测量的基本原理 .ppt

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1、测量的基本原理量的基本原理现在学习的是第1页，共55页对同学的要求同学的要求u课堂堂认真听真听讲。u课下下认真复真复习，并及，并及时做做课后后习题。现在学习的是第2页，共55页课程程简介介uu第第第第一一一一部部部部分分分分测测量量量量总总论论及及及及误误差差差差理理理理论论，介介介介绍绍测测量量量量的的的的基基基基本本本本概概概概念念念念、技技技技术术方方方方法、系法、系法、系法、系统组统组成等，成等，成等，成等，误误差理差理差理差理论论和数据和数据和数据和数据处处理等。理等。理等。理等。uu第二部分第二部分第二部分第二部分基本基本基本基本电电参量参量参量参量测测量量量量，包括，包括，包括，

2、包括频频率、率、率、率、电压电压、阻抗等、阻抗等、阻抗等、阻抗等uu第第第第三三三三部部部部分分分分时时域域域域测测量量量量，以以以以示示示示波波波波器器器器为为背背背背景景景景介介介介绍绍时时域域域域信信信信号号号号波波波波形形形形的的的的采采采采集集集集、显显示及示及示及示及应应用技用技用技用技术术。uu第第第第四四四四部部部部分分分分频频域域域域测测量量量量，重重重重点点点点讨讨论论频频域域域域中中中中的的的的信信信信号号号号频频谱谱和和和和网网网网络络性性性性能能能能的的的的测测量，介量，介量，介量，介绍测绍测量激励信号源的基本工作原理。量激励信号源的基本工作原理。量激励信号源的基本工

3、作原理。量激励信号源的基本工作原理。uu第第第第五五五五部部部部分分分分数数数数域域域域测测量量量量，介介介介绍绍数数数数字字字字系系系系统统的的的的基基基基本本本本测测量量量量原原原原理理理理和和和和方方方方法法法法，包包包包括括括括数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的产产生生生生、逻逻辑辑分分分分析析析析、可可可可测测性性性性设设计计及及及及数数数数字字字字系系系系统统测测试试的的的的典典典典型型型型实实例。例。例。例。uu第第第第六六六六部部部部分分分分测测量量量量系系系系统统集集集集成成成成，阐阐述述述述组组建建建建测测量量量量系系系系统统的的的的硬硬硬硬件件件件平平平平台台台台、

4、软软件件件件平平平平台、台、台、台、总线标总线标准、通信技准、通信技准、通信技准、通信技术术等。等。等。等。现在学习的是第3页，共55页1.1 测量的基本概念量的基本概念u1.1.1 测量的意量的意义 日常生活中日常生活中日常生活中日常生活中处处处处离不开离不开离不开离不开测测量量量量科学的科学的科学的科学的进进步和步和步和步和发发展离不开展离不开展离不开展离不开测测量，量，量，量，离开离开离开离开测测量就不会有真正的科学。量就不会有真正的科学。量就不会有真正的科学。量就不会有真正的科学。没有没有显微微镜就没有就没有细胞学，没有指南胞学，没有指南针就就没有航海事没有航海事业 现在学习的是第4页

5、，共55页 1.1.1 测量的意量的意义（续续）生生生生产发产发展离不开展离不开展离不开展离不开测测量量量量 农业农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产产生了生了生了生了长长度、面度、面度、面度、面积积、容、容、容、容积积和重量的和重量的和重量的和重量的测测量；掌握季量；掌握季量；掌握季量；掌握季节节和和和和节节候，候，候，候，出出出出现现了原始的了原始的了原始的了原始的时间测时间测量器具，并有了天文量器具，并有了天文量器具，并有了天文量器具，并有了天文测测量。量。量。量。现现代化的工代化的

6、工代化的工代化的工业业生生生生产产中，中，中，中，处处处处离不开离不开离不开离不开测测量量量量例如，一个大型例如，一个大型例如，一个大型例如，一个大型钢铁钢铁厂需要厂需要厂需要厂需要约约2 2万个万个万个万个测测量点量点量点量点在高新技在高新技在高新技在高新技术术和国防和国防和国防和国防现现代化建代化建代化建代化建设设中中中中则则更是离不开更是离不开更是离不开更是离不开测测量量量量例如，每种新例如，每种新例如，每种新例如，每种新设计设计的的的的飞飞机，需要机，需要机，需要机，需要测试飞测试飞机高速机高速机高速机高速飞飞行中行中行中行中受气流冲受气流冲受气流冲受气流冲击击作用下的性能，通作用下的

7、性能，通作用下的性能，通作用下的性能，通过风过风洞洞洞洞试验测试验测定机身、定机身、定机身、定机身、机翼的受力和振机翼的受力和振机翼的受力和振机翼的受力和振动动分布情况，以分布情况，以分布情况，以分布情况，以验证验证和改和改和改和改进设计进设计。现在学习的是第5页，共55页1.1.2 测量的定量的定义 uu1.1.狭狭狭狭义测义测量的定量的定量的定量的定义义测测量是量是量是量是为为了了了了确定被确定被确定被确定被测对测对象的量象的量象的量象的量值值而而而而进进行的行的行的行的实验过实验过程。程。程。程。在在在在测测量量量量过过程程程程中中中中，人人人人们们借借借借助助助助专专门门的的的的设设备

8、备，把把把把被被被被测测对对象象象象直直直直接接接接或或或或间间接接接接地地地地与与与与同同同同类类已已已已知知知知单单位位位位进进行行行行比比比比较较，取取取取得得得得用用用用数数数数值值和和和和单单位共同表示的位共同表示的位共同表示的位共同表示的测测量量量量结结果。果。果。果。测量量结果果测量数量数值.测量量单位，位，即：即：现在学习的是第6页，共55页1.1.2 测量的定量的定义（续续）u2.广广义测量的定量的定义广广广广义义地地地地讲讲，测测量不量不量不量不仅对仅对被被被被测测的物理量的物理量的物理量的物理量进进行定量的行定量的行定量的行定量的测测量，而量，而量，而量，而且且且且还还包

9、括包括包括包括对对更广泛的被更广泛的被更广泛的被更广泛的被测对测对象象象象进进行定性、定位的行定性、定位的行定性、定位的行定性、定位的测测量。量。量。量。例如故障例如故障例如故障例如故障诊诊断、无断、无断、无断、无损损探探探探伤伤、遥感遥、遥感遥、遥感遥、遥感遥测测、矿矿藏勘探、地震源藏勘探、地震源藏勘探、地震源藏勘探、地震源测测定、定、定、定、卫卫星定位等。星定位等。星定位等。星定位等。而而而而测测量量量量结结果也不果也不果也不果也不仅仅仅仅是由量是由量是由量是由量值值和和和和单单位来表征的一位来表征的一位来表征的一位来表征的一维维信息，信息，信息，信息，还还可以用二可以用二可以用二可以用二

10、维维或多或多或多或多维维的的的的图图形、形、形、形、图图像来像来像来像来显显示被示被示被示被测对测对象的属性象的属性象的属性象的属性特征、空特征、空特征、空特征、空间间分布、拓朴分布、拓朴分布、拓朴分布、拓朴结结构等。构等。构等。构等。现在学习的是第7页，共55页1.1.3 测量的基本要素量的基本要素u1.测量的基本要素量的基本要素被被测对象、象、测量量仪器、器、测量技量技术、测量人量人员和和测量量环境境 现在学习的是第8页，共55页1.1.3 测量的基本要素量的基本要素（续续）现在学习的是第9页，共55页1.1.3 测量的基本要素量的基本要素（续续）u环境境对测量的影响量的影响uA.环境境对

11、被被测对象的影响象的影响uB.环境境对仪器系器系统的影响的影响uC.环境境对测量人量人员的影响的影响现在学习的是第10页，共55页1.1.3 测量的基本要素量的基本要素（续续）u应采采取取适适当当的的控控制制措措施施，尽尽量量减减少少由由于于环境境影影响而响而产生的生的误差。差。u恒温、恒湿、恒温、恒湿、稳压和防震。和防震。u抗抗干干扰、防防噪噪声声的的措措施施，如如接接地地、屏屏蔽蔽、隔隔离离、滤波等。波等。u仪器器应能能尽量适尽量适应恶劣劣环境和大范境和大范围变化化环境境。现在学习的是第11页，共55页1.1.3 测量的基本要素量的基本要素（续续）u仪器以工作器以工作环境条件的不同要求分境

12、条件的不同要求分为三三组：I I组组：良良良良好好好好的的的的环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度+10+10+35+35o oC C，相相相相对对湿湿湿湿度度度度80%80%（在（在（在（在3535o oC C上），只允上），只允上），只允上），只允许许有有有有轻轻微的振微的振微的振微的振动动。II II组组：一一一一般般般般的的的的环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度1010+40+40o oC C，相相相相对对湿湿湿湿度度度度80%80%（在（在（在（在4040o oC C上），允上），允上），允上），允许许一般的振一般的振一般的振一般的振动动和冲和冲和冲和冲击击。I

13、IIIII组组：恶恶劣劣劣劣的的的的环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度4040+55+55o oC C，相相相相对对湿湿湿湿度度度度90%90%（在在在在3535o oC C上上上上），允允允允许许频频繁繁繁繁的的的的搬搬搬搬动动和和和和运运运运输输中中中中受受受受到到到到较较大的冲大的冲大的冲大的冲击击和振和振和振和振动动。uI组高精度高精度计量用量用仪器器uII组通用通用仪器器uIII组野外、机野外、机载等等仪器器现在学习的是第12页，共55页1.2电子子测量系量系统中的干中的干扰及其抑制及其抑制u干干扰：在：在电子子测量技量技术中，可把一切来自中，可把一切来自设备或或系系统外

14、部的无关信号称作干外部的无关信号称作干扰。u噪声噪声：由系：由系统内部内部产生的无关信号称作噪声，生的无关信号称作噪声，对技技术指指标合格并在合格并在规定条件下使用的定条件下使用的电子子测量量仪器可以不考器可以不考虑其噪声影响。其噪声影响。现在学习的是第13页，共55页1.2.1干干扰的主要来源的主要来源u电子子测量系量系统干干扰主要来源有三个：主要来源有三个：u1、空、空间干干扰u空空间干干扰主要是指主要是指电磁磁场在在线路、路、导线、壳体上、壳体上的的辐射、吸收和射、吸收和调制。干制。干扰来自来自测量系量系统的内部的内部或外部，任一或外部，任一线路、路、导线、壳体等在空、壳体等在空间均同均

15、同时存在存在辐射、吸收与射、吸收与调制制u（1）天）天电干干扰u（2）工）工频干干扰u（3）气体）气体电离干离干扰现在学习的是第14页，共55页u2、测量量过程通道干程通道干扰u长线传输是是这种干种干扰的主要因素的主要因素u3、供、供电系系统的干的干扰现在学习的是第15页，共55页1.2.2干干扰的一般的一般传输途径途径u两大两大类：寄生耦合寄生耦合、电磁磁辐射射u1、寄生耦合、寄生耦合u（1）公共阻抗耦合）公共阻抗耦合u（2）分布）分布电容耦合容耦合u（3）分布）分布电感耦合感耦合u2、电磁磁辐射射u当当测量系量系统的的频率率较高高时，较长的信号的信号传输线、控制控制线、输入及入及输出出线等

16、，均会呈等，均会呈现出一定的天出一定的天线效效应。它。它们不不仅会将会将测试信号信号辐射出去，构成射出去，构成非正常通道，而且也会吸收其他非正常通道非正常通道，而且也会吸收其他非正常通道辐射射来的来的测试信号及干信号及干扰信号信号现在学习的是第16页，共55页1.2.3干干扰的抑制方法的抑制方法u由于干由于干扰的来源和的来源和传输途径都很复途径都很复杂，在，在测试过程中，程中，应根据具体情况采取相根据具体情况采取相应措施加以抑制，措施加以抑制，下面介下面介绍几种常几种常见的方法：的方法：u1、避免或减小干、避免或减小干扰源的影响源的影响u2、合理、合理设计地地线u3、减少公共耦合、减少公共耦合

17、电源内阻的影响源内阻的影响u4、减少、减少传输通道通道长线的影响的影响u5、减少分布参数的影响、减少分布参数的影响现在学习的是第17页，共55页计量的基本概念量的基本概念u自学自学现在学习的是第18页，共55页13 测量量误差的基本概念差的基本概念1.3.1 1.3.1 测测量量量量误误差的定差的定差的定差的定义义uu测测量的目的量的目的量的目的量的目的:获获得被得被得被得被测测量的真量的真量的真量的真值值。uu真真真真值值:在一定的在一定的在一定的在一定的时间时间和空和空和空和空间环间环境条件下，被境条件下，被境条件下，被境条件下，被测测量量量量本身所具有的真本身所具有的真本身所具有的真本身

18、所具有的真实实数数数数值值。uu测测量量量量误误差差差差 :uu所有所有所有所有测测量量量量结结果都果都果都果都带带有有有有误误差差差差 。现在学习的是第19页，共55页1.3.2 测量量误差的来源差的来源 uu（1 1）仪仪器器器器误误差差差差：由由由由于于于于测测量量量量仪仪器器器器及及及及其其其其附附附附件件件件的的的的设设计计、制制制制造造造造、检检定定定定等等等等不不不不完完完完善善善善，以以以以及及及及仪仪器器器器使使使使用用用用过过程程程程中中中中老老老老化化化化、磨磨磨磨损损、疲疲疲疲劳劳等等等等因因因因素素素素而而而而使使使使仪仪器器器器带带有的有的有的有的误误差。差。差。差

19、。uu（2 2）影影影影响响响响误误差差差差：由由由由于于于于各各各各种种种种环环境境境境因因因因素素素素（温温温温度度度度、湿湿湿湿度度度度、振振振振动动、电电源源源源电电压压、电电磁磁磁磁场场等等等等）与与与与测测量量量量要要要要求求求求的的的的条条条条件件件件不不不不一一一一致致致致而而而而引引引引起起起起的的的的误误差。差。差。差。uu（3 3）理理理理论论误误差差差差和和和和方方方方法法法法误误差差差差：由由由由于于于于测测量量量量原原原原理理理理、近近近近似似似似公公公公式式式式、测测量量量量方方方方法法法法不合理而造成的不合理而造成的不合理而造成的不合理而造成的误误差。差。差。差

20、。uu（4 4）人人人人身身身身误误差差差差：由由由由于于于于测测量量量量人人人人员员感感感感官官官官的的的的分分分分辨辨辨辨能能能能力力力力、反反反反应应速速速速度度度度、视视觉觉疲疲疲疲劳劳、固固固固有有有有习习惯惯、缺缺缺缺乏乏乏乏责责任任任任心心心心等等等等原原原原因因因因，而而而而在在在在测测量量量量中中中中使使使使用用用用操操操操作作作作不不不不当当当当、现现象判断出象判断出象判断出象判断出错错或数据或数据或数据或数据读读取疏失等而引起的取疏失等而引起的取疏失等而引起的取疏失等而引起的误误差。差。差。差。uu（5 5）测测量量量量对对象象象象变变化化化化误误差差差差：测测量量量量过

21、过程程程程中中中中由由由由于于于于测测量量量量对对象象象象变变化化化化而而而而使使使使得得得得测测量量量量值值不准确，如引起不准确，如引起不准确，如引起不准确，如引起动态误动态误差等。差等。差等。差等。现在学习的是第20页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法 测量量误差有差有绝对误差和相差和相对误差两种表示方法。差两种表示方法。u1.绝对误差差u（1）定定义：由由由由测测量量量量所所所所得得得得到到到到的的的的被被被被测测量量量量值值与与与与其其其其真真真真值值之差，称之差，称之差，称之差，称为绝对误为绝对误差差差差 uu实际应实际应用中常用用中常用用中常用用中常用实际值实际

22、值A A（高一（高一（高一（高一级级以上的以上的以上的以上的测测量量量量仪仪器或器或器或器或计计量器具量器具量器具量器具测测量量量量所得之所得之所得之所得之值值）来代替真）来代替真）来代替真）来代替真值值。uu绝对误绝对误差：差：差：差：有大小，又有符号和量有大小，又有符号和量有大小，又有符号和量有大小，又有符号和量纲纲现在学习的是第21页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）uu（2 2）修正）修正）修正）修正值值uu与与与与绝绝对对误误差差差差的的的的绝绝对对值值大大大大小小小小相相相相等等等等，但但但但符符符符号号号号相相相相反反反反的的的的量量量量值值，称称称称

23、为为修修修修正正正正值值uu测测量量量量仪仪器器器器的的的的修修修修正正正正值值可可可可以以以以通通通通过过上上上上一一一一级级标标准准准准的的的的检检定定定定给给出出出出，修修修修正正正正值值可可可可以是数以是数以是数以是数值值表格、曲表格、曲表格、曲表格、曲线线或函数表达式等形式。或函数表达式等形式。或函数表达式等形式。或函数表达式等形式。uu被被被被测测量的量的量的量的实际值实际值现在学习的是第22页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）u2.相相对误差差测测量一个量的准确程度，不量一个量的准确程度，不量一个量的准确程度，不量一个量的准确程度，不仅仅与它的与它的与

24、它的与它的绝对误绝对误差的大小，差的大小，差的大小，差的大小，而且与而且与而且与而且与这这个量本身的大小有关。个量本身的大小有关。个量本身的大小有关。个量本身的大小有关。uu（1 1）相）相）相）相对对真真真真误误差、差、差、差、实际实际相相相相对误对误差、示差、示差、示差、示值值相相相相对误对误差差差差相相相相对误对误差：差：差：差：绝对误绝对误差与被差与被差与被差与被测测量的真量的真量的真量的真值值之比之比之比之比相相相相对对误误差差差差是是是是两两两两个个个个有有有有相相相相同同同同量量量量纲纲的的的的量量量量的的的的比比比比值值，只只只只有有有有大大大大小小小小和和和和符符符符号号号号

25、，没有没有没有没有单单位。位。位。位。现在学习的是第23页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）实际实际相相相相对误对误差：差：差：差：用用用用实际值实际值A A代替真代替真代替真代替真值值A A0 0 示示示示值值相相相相对误对误差：差：差：差：用用用用测测量量量量值值X X 代替代替代替代替实际值实际值A A现在学习的是第24页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）u（2）满度相度相对误差（引用相差（引用相对误差）差）用用用用测测量量量量仪仪器器器器在在在在一一一一个个个个量量量量程程程程范范范范围围内内内内出出出出现现的的的的最最最最大大大

26、大绝绝对对误误差差差差与与与与该该量量量量程程程程值值（上上上上限限限限值值下下下下限限限限值值）之之之之比比比比来来来来表表表表示示示示的的的的相相相相对对误误差差差差，称称称称为满为满度相度相度相度相对误对误差（或称引用相差（或称引用相差（或称引用相差（或称引用相对误对误差）差）差）差）u仪表各量程内表各量程内绝对误差的差的最大最大值 现在学习的是第25页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）uu电电工工工工仪仪表就是按引用表就是按引用表就是按引用表就是按引用误误差差差差之之之之值进值进行分行分行分行分级级的。是的。是的。是的。是仪仪表在工作条件表在工作条件表在工作

27、条件表在工作条件下不下不下不下不应应超超超超过过的最大引用相的最大引用相的最大引用相的最大引用相对误对误差差差差uu我国我国我国我国电电工工工工仪仪表共分七表共分七表共分七表共分七级级：0.10.1，0.20.2，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5及及及及5.05.0。如果如果如果如果仪仪表表表表为为S S级级，则说则说明明明明该仪该仪表的最大引用表的最大引用表的最大引用表的最大引用误误差不超差不超差不超差不超过过S%S%uu测测量点的最大相量点的最大相量点的最大相量点的最大相对误对误差差差差uu在在在在使使使使用用用用这这类类仪仪表表表表测测量量量量时时，应应选选择择适适

28、适适当当当当的的的的量量量量程程程程，使使使使示示示示值值尽尽尽尽可可可可能能能能接接接接近近近近于于于于满满度度度度值值，指，指，指，指针针最好能偏最好能偏最好能偏最好能偏转转在在在在不小于不小于不小于不小于满满度度度度值值2/32/3以上的区域。以上的区域。以上的区域。以上的区域。现在学习的是第26页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）u例例1-3 某某待待测电流流约为100mA，现有有0.5级量量程程为0400mA和和1.5级量量程程为0100mA的的两两个个电流表，流表，问用哪一个用哪一个电流表流表测量量较好？好？用用用用1.51.5级级量程量程量程量程为为0

29、 0100mA100mA电电流表流表流表流表测测量量量量100mA100mA时时的最大的最大的最大的最大相相相相对误对误差差差差为为解：用解：用解：用解：用0.50.5级级量程量程量程量程为为0 0400mA400mA电电流表流表流表流表测测100mA100mA时时，最，最，最，最大相大相大相大相对误对误差差差差为为现在学习的是第27页，共55页1.3.3 测量量误差的表示方法差的表示方法（续续）uu（3 3）分）分）分）分贝误贝误差差差差相相相相对误对误差的差的差的差的对对数表示数表示数表示数表示uu分分分分贝误贝误差是用差是用差是用差是用对对数形式（分数形式（分数形式（分数形式（分贝贝数）

30、表示的一种相数）表示的一种相数）表示的一种相数）表示的一种相对误对误差，差，差，差，单单位位位位为为分分分分贝贝（dBdB）。）。）。）。电压电压增益的增益的增益的增益的测测得得得得值为值为误误差差差差为为用用用用对对数表示数表示数表示数表示为为增益增益增益增益测测得得得得值值的分的分的分的分贝值贝值分分分分贝误贝误差差差差现在学习的是第28页，共55页1.4 电子子测量中的基本量中的基本实现技技术1.4.1 1.4.1 电电子子子子测测量中的量中的量中的量中的变换变换技技技技术术1.量量值变换u量量值是是指指电压、电流流、功功率率、阻阻抗抗、时间等等电参参量的幅量的幅值大小。大小。u量量值变

31、换即把它即把它们的幅的幅值按比例地增大或按比例地增大或缩小。小。原因：原因：原因：原因：某些被某些被某些被某些被测测量不便于直接比量不便于直接比量不便于直接比量不便于直接比较较，或者无法直接，或者无法直接，或者无法直接，或者无法直接测测量量量量为为了了了了获获取更高分辨力和精度，或更取更高分辨力和精度，或更取更高分辨力和精度，或更取更高分辨力和精度，或更宽宽的量程的量程的量程的量程种种种种类类：信号衰减或放大：使信号信号衰减或放大：使信号信号衰减或放大：使信号信号衰减或放大：使信号变换变换到到到到测测量系量系量系量系统统的范的范的范的范围围内内内内阻抗阻抗阻抗阻抗变换变换：在：在：在：在负载负

32、载和和和和传输线传输线路中加入双口网路中加入双口网路中加入双口网路中加入双口网络络现在学习的是第29页，共55页1.4.1电子子测量中的量中的变换技技术(续续）u2.频率率变换（1 1）检检波波波波：交流：交流：交流：交流电压变电压变成直流成直流成直流成直流电压电压 常常用用磁磁电式式电表表，它它只只能能测量量直直流流，交交流流信信号号必必须检波成直流信号来波成直流信号来测量量（2 2）斩波波：把把把把一一一一个个个个直直直直流流流流电电压压调调制制制制成成成成交交交交流流流流电电压压，经经过过交交交交流流流流放放放放大大大大，然然然然后后后后再再再再把把把把交交交交流流流流电电压压通通通通过

33、过反反反反调调制制制制（解解解解调调）还还原原原原为为直流直流直流直流电压电压的的的的过过程。程。程。程。斩斩波的作用是波的作用是波的作用是波的作用是对对微弱的直流微弱的直流微弱的直流微弱的直流电压进电压进行放大行放大行放大行放大 现在学习的是第30页，共55页1.4.1电子子测量中的量中的变换技技术(续续）（3）变频（混（混频）（4）倍）倍频（5）分）分频（6）频率合成率合成（7）取取样技技术：取取样门电路路将将高高频信信号号进行行取取样变换，使之以低，使之以低频形式复形式复现出来出来现在学习的是第31页，共55页1.4.1电子子测量中的量中的变换技技术(续续）u3.波形波形变换uu（1 1

34、）整形）整形）整形）整形将任意形状的波形将任意形状的波形将任意形状的波形将任意形状的波形变变成成成成规则规则的脉冲波形，的脉冲波形，的脉冲波形，的脉冲波形，例如，用于例如，用于例如，用于例如，用于电电子子子子计计数器的数器的数器的数器的输输入通道中。入通道中。入通道中。入通道中。uu（2 2）限幅）限幅）限幅）限幅把信号波形幅度限制在一定范把信号波形幅度限制在一定范把信号波形幅度限制在一定范把信号波形幅度限制在一定范围围内内内内uu（3 3）微分）微分）微分）微分由矩形脉冲形成一个窄脉冲。由矩形脉冲形成一个窄脉冲。由矩形脉冲形成一个窄脉冲。由矩形脉冲形成一个窄脉冲。在在在在电电子子子子计计数器

35、、取数器、取数器、取数器、取样样示波器、广示波器、广示波器、广示波器、广谱谱信号源中广泛使用。信号源中广泛使用。信号源中广泛使用。信号源中广泛使用。uu（4 4）合成）合成）合成）合成多种波形叠加成复多种波形叠加成复多种波形叠加成复多种波形叠加成复杂杂波形。波形。波形。波形。例如合成例如合成例如合成例如合成CRTCRT显显示的示的示的示的视频视频信号波形。信号波形。信号波形。信号波形。uu（5 5）变变换换 方方方方波波波波变变成成成成三三三三角角角角波波波波或或或或正正正正弦弦弦弦波波波波，三三三三角角角角波波波波变变成成成成正正正正弦弦弦弦波波波波或方波，正弦波或方波，正弦波或方波，正弦波

36、或方波，正弦波变变成方波或三角波等。成方波或三角波等。成方波或三角波等。成方波或三角波等。波形波形波形波形变换变换技技技技术术广泛用于多波形函数广泛用于多波形函数广泛用于多波形函数广泛用于多波形函数发发生器中。生器中。生器中。生器中。现在学习的是第32页，共55页1.4.1电子子测量中的量中的变换技技术(续续）4）参量）参量变换u（1）AV变换电流、流、电压、电阻之阻之间的的变换多多多多 用用用用 表表表表 中中中中 采采采采 用用用用 的的的的AV变 换，包包 括括 交交 流流/直直 流流（AC/DCAC/DC）、电电流流流流/电电压压（I/VI/V）和和和和电电阻阻阻阻/电电压压（/V/V

37、）的的的的转转换换，实实现现了了了了交交交交、直直直直流流流流电电压压、电电流流流流、电电阻阻阻阻等等等等多多多多种种种种测测量功能。量功能。量功能。量功能。u（2）V/F变换模模拟直流直流电压转换为频率率u（3）V/T变换模模拟直流直流电压转换成成时间 u（4）网）网络参数的参数的变换现在学习的是第33页，共55页1.4.1电子子测量中的量中的变换技技术(续续）uu5.5.能量能量能量能量变换变换 能能能能量量量量变变换换是是是是泛泛泛泛指指指指多多多多种种种种形形形形式式式式的的的的物物物物理理理理量量量量与与与与电电学学学学量量量量之之之之间间的的的的变变换换。传传感器就是能量感器就是能

38、量感器就是能量感器就是能量变换变换器，即从非器，即从非器，即从非器，即从非电电量量量量变换变换成成成成电电量量量量uu一般分一般分一般分一般分为为参量参量参量参量变换变换器及器及器及器及电势变换电势变换器两大器两大器两大器两大类类：参参参参量量量量变变换换器器器器是是是是将将将将各各各各种种种种物物物物理理理理量量量量变变换换成成成成电电阻阻阻阻、电电感感感感、电电容容容容或或或或磁磁磁磁导导率等。率等。率等。率等。电电势势变变换换器器器器是是是是将将将将各各各各种种种种物物物物理理理理量量量量变变换换成成成成电电势势、电电流流流流等等等等电电量量量量的的的的变换变换器器器器uu在在在在显显示

39、示示示器器器器中中中中，把把把把电电量量量量变变换换成成成成非非非非电电量量量量机机机机械械械械量量量量、光光光光学学学学量量量量等等等等。如指如指如指如指针针的偏的偏的偏的偏转转、发发光的数光的数光的数光的数码码、字符和、字符和、字符和、字符和图图像等。像等。像等。像等。uu6.6.模模模模/数和数数和数数和数数和数/模模模模变换变换现在学习的是第34页，共55页1.4.2电子子测量中的比量中的比较技技术1.比比较的基本概念的基本概念被被被被测测量量量量为为x x、标标准量准量准量准量为为s s、比、比、比、比较电较电路路路路输输出出出出为为y y。当当当当xs xsxs时时，y=YHy=Y

40、H当当当当x=s x=s 时时，y y出出出出现现一个一个一个一个跃变跃变信号信号信号信号现在学习的是第35页，共55页1.4.2电子子测量中的比量中的比较技技术(续续)（1）比）比较的基本的基本类型（按功能分）型（按功能分）：u标量比量比较u矢量比矢量比较u差差值比比较u比比值比比较u量化比量化比较现在学习的是第36页，共55页1.4.2电子子测量中的比量中的比较技技术(续续)2.电压比比较电平比平比较、差、差值型比型比较、比例型比、比例型比较举例：例：电平比平比较两个模两个模两个模两个模拟电压拟电压的大小的比的大小的比的大小的比的大小的比较较可以用可以用可以用可以用电压电压比比比比较较器来

41、器来器来器来实现实现的的的的 现在学习的是第37页，共55页1.4.2电子子测量中的比量中的比较技技术(续续)3.阻抗比阻抗比较检测检测微小量，或微小量，或微小量，或微小量，或对对阻抗阻抗阻抗阻抗类电类电参量参量参量参量进进行直接比行直接比行直接比行直接比较较电电桥桥电电路路路路具具具具有有有有灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度高高高高、测测量量量量范范范范围围宽宽，温温温温度度度度补补偿偿容容容容易易易易实现实现，测测量量量量电电路的零点路的零点路的零点路的零点调节调节方便。方便。方便。方便。（a）比例臂）比例臂电桥（b）有源）有源电桥（c）电压电桥（d）电流流电桥现在学习的是第38页，共55页1.4

42、.2电子子测量中的比量中的比较技技术(续续)u4.频率（率（时间）比）比较典型典型典型典型举举例：例：例：例：时间时间差差差差值值比比比比较较用用用用R-SR-S触触触触发发器可器可器可器可实现时实现时差的比差的比差的比差的比较较 现在学习的是第39页，共55页1.4.3电子子测量中的量中的处理技理技术电子子测量中的量中的处理技理技术主要分主要分为模模拟运算运算电路和数字运算路和数字运算电路路两大两大类，以，以模模拟电子技子技术和数字和数字电子技子技术为基基础 现在学习的是第40页，共55页1.4.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)1.基本模基本模拟运算运算运算放大器运算放大器运算放大

43、器运算放大器辅辅之以不同的之以不同的之以不同的之以不同的电电路元件，可以路元件，可以路元件，可以路元件，可以组组成成成成诸诸如比如比如比如比例、加减、微分、例、加减、微分、例、加减、微分、例、加减、微分、积积分、分、分、分、对对数、指数和乘除等数、指数和乘除等数、指数和乘除等数、指数和乘除等电电路路路路 u（1）四）四则运算运算电路路 现在学习的是第41页，共55页1.4.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)u指数和指数和对数运算数运算电路路则是利用二极管的是利用二极管的电流与其流与其端端电压在一定条件下存在的指数关系来在一定条件下存在的指数关系来实现。现在学习的是第42页，共55页1.

44、4.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)u乘法运算或除法运算：乘法运算或除法运算：u模模拟乘法器：是新型集成器件，是利用晶体管的乘法器：是新型集成器件，是利用晶体管的非非线性特性。性特性。现在学习的是第43页，共55页1.4.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)u（2）积分和微分分和微分电路路运算放大器外接运算放大器外接运算放大器外接运算放大器外接电电感和感和感和感和电电容等容等容等容等储储能元件，能元件，能元件，能元件，则则利用利用利用利用电电路路路路在在在在时时域中的域中的域中的域中的过过渡渡渡渡过过程可形成程可形成程可形成程可形成积积分分分分电电路和微分路和微分路和微分路和微

45、分电电路；利路；利路；利路；利用其用其用其用其频频域特性域特性域特性域特性则则可构成形形色色的可构成形形色色的可构成形形色色的可构成形形色色的滤滤波波波波电电路路路路 现在学习的是第44页，共55页1.4.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)（3）有源）有源滤波器波器 按按按按照照照照频频谱谱分分分分析析析析的的的的观观点点点点，任任任任何何何何信信信信号号号号都都都都是是是是一一一一些些些些不不不不同同同同幅幅幅幅度度度度和和和和不同不同不同不同频频率的正弦信号的率的正弦信号的率的正弦信号的率的正弦信号的组组合。合。合。合。在在在在被被被被测测信信信信号号号号中中中中，除除除除了了了了

46、有有有有用用用用的的的的频频率率率率成成成成分分分分之之之之外外外外，往往往往往往往往不不不不可可可可避免地含有一些无用噪声的避免地含有一些无用噪声的避免地含有一些无用噪声的避免地含有一些无用噪声的频频率成分。率成分。率成分。率成分。滤滤波波波波器器器器的的的的功功功功能能能能就就就就是是是是利利利利用用用用其其其其频频率率率率特特特特性性性性来来来来保保保保留留留留有有有有用用用用的的的的频频率率率率成成成成分分分分，削削削削弱弱弱弱或或或或消消消消除除除除无无无无用用用用的的的的频频率率率率成成成成分分分分，即即即即具具具具有有有有信信信信号号号号分分分分离离离离的功能。的功能。的功能。的

47、功能。分分分分为为低通、高通、低通、高通、低通、高通、低通、高通、带带通和通和通和通和带带阻等不同阻等不同阻等不同阻等不同滤滤波器。波器。波器。波器。现在学习的是第45页，共55页1.6.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)uu 例例例例 运算与运算与运算与运算与处处理功能在理功能在理功能在理功能在电压测电压测量中的量中的量中的量中的应应用。用。用。用。计计算公式算公式算公式算公式第第第第一一一一级级为为模模模模拟拟乘乘乘乘法法法法器器器器，完完完完成成成成被被被被测测电电压压的的的的平平平平方方方方运运运运算算算算；第第第第二二二二级级为为积积分分分分器器器器，完完完完成成成成平平平平

48、均均均均运运运运算算算算；第第第第三三三三级级为为开开开开方方方方器器器器，完完完完成成成成开开开开平平平平方方方方根根根根的的的的运运运运算算算算；最最最最后后后后一一一一级级为为放放放放大大大大器器器器，按按按按一一一一定定定定比比比比例例例例放放放放大大大大的的的的直直直直流流流流输输出出出出电电压压去去去去驱驱动动电电表表表表使使使使电电表表表表，按按按按被被被被测测电电压压的有效的有效的有效的有效值进值进行行行行线线性刻度。性刻度。性刻度。性刻度。现在学习的是第46页，共55页1.4.3电子子测量中的量中的处理技理技术(续续)2.2.数字数字数字数字计计算与数字信号算与数字信号算与数

49、字信号算与数字信号处处理理理理uu基于数字基于数字基于数字基于数字逻辑电逻辑电路的硬件方式：路的硬件方式：路的硬件方式：路的硬件方式：利用利用利用利用现现有的各种数字有的各种数字有的各种数字有的各种数字逻辑门逻辑门、译码译码器、触器、触器、触器、触发发器、寄存器、器、寄存器、器、寄存器、器、寄存器、计计数器、全加器等，以及各种数器、全加器等，以及各种数器、全加器等，以及各种数器、全加器等，以及各种CPLDCPLD、FPGAFPGA等可等可等可等可编编程程程程逻辑逻辑，组组成各种数字成各种数字成各种数字成各种数字逻辑逻辑的运算与控制的运算与控制的运算与控制的运算与控制单单元。元。元。元。uu基于

50、微基于微基于微基于微处处理器和微型理器和微型理器和微型理器和微型计计算机的嵌入式系算机的嵌入式系算机的嵌入式系算机的嵌入式系统统的的的的软软件方式：件方式：件方式：件方式：通通通通过软过软件件件件编编程，可完成各种数字与程，可完成各种数字与程，可完成各种数字与程，可完成各种数字与逻辑逻辑的运算。的运算。的运算。的运算。它不它不它不它不仅仅能完成常用的数学运算，而且能能完成常用的数学运算，而且能能完成常用的数学运算，而且能能完成常用的数学运算，而且能实现统计实现统计运算、运算、运算、运算、FFTFFT运算等。运算功能运算等。运算功能运算等。运算功能运算等。运算功能强强、精度高、速度快、灵活性及、