,一般的电子测量仪表仅具有相对单一的基本功能和明显的局部适应性。

一般来说,元件类测试仪器功能比较单一,容易选择。比如电阻可用数字万用表来测量,电感与电容可以用电桥或LC测试仪表来测量。如果我们要测量一个电阻,选择万用表还是电桥,主要考虑精度问题,若精度要求不高,则取前者;若精度要求很高,则应取后者。对电信号参数的测量,情况要相对复杂。

在选择合适的测量工具去完成确定测量任务的过程中,测量工作者还必须足够地重视测量仪器对被测电路的影响,否则往往会得出错误的测量结果。

例如,有如图12.4所示的电路图12.4某放大器电路

12.2.2电子测量仪表的变通使用与功能扩展

在测量条件受限或测量精度要求不是十分苛刻的场合,往往可以通过对现有测量仪表的变通使用或适当增加附加设备来扩展其功能,以完成在通常规则下难以完成的测量任务。例如,选频电平表是一个窄带选频测量仪表。

12.2.3电子测量设备的检查、校准与维护

作为一种电子产品,电子测量仪器经过一段时间的使用,免不了会出现一些问题。关键是要及时发现,并加以维修与校正。按照国家的有关规定,生产企业与科研机构的电子仪器每年均要经过多级计量部门的技术检定,以保证测量结果的正确性与有效性。

对电子测量仪器的维护包括按技术规范进行使用和按正常规程进行维修两个方面。所谓按技术规范进行使用,就是要在仪器生产厂家给定的电源、温度、湿度、气压等条件下

使用,并且注意通风、散热,防止震动、冲击等,对于有机械装置的特殊仪器需定期加润滑油,对于有使用寿命限制的元件(如老式仪表的电子管)要定期更换等。

12.3电子测量设备的优化配置与优化设计

12.3.1电子测量设备的优化配置要做好电子测量设备的优化配置,大致需遵循以下几项原则:(1)系统性原则。(2)先进性原则。(3)经济性原则。

12.3.2电子测量设备的优化设计

为了充分提高经济效益,人们既可以通过对单个仪表的合理组合(即优化配置)来实现,也可以通过设计性能价格比较高的新型仪表(即优化设计)来满足电子测量工程的需要,而且这是一种更积极、更有效的方法。

电子测量设备的总体发展趋势是数字化、多功能,对于诸如通信工程领域的专业测量仪表,其技术水准上升十分迅速,多种数字化、综合性专用测试仪器层出不穷。相对来说,

常用电子测量设备虽然也在不断进步,但前进的步伐要慢得多。常用电子测量仪表品种繁多、功能单一、体积较大的缺陷仍未得到根本改观,而目前微电子技术与电子测