电子测量总结

1 / 68 电子测量总结 第一章 电子测量的基本概念 1.测量是通过实验方法对客观事物取得定量信息即数量概念的过程 . 2.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。 3.电量测量内容：电能量测量 电信号特性测量 电路元件参数测量 电子设备的性能测量 4. 电子测量的特点 测量频率范围宽 测量量程宽 测量准确度高低相差悬殊 测量速度快 可以进行遥感测量 易于实现测试智能化和测试自动化 影响因素众多，误差处理复杂 5. 电子测量的特点 测量频率范围宽 测量量程宽 测量准确度高低相差悬殊 测量速度快 可以进行遥感测量 易于实现测试智能化和测试自动化 影响因素众多，误差处理复杂 2 / 68 6.测量仪器的功能 变换功能：将被测量转化为其他的直接测量量，通过传感器或电气特性； 例 :各种传感器应用。 传输功能：将就地数据经过变送器处理后，需长距离传输才能送到测量终端，由于外界干扰的存在，传输功能很重要； 例：通信调制技术，数字信号编码，光信号编码避免 “ 码型效应 ” 等 显示功能：显示测量结果； 例：各种显示器 7.测量仪器的主要性能指标 精度 “ 精度高，表明误差小，精度低，表明误差大 ” 3 / 68 a,精密度：仪器指示值的分散性，在同一测量条件下对同一被测量进行多次测量时测量结果的分散程度。反应随机误差的影响； b,正确度：说明仪表指示值与真值的接近程度。反应系统误差的影响。 电工仪表的分级方式以正确度来确定。 C,准确度：精密度和正确度的综合反应。 (2)稳定性 A,稳定度：在规定的时间区间，其他外界条件恒定不变的情况下，仪器示值变化的大小： 原因：元件老化，参数不稳定； B,影响量：由于电源电压，频率，环境温度，湿度，气压，振动等外界环境条件的变化造成仪表示值的变化量。 原因：环境因素； (3)输入阻抗 4 / 68 负载效应的影响：负载变化对于测量结果的影响。 (4)灵敏度 测试仪表对被测量变化的敏感程度。 一般定义：测量仪器指示值增量 y 与被测量增量 x 之比； 例：示波器 V/div x/ y 另一种表示方式：分辨率或分辨力：测量仪表所能区分的被测量的最小变化量。 1024*768？显示分辨率 (前面已经介绍 ) 测量分辨率，通常规定分辨力为允许绝对误差的 1/3 (5)线性度 表示输出量和输入量随其变化的规律。 y=f(x)为 y-x平面上的过原点的直线，则为线性刻度特性； (6)动态参数 输出量随输入量变化的特性； 8.单位制 5 / 68 国际单位制： 基本单位：米 ,秒，千克 ,电流单位安培，温度单位开尔文，发光强度单位坎德拉，物质量单位摩尔； 辅助单位 ;平面角 弧度 rad;立体角 球面度 sr; 导出单位 9. 计量基准：任何测量都要一个统一的体现计量单位的量作为标准 主基准： 也叫原始基准，国家基准。是用来复现和保存计量单位，具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具，经国家鉴定批准，作为统一全国计量单位量值的最高依据。 副基准：通过直接或者间接与国家基准对比，确定其量值并经国家鉴定批准的计量器具 工作基准 : 与主基准或副基准校准或对比 ，并经国家鉴定批准，实际用以检定计量标准的计量器具 第二章 测量误差和测量结果处理 误差的概念 6 / 68 1,真值 A0:一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值称作真值。 PS:测量真值需要理想测量仪器，做无误差测量，所以物理量的真值无法测量到。 2，指示值 AS:由国家设立各种尽可能维持不变的实物标准，以法令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指令值。也叫约定真值，用来代替真值。 3，实际值 A：在每一级的比较重，都以上一级标准所体现的值当作准确无误的值，通常称之为实际值，也叫相对真值。 4，标称值：测量仪器上标定的数值。 5，示值：由测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值。也称测量值。 记录数值时：指针式表应记录仪表量程，读数，和示值。 数字表可以直接读，示值和读数统一。 6，测量误差 7，单次测量和多次测量 7 / 68 8，等精度测量和不等精度测量 等精度测量：在保持测量条件不变的情况下，对同一被测量进行多次测量过程称为等精度测量。等精度测量结果具有相同的可靠性。 不等精度测量：在同一被测量的多次重复测量中，不是所有测量条件都维持不变，这样的测量称为不等精度测量。在科学研究和高精度测量中广泛使用。 比如：加权，给不同的精度的测量结果给予不同的权重。 误差的表示方式 1.绝对误差 ?x?x? 1，绝对误差有单位； 2，绝对误差有符号； 3，绝对误差体现测量值与被测量值间的偏离程度，不能体8 / 68 现测量的质量。 A (?x 为绝对误差， x 为测得值， A0 为被测量真值 ) 0 2 相对误差 绝 对误差可以说明测量值偏离实际值的程度，但不能说明测量的准确程度 实际相对误差 ?A=?x?100%A 示值相对误差 ?x=?x?100%x 满度相对误差 仪器满度值 ?m?mx?100% Xm 最大绝对误差 Xm 测量 m 满度误差给出了仪表各量程内绝对误差的最大值： ?x?xm m 书上 P20 例题 1 测量误差的来源 9 / 68 仪器误差 :设备误差 减少误差的主要途径：正确选择测量方式和正确使用测量仪器。 使用误差：由于对测量设备操作不当而造成的误差。 人身误差：指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等对测量实验中的现象与结果判断不准确而造成的误差。 减少误差主要途径：提高操作技巧和工作责任心，采用更合适的测量方法，采用数字读数视差。 影响误差：各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。指环境温度，电源电压和电磁干扰等。 减小误差的方法途径：保持环境因素，考虑环境因素。 方法误差：所使用的测量方法不当，或测量所依据的理论不严密，或对测量计算公式不适当简化等原因造成的误差。 减少误差方法：通过理论分析和计算，或改变测量方式方法10 / 68 来加以消除和修正。 书上 P27 例题 1 误差的分类 按基本性质 分类，误差分为三类：系统误差、随机误差、粗大误差。 系统误差：在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时误差按某种规律变化，这种误差称为系统误差。 系差的主要特点：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的办法不能改变或消除系差，而当条件改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。只有用修正公式的办法来减少误差。 随机误差：对同一量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号均以不可预测的方式无规律变化的误差。 随机误差的特点： 1，有界性：多次测量中误差绝对值的波动有一定的界限。 2，对称性：当测量次数足够多时，正负误差出现的机会几乎相同； 11 / 68 3，抵偿性：随机误差的算术平均值趋于零。 粗大误差：在一定测量条件下，测量值明显偏离实际值所形成的误差。坏值：确定含义粗差的测量值。 有限次测量下测量结果的表达 在基本消除系统误差并从测量结果中剔除坏值后，测量结果处理 : (1)列出测量数据表。 (2)计算算术平均值 残差 vv及 i2i (3)按 n为有限数下标准差公式计算 ?1?vii?1n2 n?1 ?x?n (4)给出最终测量结果表达式： P37 例 1 12 / 68 x?x?3? 测量数据的处理 书上 P55 小结 第三章 信号发生器 信号发生器的基本构成 信号发生器基本构成：振荡器，变形器，输出级，指示器，电源。 框图 功能 1，振荡器：信号发生器的核心，产生不同的波形不同频率信号，不同的波形振荡原理不同。 2，变换器：用于将振荡器产生的微弱信号加以放大和调整。这部分可以调制 (AM,FM)也可以整形 (函数信号发生器 ) 13 / 68 3，输出级：用于调节输出信号电平和输出阻抗，可以是衰减，匹配电压或是射级跟随器。 4，指示器：用来监视输出信号的电压、功率、频率等。或是简易的示波器显示输出波形，本身准确度较低，只用于参考。 5，电源：提供稳定的工作电源电压，通常需要交 50Hz交流市电整流为直流电并有良好的稳压措施。 正弦信号发生器的三大指标： 频率特性，输出特性，调制特性 书上 P104 小结 信号发生器各旋钮： ATF -20dB :输出衰减 -20dB AMPL: 输出幅值调节。拉起可以再加 20dB 衰减。 组合实现 100 倍， 40dB 的变化； OFFSET ADJ:为模拟输出信号加入直流电平，拉起后可以加入 10V范围内的直流信号。 14 / 68 TTL/CMOS OUTPUT : TTL/CMOS 兼容信号输出端 DUTY ADJ: 拉起此旋钮，可以调节 CMOS 输出波形的工作周期 CMOS ADJ: 调节 CMOS输出电平，输出电平可调节范围 41V 1，电源电压选择开关 选择 220V或是 115V； 2， INT/EXT 模式切换：用于选择外部频率计数模式或内部频率计数模式； 3， VCF INPUT ：外扫描方式时扫描信号 VCF 输入信号，外部电压控制频率变化。； 4， COUNTER INPUT:外部频率计数器信号输出端； 第四章 电子示波器 电子示波器的基本特点 15 / 68 1, 能显示信号波形，可测量瞬时值，具有直观性； 2，输入阻抗高，对被测信号影响小，测量灵敏度高； 3，工作频带宽，速度快，便于观察高速变化的 波形细节； 4，在示波器荧光屏上可描绘任意两个电压和电流量的函数关系，可作为比较信号用的高速 x-y 记录仪； 电子示波器的主要用途 1，观测电信号波形； 2，测量电压和电流的幅度、频率、时间、相位等电量参数； 3，显示电子网络的频率特性； 4，显示电子器件的伏安特性； 示波管，示波器基本原理 示波器的核心部件：示波管 16 / 68 主要由三部分组成：电子枪，偏转系统，荧光屏 电子示波器各旋钮： CRT显示屏： 6寸，长形，内置刻度，刻度照明 ; 加速电压： 2kV; INTEN: 调节显示波形的辉度；控制 RW1， READ OUT: 调节显示文字的辉度 FOCUS: 调节显示波形的聚焦程度；控制 RW2， RW3; SCALE CAL: 用于输出一个 1KHz,的校准电平 SOURCE:选择触发源 (CH1， CH2， LINE， EXT， VERT)。 CH1：用输入到 CH1 的信号做触发源。 CH2：用输入到 CH2 的信号做触发源。 17 / 68 LINE：用电源做触发源。使用于观察电源频率的信号。 EXT：用外触发信号做触发源。外信号通过前面板的 EXT INPUT接入。注意：外触发信号的最大值为 400V 。避免输入信号超过该值。 VERT：用小序号通道的信号做触发源 ， ADD 使用时使用 COUPLING:按 COUPL选择触发偶合 (AC， DC， HF REJ，或 LF REJ)。 SLOPE:选择触发斜率。 TRIG LEVEL:调节触发电 平。 当触发信号产生时， TRIG D指示灯亮。 有时在显示数值的右边显示 “?” ，表示若 AC 偶合或 VARIABLE 被设置时将不能直接读 取 TV： TV信号选择 MAG x10:扫描速率提高 10倍，波形将基于中心位置被 放大 TIME:水平扫描时间选择，按下后微调。 18 / 68 电子测量技术总结 一、 综述 电子测量技术泛指以电子技术 为基本手段的一种测量技术。除了对各种电量、电信号以及电路元器件的特性和参数进行测量外，它还可以对各类非电量进行测量。 我国法定计量单位采用国际单位制，包括基本单位、导出单位和辅助单位。 1、 电子测量技术分类： 按性质分：时域测量、频域测量、数字域测量、随机量测量。 按测量手段分：直接测量、间接测量、组合测量。 2、测量仪器分类：信号发生器、电压测量仪器、波形测试仪器、频率测量仪器、电路参数测量仪器、信号分析仪器、模拟电路特性测试仪器、数字电路特性测试仪器 3、电子测量仪器的性能指标：频率范围、准确度、量程与分辨力、稳定性与可靠性、环境条件、响应特性、输入特性与输出特性 19 / 68 二、 测量误差及数据处理 误差来源：仪器误差、使用误差、人身误差、环境误差、方法误差 测量误差在所难免。 测量误差分类：根据性质的不同，可将测量误差分为系统误差、随机误差和粗大 误差三类。 测量误差的表示方法：绝对误差和相对误差。 绝对误差：x 测量值 x 实际值 A ?x?100%相对误差： 1）实际相对误差 A A?x 2）测量值相对误差 ?x?100% x 测量结果表示方法：有效数字、有效数字加安全数字 数据处理： 20 / 68 用数字方式表示测量结果时，应该根据要求确定有效数字。不可以随意更改测量结果的有效数字位数。在对多余数字位进行删略时，必须遵循数字的 “ 四舍六入五成双 ” 的舍入规则。对数据进行近似运算也应遵循相应规则。 三、 常用电子元器件 1）标称值和允许误差是电阻、电容、电感等常用被动元件的两个主要参数。标称值的标识方法有直标法、色环法、数字法等。允许误差的标识有字母法、百分数法、分级法等，用字母 F、 J 和 K表示的常用允许误差值。 2）半导体器件以其封装形式 的不同又可以分为分立器件和集成电路两类，常见的半导体分立器件有二极管、三极管和场效应管等。 3）贴片元件体积小，容易集成，但是它并不能够完全取代传统的直插式元器件。 四、 测量用信号源 直接式频率合成技术： 优点 -频率转换速度快，具有较好的近载频相位噪声性能。 21 / 68 缺点 -谐波、噪声和寄生频率难以抑制。 间接频率合成技术： 优点 -易于得到大量的离散频率。 缺点 -频率切换时间较长、相位噪声也较大。 直接数字频率合成技术直接合成所需波形，频率分辨率高、相对带宽宽、具有任意波形输出能力和数字调制功能，但是输出信号杂散抑制差。 1、信号发生器的作用： 1） 作为电子设备的激励信号 2） 作为信号仿 真 3） 作为标准信号源 2、信号发生器的分类 1）按输出信号的波形特性分：正弦信号发生器、非正弦信号发生器 2）按产生频率的方法分：谐振式信号发生器 -由频率选择回路控制正反馈 22 / 68 产生振荡 、频率合成式信号发生器 -由基准频率通过加、减、乘、除组合一系列频率 3）按输出信号频率覆盖范围分：低频信号发生器、高频信号发生器、微波信号发生器 4）按应用领域分：混合信号发生器 针对模拟信号；逻辑信号 针对数字信号 5）按调制方式分：调幅、调频、调相、脉冲调制等； 3、信号发生器的综合性能指标 1）频率特性：主要包括有效频率范围、频率准确度和 频率稳定度 2）输出特性：主要包括输出阻抗、输出电平及其平坦度、输出形式、输出波形及谐波失真 3）调制特性：高频信号发生器能输出调幅波和调频波，有的还带有调相和脉冲调制功能 锁相环频率合成技术： 五、 电子示波器 1、 示波器的作用：将人眼看不到的电信号描绘成可见的图形曲线；水平轴表示时间，垂 直表示电压 2、 示波器的分类 23 / 68 按示波器 对信号的处理方式不同分： 模拟示波器：通用示波器、多束示波器、取样示波器、记忆示波器和专用示波器等 数字示波器：数字存储示波器、数字荧光示波器和采样示波器三种类型。 3、 示波器的技术指标 1） 扫描速度：显示屏上单位时间内光点水平移动的距离，单位为 “cm/s” 2 ） 偏转因素 ：在输入信号作用下，光点在荧光屏上的垂直方向移动 1cm 所需的电压值 3） 耦合方式：直流、交流和接地三种方式 4） 工作方式：Y-T， X-Y或 ROLL 显示模式 4、 模 拟示波器：示波器核心部件是阴极射线示波管即将电信号转换为光信号的部件 1） 示波管的结构： 电子枪：作用 -发射电子并形成很细的高速电子束，轰击荧光屏使之发光 偏转系统：电子的位移与所加电压24 / 68 的大小成正比 荧光屏：将电信号变为光信号，是示波管的波形显示部分 2） 示波管的作 用：将电信号变换为光信号而加以显示 5、 数字存储示波器的存储方式 1）特点：波形的采样 /存储与波形的显示是独立的、能长时间地保存信号、先进的触发功能、测量准确度高、很强的数据处理能力、外部数据通信接口 六、电压测量 1、电压测量的特点：电压测量具有频率范围宽、输入阻抗高、被测波形多 样、抗干扰能力强等特点。 2、电压测量的方法和分类 根据测量频率范围分为直流电压测量和交流电压测量；根据测量原理分为模拟式电压测量和数字式电压测量。 1）按频率分：直流电 压测量和交流电压测量 2）按被测信号特点分：脉冲电压测量、有效值电压测量等 3）按测量原理分：模拟式电压测量和数字式电压测量 3、交流25 / 68 电压的表征量 1）峰值：周期性交流电压在一个周期内偏离零电压的最大值；分为正峰值 UP+、负峰值 UP ;关于坐标轴对称的纯交流电压，数值上存在 UP+ =UP- 2）有效值：交流电压的大小通常是指它的有效值 U 3）平均值：波形中的直流成分。 4、电子电压表的分类：模拟电压表、数字式电压表 七、频域测量 1、频域测量的特点： 1）信号的频域测量与频谱分析具有广义和狭义双重含义 2）时域测量和频域测量具有一定的相关性 2频域测量的分类 1） 频率特性测量：静态测量法和动态测量法 2） 选频测量：利用选频电压表，借助调谐滤波法，选出并测量信号中某些频率分量的大小 3） 频谱分析：利用频谱分析仪，分析信号中所 含各频率分量的幅值、功率、能量和相位关 26 / 68 系等 4） 调制度分析 5）谐波失真度测量 3 频谱分析仪：实时频谱仪和非实时频谱仪 以频谱分布图的形式来表示被测信号中所包含的频率成分。 4、失真度：失真度是原始信号经过传输设备以后所得的输出信号与原始信号的比值。失真度仪分为基波抑制式和频谱分析式两种 八、数据域测量 1、 数据域的概念：数据域测量技术用来测试数字量或电路的逻辑状态随时间而变化的特性。 2、 数据域测量的目的：确定系统是否存在故障、确定故障的位置。 3、 数据域测量的特点：数字信号按时序传递 、传递方式多种多样、单次或非周期性的信 号、被测信号速率变化范围宽、数字信号为脉冲信号、被测信号故障定位难 4、逻辑笔：主要用于逻辑电平的简单测试，测试结果较直观。 红灯指示高电平，即逻辑 1；绿灯指示低27 / 68 电平，即逻辑 0 1）工作原理：被测信号由探针接入，经输入保护电路后，同时加入高、低电平比较器，比较结果分别加到高、低脉冲展宽电路进行展宽。也可以检测频率高达 50MHz、宽度最小至 10ns的窄脉冲。 2）应用：通常兼容 TTL逻辑电平和 COMS逻辑电平两种逻辑电平的形式。 5、逻辑夹：可以同时显示多个被测点的逻辑状态、输入信号为高电平时发光二极管亮；否则，发光二极管不亮。 6、 逻辑分析仪：只对逻辑门限电平进行检测。 1）特点：输入通道多、多种触发方式、较大的存储深度、显示方式多样、负的延迟能力、限定能力 3） 工作原理：包括数据采集、数据存储、数据触发、数据显示等 4） 逻辑分析仪 =数据捕获 +示波器 5） 分类：逻辑状态分析仪、逻辑定时分析仪 5、主要性能28 / 68 指标： 1）输入通道数：数据通道和时钟通道两种 2）定时分析最大时钟频率：可以是实际采样时钟最高频率，也可以是等效采样速率，对采样结果有十分重要的影响 3）状态分析最大速率：通常为 50200MHz 4）存储深度 5）触发方式：触发方式是评价逻辑分析水平的重要指标。 6）显示方式 7）输入信号最小幅度 8）毛刺捕捉能力 第一章 1.什么是测量？ 测量是以确定量值为目的的一系列操作。 所以测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较 , 确定被测量对标准量的倍数。 29 / 68 2.什么是等精度测量？什么是不等精度测量？ 用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量 , 称为等精 度测量。 (室内 ) 用不同精度的仪表或不同的测量方法 , 或在环境条件相差很大时对同一被测量进行多次重复测量称为非等精度测量。 3.开环、闭环测量系统有什么区别？ 开环测量系 统开环测量系统全部信息变换只沿着一个方向进行。 闭环测量系统 -闭环测量系统有两个通道 , 一为正向通道 , 二为反馈通道。 4.测量误差的表示方法有几种？ 绝对误差 相对误差 引用误差 基本误差 附加误差 5.测量数据中误差出现的规律有哪几种？各有什么特点？ 据测量数据中的误差所呈现的规律 , 将误差分为三种 , 即系统误差、随机误差和粗大误差。 30 / 68 对同一被测量进行多次重复测量时 , 如果误差按照一定的规律出现 , 则把这种误差称为系统误差。对同一被 测量进行多次重复测量时 , 绝对值和符号不可预知地随机变化 , 但就误差的总体而言 , 具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。明显偏离测量结果的误差称为粗大误差 , 又称疏忽误差。 6.什么是 “ 权 ” ？ 在不等精度测量时 , 对同一被测量进行 m组测量 , 得到 m组测量列的测量结果及其误差 , 它们 不能同等看待。 精度高的测量列具有较高的可靠性 , 将这种可靠性的大小称为“ 权 ” 。 7.传感器输入 -输出静态特性的衡量指标都有哪些？ 重要指标有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 传感器的校准曲线与选定的拟合直线的偏离程度称为传感器的线性度，又称非线性误差。 31 / 68 ? (x0max 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出改变量与引起此变化的输入改变量之比。常用 Sn表示灵敏度，其表达式为 S?dy dx() n 在相同工作条件下做全量程范围校准时，正行程和反行程所得输出输入特 性曲线不重合。迟滞用来描述这种不重合的程度。 重复性是指在相同工作条件下，输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。 8.传感器的分类： (1)传感器按照其用途分类：压敏和力敏传感器，位置传感器 ，液面传感器，能耗传感器 ，速度传感器，加速度传感器 ，射线辐射传感器，热敏传感器 ， 雷达传感器 32 / 68 (2)传感器按照其原理分类：电阻、电容、电感传感器、湿敏、磁敏、气敏、光敏、热敏传感器、真空度、压电、流量传感器、生物传感器 (3)传感器按照其输出信号为标准分类： 模拟传感器 将被测量的非电学量转换成模拟电信号。 数字传感器 将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换 )。 开关传感器 当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 9.随机误差的 4个特征： 绝对值小的随机误差出现的概率大于绝对值大的随机误差出现的概率。 随机误差的绝对值不会超出一定界限。 33 / 68 测量次数 n很大时 , 绝对值相等 #, 符号相反的随机误差出现的概率相等。 第二章 1.接触式测温和非接触式测温各有什么特点？ 接触式测温方法是使温度敏感元件和被测温度对象相接触 , 当被测温度与感温元件达到热平衡时 , 温度敏感元件与被测温度对象的温度相等。这类温度传感器具有结构简单， 工作可靠，精度高，稳定性好，价格低廉等优点。非接触式测温方法是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。非接触式温度传感器理论上不存在热接触式温度传感器的测量 滞后和在温度范围上的限制 , 可测高温、 腐蚀、 有毒、 运动物体及固体、 液体表面的温度 , 不干扰被测温度场 , 但精度较低 , 使用不太方便。 2.双金属片用于控制温度的工作原理是什么样的？ 由膨胀系数不同的两种金属片牢固结合在一起而制成，一端固定，另一端为自由端。当温度变化时，由于两 种材料的膨胀系数不同而使双金属片的曲率发生变化，自由端发生位34 / 68 移，经传动放大机构带动指针指示温度值。 3.铂热电阻测温的特性是什么？ 精度高，稳定性好，性能可靠，耐氧化性能很强 4.热敏电阻用于控制三极管的通断电路如何设计？ 在 NPN型三极管基极和发射极之间接入热敏电阻，通过控制基极电压来控制三极管的断通 7.热电动势由哪几部分构成？ 接触 电势和温差电势 10. K、 S型热电偶各有什么样的特点？ K 型热电偶线性度好，热电势较大，灵敏度较高，稳定性和复现性均好，抗氧化性强，价格便宜。能用于氧化性和惰性气氛中。 K 型热电偶不能在高温下直接用于硫、还原性或还原、氧化交替的气氛中，也不能用于真空中。 35 / 68 S 型热电偶准确度高，稳定性好，测温温区和使用寿命长，物理化学 性能良好，在高温下抗氧化性能好，适用于氧化和惰性气氛中。热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染敏感，贵金属材料昂贵。 12.掌握热电偶测单点温度、温差电路、串联电路及并联电路的应用。 17.摄氏温度和华氏温度的关系为 在 -2000 的温度范围内 : Rt=R0 1+At+Bt2+C (t-100) t3 在 0850 的温度范围内 : 36 / 68 Rt = R0(1+At+Bt2) 18.半导体热敏电阻分哪几类？各有什么特点？ 分类：负温度系数 NTC型、正温度系数 PTC型、临界温度 CTR型 特点： PTC 热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，只有当温度超过一个阈值 (居里温度 )时，它的电阻值才随着温度的升高呈阶跃性的增高。具有恒温、调温和自动控温的功能，只发热，不发红，无明火，不易燃烧，电压交、直流 3 440V均可，使用寿命长，非 常适用于电动机等电器装置的过热探测。其温度系数及居里点温度随组分及烧结条件不同而变化。同时还能起到 “ 开关 ” 的作用，兼有敏感元件、加热器和开关三种功能，称之为 “ 热敏开关 ” ，具有使温度保持在特定范围的功能，又起到开关作用。利用这种阻温特性做成加热源，还可对电器起到过热保护作用。 NTC 热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的减小。有灵敏度高、稳定性好、响应快、 寿命长、价格低等优点，广泛应用于需要定点测温的温度自动控制电路。 37 / 68 CTR 具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数。 19.热电效应的定义：将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热电势，形成电流，这 种把热能转换成电能的现象称为热电效应。 在整个闭合回路中产生的总电动势 EAB(T,T0)可表示为 20.中间导体定律定义：在热电偶回路中，接入第三种导体 C，只要这三种导体两端温度相同，则热电偶所产生的热电势保持不变。 证明： 应用：可以在热电偶的回路中引入各种仪表和连 接导线等。 中间温度定律的应用： 21.补偿导线的应用及作用 38 / 68 应用： 由于受到材料价格的限制不可能做很长，而要使其冷端不受测温对象的温度影响，必须使冷端远离温度对象，采用补偿导线可以做到这一点。所谓补偿导线，实际上是一对材料化学成分不同的导线，在 0 150 温度范围内与配接的热电偶有一致的热电特性，但价格相对要便宜。补偿导线在0 150C 范围内的热电势与配套的热电偶的热电势相等，所以不影响测量精度。 作用：用热电性质与热电偶相近的材料制成导线，用它将热电偶的参比端 延长到需要的地方，而且不会对热电偶回路引入超出允许的附加测温误差。 22. 显示仪表的公式： 测量两点之间温度差的测温电路 测量几点温度之和的测温线路 测量平均温度的测温线路 39 / 68 电子测量技术基础总结 第 1 章电子测量的基本概念 1. 测量：测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。 2. 电子测量：从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是 指在电子学中测量有关电的量值的测量。 3. 电子测量的内容： a、电能量测量 b、电信号特性测量 c、电路参数测量 d、电子设备的特性测量 40 / 68 4. 电子测量的特点：测量的频率范围宽；测量量程宽；测量准确度高低相差悬殊；测量速度快；可以 进行 遥测；易于实现测试智能化和自动化；影响因素多，误差处理复杂。 5. 电子测量方法的分类： 1）按测量过程分类：直接测量；间接测量；组合测量； 2）按测量方式分类：偏差式测量发；零位式测量法；微差式测量法 3）按被测量的性质分类：时域测量；频域测量；数据域测量；随机测量 6. 测量方法选择原则：被测量本身的特性；所要求的测量准确度；测 量环境；现有测量设备。 7. 测量仪器的功能：物理量变换功能；信号的传输功能；测量结果的显示功能； 41 / 68 1） 变换功能：对于电压、电流等电学量的测量，是通过测量个重点效应来达到目的的； 2） 传输功能：在遥测、遥控等系统中，现场测量结果经变送器处理后，需经较长距离的传输才能送到检 测终端和控制台。 3） 显示功能：测量结果必须以某种方式显示出来才有意义。 8. 测量仪器的性能指标：精度；稳定性；输入阻抗；灵敏度；线性度；动态特 性。 9. 计量的基本概念： 1）定义：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 2）计量学是研究测量、保证测量统一和准确的科学。 42 / 68 3）内容：计量和测量的方法、技术、量具及仪器设备等一般理论，计量单位的定义和转换 ,量值的传递和保证量值统一所必须采取的措施、规程、法制等。 4）主要特征：统一性、准确性和法制性。 10. 计量与测量的关系： 1）计量的任务是确定测量结果的可靠性；计量是测量的基础和依据；没有计量，也谈不上测量；计 量和测量相互配合，才能在国民经济各个领域发挥重要作用。 2）测量发展的客观需要才出现了计量；测量是计量应用的重要途径；没有测量，计量将失去价值；为了保证测量结果的准确性，必须定期对仪器进行检定和校准，这个过程就是计量。 11. 计量基准 : 基准是指用当代最先进的科学技术和工艺水平，以最高的准43 / 68 确度和稳定性建立起来的专门用以规定、保持和复现物理量计量单位的特殊量具或仪器装置等。 1） 主基准：是用来复现和保存计量单位，具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具，作为 统一全国的最高依据，也叫国家基准； 2） 副基准：是通过直接或间接与国家基准对比，确定其量值并经过鉴定批准的计量器具； 3） 工作基准：是经与主基准或副基准校准或对比，并经国家鉴定批准，实际用以检定下属计量标准的 计量器具。 第 2 章测量误差和测量结果处理 1. 误差的概念： 1) 真值 A0：一个物理量在 一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。 44 / 68 2) 指定值 As：由国家设立尽可能维持不变的实物标准 (或基准 )，以法令的形式指定其所体现的量值作 Liyang 1 为计量单位的指定值。 3) 实际值 A：实际测量时，在每一级的比较中，都以上一级标准所体现的值当作准确无误的值，通常 称为实际值，也叫作相对真值。 4) 标称值：测量器具上标定的数值。 5) 示值：测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值。 6) 测量 误差：测量仪器仪表的测得值与被测量真值之间的差异。 7) 单次测量和多次测量：单次测量不能反映测量结果的精密度，一般只能给出一个量的大致概念和规 45 / 68 律。多次测量是用测量仪器对同一被测量进行多次重复测量的过程。 8) 等精度测量和非等精度测量：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行的多次测量过程称作 等精度测量。不是所有测量条件都维持不变，这样的测量称为非等精度测量。 2. 误差的表示方法： 1.绝对误差定义：被测量的测量值 x 与其真值 A0 之差，称为绝对误差 公式：式中 A为实际值， x 为供给量的指示值 (标称值 ) 2.相对误差实际相对误差 示值相对误差 满度相对误差 3. 测量误差的来源：仪器误差，使用误差，人身误差，影46 / 68 响误差，方法误差。 4. 误差的分类： 系统误差：定义：多次登精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时误差按 某种规律变化 随机误差：定义：又称偶然误差，指对同一量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号均以不可预测 的方式无规则变化的误差 粗大误差：定义：在一定的测量条件下，测量值明显地偏离实际值所形成的误差。 5. 随机误差分析：公式、推算、例子 1）数学期望 2）剩余误差 3）方差与标准差 47 / 68 6. 系统误差合成： 实际测量中，误差的来源是多方面的，单台仪器产生的误差也与该仪器的各个组成单元有关。 7. 测量数据的处理： 1）有效数字的处理： 有效数字：由于误差，有哪次测量数据及由测量数据计算出 来的算术平均值都是近似值 多余数字的舍入规则：末尾后的数大于个单位，末尾进 1，否则不变， 若为，则末尾基数加 1，偶数不变； 2）等精度测量结果的处理：当对某一量进行等精度测量时，测 量值中可能含有各种误差，按步处理。 第 3 章信号发生器 1. 信号发生器的用途： 信号发生器是电子测量领域；最基本、应用最广泛的一类 48 / 68 电子仪器。信号发生器在其他领域也有广泛的应用，例如机械 部门的超声波探伤，医疗部门的超声波诊断、频谱治疗仪等。 2. 信号发生器的基本构成与原理： 振荡器：产生不同频率、不同波形的信号。产生不同 频段、不同波形信号的振荡器原理、结构差别很大。 变换器：可以是电压放大器、功率放大器、调制器或 整形器。 输出级：其基本功能是调节输出信号的电平和输出阻 抗，可以是衰减器、匹配变压器和射极跟随器等。 Liyang 2 指示器：指示器用来监视输出信号，可以是电子电压表、功49 / 68 率计、频率计和调制度表等，有些脉冲信号发生器还附带有简易示波器。使用时可通过指示器来调整输出信号的频率、幅度及其他特性。 电源：提供信号发生器各部分的工作电源电压。通常是将50Hz交流市电整流成直流并有良好的稳压措施。 3. 正弦信号发生器的三大性能指标：频率特性、输出特性和调制特性。 4. 低频信号发生器的组成框图 ： 5. 第 3章小结： 信号发生器用作测试系统的测试信号源，可以按照输出信号的频率范围、输出信号波形及信号发生器 的性能进行分类。电子测量中使用最频繁的当属正弦信号发生器 和脉冲信号发生器，他们分别是频域测 量和时域测量中不可缺少的设备。 50 / 68 信号发生器中最基本的工作单元包括振荡器、变换器和输出级，分别完成信号的产生，信号的放大、 调制、整形， 信号输出电平调节和阻抗匹配等功能。 正弦信号发生器最主要的性能指标有：频率范围，频率准确度和稳定度，温度、电源和负载变化引起 的频率波动，非线性失真，输出阻抗，输出电平及所具有的调制信号种类和特性。正弦信号发生器的性 能指标可以概括为频率特性、输出特性和调制特性。 第 4 章电子示波器 1.电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 2 电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 51 / 68 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 X 电电电 Y 电 电电电电 3 电电电电电电电电电 电电电电电电电 电电电 电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电 52 / 68 电电电 4 电电电电电电电电电 电电 电电电电电电 Y 电电电 X 电电电 Z 电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 Liyang 3 被观察的波形通过 Y 通道探头，经过衰减加到垂直前置放大器的输入端 ，垂直前置放大器的推挽 输出信号 和 经过延迟线、垂直末级放大器，输出足够大的推挽信号 、 加到示波管的垂直偏转板 53 / 68 Y1、 Y2上。由时基发生器产生线性扫描电压，经水平末级放大器放大后，输出推挽的锯齿波信号 、 加到水平偏转板 X1、 X2上。 电 5 电电电电电电电 1 什什什什什什什什什什电电电电电电 P139 电 什什电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 2 电电电电电电电电 电电 m 电电电电电电 s 电电电电电电 kg 电电电电电电电电电电电 Kevn 电电电 K 电电电电电电电电电电 A电电 54 / 68 电电电电电电电电 cd电电电电电电电电电电 mo电电电电 3 什什什什什什什什什什 4 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电P143147电 什什电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电 6 电电电电电电 1 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电 电电电电电电电电电 2 电电电电电电 120 电电电电电电电 55 / 68 电 7 电电电电电 1 什什什什什什什什电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 2 什什什什什什什什 什电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电 电 8 电 电电电电 (转载于 : 海 达 范 文网 :电子测量总结 ) 1 阻阻阻阻阻阻阻阻阻 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电56 / 68 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电 Z电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电电 Liyang 4 实验一 1.交流电压的测量方法有哪几种？ 答：交流电压的测量方法很多，其中最主要的是用检波器吧交流电压转换为直流电压，然后再接到 直流电压表进行测量。根据检波特性不同，有峰值检波、平均值检波和有效值检波，相应的电压表成为峰值电压表、平均值电压表和有效值电压表。 有哪些特点？ DVM 的测量误差如何计算？ 答：特点： 57 / 68 测量结果以数字形式直接显示； 准确度高； 用量程显示位数以及超量程能力来反映它的测量范围； 分辨力高； 测量速度快； 输入阻抗高； 抗干扰能力强。 测量误差： U=a % Uxb % Um U=a % Ux 几个字 的适用频率范围是多少？ 答： 010MHz。 58 / 68 2.根据实验，说明用万用表检测各种常用元器件的方法； 答：电阻的测量：将量程打到电阻挡，选取合适的量程后测量； 电容的测量：可直接将电容引脚插入插座中测量； 二极管的测量：将量程打到 ，直接测量； 三极管的测量：先将一支表笔接在某一认定的管脚上，另外一支表笔则先后接到其余两个管脚上，如果这样测得两次均导通或均不导通，然后对换两支表笔再测，两次均不导通或均导通，则可以确定该三极管是好的，而且可以确定该认定的管脚就是三极管的基极。若是用红表笔接在基极，黑表笔分别接 在另外两极均导通，则说明该三极管是 NPN 型，反之，则为 PNP 型。最后比较两个 PN 结正向导通电压的大小，读数较大的是 be结，读数较小的是 bc结。功能量程开关转到hFE档，即可以直接从显示屏上读取 hFE 值。 3.根据实验，从减小测量误差角度说明如何选取量程； 59 / 68 答：万用表测量中，为了得到比 较高的测量精度，在测电压、电流时，应该选择合适的量程，尽量让指针指到最大量程刻度附近；在测电阻时，选择量程，使指针指到刻度的中间位置。 实验二 1、示波器显示被测信号的波形的原理？ 答：示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像，显示在荧光屏上以便测量的电子测量仪器。它是观察数字电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果必不可少的重要仪器。示波器由示波管和电源系统、同步系统、 X 轴偏转系统、 Y 轴偏转系统、延迟扫描系统、标准信号源组成。 2、旋钮 “ 伏特 /格 ” 和 “ 秒 /格 ” 的作用是什么？ 答：通过控制伏特 /格，可以把信号的幅度调整到期望测量范围内。 通过控制秒 / 格，可以