电子测量课件1.ppt

1、2022-12-15电子测量课件(1)电子测量课件电子测量课件(1)电子测量课件(1)第2页 *参考书目参考书目林占江编著，电子测量技术（第二版），电子工业出版社，2007张乃国编著，实用电子测量技术，电子工业出版社，1996杨光祥等编著，电子测量技术基础，东南大学出版社，1999刘国林等编著，电子测量，机械工业出版社，2003张毅刚等编著，自动测量系统，哈尔滨工业大学出版社，2001电子测量课件(1)第3页 *参考网站参考网站 仪表网 内容有测试仪表性能相关资料 中国电子网 内容有发展动态、技术文章、资料下载 北京测试仪器网 内容有测量仪器相关资料4.http:/ 中华电工仪表网 内容有测量

2、仪器相关资料 电子技术天地 内容有现代电子技术、电子CAD、电子测量技术资料电子测量课件(1)第4页 *参考网站参考网站 电子设计应用 内容有电子应用相关文章 电子产品世界 内容有电子应用相关文章 东方集成网 内容有电子测量仪器产品说明、中文手册、参考资料、相关期刊超级链接。 安捷伦公司中国网站 内容有电子测量仪器产品说明、中文手册及参考资料。 福禄克公司中国网站 内容有电子测量仪器产品说明、中文手册、交流园地。 NI公司中国网站 内容有产品说明，技术资料下载，使用手册。电子测量课件(1)第5页 *课程简介课程简介第一部分 绪论及误差理论，介绍测量的基本概念、技术方法及系统组成，误差理论和数据

3、处理等。第二部分 模拟测量方法，包括电压、功率、阻抗、Q值测量及仪器等第三部分 数字测量方法，介绍数字系统的基本测量原理和方法，包括电压、频率、时间与相位测量及其仪器。第四部分 时域测量，以示波器为背景介绍时域信号波形的采集、显示及应用技术。第五部分 频域/数据域测量，首先介绍扫频仪与逻辑分析仪的相关概念、结构及典型应用。第六部分 非电量测量，非电量测量基本工作原理及传感器分类、典型应用。第七部分 现代电子测量技术：虚拟仪器、智能仪器与自动测量系统的特点、组成、发展。电子测量课件(1)第6页 *第一章第一章 绪论绪论本章阐述测量学科的丰富内涵。介绍测量、计量的基本概念，即它们的意义、内容、特点

4、及应用。引入电子测量的基本概念；介绍电子测量的内容、特点、方法等问题，引出选择测量方法的原则。介绍电子测量仪器的基本知识；叙述电子测量仪器的分类、误差及发展历程。电子测量课件(1)第7页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念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不开测量生产发展离不开测量在高新技术和国防现代化建设中更是离不开测量电子测量课件(1)第8页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.2 测量的定义u狭义测量的定义测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与同类已知单位进行比

5、较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。电子测量课件(1)第9页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.2 测量的定义(续)u测量的内涵 “测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程”测量对象：被测客体中相应的量值信息；测量目的：从被测对象取得一个定量的认识；测量过程:通过实验认识对象的过程;测量方法：比较:A.直接比较 B.间接比较；测量标准：同类已知单位。测量结果：最终能表示给测量主体（人）测量结果测量数值.测量单位，即：电子测量课件(1)1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.2 测量的定义u广义测量的定义测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更

6、广泛的被测对象进行定性、定位的测量。例如无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布等。广义测量原理可以从信息获取 过程来说明，包括信息感知和 信息识别两个环节。电子测量课件(1)第11页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.3 测量的基本要素 测量五要素测量五要素：电子测量课件(1)第12页 *1.1 测量的基本概念1.1.3 测量的基本要素(续)（1）被测对象信息广义的测量是信息的获取与识别，信息反映了事物的运动的状态及其变化方式。信息又可分为自然信息

7、和社会信息两大类。（2）测量仪器系统量具和仪器测量仪器系统包括量具、测试仪器、测试系统及附件等（3）测量的主体测量人员手动：由测量主体（测量人员）直接参与完成自动：测量主体交给智能设备（计算机等）完成，但测量策略、软件算法、程序编写需由测量人员事先设计好。（4）测试技术测量中所采用的原理、方法和技术措施，总称为测试技术。电子测量课件(1)第13页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.3 测量的基本要素(续)（5）测量环境测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关电磁量（

8、工作电压、源阻抗、负载阻抗、地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化。电子测量课件(1)第14页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.3 测量的基本要素(续)环境对测量的影响A.环境对被测对象的影响：某些被测对象客体（如器件、电路或系统）的性能特性对环境变化较为敏感或非常敏感，因此，原则上测量应在被测对象的正常或额定工作条件下进行。B.环境对仪器系统的影响：环境可能直接或间接地影响到仪器系统本身的某个工作特性，进而影响测量结果，造成测量误差。特别是某些测量器具的量程广、频段宽，而内部的元器件数目甚多，且对外界影响相当敏感，错综复杂的影响量所产生的不良效应有时会成为测量的严重问题。

9、C.环境对测量人员的影响：高温、严寒、潮湿、闷气、嘈杂、照明不适当等不良工作环境，会对测量人员的身心产生不良影响，从而引起不同程度的人身误差乃至差错。电子测量课件(1)第15页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.3 测量的基本要素(续)应采取适当的控制措施，尽量减少由于环境影响而产生的误差。恒温、恒湿、稳压和防震。抗干扰、防噪声的措施，如接地、屏蔽、隔离、滤波等。仪器应能尽量适应恶劣环境和大范围变化环境。电子测量课件(1)第16页 *1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1.1.3 测量的基本要素(续)仪器以工作环境条件的不同要求分为三组：I组：良好的环境条件，温度+

10、10+35oC，相对湿度80%（在35oC上），只允许有轻微的振动。II组：一般的环境条件，温度10+40oC，相对湿度80%（在40oC上），允许一般的振动和冲击。III组：恶劣的环境条件，温度40+55oC，相对湿度90%（在35oC上），允许频繁的搬动和运输中受到较大的冲击和振动。I组高精度计量用仪器 II组通用仪器 III组野外、机载等仪器电子测量课件(1)第17页 *1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念1.2.1 计量的定义和意义为使在不同的地方，用不同的手段测量同一量时，所得的结果一致，就要求统一的单位、基准、标准和测量器具。1.计量的定义计量是一种特殊形式的测量，它把被测量

11、与国家计量部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定合格与否，并给出具有法律效力的检定证书。计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。2.计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。计量包含了为达到统一和准确一致所进行的全部活动，如单位的统一、基准和标准的建立、进行量值传递、计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。电子测量课件(1)第18页 *1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念1.2.1 计量的定义和意义3.3.计量与测量的关系计量与测量的关系u为了保证测量结果的准确性，为了保证测量结果的准确性，必须定期对仪器进行检定和校必须定期对仪器进行检定和校准，这个过程就是计

12、量。准，这个过程就是计量。u计量的任务是确定测量结果计量的任务是确定测量结果的可靠性。的可靠性。u计量是测量的计量是测量的基础和依据基础和依据。u没有计量，也谈不上测量。没有计量，也谈不上测量。u测量发展的客观需要才出现测量发展的客观需要才出现了计量。了计量。u测量是计量应用的测量是计量应用的重要途径重要途径。u没有测量，计量将失去价值没有测量，计量将失去价值u 计量和测量相互配合，才能在国民经济各个领域发挥计量和测量相互配合，才能在国民经济各个领域发挥重要作用。重要作用。电子测量课件(1)第19页 *1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念122 单位和单位制单位：根据定义而令系数为1的量

13、。是表征测量结果的重要组成部分，又是对两个同类量值进行比较的基础.1960年第十一届国际计量大会上正式通过国际单位制SI。1984年2月国务院颁布了中华人民共和国法定计量单位，决定我国法定计量单位以国际单位制为基础。SI有7个基本单位电子测量课件(1)1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念122 单位和单位制（续）（1）国际单位制（SI）的组成 国际单位制由国际单位制单位、国际单位制词头和国际单位制的十进倍数单位三部分组成。物理量名称物理量名称单位名称单位名称单位符号单位符号长度长度米米m m质量质量千克（公斤）千克（公斤）kgkg时间时间秒秒s s电流电流安【培】安【培】A A热力学温度

14、热力学温度开【尔文】开【尔文】K K发光强度发光强度坎【德拉】坎【德拉】cdcd物质的量物质的量摩【尔】摩【尔】molmol 国际单位制国际单位制7 7个基本单位个基本单位电子测量课件(1)1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念123 基准基准用来复现某一基本测量单位的量值，只用于鉴定各种量具的精度，不直接参加测量。一级基准，又称主基准和国家基准用来复现和保存的计量单位，具有现代科学技术所能达到的最高精确度的计量器具，经国家鉴定并批准，作为统一全国计量单位量值的最高依据。一个国家只有一个。二级基准，又称副基准通过直接或间接与国家基准比对来确定其量值并经国家鉴定批准的计量器具。副基准的量值精

15、度由主基准确定，用以代替主基准向下传递或代替主基准参加国际比对。三级基准，又称工作基准工作基准用来直接向下属标准量具进行量值传递，用以检定下属计量标准量具的精确度。电子测量课件(1)第22页 *1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念123 基准和标准（续）（2）相关术语 1）计量器具：凡是能用以直接或间接测出被测对象量值的量具、计量仪器和计量装置都统称为计量器具。2）计量标准器具：准确度低于计量基准，用于检定计量标准或工作计量器具的计量器具。3）工作计量器具：工作岗位上使用，不用于进行量值传递，而是直接用来测量被测对象量值的计量器具。电子测量课件(1)第23页 *1 12 2 计量的基本概

16、念计量的基本概念123 基准和标准（续）4）比对：在规定条件下，对相同准确度等级的同类基准、标准或工作计量器之间的量值进行比较，其目的是考核量值的一致性。5）检定：是用高一等级准确度的计量器具对低一等级的计量器具进行比较，以达到全面评定被检计量器具的计量性能是否合格的目的。一般要求计量标准的准确度为被检者的。6）校准：校准是指被校的计量器具与高一等级的计量标准相比较，以确定被校计量器具的示值误差（有时也包括确定被校器具的其他计量性能）的全部工作。7）量值的传递：指一个物理量单位通过各级基准、标准及相应的辅助手段准确地传递到日常工作中所使用的测量仪器、量具，以保证量值统一的全过程。电子测量课件(

17、1)第24页 *1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念1.2.4 测量基准的权威性和相对性（1）基准的权威性基准的理论定义最严格的、制作工艺技术最先进。原器基准自身也会随时间、地点、环境条件而变化，甚至会损坏，会失传。从现代科学的观点来看，最好的基准是原子基准。（2）基准的相对性一个时期的测量基准反映当时的人类认识水平和科学水平 例：以太阳为基准，时间测量的精确度1天内可达到1秒钟。而目前铯原子钟的计时精确度在三百万年内也不超过1秒。电子测量课件(1)第25页 *1 13 3 电子测量的基本概念电子测量的基本概念1.3.1 电子测量的定义 20世纪30年代，便开始了测量科学与电子科学的结合

18、，产生了电子测量技术从广义上说，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。电子测量课件(1)第26页 *1.3.2 1.3.2 电子测量的特点电子测量的特点（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10-6Hz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

19、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10-1310-14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电子测量课件(1)第27页 *1.3.3 1.3.3 电子测量的内容电子测量的内容1.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：电子测量的基本对象是未知的信号或系统 电子测量的基本工具是已知的信号或系统 电子测量的基本工作机理是信号与系统的相互作用电子测量课件(1)第28页 *1.3.3 1.3.3 电子测量的内容电子测量的内容2.按具体的测量对象来分类，包括下列

20、电参数的测量电能量的测量 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。电路参数的测量 包括阻抗、品质因数、电子器件参数等的测量。电信号特征的测量 包括信号频率、周期、时间、相位、噪音以及数字信号的逻辑状态等的测量。电子设备性能的测量 包括增益、调幅度、调频指数、失真度等测量。特性曲线的测量 包括幅频特性曲线、相频特性曲线晶体管特性曲线等的测量和显示。电子测量课件(1)第29页 *1.3.4 1.3.4 电子测量的方法电子测量的方法 3 按测量方法分类直接测量用已标定的仪器，直接地测量出某一待测未知量的量值。间接测量对与未知待测量y有确切函数关系的其他变量x（或n个变量）进行直接测

21、量，然后再通过函数 ，计算出待测量y。组合测量 电子测量课件(1)第30页 *4 4 按测量性质分类按测量性质分类I.频域测量技术：幅值和相位随频率的变化（1）正弦波点频法（2）正弦波扫频法 II.时域测量技术：幅值随时间的变化测试信号是脉冲、方波及阶跃信号 1.3.4 1.3.4 电子测量的方法电子测量的方法频域测量和时域测量比较频域测量和时域测量比较 频域测量和时域测量是测量频域测量和时域测量是测量线性系统线性系统性能的两种方法，是从两个性能的两种方法，是从两个不同的角度去观测同一个被测对象，其结果应该是一致的。不同的角度去观测同一个被测对象，其结果应该是一致的。从理论上讲，时域函数的付里

22、叶变换就是频域函数，而频域函数从理论上讲，时域函数的付里叶变换就是频域函数，而频域函数的付里叶逆变换也就是时域函数。的付里叶逆变换也就是时域函数。电子测量课件(1)第31页 *III.随机测量技术：测量噪声信号和使用随机信号源进行动态测量；主要包括下述三个内容：（1）噪声信号统计特性的测量，如时域中的均值、均方根性，频域中的频谱密度函数、功率谱密度函数等；（2）将已知特性的噪声作激励源对被测系统进行统计性测量，研究被测系统的特性；（3）在背景噪声信号不可忽略时对信号、特别是微弱信号的精确测量。4 4 按测量性质分类按测量性质分类1.3.4 1.3.4 电子测量的方法电子测量的方法IV.IV.数

23、字测量技术数字测量技术：采用逻辑分析仪对数字量进行测量的方法采用逻辑分析仪对数字量进行测量的方法。电子测量课件(1)第32页 *5 5、选择测量方法的原则、选择测量方法的原则 测量任务确定以后应根据测量任务确定以后应根据被测量特点被测量特点（包括性质大小、（包括性质大小、变化，范围、稳定性、允许的测量时间和空间等）、测量变化，范围、稳定性、允许的测量时间和空间等）、测量所要求的所要求的准确度准确度、测量、测量环境环境条件以及条件以及现有测量设备现有测量设备等进行等进行综合考虑，综合考虑，选择选择正确的正确的测量方法测量方法和合适的测量和合适的测量仪器仪器。只有。只有这样才能保证不损坏被测对象和

24、测量仪器，减少测量误差。这样才能保证不损坏被测对象和测量仪器，减少测量误差。1.3.4 1.3.4 电子测量的方法电子测量的方法电子测量课件(1)第33页 *1.4 1.4 电子测量仪器电子测量仪器1.4.11.4.1、分类、分类通用通用专用专用为了测量某一个或几个电参数而设计的；有为了测量某一个或几个电参数而设计的；有较宽广的应用范围，如电子示波器、多用表较宽广的应用范围，如电子示波器、多用表及通用计数器等及通用计数器等 为了某一个或几个专门的目的而设计的；有为了某一个或几个专门的目的而设计的；有特定的用途，例如，电视彩色信号发生器、特定的用途，例如，电视彩色信号发生器、光纤测试仪器用于测试

25、光纤的特性，通信测光纤测试仪器用于测试光纤的特性，通信测试仪器用于测试通信线路及通信设备。试仪器用于测试通信线路及通信设备。电子测量仪器：利用电子技术构成的测量仪器。电子测量仪器：利用电子技术构成的测量仪器。测量仪器：用于检测或测量一个量，或为达到测量目的而提供测量仪器：用于检测或测量一个量，或为达到测量目的而提供的测量器具的测量器具.电子测量课件(1)第34页 *1.4 1.4 电子测量仪器电子测量仪器1.4.1 1.4.1 分类分类通用通用信号发生器信号发生器信号分析仪信号分析仪频率时间相位测量仪器频率时间相位测量仪器网络特性测试仪网络特性测试仪电子元器件测试仪电子元器件测试仪电波特性测试

26、仪电波特性测试仪辅助仪器辅助仪器用于观测、分析和记录各种电量的变化：示波器、用于观测、分析和记录各种电量的变化：示波器、频谱分析仪、逻辑分析仪等频谱分析仪、逻辑分析仪等用于提供各种测量的波形信号：用于提供各种测量的波形信号：高低频、脉冲、高低频、脉冲、函数等函数等用于测量频率特性、阻抗特性、噪声特性：扫用于测量频率特性、阻抗特性、噪声特性：扫频仪、阻抗测量仪、网络分析仪等频仪、阻抗测量仪、网络分析仪等用于测量各种电子元器件的垫参数及显示特性用于测量各种电子元器件的垫参数及显示特性曲线：曲线：RLC测试仪、晶体管特性图示仪等测试仪、晶体管特性图示仪等用于测量电波传播、电磁场强度及干扰强度等：用于

27、测量电波传播、电磁场强度及干扰强度等：场强仪、测试接受机、干扰测量仪场强仪、测试接受机、干扰测量仪 配合上述仪器使用的仪器：各种放大器、衰减器、配合上述仪器使用的仪器：各种放大器、衰减器、检波器、记录器等检波器、记录器等 频率计、相位计、时间或频率标准等频率计、相位计、时间或频率标准等 电子测量课件(1)第35页 *1.4 1.4 电子测量仪器电子测量仪器1.4.1 1.4.1 分类分类电信号电信号测量仪器测量仪器 时域测试仪器时域测试仪器 频域测试仪器频域测试仪器 调制域测试仪器调制域测试仪器 用于测量信号的频谱、功率谱、噪声功用于测量信号的频谱、功率谱、噪声功率谱等典型仪器（频潜分析仪、信

28、号分率谱等典型仪器（频潜分析仪、信号分析仪等析仪等）用于测试电信号在时域的种种特性，例用于测试电信号在时域的种种特性，例如观察和测试信号的时基波形（示波如观察和测试信号的时基波形（示波器）；测量电信号的电压、电流及功率器）；测量电信号的电压、电流及功率（电压表、电流表及功率计）；测量电（电压表、电流表及功率计）；测量电信号的频率、周期、相位及时间间隔信号的频率、周期、相位及时间间隔（通用计数器、频率计、相位计及时间（通用计数器、频率计、相位计及时间计数器等）；计数器等）；可测量诸如压控振荡器（可测量诸如压控振荡器（VCOVCO）的暂态）的暂态过程和频率漂移；调频和调相的线性及过程和频率漂移；调

29、频和调相的线性及失真。失真。电子测量课件(1)第36页 *1.4.2 1.4.2 电子测量仪器的误差电子测量仪器的误差1.4 1.4 电子测量仪器电子测量仪器在电子测量中，由于电子测量仪器本身性能不完善所引起的在电子测量中，由于电子测量仪器本身性能不完善所引起的误差，称为误差，称为电子测量仪器的误差（电子测量仪器的误差（pp15pp15）1 1、工作误差、工作误差3 3、影响误差、影响误差当一个影响量当一个影响量在其在其额定使用范围额定使用范围内取任一值，而内取任一值，而其他影其他影响量响量和影响特性均处于和影响特性均处于基准条件基准条件下所测得的误差。下所测得的误差。只只有当某一影响量在工作

30、误差中起重要作用时才给出。有当某一影响量在工作误差中起重要作用时才给出。在在额定工作条件额定工作条件下测定的仪器误差极限。下测定的仪器误差极限。2 2、固有误差、固有误差当仪器的各种影响量与影响特性处于当仪器的各种影响量与影响特性处于基准条件基准条件时，仪器时，仪器所具有的误差。能更准确的所具有的误差。能更准确的反映仪器所固有的性能反映仪器所固有的性能，便便于在相同条件下对同类仪器进行比较和校准。于在相同条件下对同类仪器进行比较和校准。4 4、稳定误差、稳定误差仪器的标称值在其他影响量及影响特性保持恒定的情况仪器的标称值在其他影响量及影响特性保持恒定的情况下，于规定时间内所产生的误差极限。习惯

31、上以相对误下，于规定时间内所产生的误差极限。习惯上以相对误差形式给出或注明最长连续工作时间。差形式给出或注明最长连续工作时间。电子测量课件(1)第37页 *1.4.2 1.4.2 电子测量仪器的误差电子测量仪器的误差1.4 1.4 电子测量仪器电子测量仪器基本误差：基本误差：电子测量仪器在规定的正常工作条件下电子测量仪器在规定的正常工作条件下所具有的误差称为基本误差。（注意与固有误差（基所具有的误差称为基本误差。（注意与固有误差（基准条件）的区别）准条件）的区别）附加误差：附加误差：电子测量仪器在超出规定的正常工作条电子测量仪器在超出规定的正常工作条件时所增加的误差称为附加误差。件时所增加的误

32、差称为附加误差。按按使使用用条条件件电子测量课件(1)第38页 *1.4.3 1.4.3 电子测量仪器的发展电子测量仪器的发展模拟仪器模拟仪器数字仪器数字仪器智能仪器智能仪器虚拟仪器虚拟仪器基本结构是电磁机械式，借助指针来显示测量结果，基本结构是电磁机械式，借助指针来显示测量结果，如以前常用的指针式电压表，万用表等。如以前常用的指针式电压表，万用表等。将模拟信号的测量转换为数字信号的测量，并以数将模拟信号的测量转换为数字信号的测量，并以数字的方式输出测试结果，如后面我们将介绍的数字字的方式输出测试结果，如后面我们将介绍的数字电压表，数字频率计等电压表，数字频率计等 内置微处理器和内置微处理器和

33、GPIB接口，主要由数据的采集、数接口，主要由数据的采集、数据的分析与处理、存储显示和输出等三个模块构成。据的分析与处理、存储显示和输出等三个模块构成。能进行自动测量同时还具有一定的数据处理能力能进行自动测量同时还具有一定的数据处理能力 是一种功能意义上的仪器。它是在通用计算机上添是一种功能意义上的仪器。它是在通用计算机上添加一层软件和（或）必要的仪器硬件模块，使用户加一层软件和（或）必要的仪器硬件模块，使用户操作通用计算机就像操作一台自己专门设计的传统操作通用计算机就像操作一台自己专门设计的传统电子仪器一样。它强调软件的作用，不同的软件对电子仪器一样。它强调软件的作用，不同的软件对应不同的仪

34、器功能。因而具有更大的灵活性。应不同的仪器功能。因而具有更大的灵活性。NI 公公司的司的Lab View就是其中最成功的例子。就是其中最成功的例子。1.4 1.4 电子测量仪器电子测量仪器电子测量课件(1)第39页 *1.5 1.5 测量的间接比较与直接比较原理测量的间接比较与直接比较原理 测量最基本的原理是比较，比较是认识和区别被测对象的一种重要方法。测量是通过比较来取得一个定量的认识 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（偏转法）1.比例变换的原理（1）三种类型的子变换：A电子测量课件(1)第40页 *1.5.1 1.5.1 基于比例变换的间接比较法基于比例变换的间接比较法（续）（续）例：

35、弹簧秤是偏转法直读式仪器的一个简单例子。被测重物放在弹簧秤上，把物体的重量变成弹簧的弹性形变。然后，形变带动机械式仪表的指针成比例的偏转，指示出被测物体的重量。直读式直读式电压表电压表 电子测量课件(1)第41页 *1.5.1 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（续）基于比例变换的间接比较法（续）（2）实现结构 由于故：式中 电子测量课件(1)1.5.1 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（续）基于比例变换的间接比较法（续）（3）间接比较方法：步骤为校准 测量 电子测量课件(1)第43页 *1.5.2 1.5.2 基于差值示零的直接比较法基于差值示零的直接比较法1.差值检测原理:被测量与标

36、准量直接进行比较 需要一个具有比较功能的电路，要求比较的范围宽、灵敏度和分辨力高；需要一个与被测量同类的可变标准量参与比较，要求标准量准确且可细微调节。比较功能可由运算功能来实现有两种方式：差值运算比较 比例运算比较 电子测量课件(1)第44页 *1.5.2 1.5.2 基于差值示零的直接比较法基于差值示零的直接比较法2.差值示零的平衡调节（1）零示法原理:电子测量课件(1)第45页 *1.5.2 1.5.2 基于差值示零的直接比较法（续）基于差值示零的直接比较法（续）（2）实现平衡调节的结构 当当 则则电子测量课件(1)第46页 *1.5.2 1.5.2 基于差值示零的直接比较法（续）基于差

37、值示零的直接比较法（续）对称差动的桥式结构 当当 时，时，电子测量课件(1)第47页 *1.5.3 1.5.3 减少误差的复合式比较减少误差的复合式比较为了提高测量准确度，在比较中可采用各种减小测量误差的方法，如微差法、替代法、对照法。（1）微差法在零示法中，要仔细调节标准量S 使之与未知量x相等，这通常很费时间，有时甚至不可能做到，微差法：标准量S与被测量x相差了一微小量 ，再用仪器测出 ，即求得待测量x电子测量课件(1)第48页 *1.5.3 1.5.3 减少误差的复合式比较（续）减少误差的复合式比较（续）微差法进行测量时，测量误差公式：微差法进行测量时，测量误差公式：测量仪器的误差测量仪

38、器的误差 对测量的对测量的影响被大大地削弱。影响被大大地削弱。优点：测量速度快和测量准确度高。优点：测量速度快和测量准确度高。电子测量课件(1)第49页 *1.5.3 1.5.3 减少误差的复合式比较减少误差的复合式比较（续）（续）电子测量课件(1)第50页 *1.5.3 1.5.3 减少误差的复合式比较（续）减少误差的复合式比较（续）2.替代法在测量条件不变的情况下，用一已知的标准量去替代未知的被测量，通过调整标准量而保持替代前后仪器的示值不变，于是标准量的值等于被测量值。电子测量课件(1)第51页 *1.5.3 1.5.3 减少误差的复合式比较（续）减少误差的复合式比较（续）3.交换法通过交换被测量和标准量的位置，通过前后两次换位测量结果的处理，削弱或消除系统误差。特别适用于平衡对称结构的测量装置中，并通过交换法可检查其对称性是否良好。第一次平衡第一次平衡 第二次平衡第二次平衡 上两式相乘、开方得：上两式相乘、开方得：电子测量课件(1)第52页 *1.5.3 1.5.3 减少误差的复合式比较（续）减少误差的复合式比较（续）例：在电桥中采用交换法测电阻2022-12-15电子测量课件(1)