第12章電子測量技術的綜合運用12.1科學制訂測量方案12.2正確使用和維護電子測量儀器12.3電子測量設備的優化配置與優化設計

12.1科學制訂測量方案

12.1.1測量任務的分析在受理了測量任務之后,第一件工作就是要對該任務進行詳盡的分析。要分清楚所要進行的是電量測量,還是非電量測量;是簡單的直接測量,還是復雜的組合測量;是時間域測量、頻率域測量,還是調制域測量;是低頻測量,還是高頻測量。此外,還要進一步分析該測量對實時性、準確度的具體要求。

12.1.2測量工具的選擇

電子測量儀器是完成電子測量任務的基本工具。

在具體的選擇過程中要注意兩方面的問題:

一是測試功能的針對性,如測量波形要選用示波器,測量頻率特性要選用掃頻儀;

二是技術等級的一致性。

具有相同功能的電子測量儀表,其技術指標往往差異很大,精度高的儀表價格昂貴,精度差的儀表技術指標較低。

12.1.3測量環境的準備

任何測量都是有條件的測量。測量環境主要包括測量設備工作的溫度、濕度、壓力,供電電源的頻率、幅度、平穩性等。有些對電磁干擾比較敏感的測量要在電磁屏蔽室里進

行。另外,有些測量(如產品的可靠性測量)要在特定條件下長時間地連續進行。

12.1.4測量系統的建立

實際的測量,可以是由一臺儀器去測試一個或多個參數,也可以是由多臺儀器相互配合測量一個過程的多個參數。現代電子測量更多的是將帶有接口的程控儀器和被測對象、

通用計算機組成測量系統。單一的測量系統構成如圖12.1所示。

圖12.1單一的測量系統構成

多儀器組成的自動測量系統如圖12.2所示。圖12.2多儀器組成的自動測量系統

12.1.5測量流程的設定

用單一儀器進行單一參數的測量,往往按儀器的技術規范進行操作。對于較為復雜的測量,特別是一些非標準和非常規的測量,在確定測量方案時,要制訂具體的操作步驟、方法,形成測量程序,也稱操作定義,以書面的形式,讓實際測量者在測量時嚴格照章執行。

例如,為測定某壓控振蕩器的壓控特性,假定被測壓控振蕩器的工作電壓為+12V,壓控范圍為5~10V,制訂如下測量流程(見圖12.3):

(1)將E312A型數字頻率計接于壓控振蕩器的輸出端;

(2)用YB3203型直流電源給壓控振蕩器加上+12V直流電源;

(3)將YB3203型直流電源的可調電壓加于壓控振蕩器的壓控電壓端口,使控制電壓

為零;

(4)可調電壓調整穩定為5V,記錄E312A的數值;

(5)每次可調電壓增加0.5V,重復(4)的操作過程;

(6)經過10次測試,按照記錄的可調電壓值和E312A的對應讀數值,繪出U－f曲線。

圖12.3壓控振蕩器的壓控特性測量

12.2正確使用和維護電子測量儀器

12.2.1電子測量儀表的基本運用和基本操作

除了少數綜合性電子測量儀器,一般的電子測量儀表僅具有相對單一的基本功能和明顯的局部適應性。

一般來說,元件類測試儀器功能比較單一,容易選擇。比如電阻可用數字萬用表來測量,電感與電容可以用電橋或LC測試儀表來測量。如果我們要測量一個電阻,選擇萬用表還是電橋,主要考慮精度問題,若精度要求不高,則取前者;若精度要求很高,則應取后者。對電信號參數的測量,情況要相對復雜。

在選擇合適的測量工具去完成確定測量任務的過程中,測量工作者還必須足夠地重視測量儀器對被測電路的影響,否則往往會得出錯誤的測量結果。

例如,有如圖12.4所示的電路圖12.4某放大器電路

12.2.2電子測量儀表的變通使用與功能擴展

在測量條件受限或測量精度要求不是十分苛刻的場合,往往可以通過對現有測量儀表的變通使用或適當增加附加設備來擴展其功能,以完成在通常規則下難以完成的測量任務。例如,選頻電平表是一個窄帶選頻測量儀表。

12.2.3電子測量設備的檢查、校準與維護

作為一種電子產品,電子測量儀器經過一段時間的使用,免不了會出現一些問題。關鍵是要及時發現,并加以維修與校正。按照國家的有關規定,生產企業與科研機構的電子儀器每年均要經過多級計量部門的技術檢定,以保證測量結果的正確性與有效性。

對電子測量儀器的維護包括按技術規范進行使用和按正常規程進行維修兩個方面。所謂按技術規范進行使用,就是要在儀器生產廠家給定的電源、溫度、濕度、氣壓等條件下

使用,并且注意通風、散熱,防止震動、沖擊等,對于有機械裝置的特殊儀器需定期加潤滑油,對于有使用壽命限制的元件(如老式儀表的電子管)要定期更換等。

12.3電子測量設備的優化配置與優化設計

12.3.1電子測量設備的優化配置要做好電子測量設備的優化配置,大致需遵循以下幾項原則:(1)系統性原則。(2)先進性原則。(3)經濟性原則。

12.3.2電子測量設備的優化設計

為了充分提高經濟效益,人們既可以通過對單個儀表的合理組合(即優化配置)來實現,也可以通過設計性能價格比較高的新型儀表(即優化設計)來滿足電子測量工程的需要,而且這是一種更積極、更有效的方法。

電子測量設備的總體發展趨勢是數字化、多功能,對于諸如通信工程領域的專業測量儀表,其技術水準上升十分迅速,多種數字化、綜合性專用測試儀器層出不窮。相對來說,

常用電子測量設備雖然也在不斷進步,但前進的步伐要慢得多。常用電子測量儀表品種繁多、功能單一、體積較大的缺陷仍未得到根本改觀,而目前微電子技術與電子測