电子测量的基本概念.ppt

1、介绍电子测量技术和仪器、课程介绍、第一部分测量总论和误差理论、测量的基本概念、技术方法和系统配置、误差理论和数据处理等。包括频率、电压、阻抗等第三时域测量在内的基本传记参数测量的第二部分，以示波器背景介绍了时域信号波形的收集、显示和应用技术。频域测量的第四部分着重介绍了频域中信号频谱和网络性能测量，介绍了激励信号源测量的基本工作原理。第五部分介绍了数字系统的基本测量原理和方法，包括数字信号生成、逻辑分析、可测试性设计和数字系统测试。第六部分是构建测量系统的硬件平台、软件平台、总线标准、通信技术等的测量系统集成。学习课题及目的，本课程的任务是学生在电子测量中最基本的测量原理和测量方法，具有一定的

2、测量误差分析和测量数据处理能力。对现代新技术在电子测量中的应用有一定的了解。对频率、相位、电压等常用电量测量方法的知识有助于适应近年来电子测量技术的快速发展，掌握测量和测量的基本概念。掌握示波器测试和图像显示器原理，熟悉通用示波器结构的使用。掌握电子计数器的频率测量原理和误差分析，熟悉频率计数器的结构和工作原理。熟悉电压测量的主要技术要求和各类型电压测量仪器的特性使用方法，熟练掌握交流电压的三种茄子模拟测量方法。主信号频谱分析器和使用；理解现代电子测量的主要特征和发展过程以及微电脑智能芯片在电子测量仪中的广泛应用使其更加智能化。课程为今后在学生工作中遇到的大量近代测量问题准备必要的理论基础和实

3、际知识。第一章电子测量和仪器的基本概念，1.1测量概述，1.1.1测量的意义日常生活中处处离不开测量科学的进步和发展，离开测量就没有真正的科学。没有望远镜，就没有天文学，没有显微镜，没有细胞学，没有指南针，没有航海事业，生产发展也离不开农业社会测量，必须测量土地和测量谷物。可以测量长度、面积、容积和重量。掌握了季节和季节，出现了原始的时间测量仪，产生了天文测量。现代化的工业生产中，到处都离不开测量。例如，大型钢铁厂需要大约2万个勘测点。在高技术和国防现代化建设中，更需要衡量。例如，每架新设计的飞机都要测试飞机高速飞行中棋类冲击的性能。通过风洞实验，应测量气体、机翼的力和振动分布，验证和改进设计

4、。1 .窄测量的定义测量是确定测量对象数量的实验过程。在测量过程中，人们利用特殊设备，直接或间接将测量的对象与同类已知单位进行比较，得到了以数值和单位表示的测量结果。测量结果测量数字。测量单位，即测量的嵌套测量对象：测量测量测量对象中相应测量信息的目的：从测量对象中获得定量理解。通过测量过程：实验识别对象的过程测量方法：比较a .直接比较b .间接比较c .需要测量设备。测量标准：类似的已知单位。测量结果：最终可以向测量主体(人)表示，测量的物体重量等于标准重量，测量的物体重量从图版中读出。因为弹簧天平的刻度是事先与标准量进行比较的结果。2 .广义测量的定义不仅包括从广义上定量测量测量的物理量

5、，还包括对更大范围测量对象的定性、位置测量。例如，故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿产勘查、地震源测量、卫星位置测量等。测量结果不仅是以值和单位表示的一维信息，还可以显示二维或多维图形、使用图像测量的对象的属性特性、空间分布、拓扑结构等。广义的测量原理可以在信息收集过程中说明，包括信息识别和信息识别两个茄子方面。3 .测量的基本要素测量对象、测量仪器、测量技术、测量员和测量环境、1.1.2电子测量、1 .电子测量的意义20世纪30年代，测量科学和电子科学的结合开始了。电子测量技术处理信息最有效，最成功的是电子科学技术对信息传递非常灵活的转换技术非常有利。巨大的信息处理能力，2 .电子测量的内容，

6、广义上，电子测量是指以电子科学技术为手段的测量，即基于电子技术理论以电子测量仪和设备为工具，测量电力和非电子设备。在狭义上，电子测量是利用电子技术对电子学中相关功率的测量。电子测量的内容按(1)特定测量对象分类。传记能量测量，包括以下传记参数测量，包括各种频率和波形下电压、电流、功率、电场强度等测量。电路参数测量包括电阻、电感、电容、阻抗、质量系数和电子设备参数等测量。传记信号特性的测量包括信号、频率、周期、时间、相位、振幅、频率金志洙、失真、噪音、数字信号逻辑状态等。电子设备性能测量包括倍率、衰减、灵敏度、频率特性、通过带、噪声系数测量。特性曲线测量包括振幅-频率特性曲线、电晶体特性曲线等的

7、测量和显示。(2)根据基本测量对象，电子测量是对电信号和电气系统的测量。电子测量的基本对象是未知信号和系统电子测量的基本工具。已知信号和系统电子测量的基本工作机制是信号和系统的相互作用。3.电子测量的特点，(1)测量频率范围广。除了测量的信号的频率范围直流测量外，交流信号的频率范围在10-6Hz以下，测量到THz(1THz=1012Hz) (2)范围。例如，数字万用表对电压的测量从纳米(nV)级到千伏(kV)级电压，12个数量级(3)的测量精度很高。例如，使用电子测量方法测量频率和时间时，以原子频率标准和原子秒为基准的测量准确度达到10-1310-14的数量级。(4)测量速度快。因为电子测量是

8、通过电子运动和电磁波传播来工作的。(5)可以方便地进行遥测。(6)能够轻松实现测量过程的自动化和测量仪器智能，4 .测量方法的分类概述、直接测量和间接测量(1)使用直接测量的仪器直接测量未知数量的数量。(2)间接测量直接测量与未知Y具有精确函数关系的其他变量X(或N个变量)，然后通过函数计算计算要测量的Y。(3)组合测量、频域、时域、数值字段和随机域测量，1 .频域测量技术：振幅和相位随频率变化(1)正弦波点频率方法(2)正弦波扫描频率方法2。时域测量技术：振幅随时间变化的测试信号是脉冲、正方形波阶信号3。理论上，周期函数傅里叶变换是频域函数，频域函数傅立叶变换是周期函数。，4 .随机测量技术

9、：噪声信号测量和随机信号源噪声使用主要由与时间因素相关的随机变量、噪声的研究使用概率统计方法(1)噪声信号统计特性的测量(例如期间的平均值、均方根、频域内频谱密度函数、电力频谱密度函数等)组成。(2)以已知特性的噪声作为激励，对被测试系统进行统计测量，研究被测试系统的特性。(3)在背景噪声信号不可忽视的情况下，对信号(尤其是弱信号)的精确测量。5 .数字测量技术：通过测量数字系统的功能和故障诊断来测量数字系统的基本方法是在输入部添加激励信号，观察结果输出响应，并与预期的准确结果进行比较，这意味着系统正常。不匹配表示系统具有故障牙齿。LSI测试系统的简化块图表、静态、正常状态和动态测量；静态测量

10、：测量不随时间变化的(静态)物理量动态测量：测量随时间变化的物理量。电子测量中常见的动态信号有两种。即，大小随时间变化的信号，即非周期信号、振幅瞬态或跳跃信号。频率随时间变化的信号：表示正弦波扫频信号或频率瞬态的周期信号。1.2测量误差分析，1.2.1测量误差可根据测量误差的特点分为随机误差、系统误差、粗误差三类茄子。1.随机误差定义：将在同一测量条件(测量环境、测量器、测量技术和测量仪器相同的条件)下多次重复测量同一测量时(等精度测量)，各测量误差的绝对值和符号以不可预测的方式变化的误差称为随机误差或偶然误差。随机误差主要是由于对测量值的影响很小，但没有徐璐相关的很多因素造成的。这些因素主要

11、包括噪音干扰、电磁场微变化、零件摩擦和配合间隙、热波动、空气扰动、大地未震、计数器感觉的不规则变化等。例如：对于固定电压，我们多次测量1.235V、1.237V、1.234V、1.236V、1.235V、1.237V。单个测量的差异不规则，但多次测量的整体服从统计规律。数学统计方法，即算术平均值的方法，2。定义系统误差：在相同的测量条件下多次测量相同的量时，测量误差的绝对值和符号保持不变，或者测量条件变化时根据一定规律变化的误差称为系统误差。例如，仪器的刻度误差和零误差或随温度的值的误差。主要原因是仪器的制造、安装或使用方法不正确，环境因素(温度、湿度、电源等)的影响，测量原理使用近似值计算公

12、式，测量员的不良读取习惯等。系统错误表示测量结果偏离真值或实际值的程度。界差越小，测量越精确。系统误差的定量定义是在迭代条件下对同一测量无限多次测量结果的平均值和测量的实际值之间的差异。也就是说，3 .粗误差：粗误差与实际值明显不一致的误差。粗糙的原因是测量操作疏忽和失误，如测量错误、读取错误、记错、实验条件不符合预定要求，急于实验等。测量方法不当或错误。例如，使用普通万用表电压文件直接测量高内阻电源供应设备的开路电压测量环境条件的急剧变化(例如，电源电压突然增加或减少)、闪电干扰、机械冲击等导致测量仪器显示值的急剧变化。具有粗体差异的测量称为坏值或异常值，必须在处理数据时将其删除。4 .阶乘

13、和阶的表达式消除粗误差后，系统误差和随机误差分别测量的值的绝对误差等于系统误差和随机误差的对数。在任何测量中，系统误差和随机误差通常同时存在。系车和阶数之间在一定条件下可以徐璐转换，5。测量结果的表征，准确度是表示系统误差的大小。系统误差越小，准确度越高。也就是说，测量与实际值匹配的程度很高。精度表示随机误差的影响。精度越高，随机误差越小。随机因素导致测量值分布和不确定，但始终分布在平均值附近。精度用于反映系统错误和随机错误的复合影响。精度越高，准确度和精度都越高，意味着系统误差和随机误差都很小。射击误差示意图，1.2.2测量结果的数据处理，有效数字处理1。数字维修规则具有多种位数，因为测量数

14、据和测量结果都是近似值。为了便于计算，使测量结果的表达准确、唯一，在处理数据时，需要近似处理测量数据和使用的常数。数据修改规则：(1)小于5，最后一位不变。(2)大于5进制1，在最后位置增加1。(3) 5时取偶数，最后一位是偶数，最后一位不变。最后一个位元是奇数，最后一个位元的增量为1(将最后一个位元配对)。示例：将以下数据舍入到小数第二位：12 . 434412 . 43 63 . 7350163 . 74 0.694990 . 69 25 . 325025 . 32 17 . 695517 . 70 123 . 1150123 . 12注意事项以上示例中的0 . 69499、正确结果为0.

15、69、错误方法为0.694990在“5”的舍入处理中，偶数规则的目的是使在相对较多的数据舍入处理中出现正负误差的概率几乎相同。2 .如果有效数字截断的近似裁剪或舍入误差的绝对值不超过近似最后一位的一半单位，则牙齿近似将从左侧第一个非零牙齿数字到最后一位数字的所有数字称为有效数字。例如：3.142 4位有效数字、极限误差0.0005 8.700 4位有效数字、极限误差0.0005 8.7103 2位有效数字、极限误差0.05103 0.0807 3位有效数字、极限误差0.005、中间0和结尾0都是有效数字，不能任意添加。开头0不是有效数字牙齿。测量数据的绝对值相对较大(或相对较小)、有效数字和相

16、对较少的测量数据由科学计算方法(即a10n，A的位数)确定。测量结果(或读数)的有效位数必须由该测量的不确定性决定。也就是说，测量结果的最后一位必须与不确定性的位数对齐。例如，物理量的度量值为63.44，该数量的度量不确定u0.4将度量结果显示为63.40.4。3 .近似算法保留的位数原则上取决于每个数目中精度最低的项目。(1)加法以小数点后位数最少(每个小数点以有效位数最少为准)为准，剩下的数字可以多拿一位。例如：(2)减法运算：当两个数字的差异很大时，原则等于加法。两个数字非常接近时会发生很大的相对误差，所以首先要避免减去两个相似数字的测量方法，其次要在运算中加入更多的有效数字数。(3)乘

17、法除法运算以有效数字位数最小的数字为基础，参与其馀运算的数字和结果的有效数字位数相同。例如：可能比有效数字位数最少的人保存一名有效数字更多。例如，在上例中，517.43和4.08分别保留为517和4.08，变为35.5。(4)乘法，开边运算：计算结果比原数字多保留一个有效数字。例如：(27.8)2772.8(115)21.322104，1.3电子测量仪器概述，1.3.1电子测量仪器的分类表第8页按功能：专用、通用：1、信号发生器提供测量所需的各种波形的信号2、信号分析器(观测、分析)因此，它不仅是设计制造商的产品标准，也是用户正确使用和维护设备的重要基础。仪器的用途：以开发或使用仪器为目的确定仪器的功能，与仪器的工作条件、工作特性等密切相关。测量仪器的工作特性：使用数