电子测量技术第一章

1、电子测量 第1章 - 11. 测量、电子测量和计量测量、电子测量和计量 1.1 测量的历史测量的历史 1.2 电子测量的概念和特点电子测量的概念和特点 1.3 计量及其他相关概念计量及其他相关概念 2. 电子测量仪器及测试系统电子测量仪器及测试系统 2.1 电子测量仪器电子测量仪器 2.2 自动测试系统自动测试系统 *2.3 仪器与自动测试技术的发展趋势仪器与自动测试技术的发展趋势 电子测量 第1章 - 2 测量是利用合适的工具（instrument），确定某个给定对象（object）在某个给定属性（Attribute)上的量（magnitude)的程序或过程（procedure）。 什么是测

2、量什么是测量测量仪器测量仪器电子测量 第1章 - 3古代测量：古代测量：在古代，最早时间的测量是观察日照；在古代，最早时间的测量是观察日照；“立竿见影立竿见影”就是最原始时间测量装置的原理。就是最原始时间测量装置的原理。后来伽利略对后来伽利略对摆摆的观察启发了后人利用谐振系统来测量的观察启发了后人利用谐振系统来测量时间，各种机械钟表应运而生。时间，各种机械钟表应运而生。对于长度的测量，原始的方法是采用人体的对于长度的测量，原始的方法是采用人体的某段长度为标准；后来为了统一标准，采用某段长度为标准；后来为了统一标准，采用国王的手臂长度为标准截一段相等的木材来国王的手臂长度为标准截一段相等的木材来

3、代替，这就是所谓的代替，这就是所谓的“王码王码”。电子测量 第1章 - 4现代测量：现代测量：“没有测量就没有科学没有测量就没有科学” “测量是认识自然界的主要工具测量是认识自然界的主要工具” 测量技术与电子、通信、计算机、材料、系统工程测量技术与电子、通信、计算机、材料、系统工程等学科深度融合，相互促进等学科深度融合，相互促进 测量和仪器作为获取信息的主要手段，是信息技术测量和仪器作为获取信息的主要手段，是信息技术的源头的源头 发达国家都将测量与仪器技术的进步作为重要的国发达国家都将测量与仪器技术的进步作为重要的国家发展战略家发展战略 电子测量 第1章 - 51795年法国颁布米制条例年法国

4、颁布米制条例1875年巴黎召开国际米制会议，签署了米制公约，年巴黎召开国际米制会议，签署了米制公约，规定了米和千克的国际原器，建立国际计量局（规定了米和千克的国际原器，建立国际计量局（BIPM）和国际计量委员会（和国际计量委员会（CIPM） 1954年第十届国际计量大会决定采用米、千克、秒、安培年第十届国际计量大会决定采用米、千克、秒、安培 开尔文和坎德拉六种单位开尔文和坎德拉六种单位国际单位制国际单位制 （SI）：）： 1960年第十一届国际计量大会定为年第十一届国际计量大会定为1971年第十四届国际计量大会增加物质的量单位摩尔年第十四届国际计量大会增加物质的量单位摩尔（mol）电子测量 第

5、1章 - 6目前的国际单位制由七个基本单位和目前的国际单位制由七个基本单位和20个词头组成个词头组成:长度：长度：米米（m）质量：质量：千克千克（Kg）时间：时间：秒秒（s）电流：电流：安培安培（A）热力学：热力学：开尔文开尔文（k）光光 强：强：坎德拉坎德拉（cd）物质的量：物质的量：摩尔摩尔（mol）表表1-1-1 SI测量单位的标准前缀测量单位的标准前缀电子测量 第1章 - 7Denmarks national copy of the International Prototype Kilogram, delivered to Denmark in 1949 with an offici

6、al mass of 1kg+81ugHistorical International Prototype Meter bars 电子测量 第1章 - 8广义：指利用各种敏感元件和传感装置将非电量如位移、广义：指利用各种敏感元件和传感装置将非电量如位移、速度、温度、压力、流量、物面高度、物质成分等变换速度、温度、压力、流量、物面高度、物质成分等变换成电信号，再利用电子测量设备进行的测量。成电信号，再利用电子测量设备进行的测量。 狭义狭义：通过运用电子科学的原理、方法和设备对各种电：通过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。量、电信号及电路元器件的特性

7、和参数进行测量。 电子测量 第1章 - 9电子测量的内容：电子测量的内容：（1）对于电信号各种特性的测量）对于电信号各种特性的测量 - 时域：电压、电流和功率时域：电压、电流和功率 频率、周期、相位、调制系数、失真度频率、周期、相位、调制系数、失真度 脉冲占空比、上升时间、下降时间脉冲占空比、上升时间、下降时间 眼图测量、抖动分析眼图测量、抖动分析 - 频域：频谱、功率谱、相位噪声频域：频谱、功率谱、相位噪声 - 数据域：逻辑状态或时序数据域：逻辑状态或时序 - 调制域：信号频率调制域：信号频率/周期周期/相位等随时间的变化规律相位等随时间的变化规律（2）对于电子元器件及电网络参数的测量）对于

8、电子元器件及电网络参数的测量 - 电阻、电感、电容、阻抗、品质因数等电阻、电感、电容、阻抗、品质因数等 - 网络特性：传输系数、频率特性、驻波比及耦合度等网络特性：传输系数、频率特性、驻波比及耦合度等 电子测量 第1章 - 10vft图图1-1-1 时域、频域与调制域时域、频域与调制域电子测量 第1章 - 11电子测量的特点电子测量的特点 ：（1）测量频率范围宽）测量频率范围宽（2）测量量程广）测量量程广（3）测量准确度高）测量准确度高（4）测量速度快）测量速度快 （5）易于实现远距离测量和长期不间断测量）易于实现远距离测量和长期不间断测量（6）易于实现测量自动化和测试智能化）易于实现测量自动

9、化和测试智能化 电子测量 第1章 - 12 计量是指利用技术和法制手段实现测量单位统一和计量是指利用技术和法制手段实现测量单位统一和 量值准确可靠的一种测量。量值准确可靠的一种测量。 计量具有计量具有统一性、准确性和法制性统一性、准确性和法制性的特点。的特点。 计量基准主要分为计量基准主要分为国际基准、国家基准、原级基准国际基准、国家基准、原级基准 和次级基准和次级基准四个等级。四个等级。 电子测量 第1章 - 13概念辨析：概念辨析：测量、检测、测试测量、检测、测试 、计量、计量- 测试（测试（test）和检测（）和检测（detection）- 测试测试是指借助于特定测量手段对被测对象的某种

10、功是指借助于特定测量手段对被测对象的某种功能或者属性进行评估，通常需要设计一些测试装置或者能或者属性进行评估，通常需要设计一些测试装置或者测试系统，以保证测试结果的可信度。测试系统，以保证测试结果的可信度。- 检测检测是指从大量信息流中抽取特定的信息，不依赖是指从大量信息流中抽取特定的信息，不依赖来自于信息发送者的协作或者同步操作。例如，信号检来自于信息发送者的协作或者同步操作。例如，信号检测的目的就是从噪声中提取有用信号，又例如食品、化测的目的就是从噪声中提取有用信号，又例如食品、化学、环境、机械等行业的质量检测。学、环境、机械等行业的质量检测。 电子测量 第1章 - 14 电子测量 第1章

11、 - 15 1早期的测量仪器早期的测量仪器 动圈式检流计的原理图动圈式检流计的原理图 Model 8安伏欧表安伏欧表模拟万用表模拟万用表 电子测量 第1章 - 16电子测量 第1章 - 172智能仪器智能仪器 Agilent公司四通道数字存储示波器公司四通道数字存储示波器 Agilent 16800系列逻辑分析仪系列逻辑分析仪 电子测量 第1章 - 183个人仪器个人仪器 电子测量 第1章 - 19电子测量 第1章 - 204虚拟仪器虚拟仪器 电子测量 第1章 - 21电子测量 第1章 - 22电子测量 第1章 - 23电子测量 第1章 - 245合成仪器合成仪器 嵌入式嵌入式CPUCPU信信

12、号号输输出出信号信号输入输入信号信号调节器调节器向向 上上变频器变频器信号信号调节器调节器任意波形任意波形发生器发生器信号信号调节器调节器数字数字处理器处理器RF/RF/微波信号微波信号数字信号数字信号模拟信号模拟信号信号信号调节器调节器向向 下下变频器变频器信号信号调节器调节器数字化器数字化器信号信号调节器调节器数字数字处理器处理器合成仪器是一种可重配置系统合成仪器是一种可重配置系统. (a) Agilent N8241A（A类）类） (b) Agilent N5700 系列系统直流电源系列系统直流电源(C类类)电子测量 第1章 - 25Trends? Digitizing Softwari

13、ng Sythesizing电子测量 第1章 - 26 通常把以计算机为核心，能够在程序控制下，自动完成特定测试任务的仪器系统称为自动测试系统，简称ATS（Automatic Test System）。 第一代自动测试系统第一代自动测试系统 20世纪世纪60年代年代 第二代自动测试系统第二代自动测试系统 20世纪世纪70年代年代 第三代自动测试系统第三代自动测试系统 20世纪世纪80年代年代 下一代自动测试系统下一代自动测试系统 20世纪世纪90年代中后期年代中后期 电子测量 第1章 - 27 第二代自动测试系统第二代自动测试系统 CAMAC和和GPIB总线系统总线系统 计算机计算机 GPIB

14、 接口卡接口卡 GPIB 电缆电缆 A CAMAC module made by LeCroy Rear view of an Agilent 34970A电子测量 第1章 - 28IEEE-488 stacking connectors电子测量 第1章 - 29电子测量 第1章 - 30 第三代自动测试系统第三代自动测试系统 VXI、PXI、LXI等总线技术等总线技术 VXI总线主机箱总线主机箱 (a) NI PXI-1000B 8槽台式机箱 (b) NI PXI-8186 嵌入式控制器 (c) NI PXI-6025E 多功能DAQ模块（866 MHz Pentium III ）电子测量 第1章 - 31电子测量 第1章 - 32LXI与其他总线仪器的混成系统与其他总线仪器的混成系统 电子测量 第1章 - 33 下一代自动测试系统下一代自动测试系统 “NxTest” 2003年,美国洛马公司为第四代战斗机研制的通用自动化测试系统“洛马之星”（LM-STAR） 投入使用的，这是目前采用NxTest技术开发的最先进测试系统。从20世纪90年代中后期开始在美国国防部自动测试系统执行局（DoD ATS EA