电子测量技术第一章绪论.ppt

电子测量技术基础 俞 洋 电气信息工程学院 2008年4月 第一章 绪 论 一、为什么学习本课程？ 专业技能必须：培养工程技术人员必不可少的重要环节，为实际工作打好基础； 电测技术应用广泛： 广泛用于电子学、物理学、化学、医学等科学领域及生产、国防＼交通、通讯、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。 生活中的例子 没有测量就没有科学——门捷列夫 诺贝尔物理奖，化学奖中1/4属于测试方法和测试仪器的创新。 二、从本课程可以学到什么？ 电子测量基本理论：主要物理量的基本测量原理和方法、电子测量仪器的基本原理、测量误差的基本理论和数据处理知识。 巩固、扩展已学专业知识：模拟、数字电路、单片机等。例如：信号源中的频率合成技术和电压测量中的各种转换技术。 培养系统设计意识：本课程主要涉及电子测量仪器的基本工作原理和系统框图的讲解。 这属于电子系统设计开始阶段的内容。 培养解决问题的思路： 可以发掘：如何改进仪器的功能 Idea对大家以后的发展很重要。 四、电子测量的基本概念 电子测量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。 五、电子测量的分类和特点 1、电子测量可分为： 电能量测量：包括各种频率、波形下的电压、电流和功率等。 电信号特性的测量：包括波形、频率、周期、相位、调幅度、调频指数及数字信号逻辑状态等。 电路元器件参数测量：包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因数及电子器件参数 电子设备性能测量：包括增益、衰减、灵敏度、频率特性等。 上述各项测量内容中，尤以频率、时间、电压、相位、阻抗等基本电参数的测量更为重要，它们往往是其他参数测量的基础。 2、电子测量的特点 测量频率范围宽：10-6-1012HZ以上。 测量量程范围宽：例如宇宙飞船发来的信号10-14W，而远程雷达的发射功率可达108W以上。 测量的精度高：长度测量误差10-8量级，频率测量 误差可达10-13-10-14量级。 测量速度快：电子测量基于电子运动和电磁波传播。例如：导弹、卫星的发射和运行要有快速、自动化的测量。 可以进行遥测：将现场被测量转化为易于传输的电信号，用有线或无线方式发送至测试控制台，实现遥测。例如：对阵地、边境的监测。 易于实现测试智能化和自动化 与计算机结合实现：自动校准、诊断故障等。 六、电子测量的方法 1．直接测量 它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。 比如用电压表测量晶体管的工作电压，用欧姆表测量电阻阻值，用计数式频率计测量频率等。 直接测量的特点是过程简单迅速，是工程测量中广泛应用的测量方法. 2.间接测量 利用直接测量的量与被测量之间的函数关系(可以是公式、曲线或表格等)，间接得到被测量量值的测量方法。 例如根据函数关系 P＝UI，经过计算，“间接”获得功耗P。 间接测量费时费事，常在下列情况下使用：直接测量不方便，或间接测量的结果较直接测量更为准确，或缺少直接测量仪器等。 3．组合测量 当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为 组合测量。 一个典型的例子是电阻器电阻温度系数的测量。已知电阻器阻值Rt与温度t间 满足关系 求解联立方程，就可以得到 值。如果R20也未知，显然可在三个不同的温度下，分别测得 ，列出由三个方程构成的方程组并求解，进而得到只R20 、 。 七、电子测量仪器概述 1、什么是电子测量仪器？ 3 电子测量仪器的一般结构 从系统的角度看： A 信号的变换 （1）信号幅度放大/衰减 保证微弱/过大的信号满足量程要求。 （2）频率变化 a、检波：交流电压变成直流电压； b、斩波：直流—交流—直流的过程； c、混频：进行频率加减运算； d、倍频：频率的乘法运算 e、分频：频率的除法运算； f、频率合成 g、取样技术：将高频信号—低频信号； （3）波形变换 a、整形：任意波—规则的脉冲波形； b、微分：矩形脉冲—窄脉冲； c、各种波形之间的转换； d、A/D和D/A的转换； 例 测量交流电压的数字电压表框图： B：信号处理 （1）基本模