1、電子測量技術電子測量技術主講：吳偉平課程地位及作用n課程地位n電子類專業、信息工程技術和通信技術專業的職業技能課。n課程作用n使學生具備有關電子測量儀器的基本知識；n使學生具備電子測量儀器的操作使用能力；n通過理論與實踐的學習與訓練，使學生的全面素質得以提升，職業道德觀得以加強。主講內容n電子示波器：以示波器為背景介紹時域信號波形技術。n電壓測量：模擬式電壓表、數字式電壓表。n頻域測量：頻域中的信號頻譜和網絡性能。n數據域測量：數字系統的基本測量原理和方法。n現代電子測量技術：虛擬儀器的概念及分類。n電子測量綜述：電子測量的意義、內容及方法。n測量誤差及數據處理：誤差的概念，數據處理的方法。n

2、測量用信號源：信號發生器的功能與分類。n常用電子元器件：直插式元器件和貼片式元器件。突破實體儀器價格、維護方面的限制掃頻儀、頻譜分析儀等邏輯筆、邏輯分析儀等本章主要內容測量、電子測量的基本概念國際單位制以及常用電子測量儀器直流穩壓電源第1章 電子測量綜述n關于測量，你能想到什么應用實例？第1章 電子測量綜述第1章 電子測量綜述n1、測量的內涵、測量的內涵n測量無處不在測量無處不在n當今信息時代當今信息時代測量技術測量技術獲取信息獲取信息通信技術通信技術傳遞信息傳遞信息 計算機技術計算機技術處理信息處理信息三大支柱三大支柱測量是信息的源頭技術測量是信息的源頭技術 （測控技術，先要測，才能控）（測

3、控技術，先要測，才能控）測量水平測量水平的高低可以的高低可以反映反映出一個出一個國家科學技術發展國家科學技術發展的狀況。的狀況。提高測量水平，實現測量手段的現代化，是實現科學技術和提高測量水平，實現測量手段的現代化，是實現科學技術和生產現代化的重要條件和明顯標志。生產現代化的重要條件和明顯標志。第1章 電子測量綜述n2、測量、測量的概念的概念測量測量 是人類認識和改造世界的一種重要手段。是人類認識和改造世界的一種重要手段。 對客觀事物的認識過程中，需要進行對客觀事物的認識過程中，需要進行定性分析定性分析 定量研究，定量研究，定量就需要進行測量定量就需要進行測量。 測量測量 是一種借助專用技術工

4、具完成實驗或計算，是一種借助專用技術工具完成實驗或計算，進而對被測對象進行信息收集的過程。進而對被測對象進行信息收集的過程。第1章 電子測量綜述n3、電子測量技術、電子測量技術的概念的概念是一種以是一種以電子技術為基本手段的測量電子技術為基本手段的測量技術技術是測量領域的主要組成部分是測量領域的主要組成部分包括對所有電量、磁量的測量，同時還包括對各種非電量包括對所有電量、磁量的測量，同時還包括對各種非電量的測量。的測量。 電子測量儀器敏感元件和敏感元件和轉換元件轉換元件電電 量量非電量非電量第1章 電子測量綜述n4、電子測量技術的特點、電子測量技術的特點n測量速度快n儀器量程范圍廣n以數字式萬

5、用表為例，可以測出從幾到幾十M的電阻值n頻率測量范圍寬n可以檢測從直流到300GHz的頻率信號n測量準確度高n易于實現搖控、遙測第1章 電子測量綜述n5、電子測量技術的內容、電子測量技術的內容廣義角度：凡是利用了電子技術進行的測量廣義角度：凡是利用了電子技術進行的測量 電子測量的基本測量內容：電子測量的基本測量內容： 頻率、時間、電壓、相位、阻抗等頻率、時間、電壓、相位、阻抗等狹義角度狹義角度：在電子學中有關電量的量值：在電子學中有關電量的量值 n關于電子測量，你能想到什么應用實例？第1章 電子測量綜述第1章 電子測量綜述n6、電子測量技術的分類、電子測量技術的分類 按照測量性質分類（1）時域

6、測量：測量與時間有函數關系的量。（2）頻域測量：測量與頻率有函數關系的量。（3）數字域測量：對數字邏輯量進行的測量。（4）隨機量測量：對噪聲、干擾信號等的測量。第1章 電子測量綜述n6、電子測量技術的分類、電子測量技術的分類 按照測量手段分類（1）直接測量：借助測量儀器可直接獲得測量結果。（2）間接測量：先直接測量幾個與被測量有函數關系的物理量，然后通過公式計算或查表等求出被測量。（3）組合測量：以直接測量和間接測量為基礎。測量過程：1）需要改變測量條件多次測量。2）按函數關系聯立方程組并求解有關未知量。3）將未知量代入函數式而得出測量結果。n關于測量，你能想到什么應用實例？第1章 電子測量綜

7、述計量計量計量和測量的聯系和區別？第1章 電子測量綜述計量計量測量：是通過實驗手段對客觀事物取得定量信息的過程，也就是利用實驗手段把待測量直接或間接地與另一個同類已知量進行比較，從而得到待測量值的過程。 計量：為了確保測量設備符合預期使用的量程、分辨率、最大允許誤差等要求，需要對測量設備進行計量確認。第1章 電子測量綜述計量特點計量特點a)準確性：b)一致性：不受何人何時何地何種測量方法影響c)溯源性：都能溯源于國家標準或者世界標準d)法制性：法律強制的第1章 電子測量綜述n計量基準計量基準1. 主基準主基準是用來復現和保存計量單位、具有現代科學技術所能達到的最高準確度的計量器具，也稱作原始基

8、準。經國家鑒定批準，將其作為統一全國計量單位量值的最高依據。因此主基準又稱國家基準。第1章 電子測量綜述n2. 副基準副基準是通過直接或間接與國家基準比對，確定其量值并經國家鑒定批準的計量器具。它在全國作為復現計量單位的地位僅次于國家基準，平時用來代替國家基準使用。第1章 電子測量綜述n3. 工作基準工作基準工作基準是經與主基準或副基準校準或比對，并經國家鑒定批準，實際用以檢定下屬計量標準的計量器具。它在全國作為復現計量單位的地位僅在主基準和副基準之下。設置工作基準的目的是不使主基準和副基準因頻繁使用而喪失原有的準確度。第1章 電子測量綜述n量值的傳遞與跟蹤，檢定與比對量值的傳遞與跟蹤，檢定與

9、比對計量器具：復現量值或將被測量轉換成可直接觀測的指示值或等效信息的量具、儀器、裝置。第1章 電子測量綜述n計量標準器具：準確度低于計量基準，用于檢定計量標準或工作計量器具的計量器具。它可按其準確度等級分類，如標準砝碼有一級、二級、三級、四級、五級之分。 第1章 電子測量綜述n工作計量器具：工作崗位上使用，不用于進行量值傳遞而直接用來測量被測對象量值的計量器具。比對：在規定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器具之間的量值進行比較，其目的是考核量值的一致性。第1章 電子測量綜述n檢定： 用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具進行比較，以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是

10、否合格的目的。一般要求計量標準的準確度為被檢者的1/31/10。準確度數值越小，準確度越高，性能越好。校準： 指被校的計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定被校計量器具的示值誤差(有時也包括確定被校器具的其他計量性能)的全部工作。一般而言，檢定要比校準包括更廣泛的內容。第1章 電子測量綜述n量值的傳遞與跟蹤：指的是把一個物理量單位通過各級基準、標準及相應的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器、量具，以保證量值統一的全過程。第1章 電子測量綜述n單位制單位制任何測量都要有一個統一的體現計量單位的量作為標準，這樣的量稱作計量標準。計量單位是有明確定義和名稱并令其數值為1的固定的量，例

11、如長度單位1米(m)，時間單位1秒(s)等。 計量單位必須以嚴格的科學理論為依據進行定義。 第1章 電子測量綜述第1章 電子測量綜述n7、電子測量技術的單位制、電子測量技術的單位制單位是表征測量結果的重要組成部分單位是表征測量結果的重要組成部分只有數值沒有單位的測量結果毫無意義只有數值沒有單位的測量結果毫無意義范例范例1 1：某同學在測量中，記錄測量結果為：某同學在測量中，記錄測量結果為3.733.73，你能一眼看出他在進行什么測量嗎？你能一眼看出他在進行什么測量嗎？ 范例范例2 2：現有兩個測量結果：現有兩個測量結果：3.73k和和3730 ，試問兩個測量數據相同嗎？試問兩個測量數據相同嗎？

12、應記錄為3.73V或3.73k等在數值上二者相同，但從電子測量技術角度，二者表征的測量準確度不同！單位是對兩個同類量值進行比較的基礎。單位是對兩個同類量值進行比較的基礎。第1章 電子測量綜述n7、電子測量技術的單位制、電子測量技術的單位制國際單位制國際單位制1960年第年第11屆國際計量大會上正式通過國際單位制（屆國際計量大會上正式通過國際單位制（SI）1984年年2月國務院頒布了月國務院頒布了中華人民共和國法定計量單位中華人民共和國法定計量單位，決定決定我國法定計量單位以國際單位制為基礎我國法定計量單位以國際單位制為基礎國際單位制包括國際單位制包括基本單位、導出單位和輔助單位基本單位、導出單

13、位和輔助單位。第1章 電子測量綜述n7、電子測量技術的單位制、電子測量技術的單位制國際單位制國際單位制基本單位基本單位物理量名稱 單位名稱單位符號長度米m時間秒s質量千克kg電流安培A熱力學溫度 開爾文K物質的量摩爾mol發光強度坎德拉cd國際單位制中國際單位制中有有7個基本單位個基本單位第1章 電子測量綜述n7、電子測量技術的單位制、電子測量技術的單位制國際單位制國際單位制導出單位導出單位物理量單位名稱符號定義面積平方米m2力牛頓NKgm/s2熱量焦耳JNm功率瓦特WJ/s電勢差伏特VW/A電阻歐姆V/A電容法拉FAs/V電感亨利HVs/A由基本單位通過定義、定由基本單位通過定義、定律及其他

14、函數關系派生出律及其他函數關系派生出的單位的單位第1章 電子測量綜述n7、電子測量技術的單位制、電子測量技術的單位制國際單位制國際單位制輔助單位輔助單位物理量名稱單位名稱單位符號平面角弧度rad立體角球面度sr國際單位制中輔助單位只有國際單位制中輔助單位只有2個個實際使用時即可以作為基本單位，又可以作為導出單位實際使用時即可以作為基本單位，又可以作為導出單位 第1章 電子測量綜述n8、電子測量儀器、電子測量儀器 電子測量儀器的發展（1）模擬儀器）模擬儀器（2） 數字化儀器數字化儀器（3） 智能化儀器智能化儀器（4） 虛擬儀器虛擬儀器（VI，Virtual Instrument） 概念：概念：

15、“軟件即儀器軟件即儀器”。 組成：計算機、儀器模塊和軟件。組成：計算機、儀器模塊和軟件。儀器模塊功能主要靠軟件實現。儀器模塊功能主要靠軟件實現。常用的開發軟件有常用的開發軟件有LabVIEW、LabWindows/CVI等。等。 特點：智能化程度高；復用性強，費用低；可操作性強，易用靈活。特點：智能化程度高；復用性強，費用低；可操作性強，易用靈活。第1章 電子測量綜述n8、電子測量儀器、電子測量儀器 電子測量儀器的分類（1）信號發生器（信號源）信號發生器（信號源）（2）電壓測量儀器）電壓測量儀器（3）波形測試儀器）波形測試儀器（4）頻率測量儀器）頻率測量儀器（5）電路參數測量儀器）電路參數測量

16、儀器（6）信號分析儀器）信號分析儀器（7）模擬電路特性測試儀器）模擬電路特性測試儀器（8）數字電路特性測試儀器）數字電路特性測試儀器測量時應根據測量要求，參考被測量與測量儀器的有關指標，測量時應根據測量要求，參考被測量與測量儀器的有關指標，結合現有測量條件及經濟狀況，盡量選用功能相符、使用方便的儀器。結合現有測量條件及經濟狀況，盡量選用功能相符、使用方便的儀器。 電子測量儀器的主要性能指標（1）頻率范圍（有效頻率范圍）頻率范圍（有效頻率范圍）（2）準確度）準確度n分類：分類：測量準確度、測量儀器準確度。測量準確度、測量儀器準確度。n測量準確度：測量準確度：測量結果與被測量真值之間的一致程度。測

17、量結果與被測量真值之間的一致程度。n測量儀器準確度：測量儀器準確度：測量儀器給出值接近于真值的能力。測量儀器給出值接近于真值的能力。n表示：表示：以容許誤差或不確定度的形式給出。以容許誤差或不確定度的形式給出。 不確定度：不確定度：為了避免丟失真實數據而人為擴大的測量誤差。不為了避免丟失真實數據而人為擴大的測量誤差。不確定度數值越大，丟失真實數據可能性越小，即可信度越確定度數值越大，丟失真實數據可能性越小，即可信度越高。高。第1章 電子測量綜述n8、電子測量儀器、電子測量儀器 電子測量儀器的主要性能指標第1章 電子測量綜述n8、電子測量儀器、電子測量儀器（3 3）量程與分辨力）量程與分辨力（4

18、 4）穩定性與可靠性）穩定性與可靠性n穩定性：穩定性：在規定時間內，儀器保持指示值或供給值不變的能力。在規定時間內，儀器保持指示值或供給值不變的能力。n可靠性：可靠性：在規定條件下，完成規定功能的可能性。在規定條件下，完成規定功能的可能性。（5 5）環境條件）環境條件（6 6）響應特性：）響應特性：輸出的某個特征量與其輸入的某個特征量之間的響應輸出的某個特征量與其輸入的某個特征量之間的響應關系或驅動量與被驅動量之間的關系。關系或驅動量與被驅動量之間的關系。（7 7）輸入特性與輸出特性：）輸入特性與輸出特性：包括測量儀器的輸入阻抗、輸入形式等。包括測量儀器的輸入阻抗、輸入形式等。輸出特性主要包括

19、測量結果的指示方式、輸出電平、輸出阻抗、輸出輸出特性主要包括測量結果的指示方式、輸出電平、輸出阻抗、輸出形式等。形式等。HY3003D-3型可調式直流穩壓穩流電源型可調式直流穩壓穩流電源HY3003D-3型可調式直流穩壓穩流電源型可調式直流穩壓穩流電源 電源開關電源開關可調從輸出可調從輸出可調主輸出可調主輸出固定輸出固定輸出輸出輸出2調節調節輸出輸出1調節調節控制開關控制開關主電流或電壓輸出顯示主電流或電壓輸出顯示從電流或電壓輸出顯示從電流或電壓輸出顯示主要特點主要特點n可調式直流穩壓穩流電源。n輸出電壓與限流電流均連續可調；穩壓與穩流可自動轉換。n四顯示可同時顯示雙路的輸出電壓和電流。n具有

20、三路輸出：n一路為固定的5V輸出。n兩路可調電源可進行串聯或并聯使用，并由一路主電源進行電壓或電流跟蹤。n串聯時最高輸出電壓可達兩路電壓額定值之和。n并聯時最大輸出電流可達兩路電流額定值之和。使用方法使用方法雙路可調電源獨立使用雙路可調電源獨立使用1. 將左、右兩控制開關置原始位置。2. 穩壓源輸出：分別先將電流旋鈕調至最大，分別調節兩路電壓旋鈕，使主、從輸出電壓分別至需要值。3. 恒流源輸出：分別先將電壓旋鈕調至最大，同時將電流旋鈕調至最小，接上所需負載，調節電流旋鈕，使主、從輸出電流分別至所需的穩流值。4. 限流保護點設定：開啟電源，將電流旋鈕調至最小，適當調節電壓旋鈕，將主、從輸出分別短接(注：50V以上的電源必須串入5歐姆以上的負載電阻)，調節電流旋鈕使主、從輸出電流等于所要求的限流保護點電流值，完成保護點的設定。使用方法使用方法雙路可調電源串聯使