电子测量教案 第1章

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第1章 绪论1.1 测量与计量1.2 电子测量1.3 电子测量仪器及发展1.1 测量与计量 1.1.1 测量及其重要意义w 什么叫测量?w 测量是人们为了确定被测对象的量值 或确定一些量值的依从关系而进行的实验 过程。w 为了确定被测量的量值,要把它与标准 量进行比较。w 因此,通过实验所获得的被测量的量值 总要包括两部分,即数值(大小及符号)和 用于比较的标准量的单位名称。w 用来确定被测量量值的装置称为测量器 具,它包括测量仪器和量具。w 测量仪器将被测的量转换成示值,或与 示值相等效的信息。w 量具是以固定的形式复现出某一个量或几 个量的已知量值,可作为标准元件使用。w 例如电阻器、电容器、电感器等。 1.1.2 计量的基本知识w 1. 计量的基本概念w 计量是为了保证量值的统一和准确一致 的一种测量。w 它具有统一性、准确性和法制性等主要 特征。w 计量与测量两者不同,但又有密切的联系。w 测量是用已知的标准单位量和同类被测 量比较,这时认为被测量的真实数值是存在 的,测量误差是由测量仪器和测量方法引起 的。w 计量是用法定标准的已知量来测量同一 类事物的未知量,并认为误差是由受检仪器 引起的。它的任务是确定测量结果的可靠性。w 2. 单位制w 为了对同样一个量在不同的时间、地点 进行测量时,得到相同的结果,必须采用公 认的而且固定不变的单位。w 为此每个国家的计量机关都以专门的“法 律”来规定这样的单位。w 单位制的种类很多。w (1)国际单位制(代号SI)w 国际单位制包括了整个自然科学的全部 物理量的单位,它由7个基本单位、2个辅助 单位和19个具有专门名称的导出单位组成。w 所有单位都各有一个主单位,它利用十进 制倍数、分数的16个词头组成。w 国际单位制具有严格的统一性、突出的 简明性与广泛的实用性,是生产、科研、文 教、贸易和人民生活中广泛应用的统一单位。w (2)我国的法定计量单位w 1984年2月国务院颁布了《中华人民共和 国法定计量单位》。w 决定我国法定计量单位以国际单位制为 基础,并包括10个我国自己规定的非国际单 位制单位。w 3. 计量器具w 凡是能用以直接或间接测出被测对象量 值的量具、计量仪器和计量装置都统称为计 量器具。w 计量器具按用途可分为计量基准、计量 标准和工作计量器具三类。w (1)计量基准w 计量基准器具即国家计量基准器具,简 称计量基准。w 它是指一个国家直接按物理量单位定义、 用以复现和保存计量单位量值,具有最高准 确度水平的基准。w (2)计量标准w 计量标准器具简称计量标准,指准确度 低于计量基准,其量值由基准传递而来,用 于检定其他计量标准或工作计量器具的计量 器具。w (3)工作计量器具w 工作计量器具不用于检定工作,只用于 日常测定,必须定期用计量标准来检定其性 能,判断其是否合格。w 4. 计量检定和量值传递w 计量检定是指为评定计量器具的计量性 能,确定其是否符合所进行的全部工作。w 量值传递就是通过计量检定,将国家基 准所复现的单位值,经各级计量标准逐级传 递到工作用计量器具,构成一个各种单位的 传递网。w 从而保证在实际测量中测量所得到的数 值的准确和一致。 1.1.3 测量与计量的关系w 为了保证测量结果的准确性和一致性, 即保证同一量在不同的地方,采用不同的测 量手段所得结果应该是一致的。w 国家以《计量法》的形式规范测量过程, 而计量就是具有法制效力的基准量的测量。w 总之,计量是测量的一种特殊形式,是 测量工作发展到一定阶段的客观需要。w 而测量是计量联系生产实际的重要途径, 没有计量,测量所得到的数据就会失去准确 性、可靠性。w 因此,测量和计量是相辅相成的。1.2 电子测量 1.2.1 电子测量的特点w 从广义上讲,凡是利用电子技术进行的 测量都可以说是电子测量;从侠义上讲,电 子测量是指在电子学中测量有关电的量值。w 电子测量除具体运用电子科学的原理、 方法和设备对各种电量、电信号及电路元器 件的特性和参数进行测量外。w 还可通过各种敏感器件和传感装置对非电 量进行测量。w 而且往往更加方便、快捷、准确,是用 其他测量方法所不能替代的。w 与其他一些测量相比,电子测量具有以 下几个明显的特点:w 1. 测量频率范围宽w 2. 量程范围宽w 3. 测量准确度高w 4. 测量速度快w 5. 易于实现遥测w 6. 易于实现测量过程的自动化和测量仪器 微机化 1.2.2 电子测量的内容w 通常人们把电参数测量分为电磁测量和 电子测量两类。w 电磁测量主要指交直流电量的指示测量 法和比较测量法,以及电磁量的测量方法等。w 电子测量是指以电子技术理论为依据,以 电子测量仪器和设备为手段,对电量和非电 量进行的测量。w 按具体的测量对象来分类,电子测量包括:w (1)电能量的测量w 包括各种频率及波形下的电压、电流、 功率、电场强度等的测量。w w (2)电路参数的测量w 包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因 数、电子器件参数等的测量。w w (3)电信号特征的测量w 包括信号、频率、周期、时间、相位、 调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字 信号的逻辑状态等的测量。w w (4)电子设备性能的测量w 包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特 性、通频带、噪声系数的测量。w w (5)特性曲线的显示w 包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线等 的显示。w 上述各种待测电参数中,频率、时间、 电压、相位、阻抗等是基本电参数,是其他 参数测量的基础。w 另外,在科学研究和生产实践中,常常 需要对各种非电量进行测量。控制,是一种 典型的方法。 w 人们通过传感器将许多非电量(如位移、 速度、温度、压力、流量、物面高度以及物 体成分等)转换成电信号,再利用电子测量 设备进行测量。w 在生产的自动过程控制系统中,将生产 过程中各有关非电量转换成电信号进行测量、 分析、记录并据以对生产过程进行。 1.2.3 电子测量的基本方法w 一个电参量的测量可以通过不同的方法 来实现。w 测量方法的选择正确与否,直接关系到 测量结果的可信赖程度,也关系到测量工作 的经济性和可行性。w 1. 按测量手段分类 w (l)直接测量 w (2)间接测量 w (3)组合测量w 2. 按被测量性质分类 w (1)时域测量 w (2)频域测量 w (3)数据域测量 w (4)随机测量w 1.3 电子测量仪器及发展 1.3.1 电子测量仪器分类w 凡是利用电子技术对各种待测量进行测 量的设备,统称为电子测量仪器。w 电子测量仪器种类很多,可粗分为专用 仪器和通用仪器两大类。w 专用仪器是指各个专业领域中测量特殊 参量的仪器;通用仪器则是测量电路及元器 件参量所用的仪器。w 通用仪器按其功能可分为如下几类: w (1)信号发生器w (2)信号分析仪w (3)频率时间相位测量仪器w (4)网络特性测量仪w (5)电子元器件测试仪w (6)电波特性测试仪w 按显示方式分,有模拟式和数字式两大类。w 前者主要是用指针方式直接将被测量的电 参数转换为机械位移,在标度尺上指示出测 量数值。w 后者是将被测的连续变化的模拟量转换 成数字量,并以数字方式显示其测量数据, 达到直观、准确、快速的效果。1.3.2 电子测量仪器发展概述 w 传统仪器 w 自动化仪表 w 自动测试技术 w 微计算机化仪器 w 智能仪器w 自动测试系统 w 个人仪器 w 虚拟仪器第1章 绪论1.1 测量与计量1.2 电子测量1.3 电子测量仪器及发展1.1 测量与计量 1.1.1 测量及其重要意义w 什么叫测量?w 测量是人们为了确定被测对象的量值 或确定一些量值的依从关系而进行的实验 过程。w 为了确定被测量的量值,要把它与标准 量进行比较。w 因此,通过实验所获得的被测量的量值 总要包括两部分,即数值(大小及符号)和 用于比较的标准量的单位名称。w 用来确定被测量量值的装置称为测量器 具,它包括测量仪器和量具。w 测量仪器将被测的量转换成示值,或与 示值相等效的信息。w 量具是以固定的形式复现出某一个量或几 个量的已知量值,可作为标准元件使用。w 例如电阻器、电容器、电感器等。 1.1.2 计量的基本知识w 1. 计量的基本概念w 计量是为了保证量值的统一和准确一致 的一种测量。w 它具有统一性、准确性和法制性等主要 特征。w 计量与测量两者不同,但又有密切的联系。w 测量是用已知的标准单位量和同类被测 量比较,这时认为被测量的真实数值是存在 的,测量误差是由测量仪器和测量方法引起 的。w 计量是用法定标准的已知量来测量同一 类事物的未知量,并认为误差是由受检仪器 引起的。它的任务是确定测量结果的可靠性。w 2. 单位制w 为了对同样一个量在不同的时间、地点 进行测量时,得到相同的结果,必须采用公 认的而且固定不变的单位。w 为此每个国家的计量机关都以专门的“法 律”来规定这样的单位。w 单位制的种类很多。w (1)国际单位制(代号SI)w 国际单位制包括了整个自然科学的全部 物理量的单位,它由7个基本单位、2个辅助 单位和19个具有专门名称的导出单位组成。w 所有单位都各有一个主单位,它利用十进 制倍数、分数的16个词头组成。w 国际单位制具有严格的统一性、突出的 简明性与广泛的实用性,是生产、科研、文 教、贸易和人民生活中广泛应
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