基本测量原理与方法.ppt

第一章：基本原理 第二章：基本方法 电子测量原理 核心内容 参考教材 课程简介 主讲内容 预备知识 授课方式 尽信书不如无书 择其善者而从之 其不善者则改之 课程简介 第一部分测量总论及误差理论，介绍测量的基本概念、技 术方法及系统组成，误差理论和数据处理等。 第二部分基本电参量测量，包括频率、电压、阻抗等 第三部分时域测量，以示波器为背景介绍时域信号波形的 采集、显示及应用技术。 第四部分频域测量，重点讨论频域中的信号频谱和网络性 能的测量，介绍测量激励信号源的基本工作原理。 第五部分数域测量，介绍数字系统的基本测量原理和方法 ，包括数字信号的产生、逻辑分析、可测性设计及数字系 统测试的典型实例。 第六部分测量系统集成，阐述组建测量系统的硬件平台、 软件平台、总线标准、通信技术等。 主讲内容 前三章属于科普内容，自行阅读为主 第一、第二章只讲实用内容、原则； 第三章掌握基本实验数据处理程序； 第二篇：基本电参量的测量原理、常用器 件（OPA、ADC、DAC的原理与应用） 第三篇：数字示波器的应用； 第四篇：PLL与DDS（FPGA应用实例） 预备知识 电路分析 信号与系统 模拟电路基础 数字电路基础 MCU基本知识 FPGA基本知识 Matlab基本应用 预备知识 电路分析 电阻 电容 电感 叠加原理 戴维南定理 阻抗/阻抗角 信号与系统 频谱 周期信号的频谱 取样定理 拉氏变换 FFT 预备知识 模拟电路基础 三极管放大器 集成运放 DAC原理 ADC原理 阻抗匹配 芯片退耦 数字电路基础 组合逻辑 时序逻辑 触发器/寄存器 计数器 加法器 同步/异步 预备知识 MCU基本知识 MCS-51 嵌入式处理器 中断的应用 定时器/计数器 UART通讯 片上资源 FPGA基本知识 VHDL/Verilog QuartusII 时序仿真分析 计数器设计 移位寄存器设计 时序相位分析 预备知识 Matlab基本知识 基本数据运算 二维曲线作图 三维曲面作图 及时验证设计 学会使用工具 授课方式 突出实际电路分析、计算； 现场演示逻辑设计、分析的过程； 我提出问题； 你们上台表演； 我再解决问题； 注重实效、学以致用； 假传万卷经，真传一句话； 人类永远都离不开测量 测量的定义 测量是为了确定被测对象的量值而进行的 实验过程。 测量的基本要素：被测对象、测量仪器、 测量技术、测量人员和测量环境 测量环境非常重要 测量环境是指测量过程中人员、对象和仪 器系统所处空间的一切物理和化学条件的 总和。 测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场 、辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关 电磁量（工作电压、源阻抗、负载阻抗、 地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化 环境对测量的影响 A. 环境对被测对象的影响：某些被测对象客体（如器件 、电路或系统）的性能特性对环境变化较为敏感或非常敏 感，因此，原则上测量应在被测对象的正常或额定工作条 件下进行。 B. 环境对仪器系统的影响：环境可能直接或间接地影响 到仪器系统本身的某个工作特性，进而影响测量结果，造 成测量误差。特别是某些测量器具的量程广、频段宽，而 内部的元器件数目甚多，且对外界影响相当敏感，错综复 杂的影响量所产生的不良效应有时会成为测量的严重问题 。 C. 环境对测量人员的影响：高温、严寒、潮湿、闷气、 嘈杂、照明不适当等不良工作环境，会对测量人员的身心 产生不良影响，从而引起不同程度的人身误差乃至差错。 了解计量 计量的定义和意义 为使在不同的地方，用不同的手段测量同一量时，所 得的结果一致，就要求统一的单位、基准、标准和测 量器具。 1.计量的定义 计量是一种特殊形式的测量，它把被测量与国家计量 部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定 合格与否，并给出具有法律效力的检定证书。 计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确 可靠的测量。 计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。 计量包含了为达到统一和准确一致所进行的全部活动 ，如单位的统一、基准和标准的建立、进行量值传递 、计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。 这个原则很重要 仪表测量时，应选择适当的量程，使示值 尽可能接近于满度值，指针最好能偏转在 不小于满度值2/3以上的区域。 现代电子测量系统 用事实说话-经典电桥 全数字控制 电子测量的特点 （1）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流外， 测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下，高至THz（ 1THz=1012Hz） （2）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏（nV）级 至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级 （3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时间进 行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，可以使测 量准确度达到10-1310-14的数量级。 （4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁波传 播进行工作 （5）易于实现遥测 （6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化 了解内容 测量系统的基本特性： （1）静态特性、（2）动态特性。 典型的动态测量的信号： （1）脉冲瞬变的信号用于时域测试，得到阶跃响应 （2）扫频的正弦信号用于频域测试，得到频率特性