测量的基本原理

1、电子测量原理电子测量原理第1页电子测量原理电子测量原理第2页电子测量原理电子测量原理第3页电子测量原理电子测量原理第4页没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学，没有显微天文学，没有显微镜就没有细胞学，镜就没有细胞学，没有指南针就没有没有指南针就没有航海事业航海事业 电子测量原理电子测量原理第5页电子测量原理电子测量原理第6页测量结果测量数值测量结果测量数值. .测量单位，测量单位，即：即：0 xxx电子测量原理电子测量原理第7页电子测量原理电子测量原理第8页图11 测量的比较原理(a) 天平直接比较（b）弹簧称间接比较被测物体的重量等于标被测物体的重量等于标准砝码的重量准砝码的重量被测物体的重

2、量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。的刻度是事先与标准量进行比较的结果。电子测量原理电子测量原理第9页被测对象测量人员测试仪器系统信 息显 示感知和识别电子测量原理电子测量原理第10页电子测量原理电子测量原理第11页对对 象象属属 性性影影 响响影影 响响影影响响测测 量量 策策略略 、 算算 法法数数 据据 状状 态态参参 数数 命命 令令被被 测测 信信 息息原原 理理方方 法法被被 测测对对 象象仪仪 器器系系 统统测测 量量人人 员员测测 量量环环 境境激激 励励 信信 号号选选 择择仪仪 器器决决 定定方

3、方 法法图图 1 1- -3 3 测测 量量 的的 基基 本本 要要 素素电子测量原理电子测量原理第12页电子测量原理电子测量原理第13页电子测量原理电子测量原理第14页测量发展的客观需要才出现测量发展的客观需要才出现了计量。了计量。测量是计量应用的重要途径。测量是计量应用的重要途径。没有测量，计量将失去价值没有测量，计量将失去价值为了保证测量结果的准确性，为了保证测量结果的准确性，必须定期对仪器进行检定和必须定期对仪器进行检定和校准，这个过程就是计量。校准，这个过程就是计量。u计量的任务是确定测量结计量的任务是确定测量结果的可靠性。果的可靠性。u计量是测量的基础和依据。计量是测量的基础和依据

4、。u没有计量，也谈不上测量。没有计量，也谈不上测量。u计量和测量相互配合，才计量和测量相互配合，才能在国民经济各个领域发挥能在国民经济各个领域发挥重要作用。重要作用。u计量工作是国民经济中一项极为重要的技术基础工作，计量工作是国民经济中一项极为重要的技术基础工作，它在工农业生产、科学技术、国防建设以及人民生活等各它在工农业生产、科学技术、国防建设以及人民生活等各个方面起着技术保证和技术监督的作用。个方面起着技术保证和技术监督的作用。电子测量原理电子测量原理第15页英呎feetfeet电子测量原理电子测量原理第16页电子测量原理电子测量原理第17页电子测量原理电子测量原理第18页电子测量原理电子

5、测量原理第19页电子测量原理电子测量原理第20页电子测量原理电子测量原理第21页中中 国国 计计量量 院院中中 国国 测测试试 院院国国 家家 标标物物 中中 心心授授 权权 基基 准准实实 验验 室室大大 区区 国国 家家 计计 量量 中中 心心省省 级级 计计 量量 所所市市 （ 地地 ） 计计 量量 所所分分站站县县 （ 区区 ） 计计 量量 所所工工 矿矿 企企 业业 、 商商 店店 、 研研 究究 院院所所 、 医医 院院 、 学学 校校 等等国国防防计计量量中中心心行行业业计计量量中中心心国国家家专专业业计计量量站站国国 家家标标 准准级级级级级级工工 作作标标 准准自上而下逐级传

6、递自上而下逐级传递 电子测量原理电子测量原理第22页axx电子测量原理电子测量原理第23页电子测量原理电子测量原理第24页0axxxxax电子测量原理电子测量原理第25页xaxccxa电子测量原理电子测量原理第26页0100%xa 电子测量原理电子测量原理第27页100%axa 100%xxx 电子测量原理电子测量原理第28页100%mmmxx 0 0mx|mx |mx a axamamx a mmmxx电子测量原理电子测量原理第29页m %mxxsx电子测量原理电子测量原理第30页2100%1.5% 1.5%100mxxsx1400%0.5%2%100mxxsx 电子测量原理电子测量原理第3

7、1页oxivav 20lg()xxga db 20lg(1)dbaaaaax电子测量原理电子测量原理第32页电子测量原理电子测量原理第33页电子测量原理电子测量原理第34页电子测量原理电子测量原理第35页全信息全信息语义信息语义信息语用信息语用信息语法信息语法信息电子测量原理电子测量原理第36页信息感知信息感知主体认识论信息主体认识论信息（语法信息）（语法信息）客体层次的信息客体层次的信息（信号信号）yx电子测量原理电子测量原理第37页电子测量原理电子测量原理第38页电子测量原理电子测量原理第39页电子测量原理电子测量原理第40页测测量量客客体体客客体体信信息息比比较较标标准准处处理理显显示示

8、规规范范化化信信号号语语法法信信息息量量化化信信息息可可见见信信息息信信息息识识别别语语义义信信息息处处理理语语用用信信息息测测量量人人员员目目标标信信息息激激励励传传感感语语法法信信息息变变换换信信号号信信息息感感知知3. 测量的原理测量的原理测量的信息过程测量的信息过程测量客体测量客体信息感知信息感知信息识别信息识别测量主体测量主体 语法信息语法信息语义信息语义信息语用信息语用信息电子测量原理电子测量原理第41页检检波波放放大大u显显 示示被被 测测 对对 象象测测 量量 人人 员员电子测量原理电子测量原理第42页温温度度压压力力流流量量转转速速水水位位传传感感器器1u1信信号号调调理理u

9、1传传感感器器2u2信信号号调调理理u2传传感感器器3u3信信号号调调理理u3传传感感器器4u4信信号号调调理理u4传传感感器器5u5信信号号调调理理u5多多功功能能切切换换开开关关s/ha/d计计算算机机数数码码管管crt显显示示打打印印机机绘绘图图仪仪输输出出设设备备数数字字i/od/a模模拟拟信信号号输输出出（2 2）自动化方式）自动化方式电子测量原理电子测量原理第43页目目的的知知 识识 库库理理 解解 与与 分分 析析信信 息息 选选 择择决决策策语语 法法信信 息息全全 信信 息息u （3 3）智能化处理）智能化处理 机器智能机器智能人所赋予机器的一种智能。人所赋予机器的一种智能。

10、 智能包含信息、知识、策略和行为四个要素，具有获取智能包含信息、知识、策略和行为四个要素，具有获取有用信息、由信息生成知识（认识）、由知识和目的生有用信息、由信息生成知识（认识）、由知识和目的生成策略（决策）以及实施策略取得效果（施效）等四个成策略（决策）以及实施策略取得效果（施效）等四个方面的能力。方面的能力。 电子测量原理电子测量原理第44页y1y2y电电量量变变换换（测测量量电电路路）信信宿宿点点非非电电逆逆变变换换（显显示示器器）被被测测量量 x信信源源点点非非电电变变换换（传传感感器器）y1=f1(x)221( )yf y 32()yf y 测量是通过比较来取得一个定量的认识测量是通

11、过比较来取得一个定量的认识 a321( )( )yfff xf x电子测量原理电子测量原理第45页直读式直读式电压表电压表 电子测量原理电子测量原理第46页k k1 1k k3 3k k2 2xu2u3 yu1y1y2y3信信源源点点信信宿宿点点 )(111uxky)(2122uyky)(3233uykyy321123()yk k k x uuukx u 123kk k k321123uuuukk k 电子测量原理电子测量原理第47页（a) 测零点值（a) 测零点值非电电变换非电电变换 k1主体主体电非电变换电非电变换 k3电电变换电电变换 k2传感器传感器变换电路变换电路显示器显示器（b)

12、测标准量（b) 测标准量非电电变换非电电变换 k1主体主体电非电变换电非电变换 k3电电变换电电变换 k2传感器传感器变换电路变换电路显示器显示器（c) 测未知量（c) 测未知量非电电变换非电电变换 k1主体主体电非电变换电非电变换 k3电电变换电电变换 k2传感器传感器变换电路变换电路显示器显示器0 x0ysyxysx xxs电子测量原理电子测量原理第48页xsy比较电路比较电路被测量被测量标准量标准量电子测量原理电子测量原理第49页xs 电子测量原理电子测量原理第50页k1k2减减法法比比较较或或比比例例比比较较k3变变换换变变换换变变换换指指示示器器 uxusy0 0 xs（a a) )

13、 双双通通道道对对称称输输入入结结构构mu或 当当 则则skkx1212kk x s 电子测量原理电子测量原理第51页(b) 对称桥式结构(b) 对称桥式结构s sx激励源激励源y=0y=02r1r当当 时，时， 12rxsr 12rr xs 电子测量原理电子测量原理第52页 xs 电子测量原理电子测量原理第53页微差法进行测量时，测量误差公式：微差法进行测量时，测量误差公式：测量仪器的误差测量仪器的误差 对测量的对测量的影响被大大地削弱影响被大大地削弱优点：测量速度快和测量准确度高。优点：测量速度快和测量准确度高。 xsxsx/ 0-v+vxs电子测量原理电子测量原理第54页电子测量原理电子

14、测量原理第55页 替代法的测量原理 替代法的测量原理xs0 0-v-v+v+v2 2k kk k1 1（b) 零示法（b) 零示法(a) 偏转法(a) 偏转法xs0 0-v-v+v+v2 2k kk k1 1r r电子测量原理电子测量原理第56页第一次平衡第一次平衡 第二次平衡第二次平衡 上两式相乘、开方得：上两式相乘、开方得：12121()2xwwwww11 2xw lw l 22 1xw lw l ( (a a) ) 天天平平称称重重xww1l1l2xww2l1l2电子测量原理电子测量原理第57页12121()2xssssrrrrr电子测量原理电子测量原理第58页电子测量原理电子测量原理第

15、59页电子测量原理电子测量原理第60页电子测量原理电子测量原理第61页电子测量原理电子测量原理第62页 例：例：f=200.020khzf=200.020khz220khz220khz f f0 0=200khz=200khz则则 f=f-ff=f-f0 0=20hz=20hz20khz20khz覆盖系数从覆盖系数从1.11.1扩展到扩展到10001000l lc c振振荡荡器器ff=f-f0f0电子测量原理电子测量原理第63页()xsxsmfmfm ffm f电子测量原理电子测量原理第64页电子测量原理电子测量原理第65页电子测量原理电子测量原理第66页电子测量原理电子测量原理第67页电子测

16、量原理电子测量原理第68页电子测量原理电子测量原理第69页i/vac/dc放放大大或或衰衰减减a/dbcd/七七段段码码数数码码显显示示i电子测量原理电子测量原理第70页伤痕伤痕比比较较校校正正显显示示工件工件光光源源光光信信号号电电信信号号滤滤光光片片透透镜镜固体图像固体图像传感器传感器放放大大标准样板标准样板电子测量原理电子测量原理第71页被测量被测量标准量标准量xs比比较较电电路路yyhyl0ysx电子测量原理电子测量原理第72页电子测量原理电子测量原理第73页0-v+vxsx xs s电子测量原理电子测量原理第74页 （a）差差动动型型 （b）求求和和型型 （c）比比较较特特性性_+u

17、xusuo_+uxus比比较较器器uousux0 xsuu12xsruur 电子测量原理电子测量原理第75页21xstuut电子测量原理电子测量原理第76页（a a）比例臂电桥）比例臂电桥 （b b）有源电桥）有源电桥 （c c）电压电桥）电压电桥 （d d）电流电桥）电流电桥3124zzzz1122sxzununz电子测量原理电子测量原理第77页usarsrxbuo+_xossruruoxssurru电子测量原理电子测量原理第78页r-s 触触发发器器tatbqs rtbtat 电子测量原理电子测量原理第79页混混频频器器fafbf f= =f f - -f fa a b b被被测测频频率率

18、标标准准频频率率混混频频器器ffxfs零零差差指指示示=fx- fs电子测量原理电子测量原理第80页cos2xmsmoku uukxyuxusuo=ux us+_电子测量原理电子测量原理第81页数字比较器数字比较器数数字字比比较较器器n1n1n2n2q q电子测量原理电子测量原理第82页12012()2ccuucc交交流流放放大大器器相相敏敏检检波波器器低低通通滤滤波波器器交交流流信信号号源源uocc12 2电子测量原理电子测量原理第83页电子测量原理电子测量原理第84页a1u2rr_+a2rr_+rrruoru1u3u4r01234uuuuu电子测量原理电子测量原理第85页/1ituuosuri e1ln(/)lnotisiuuu rik uauidr1_+r2auir1d_+r2uo图图2-20 指数电路和对数电路指数电路和对数电路电子测量原理电子测量原理第86页对数对数对数对数加加 法法或减法或减法指数指数u1u2uo12ouuu12ouuu电子测量原理电子测量原理第87页auir1uc_+ciaui_+ruocr1（a）基本积分电路）基本积分电路 （b）基本微分电路）基本微分电路2