电子测量的基本概念课件.ppt

1、第第1章章 绪绪 论论 电电子子测测量量基基础础第第1章章 绪绪 论论 课程介绍课程介绍课程性质：专业技术基础课先修课程：电路分析，模拟电子，数字电子课程内容：测量基础理论 测量仪器 主要电参数测量课程特点：信息量大，概念多，实践性强，各章之间比 较独立 第第1章章 绪绪 论论 这是什么图这是什么图第第1章章 绪绪 论论 山洞里面蝙蝠红外热像仪图山洞里面蝙蝠红外热像仪图第第1章章 绪绪 论论 超声波超声波 雷达雷达第第1章章 绪绪 论论 测量框图测量框图第第1章章 绪绪 论论 超声波是一种频率高于20000赫兹的声波，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离比空气中远，可

2、用于探伤、测厚、测距、测速、遥控、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学成像、军事、工业、农业上有很多的应用。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz-20000Hz。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1兆赫兹-30兆赫兹。第第1章章 绪绪 论论 超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程，它的特征是频率高、波长短、绕射现象小，另外方向性好，能够成为射线而定向传播。第第1章章 绪绪 论论 1864年，英国科学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象的基础上，建立了完整的电

3、磁波理论。他断定电磁波的存在，推导出电磁波与光具有同样的传播速度。1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在。之后，1898年，马可尼又进行了许多实验，不仅证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波，它们的本质完全相同，只是波长和频率有很大的差别。c=f第第1章章 绪绪 论论 雷达，是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为无线电探测和测距，也被称为“无线电定位”。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论

4、 倒车雷达倒车雷达第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 目目 录录 第第1章章 电子测量的基本概念电子测量的基本概念 第第2章章 测量误差和测量结果处理测量误差和测量结果处理 第第3章章 信号发生器信号发生器第第4章章 电子示波器电子示波器 第第5章章 频率时间测量频率时间测量第第6章章 相位差测量相位差测量 第第7章章 电压测量电压测量 第第8章章 阻抗测量阻抗测量 第第9章章 噪声测量噪声测量 第第10章章 数据域测量数据域测量 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 电子测量的基本概念电子测量的基本概念 1.1 测量与电子测量测量与电

5、子测量1.2 电子测量的内容和特点电子测量的内容和特点1.3 电子测量方法电子测量方法的分类的分类1.4 电子测量仪器的电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标功能、分类和主要性能指标1.5 计量的基本概念计量的基本概念习习 题题 一一第第1章章 绪绪 论论 1.1测量与电子测量 一、测量 通过实验方法对客观事物取得定量信息的过程。通过实验方法对客观事物取得定量信息的过程。测量都无处不在：大量的观察和测量，形成定性和定量的认识，归纳、建立起各种定理和定律，而后又要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。“没有测量，就没有

6、科学没有测量，就没有科学”。第第1章章 绪绪 论论 牛顿万有引力的由来牛顿万有引力的由来 地心说：亚里士多德、托勒密，基督教 日心说：布鲁诺、哥白尼、第第1章章 绪绪 论论 1600年布鲁诺在罗马百花广场的火刑柱上被处以火刑第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 1600年开普勒来到布拉格成为第谷的学生 ，继承第谷的观测数据特别是火星的。弟谷仰望星空雕像第第1章章 绪绪 论论 丹麦天文学家第谷花费多年时间进行观测行星，编制了篇幅庞大、高度精确的星表。德国数学家、天文学家、物理学家开普勒对第谷的星表进行整理研究，最终提出了行星运动三定律。同时代的科学家，如胡克、哈雷、惠更斯、伦恩、伽利略

7、等，对万有引力定律的建立也有贡献。牛顿本人所说：“我之所以有这样的成就，因为我是站在巨人们的肩膀上的。”第第1章章 绪绪 论论 1665年，牛顿利用一块三棱镜把白光分成了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，这就是著名的最美实验-“光的色散”！第第1章章 绪绪 论论 测量专业大学排名：测量专业大学排名：武汉大学、同济大学、中国矿业大学武汉大学、同济大学、中国矿业大学、中南大学、西安交通大学、山东科技大、中南大学、西安交通大学、山东科技大学等。学等。2000年8月2日,武汉大学、武汉水利电力大学、武汉测绘科技大学、湖北医科大学合并成组建新的武汉大学。第第1章章 绪绪 论论 二、电子测量二、电子测量

8、 以电子技术为基本手段的一种测量技术。它是测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。量学和电子学相互结合的产物。电量、非电量：应用领域：物理学、化学、光学、机械学、材料学、生物学、医学等科学领域及生产、国防、交通、通讯、商业贸易、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。第第1章章 绪绪 论论 2018年1月22日晚，中国科学院云南天文台应用天文研究团组的研究人员成功接收到了月球激光测距的回波信号，这是中国人首次成功利用激光精确地测量地球距月球的距离。航空航天第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 南仁东南仁东第第1章章 绪绪 论论 500米口径球面射电望远镜，

9、是中国科学院国家天文台主导建设的，也具有我国自主知识产权世界最大单口径最灵敏的射电望远镜。22年才将其建成，在2016年的时候落成启用，一直到2018年9月12号这个天眼已经发现了59个优质的脉冲星，还有44颗新发现的脉冲星，这也就意味着中国天眼关于人类对宇宙的探索有着巨大的贡献。最具有权威性的就是NASA曾经还表示捕获到了外星信号。骗局而已。中国天眼还发现了一个海洋陆地星球，集聚生存的环境和条件，也被人们称为最适合人类居住的星球。第第1章章 绪绪 论论 应用价值：能把中国空间测控能力由地球同步轨道延伸至太阳系外缘。脉冲星到达时间测量精度由120纳秒提高至30纳秒，成为国际上最精确的脉冲星计时

10、阵。高分辨率微波巡视，以1HZ的分辩率识别微弱的太空讯号。银河系(直径约为15万光年)搜索外星人信号。截至2018年9月12日，新发现的脉冲星44颗。第第1章章 绪绪 论论 遥感第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 GLONASS（俄罗斯的全球定位系统）、GPS（美国）、Galileo（欧洲）的卫星、COMPASS（即北斗，中国）的一部分都运行在地球中轨道(MEO)。分别有24、24、27、35颗卫星。第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 医学：B超-X光片-彩色B超第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 CT计算机断

11、层扫描计算机断层扫描X-第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 核磁共振核磁共振第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 交通第第1章章 绪绪 论论 生活第第1章章 绪绪 论论 电子测量仪器-万用表第第1章章 绪绪 论论 电影 无双-周润发第第1章章 绪绪 论论 1.2 电子测量的内容和特点电子测量的内容和特点 一、电子测量的内容 1、电磁测量、电磁测量 2、电子测量、电子测量 第第1章章 绪绪 论论 1、电磁测量：主要指交直流电量的指示测、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。量法和比较测量法以及磁量的测量等。磁学量包括磁通、磁通密度（磁感应强度）

12、B、磁场强度 H、磁导率、铁损等。其中B与H为基本量。第第1章章 绪绪 论论 电子测量电子测量：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，对电量和非电量电量和非电量进行的测量。其中电量测量可分为以下几个方面.电能测量：电能测量：f、U、I、P 电信号特性测量：时域、频域和数据电信号特性测量：时域、频域和数据 电路元件参数测量：电路元件参数测量：R、C、L、Z、Q 电子设备性能测量：增益、衰减、灵敏度、频率特性、电子设备性能测量：增益、衰减、灵敏度、频率特性、噪声噪声第第1章章 绪绪 论论 上述各项测量内容中，尤以频率、时间、电压、频率、时间、电压、阻抗等基本电参数的测量更为重要阻抗

13、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。第第1章章 绪绪 论论 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唯一的选择。第第1章章 绪绪 论论 金属探测器：电磁感应型，X射线检测型，微波检测型第第1章章 绪绪 论论 测温器：热电偶金属型、电阻、红外高温测温器：热电偶金属型、电阻、红外高温第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 非接触式双色红外线温度测量系统，具有调焦、透镜瞄准和无视差光学系统。它们也是能量变送器，用于以高准确度和重

14、复性测量物体发射的红外能量，然后将能量转换为可测量的电信号。第第1章章 绪绪 论论 压力传感器压力传感器自从三星note带有皮套以后，如今众多手机都带有皮套，在合上皮套的时候能够自动熄屏，这里就是“霍尔感应器”在其作用，手机如果带有霍尔感应器，皮套内只要内置一个磁铁，就能够做到合上皮套关屏的功能。第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 地磅地磅-电阻应变片电阻应变片 压力压力-电阻电阻第第1章章 绪绪 论论 考勤机：图像、指纹、磁卡考勤机：图像、指纹、磁卡第第1章章 绪绪 论论 图1.11 自动过程控制系统中非电量的测量自动过程控制系统如图1.1-1所示。第第1章章 绪绪 论论 时控开

15、关控制电磁阀-卫生间节水第第1章章 绪绪 论论 红外自动感应门红外自动感应门第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 二、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10-6 Hz以下，高至1012 Hz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。通常是根据不同的工作频段，采用不同的测量原理和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，而在微波段则须采用开槽测量线或反射计技术。第第1章章 绪绪 论论 上述两者无论

16、在原理上，还是在测量设备上都大不一样。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，频率测量范围可以低至10-6 Hz，高至工1011Hz。第第1章章 绪绪 论论 2测量量程宽测量量程宽 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空发来的信号功率，低到10-14 W数量级，而远程雷达发射的脉冲功率，可高达土108W以上，两者之比为1：1022。一般情况下，使用同一台仪器，同一种测量方法，是难以覆盖如此宽广的量程的。如前所述，随着电子测量技术的不断发展

17、，单台测量仪器的量程也可以达到很高。第第1章章 绪绪 论论 3测量准确度高低相差悬殊测量准确度高低相差悬殊 电子测量的测量结果的准确度是不一样的，有些参数电子测量的测量结果的准确度是不一样的，有些参数的测量准确度可以很高，而有些参数的测量准确度却的测量准确度可以很高，而有些参数的测量准确度却又相当低。例如，又相当低。例如，对频率和时间的测量准确度，可以对频率和时间的测量准确度，可以达到达到1010-13-13 1010-14-14的量级的量级，这是目前在测量准确度方面，这是目前在测量准确度方面达到的最高指标。达到的最高指标。可惜除了频率和时间的测量准确度可惜除了频率和时间的测量准确度很高之外，

18、其他参数的测量准确度相对都比较低。例很高之外，其他参数的测量准确度相对都比较低。例如，如，长度测量的最高准确度为长度测量的最高准确度为1010-8-8量级量级。直流电压准确直流电压准确度当前达到度当前达到1010-6-6量级，音频电压为量级，音频电压为1010-4-4量级，射频电压量级，射频电压仅为仅为1010-3-3量级，而品质因数量级，而品质因数Q Q值和电场强度的测量准确值和电场强度的测量准确度只有度只有1010-1-1量级。量级。测量准确度是指测量准确度是指“测量结果与被测量测量结果与被测量真值之间的一致程度真值之间的一致程度”(JJF1001-1998(JJF1001-1998通用计

19、量术语通用计量术语及定义规范及定义规范)。准确度准确度是精密度和正确度的综合反映。是精密度和正确度的综合反映。第第1章章 绪绪 论论 4测量速度快测量速度快 由于电子测量是基于电子运动和电磁波的传播，加之现代测试系统中高速电子计算机的应用，使得电子测量无论在测量速度，还是在测量结果的处理和传输，都可以以极高的速度进行，这也是电子测量技术广泛用于现代科技各个领域的重要原因。比如像卫星、飞船等各种航天器的发射与运行，没有快速、自动的测量与控制，简直是无法想象的。第第1章章 绪绪 论论 5可以进行遥测可以进行遥测 如前所述，电子测量依据的是电子的运动和电磁波的传播，因此可以将现场各待测量转换成易于传

20、输的电信号，用有线或无线的方式传送到测试控制台(中心)，从而实现遥测 和遥控。这使得对那些远距离的，高速运动的，或其他人们难以接近地方的信号测量成为可能.第第1章章 绪绪 论论 6易于实现测试智能化和测试自动化易于实现测试智能化和测试自动化 随着电子计算机尤其微型计算机的出现，把计算机与电子测量仪器相结合，电子测试技术与计算机技术相互促进，构成了一代新的仪器和测试系统，即通常所说的智能仪器和自动测试系统。能够对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，误差修正，自检自校等。第第1章章 绪绪 论论 7影响因素众多，误差处理复杂影响因素众多，误差处理复杂 任何测量都不可避免会有误

21、差，如果不能准确地确定误差或误差范围的大小，那就无法衡量测量结果的准确程度、测量结果的可靠性或可依赖性，从而也就失去了测量的意义和价值。造成测量误差的原因是多方面的。客观上影响测量结果及测量误差的因素大体上可分为外部的和内部的。来自测量系统的外部称为影响量，如环境温度、湿度、电源电压，外界电磁干扰等。来自测量系统内部称为影响特性如电感耦合，元器件老化等。第第1章章 绪绪 论论 三、电子测量发展三、电子测量发展模拟仪器模拟仪器数字化仪器数字化仪器智能仪器智能仪器虚拟仪器虚拟仪器 labview 第第1章章 绪绪 论论 数据采集板数据采集板GPIBVXIRS-232C数字信号处理数字信号处理数值分

22、析数值分析表格表格硬拷贝输出硬拷贝输出图形用户界面图形用户界面虚拟仪器虚拟仪器(Virtual Instrument)典型组成：典型组成：第第1章章 绪绪 论论 1.3 电子测量方法的分类电子测量方法的分类 一、按测量过程分类 1直接测量 直接从测量仪表的读数获取被测量量值：直接从测量仪表的读数获取被测量量值：U、R、F 不需要对被测量与其它实测的量进行函数关系的辅助运算，因此测量过程简单迅速。第第1章章 绪绪 论论 2.间接测量 利用直接测量的量与被测量之间的函数关系利用直接测量的量与被测量之间的函数关系(可以是公可以是公式、曲线或表格等式、曲线或表格等)，间接得到被测量量值的测量方法。，间

23、接得到被测量量值的测量方法。PUI，经过计算，“间接”获得功耗P。费时费事，常在下列情况下使用：直接测量不方直接测量不方便，或间接测量的结果较直接测量更为准确，或缺少便，或间接测量的结果较直接测量更为准确，或缺少直接测量仪器等。直接测量仪器等。第第1章章 绪绪 论论 3组合测量 当某项测量结果需用多个未知参数表达时当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为 组合测量。一个典型的例子是电阻器电阻温度系数 的测量。已知电阻器阻值Rt与温满足关系式：测得不同温度t1、t2的2个电阻值Rt1、

24、Rt2。求解联立方程：220)20()20(ttRRt(1.3-1)212011222022(20)(20)(20)(20)ttRRttRRtt、第第1章章 绪绪 论论 二、按测量方式分类 l.偏差式测量法 用仪器仪表指针的位移用仪器仪表指针的位移(偏差偏差)表示被测量大小。表示被测量大小。优点：简单、方便、快速 不足：准确度不高 第第1章章 绪绪 论论 2零位式测量法 零示法或平衡式测量法。零示法或平衡式测量法。测量时用被测量与标准量相比较(因此 也把这种方法叫作比较测量法)，用指零仪表(零示器)指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量。天平 利用惠斯登电桥测量电阻(或电容、电感)是这

25、种方法的一个典型例子，如图1.3-1所示。第第1章章 绪绪 论论 图1.3-1 惠斯登电桥测量电阻示意图 当电桥平衡时，可以得到421RRRRx(1.33)第第1章章 绪绪 论论 通常是先大致调整比率R1/R2，再调整标准电阻 R4，直至电桥平衡，充当零示器的检流计PA指示为零，此时即可根据式(1.33)由比率和R4 值得到被测电阻Rx值。零示法的优点：零示法的优点：准确度高；零示法的不足：测量过程中，为了使零示法的不足：测量过程中，为了使零示器达到平衡状达到平衡状态，需要进行反复调节其他测量元器件态，需要进行反复调节其他测量元器件，测量速度较慢。测量速度较慢。第第1章章 绪绪 论论 3微差式

26、测量法 偏差式测量法和零位式测量法相结合，偏差式测量法和零位式测量法相结合，构成微差式测量法。如图1.32所示。它通过测量待测量x与标准量s的的差(通常该差值很小)来得到待测量的量值 x=s+，兼有偏差式测量法的测量速度快和零位式测量法准确度高的优点。图1.32 微差式测量法示意图第第1章章 绪绪 论论 微差式测量法举例微差式测量法举例-直流稳压电源的输出电压直流稳压电源的输出电压第第1章章 绪绪 论论 三、按被测量的性质分类 如果按被测量的性质，测量还可以作如下分类。1时域测量时域测量 瞬态测量：被测量随时间的变化规律。示波器观察脉冲信号的上升沿、下降沿等。第第1章章 绪绪 论论 2频域测量

27、频域测量 稳态测量：待测量与频率f之间的关系。频谱分析仪分析信号的频谱、测量放大器的幅频特性、相频特性等。第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 3数据域测量数据域测量 逻辑量测量：逻辑分析仪、逻辑笔（测试电平的高、逻辑分析仪、逻辑笔（测试电平的高、低）低）等设备对数字量或电路的逻辑状态电路的逻辑状态进行测量。可以同时观察多条数据通道上的逻辑状态，或者显示某条数据线上的时序波形，还可以借助计算机分析大规模集成电路芯片的逻辑功能等。数据域测量主要用以对数字系统的故障进行侦查、定位或诊断。第第1章章 绪绪 论论 逻辑分析仪第第1章章 绪绪 论论 逻辑笔：逻辑笔：采用

28、不同颜色的指示灯为表示数字电平的高低的仪器它是测量数字电路一种较简便的工具使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯片逻辑笔上一般有二三只信号指示灯，红灯一般表示高电平，绿灯一般表示低电平黄灯表示所测信号为脉冲信号。第第1章章 绪绪 论论 4随机测量随机测量 统计测量 主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。较新的测量技术，尤其在通信领域有着广泛应用。第第1章章 绪绪 论论 其它分类：其它分类：（1）按照对测量精度的要求，可以分为精密测量和工程测量；（2）按照测量时测量者对测量过程的干预程度分为自动测量和非自动测量；（3）按照被测量与测量结果获取地点的关系分为本地(原位)测量和远地测量(遥

29、测)，接触测量和非接触测量（4）按照被测量的属性分为电量测量和非电量测量等等。第第1章章 绪绪 论论 四、测量方法的选择原则 在选择测量方法时，要综合考虑下列主要因素：综合考虑下列主要因素：被测量本身的特性；被测量本身的特性；所要求的测量准确度；所要求的测量准确度；测量环境；测量环境；现有测量设备现有测量设备等。第第1章章 绪绪 论论 此外，要选择合适的测量仪器和正确的测量方法。正确可靠的测量结果的获得，要依据测量方法和测量仪器的正确 选择、正确操作和测量数据的正确处理。否则，即便使用价值昂贵的精密仪器设备，也不 一定能够得到准确的结果，甚至可能损坏测量仪器和被测设备。第第1章章 绪绪 论论

30、例1.3-1 选择测量方法不正确时，可能损坏被测设备选择测量方法不正确时，可能损坏被测设备的例子：的例子：如果直接用万用表的R 1挡测量三极管的发射结电阻：由于（1）三极管的发射结电阻比较小；（2）万用表的R 1 挡的内阻很小 导致：基极的注入电流过大，容易把三极管烧毁。测量三极管的发射结电阻正确的测量方法是：测量方法是：用万用表的R 100挡或者 R 1K挡（内阻都较大）第第1章章 绪绪 论论 例1.3-2 图1.34是用电压表测量高内阻电路端电压的例子。电压表内阻的大小将直接影响到测量结果，这种影响通常叫做电压表的负载效应。Rv表示测量用电压表内阻。忽略其他因素，不难算出：当用内阻Rv=1

31、0M 的数字电压表测量时，电压为VU96.41010801010533 图图1.3-4 电压表内阻的影响电压表内阻的影响第第1章章 绪绪 论论 相对误差%8.0%1005596.4而改用内阻Rv120k 的万用表电压档测量时，电压为%40%1005533120801205VU相对误差应该：选用内阻尽可能大的电压表，可以减小测量误差应该：选用内阻尽可能大的电压表，可以减小测量误差本例：属于本例：属于测量仪器的正确测量仪器的正确 选择选择第第1章章 绪绪 论论 1.4 电子测量仪器的功能、电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标分类和主要性能指标 测量仪器是将被测量转换成可供直接观察的指示测量仪器是

32、将被测量转换成可供直接观察的指示值或等效信息的器具，值或等效信息的器具，包括各类指示仪器、比较仪器、记录仪器、传感器和变送器等。电子测量仪器是利用电子技术对各种待测量进行电子测量仪器是利用电子技术对各种待测量进行测量的设备测量的设备。为了正确地选择测量方法，使用测量仪器和评价测量结果本节对电子测量仪器进行简单介绍。第第1章章 绪绪 论论 各类测量仪器一般具有物理量的变换、信号的传输、测量结物理量的变换、信号的传输、测量结果的显示果的显示三种最基本的功能。1变换功能变换功能 对于电压、电流等电学量的测量，是通过测量各种电效应来达到测量目的的。比如：动圈式检流计(电流表)，就是将流过线圈的电流强度

33、电流强度（电学量），转化成与之成正比的扭矩（力学量）扭矩（力学量）而使仪表指针偏转初始位置一个角度，根据角度偏转大小(这可通过刻度盘上的刻度获得)得到被测电流的大小；对非电量测量非电量测量，必须将各种非电物理量（如：压力、位移、温度、湿度、亮度、颜色、物质成份等），通过各种对之敏感的敏感元件(通常称为传感器传感器)，转换成与之相关的电压、电流等，而后再通过对电压、电流的测量，得到被测物理量的大小。一、测量仪器的功能第第1章章 绪绪 论论 2传输功能传输功能 在遥测遥控等系统中，现场测量结果经变送器变送器（能把被测量（能把被测量转换成标准的电信号转换成标准的电信号-TTL电平或电平或4-20mA

34、的电流的电流）处理后，需经较长距离的传输才能送到测试终端和控制台。不管采用有线的还是无线的方式，传输过程中造成的信号失真和外界干扰等问题都会存在。因此，现代测量技术和测量仪器都必须认真对待测量信息的传输问题。变送器（变送器（transmitter）：）：是把传感器的输出信号转变为能够被控是把传感器的输出信号转变为能够被控制器识别的信号的装置（或将传感器输入的非电量转换成电信号，制器识别的信号的装置（或将传感器输入的非电量转换成电信号，同时放大以便供远方测量和控制的信号源）。变送器的种类很多，同时放大以便供远方测量和控制的信号源）。变送器的种类很多，用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器、压力

35、变送器、流用在工控仪表上面的变送器主要有温度变送器、压力变送器、流量变送器、电流变送器、电压变送器等等。量变送器、电流变送器、电压变送器等等。第第1章章 绪绪 论论 3显示功能显示功能测量结果必须以某种方式显示出来才有意义。任何测量仪器都必须具备显示功能。比如 模拟式仪表模拟式仪表：通过指针在仪表盘上的位置显示测量结果;数字式仪表数字式仪表：通过LED数码管、液晶(LCD)或阴极射线管显示测量结果;智能仪器智能仪器：除了显示功能外，还具有数据记录、处理及自检、自校、报警提示等功能。第第1章章 绪绪 论论 二、电子测量仪器的分类 电子测量仪器的分类方法不一，如果按其功能，大致可分为下面几类。1.

36、电平测量仪器 它包括各种模拟式电压表，毫伏表毫伏表(是一种用来测量正弦电压的交流电压表。主要用于测量毫伏级以下的毫伏、微伏交流电压。例如电视机和收音机的天线输入电压，中放级的电压等)、数字式电压表等。2电路参数测量仪器 它包括各类电桥，Q表（Q值：即品质因数，用来描述回路的质量，即Q=电感、电容等储能器件携带的能量电阻的损耗功率），RLC测试仪，晶体管或集成电路参数测试仪，图示仪等。第第1章章 绪绪 论论 3频率、时间、相位测量仪器 主要有电子计数式频率计，石英钟，数字式相位计，波长计（波长=c/f）等。4.波形测量仪器 主要指各类示波器。如通用示波器，多踪示波器，多扫描示波器，取样示波器，以

37、及记忆和数字存储示波器等。5信号分析仪器 包括失真度仪（失真度是用一个未经放大器放大前的信号与经过放大器放大后的信号作比较，被放大过的信号与原信号之比的差别，称之为失真度，其单位为百分比），谐波（所含有的频率为基波频率的整数倍）分析仪，频谱分析仪等。第第1章章 绪绪 论论 6模拟电路特性测试仪器 包括扫频仪，噪声系数（线性四端网络的输入端信噪比除以输出端的信噪比，噪声系数的单位为 dB）测试仪，网络特性分析仪等。7数字电路特性测试仪器 主要指逻辑分析仪。这类仪器内部多带有微处理器或通过接口总线与外部计算机相联，是数据域测量中不可缺少的设备。第第1章章 绪绪 论论 8测试用信号源 包括各类低频和

38、高频信号发生器，脉冲信号发生器，函数发生器，扫频和噪声信号发生器等。它们的主要功能是作为测试用信号源。第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）数字电压表电桥第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）Q表RLC测试仪第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）集成电路参数测试仪频率计第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）失真度仪交流毫伏表第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）数字相位计波长计第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）示波器谐波分析仪第第1章章 绪绪 论论 常见的电子测量仪器（图片）频谱分析仪扫频仪逻辑分析仪第第1章章 绪绪

39、论论 电磁辐射检测仪电磁辐射检测仪第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 所有物体都有辐射！所有物体都有辐射！因为一切温度高于绝对零度的物体都能对外辐射电磁波。所以，辐射并不可怕，辐射不可能躲得过，人也必须靠辐射才能活着，不然你得冻死！绝对零度绝对零度（0 K）相当于摄氏零下273.15度（-273.15）被称为“绝对零度”是自然界中可能的最低温度。在绝对零度下，原子的运动完全停止了，并且从理论上讲，气体的体积应当是零。第第1章章 绪绪 论论 有害辐射：电离辐射、及及射线（阿尔法、贝塔和射线（阿尔法、贝塔和伽马放射性粒子辐射）伽马放射性粒子辐射）。辐射的能量足够大，大到可以在把原子里面

40、的电子轰出来。无害辐射：非电离辐射，主要是热辐射。第第1章章 绪绪 论论 1、伽马射线，是电磁波里频率最高、波长最短的一种。、伽马射线，是电磁波里频率最高、波长最短的一种。2、电磁波能量公式：、电磁波能量公式：E=hv，h是普朗克常数,v是频率。频率越高，能量越大。伽马射线能量是可见光的一万倍伽马射线能量是可见光的一万倍以上，微波是可见光能量的一万分之一。以上，微波是可见光能量的一万分之一。第第1章章 绪绪 论论 3、不同原子电离所需要能量不同。、不同原子电离所需要能量不同。金属较容易，可见光以上即可（太阳能发电就是这个道理）。而人的基本组成碳、氢、氧、氮则需要紫外线甚至以上频率电磁波才行。第

41、第1章章 绪绪 论论 伽马射线伽马射线，频率在1019方以上。基本人丹杀人、佛挡杀佛，很危险！这是真辐射！应用实例：化疗机化疗机、CT等等。X射线射线，能量稍小，频率在1017-1019次之间。CT、安安检仪检仪。紫外线紫外线，能量更小了，分水岭。从它开始，对人的“电离”作用就基本不存在了。杀人是做不到了，只能杀杀菌了。但对人影响不是没有，也要适度防范！现实应用实例：紫外线杀菌消毒紫外线杀菌消毒。第第1章章 绪绪 论论 阿尔法射线是由氦（He）的原子核所构成的粒子流；贝塔射线是电子流；因此它俩都不是电磁波，是实物粒子。伽马射线是波长很短的电磁波，穿透力极强，是光子。第第1章章 绪绪 论论 第一

42、、能量在紫外线以下的电磁波，最厉害的是可见第一、能量在紫外线以下的电磁波，最厉害的是可见光光，就是红橙黄绿青蓝紫光。请问：你要防太阳光吗？防蜡烛吗？防电灯吗？如果你连光都不怕，你还怕红外线、微波和无线电波干什么？（单波能量，手机、基站和WIFI是可见光十万分之一）第二、电离辐射有门槛效应，叠加无用。第二、电离辐射有门槛效应，叠加无用。根据电磁波的光电效应，电磁波能量达到某个临界点才会造成电离效果。k(max)=hv-W0第第1章章 绪绪 论论 第三、热辐射会不会对人造成伤害？第三、热辐射会不会对人造成伤害？答案是：会。但是这种影响形式就是热，太阳光照着会热，红外线更热，微波炉就是用电磁波的热效

43、应造的，手机、WIFI、基站他们又是微波炉的亲兄弟。从能量上来说，手机、WIFI和基站对你产生的热效应等同于：10米外点米外点了一根蜡烛。了一根蜡烛。生活环境中有害辐射无处不在，但很小，基本来自太生活环境中有害辐射无处不在，但很小，基本来自太阳。阳。幸好大气层挡住了大部分有害的电离辐射，只留一丝丝的有害射线到地面上。这就组成了人类生存的“辐射背景”。太阳大的时候要撑伞不是伪科学！太阳大的时候要撑伞不是伪科学！第第1章章 绪绪 论论 一堵水泥墙，挡住一切电离辐射！什一堵水泥墙，挡住一切电离辐射！什么么CT机、安检仪、放疗机、核电站甚至原子弹，躲在机、安检仪、放疗机、核电站甚至原子弹，躲在水泥墙后

44、面就没事了！水泥墙后面就没事了！核反应堆防护外壳：巨大混泥土墙第第1章章 绪绪 论论 原子弹是在空中爆炸的！原子弹是在空中爆炸的！因为如果在地面爆炸，根本照不死几个人，水泥墙就把辐射挡住了！放射源放射源（核电站里面的钚、铀等原料、放疗机等里面的重金属）怎么防？这就是大家最担心的核泄漏问题。切尔诺贝利切尔诺贝利，初代核电，可怕在于它和原子弹爆炸效果基本一样，当初核技术技术不成熟，外壳炸飞，蒸汽把核原料和废料炸到空中，飘落到广袤的大地上，那么到处都是辐射源，根本没法躲！导致了巨大的灾难！第第1章章 绪绪 论论 福岛核电站福岛核电站，第二代核电，技术上比切尔诺贝利成熟，本来不应该出事。但是该死的日本

45、私企，造了个人祸！但是该死的日本私企，造了个人祸！一个是早就可以退休的东西用了几十年还在用。另外一个，为了减少损失，总想“挽救一下”，不肯用海水灌进去冷却！结果是核废水流到了海里和地下水里。影响了附近的地下水和海水。当下中国的核电，是世界上最先进的，是绝对安全的，因当下中国的核电，是世界上最先进的，是绝对安全的，因为都第五代了。为都第五代了。中国核电都造在海边靠山的地方，即使发生几百万分之一的概率出事，山可以挡住所有辐射，海水可以消解一切辐射，群众是绝对安全的。核电，因为核电是最安全最环保的！第第1章章 绪绪 论论 近日，据媒体报道，由于新型冠状病毒的爆发使全球经济几乎陷入停滞，2020年的二

46、氧化碳排放量可能是第二次世界大战以来下降最多的一年。但这种改善是用关闭工厂、航班停飞以及成千上万的人被迫待在家里换来的，这样的改善可能是短暂的，并且对数十年来累积在大气中的二氧化碳浓度影响不大。在2020年春节假期后的一周内，中国的平均污染水平比2019年同期下降了36%。第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 第第1章章 绪绪 论论 武汉上空的二氧化氮浓度变化更是清晰可观：第第1章章 绪绪 论论 三、测量仪器的主要性能指标 从测量结果角度评价测量仪器的性能，主要有：1.精度 精度是指测量仪器的读数或测量结果与被测量真精度是指测量仪器的读数或测量结果与被测量真值相一致的程度。值相一致的

47、程度。对精度目前还没有一个公认的定量的数学表达式，因此常作为一个笼统的概念来使用，其含义是：精 度高，表明误差小；精 度低，表明误差大。因此，精度不仅用来评价测量仪器的性能，也是评定测量结果最主要最基本的指标。精度又可用精密精密度、正确度和准确度度、正确度和准确度三个指标加以表征。第第1章章 绪绪 论论 (1)精密度（precision)精密度说明仪表指示值的分散性，精密度说明仪表指示值的分散性，表示在同一测量条件下对同一被测量进行多次测量时，得到的测量结果的分散程度。它反映了随机误差随机误差的影响。精密度高意味着随机误差小，测量结果的重复性好。比如某电压表的精密度为0.1V，即表示用它对同一

48、电压进行测量时，得到的各次测量值的分散程度不大于0.1v。计算公式：X=A-B（X为精密度；A为单次测量的数值；B为这一组测量值的平均值）)(第第1章章 绪绪 论论 (2)正确度（trueness）正确度说明仪表指示值与真值的接近程度。正确度说明仪表指示值与真值的接近程度。所谓真值是指待测量在特定状态下所具有的真实值的大小。正确度反映了系统误差系统误差(例如仪器中放大器的零点漂移、接触电位差等等)的影响。正确度高则说明系统误差小，比如某电压表的正确度是0.1v，则表明用该电压表测量电压时的指示值与真值之差不大于0.1V。我国电工仪表的分级，就是按正确度来确定的。)(第第1章章 绪绪 论论 (3

49、)准确度(accuracy)()准确度是精密度和正确度的综合反映。准确度是精密度和正确度的综合反映。准确度高，说明精密度和正确度都高，也就意味着系统误差和随机误差都小，因而最终测量结果的可信赖度也高。实际测量中实际测量中，常见的，常见的2种情况：种情况：（1）精密度高、而正确度低）精密度高、而正确度低 （2）精密度低、而正确度高）精密度低、而正确度高第第1章章 绪绪 论论 图141中，以靶心比作被测量真值，以靶上的弹着点表示测量结果。其中图(a)弹着点分散而偏斜，对应测量中既不精密，也不正确，即准确度很低。图(b)弹着 点仍较分散，但总体而言大致都围绕靶心，属于正确而欠精密。图(c)弹着点密集

50、但明显偏向一方，属于精密度高而正确度差。图(d)弹着点相互很接近且都围绕靶心，属于既精密 又正确，因而准确度很高的情况。图14 1 用射击打靶比喻测量精度.真值真值准确度很低准确度很低正确度高，精密度低正确度高，精密度低正确度低，精密度高正确度低，精密度高准确度高准确度高第第1章章 绪绪 论论 2稳定性稳定性 稳定性通常用稳定度和影响量两个参数来表征。稳定度（稳定误差）：指在规定的时间区间，其他外界条件稳定度（稳定误差）：指在规定的时间区间，其他外界条件恒定不变的情况下，仪器示值变化的大小。恒定不变的情况下，仪器示值变化的大小。造成这种示值变化的原因主要是仪器内部各元器件的特性、参数不稳定和老