电子测量技术基础(张永瑞)(第2版)第01章

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1、第1章　电子测量的基本概念1.1测量与电子测量1.2电子测量的内容和特点1.3电子测量方法的分类1.4电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标1.5计量的基本概念小结习题11.1.1测量1.1测量与电子测量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。人们通过对客观事物的大量观察和测量形成定性和定量的认识，归纳、建立起各种定理和定律，而后又通过测量来验证这些认识、定理和定律是否符合实际情况，经过如此反复实践，逐步认识事物的客观规律，并用以解释和改造世界。事实上，可以说，评价一个国家的科技状态，最快捷的办法就是去审视那里所进行的测量以及由测量所累积的数据是如何被利用的。”电子测

2、量是泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。电子测量除具体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外，还可通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，这种测量方法往往更加方便、快捷、准确，有时是用其他测量方法所不能替代的。1.1.2电子测量近几十年来计算技术和微电子技术的迅猛发展为电子测量和测量仪器增添了巨大活力。电子计算机尤其是微型计算机与电子测量仪器相结合，构成了一代崭新的仪器和测试系统，即人们通常所说的“智能仪器”和“自动测试系统”，它们能够对若干电参数进行自动测量、自动量程选择、数据记录和处理、数据传输、误

3、差修正、自检自校、故障诊断及在线测试等，不仅改变了若干传统测量的概念，更对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大的推动作用。现在，电子测量技术(包括测量理论、测量方法、测量仪器装置等)已成为电子科学领域重要且发展迅速的分支学科。1.2电子测量的内容和特点1.2.1电子测量的内容1)电磁测量主要指交直流电量的指示测量法和比较测量法以及磁量的测量等。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。其中，对电量的测量可分为以下几个方面。通常人们把电参数测量分为电磁测量和电子测量两类。3.电路元件参数测量电路元件参数测量包括对电阻、电感、电容、阻抗

4、、品质因数及电子器件参数等的测量。1.电能量测量电能量测量包括对各种频率、波形下的电压、电流、功率等的测量。2.电信号特性测量电信号特性测量可分为时域特性测量、频域特性测量和数据测量，具体包括对波形、频率、周期、相位、失真度、调幅度、调频指数、群迟延、信号带宽以及数字信号的逻辑状态等的测量。4.电子设备的性能测量电子设备的性能测量包括对增益、衰减、灵敏度、频率特性、噪声指数等的测量。例如，放大器的增益测量实际上就是对其输入、输出端电压的测量，再相比取对数得到增益分贝数；脉冲信号波形参数的测量可归结为对电压和时间的测量；许多情况下电流测量是不方便的，常以电压测量来代替。同时，由

5、于时间和频率测量具有其他测量所不可比拟的精确性，因此人们越来越关注把对其他待测量的测量转换成对时间或频率的测量的方法和技术。上述各项测量内容中，尤以对频率、时间、电压、相位、阻抗等基本电参数的测量更为重要，它们往往是其他参数测量的基础。在科学研究和生产实践中，常常需要对许多非电量进行测量。传感技术的发展为这类测量提供了新的方法和途径。现在，可以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、物质成分等)变换成电信号，再利用电子测量设备进行测量。在一些危险的和人们无法进行直接测量的场合，这种方法几乎成为唯一的选择。在生产的自动过程控制系统中，将生产过程中各有关非电量转换

6、成电信号进行测量、分析、记录并据此对生产过程进行控制是一种典型的方法，如图1.1-1所示。图1.1-1自动过程控制系统中非电量的测量与其他测量方法和测量仪器相比，电子测量和电子测量仪器具有以下特点。(1)测量频率范围宽。电子测量中所遇到的测量对象，其频率覆盖范围极宽，低至10－6Hz以下，高至1012Hz以上。当然，不能要求同一台仪器能在这样宽的频率范围内工作，通常根据不同的工作频段采用不同的测量原理，使用不同的测量仪器。1.2.2电子测量的特点例如阻抗的测量，在低频段多采用电流电压法，而在微波段则必须采用开槽测量线或反射计技术。上述两种方法无论在原理上，还是在测量设备上都大不一样。

7、当然，随着技术的发展，能在相当宽的频率范围内正常工作的仪器不断地被研制出来。例如，现在一台较为先进的频率计，其频率测量范围可以低至10－6Hz,高至1011Hz。(2)测量量程宽。量程是测量范围的上、下限值之差或上、下限值之比。电子测量的另一个特点是被测对象的量值大小相差悬殊。例如，地面上接收到的宇宙飞船自外太空发来的信号功率低至10-14W数量级，而远程雷达发射的脉冲功率可高达108W，两者之比为1∶1022。一般情况下，使用同