电子测量原理 第2章 测量方法与测量系统.ppt

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1、第2章测量方法与测量系统2．1电子测量的基本原理2．2电子测量的对象——信号与系统2.3测量方法的分类概述2．4测量系统的静态特性2.5测量系统的动态特性2.1电子测量的基本概念2.1.1电子测量的意义20世纪30年代，便开始了测量科学与电子科学的结合，产生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①具有极快的速度②具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。③极有利于信息传递④极为灵活的变换技术。⑤巨大的信息处理能力2.1.2电子测量的特点（1）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流外，测量交流信号的频率范围低至10-

2、6Hz以下，高至THz（1THz=1012Hz）（2）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏（nV）级至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级（3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，可以使测量准确度达到10-13～10-14的数量级。（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁波传播进行工作（5）易于实现遥测（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化2.1.3电子测量的内容从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依据，以电子

3、测量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电子学中有关的电量所进行的测量。2.1.3电子测量的内容（续）电子测量的内容是：（1）按具体的测量对象来分类，包括下列电参数的测量①电能量的测量包括各种频率及波形下的电压、电流、功率、电场强度等的测量。②电路参数的测量包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、电子器件参数等的测量。③电信号特征的测量包括信号、频率、周期、时间、相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号的逻辑状态等的测量。④电子设备性能的测量包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特性、

4、通频带、噪声系数的测量。⑤特性曲线的测量包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线等的测量和显示。2.1.3电子测量的内容（续）（2）按基本的测量对象来看，电子测量是对电信号和电系统的测量：①电子测量的基本对象是未知的信号与系统②电子测量的基本工具是已知的信号与系统③电子测量的基本工作机理是信号与系统的相互作用2.2电子测量的对象——信号与系统2.2.1信号的基本概念测量的目的是获取被测对象的信息，信息描述了被测对象的状态及其变化方式。信号就是信息的某种物理表现方式，信号是信息的载体，是物质，具备能量。同一个信息可以用不同的信号来运载，反之

5、，同一种信号也可以运载不同的信息。2.2.1被测对象—信号与系统的特点及分类信号的特点是：①信号是用变化着的物理量来表示信息的一种函数；②信号中包含着信息，它是信息的载体，具有能量（有能源）。被测对象的信息感知阶段的任务，是要把信息变换成信号；③信号不是信息本身，必须对信号进行测量后，才能从信号中提取出信息，这是电子测量的根本目的。2.2.2信号的分类1.确定性信号和非确定性信号电子测量中被测信号大多是时间的函数x(t)，按其性质不同可分类如下：①确定性信号：在相同试验条件下，能够重复实现的信号。确定性信号又分为：恒定（直流）信号

6、；周期信号（简谐周期信号和复杂周期信号）；非周期信号（准周期信号和瞬变冲激信号）；②非确定性（随机）信号：在相同试验条件下，不能够重复实现的信号。随机信号又分为：平稳随机信号；非平稳随机信号。2.2.2信号的分类（续）2.周期性信号与非周期性信号3.连续信号与离散信号2.2.2信号的分类（续）4.时限信号和频限信号时限信号是指信号在时间的有限区间（t1，t2）内有定义、在区间之外信号值恒等于零的信号，称为时域有限信号。例如，矩形脉冲、正弦脉冲等。而周期信号、指数信号、随机信号等，则为时域无限信号。频限信号是指在频率域内只占据有限的

7、带宽（f1～f2）、在这一带宽之外信号值恒等于零的信号，称为频域有限信号。2.2.2信号的分类（续）（5）信号的时间特性和频率特性时间特性：反映在信号随时间变化的波形上，包括信号出现时间的先后、持续时间的长短、重复周期的大小、随时间变化速率的快慢、幅度的大小等等。频率特性：一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正弦分量，即具有一定的频率成分。将各个正弦分量的幅度和相位分别按频率高低依次排列就成为频谱。信号的频谱包含了信号的全部信息。（6）信号的空间分布结构许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性例如描述大气压随海拔高度变化的信号，

8、其自变量表示海拔高度；描述飞机机翼上应变分布的信号，其自变量表示结构尺寸；2.2.3系统的基本概念信号的产生、传输、处理、存储和再现都需要一定的物理装置，这种装置通常就称为系统。从一般意义讲，系统是由若干相互依赖、相互作用的事物组合而成的具有特定功