电子测量的基本概念

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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1.1测量与电子测量1.1.1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。测量是人类认识和改造世界的一种不可或缺的手段。俄国科学家门捷列夫在论述测量的意义时曾说过：“没有测量，就没有科

2、学”，“测量是认识自然界的主要工具”。英国科学家库克也认为：“测量是技术生命的神经系统”。这些话都极为精辟地阐明了测量的重要意义。历史事实也已证明：科学的进步，生产的发展，与测量理论、技术、手段的发展和进步是相互依赖、相互促进的。测量技术水平是一个历史时期、一个国家的科学技术水平的一面“镜子”。特尔曼：“科学和技术的发展是与测量技艺并行进步、相互匹配的。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。”1.1.2电子测量电子测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

3、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。电子测量不仅用于电学各专业，也广泛用于很多科学领域及生产、国防、交通、通信、商业贸易、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。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

4、动测量、自动量程选择、数据记录和处理、数据传输、误差修正、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电参数测量分为电磁测量和电子测量两类。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。电子测量：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。1.电能量测量包括对各种频率、波形下的电压、电流

5、、功率等的测量。2.电信号特性测量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。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、品质因数及电子器件参数等的测量。电量的测量可分为：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。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。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

6、，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。由于时间和频率测量具有其他测量所不可比拟的精确性，因此常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。实际中，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。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。图1.1-1自动过程控制系统中非电量的测量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成

7、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。1.2.2电子测量的特点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。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。随着