1、第1章 緒論,介紹了測量、計量的基本概念，以及它們 的意義、內(nèi)容、特點及應用； 電子測量的特點和應用； 本課程的任務。,1.1 測量和計量,1.1.1 測量及其重要意義,1. 測量的定義:, 狹義測量的定義 測量是為了確定被測對象的量值而進行的實驗過程。 在測量過程中，人們借助專門的設備，把被測對象直接或間接地與同類已知單位進行比較，取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結果。,即：測量結果測量數(shù)值.測量單位,測量的內(nèi)涵 測量對象：被測客體中的相應的量值信息； 測量目的：從被測對象取得一個定量的認識； 測量過程: 通過實驗去認識對象的過程； 測量方法：比較； A.直接比較 B.間接比較；(需要測量儀器

2、)； 測量標準：同類已知單位。 測量結果：最終能表示給測量主體（人）,被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標準量進行比較的結果。,被測物體的重量等于標準砝碼的重量,.廣義測量的定義 廣義地講，測量不僅對被測的物理量進行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測量。 例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等。 而測量結果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對象的屬性特征、空間分布、拓樸結構等。 廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明，包括信息的感知和信息識別兩個環(huán)節(jié)。,2. 測量的基本要素

3、,.測量的基本要素 被測對象、測量儀器、測量技術、測量人員和測量環(huán)境,圖1-2測量的基本原理圖,.測量過程基本要素之間的互動關系 論證階段: *測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務的要求、被測對象的特點、屬性，及 現(xiàn)有儀器設備狀況，擬定合理的測試方案。 設計階段 * 選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。 * 制定出測試策略（測量算法）和操作步驟（測試程序） 實施階段 * 對儀器和系統(tǒng)實施測試操作（發(fā)控制命令），按照邏輯和時序完成測量過程，取得測量數(shù)據(jù); * 分析測量誤差并顯示出測量結果。,被測對象信息：廣義的測量是信息的獲取，信息反映了事物的運動的狀態(tài)及其 變化方式。 測量儀器系統(tǒng)量具和儀器：測量儀器系

4、統(tǒng)包括量具、測試儀器、測試系統(tǒng)及附件等 測量的主體測量人員:手動：由測量主體（測量人員）直接參與完成 自動：測量主體交給智能設備（計算機等）完成，但測量 策略、軟件算法、程序編寫需由測量人員事先設計好。 測試技術:測量中所采用的原理、方法和技術措施，總稱為測試技術。,測量環(huán)境: 測量環(huán)境是指測量過程中人員、對象和儀器系統(tǒng)所處空間的一切物理和化學條件的總和。 測量環(huán)境包括溫度、濕度、力場、電磁場、輻射、化學氣霧和粉塵，霉菌以及有關電磁量（工作電壓、源阻抗、負載阻抗、地磁場、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。,環(huán)境對測量的影響 A. 環(huán)境對被測對象的影響：某些被測對象客體（如器件、電路或系統(tǒng)）的性能特

5、性對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感，因此，原則上測量應在被測對象的正?；蝾~定工作條件下進行。 B. 環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響：環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系統(tǒng)本身的某個工作特性，進而影響測量結果，造成測量誤差。特別是某些測量器具的量程廣、頻段寬，而內(nèi)部的元器件數(shù)目甚多，且對外界影響相當敏感，錯綜復雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應有時會成為測量的嚴重問題。 C. 環(huán)境對測量人員的影響：高溫、嚴寒、潮濕、悶氣、嘈雜、照明不適當?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會對測量人員的身心產(chǎn)生不良影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯。,應采取適當?shù)目刂拼胧?，盡量減少由于環(huán)境影響而產(chǎn)生的誤差。 恒溫、恒濕、穩(wěn)壓和防震。 抗干擾、防噪聲的

6、措施，如接地、屏蔽、隔離、濾波等。 儀器應能盡量適應惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境。,I組：良好的環(huán)境條件，溫度+10+35oC，相對濕度80%，只 允許有輕微的振動。,儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分為三組：,II組：一般的環(huán)境條件，溫度10+40oC，相對濕度80%， 允許一般的振動和沖擊。,III組：惡劣的環(huán)境條件，溫度40+55oC，相對濕度90%， 允許頻繁的搬動和運輸中受到較大的沖擊和振動。,I組高精度計量用儀器,II組通用儀器,III組野外、機載等儀器,3.測量的重要意義：,日常生活中處處離不開測量。量體裁衣就是一個測量的例子 科學的進步和發(fā)展離不開測量， 離開測量就不會有真正的科學，門

7、捷列夫說：“沒有測量，就沒有科學”。 生產(chǎn)發(fā)展離不開測量 農(nóng)業(yè)社會中，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長度、面積、容積和重量的測量；掌握季節(jié)和節(jié)候，出現(xiàn)了原始的時間測量器具，并有了天文測量。 現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，處處離不開測量，例如，一個大型鋼鐵廠需要約2萬個測量點 在高新技術和國防現(xiàn)代化建設中則更是離不開測量 例如，每種新設計的飛機，需要測試飛機高速飛行中受氣流沖擊作用下的性能，通過風洞試驗測定機身、機翼的受力和振動分布情況，以驗證和改進設計。,沒有望遠鏡就沒有天文學，沒有顯微鏡就沒有細胞學，沒有指南針就沒有航海事業(yè),1.1.2 計量的基本概念,1.計量的定義 為使在不同的地方，用不同的手段

8、測量同一量時，所得的結果一致，就要求統(tǒng)一的單位、基準、標準和測量器具。 計量就是體現(xiàn)這些單位的基準、標準和用這些基準、標準來校準的測量器具，還用法律形式將上述內(nèi)容固定下來的一種特殊形式的測量；一種為了保證量值的統(tǒng)一和準確一致的測量；即利用技術和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。 計量的三個主要特征：是統(tǒng)一性、準確性和法制性。 計量工作主要是把未知量與經(jīng)過準確確定、并經(jīng)國家計量部門認可的基準或標準進行比較來加以測定，也就是通過建立基準和標準，進行量值傳遞。 它包含了為達到統(tǒng)一和準確一致所進行的全部活動，如單位的統(tǒng)一、基準和標準的建立、進行量值傳遞、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。

9、 計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象量值的量具、計量儀 器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具。 計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作用計量器具三類。, 計量基準 計量基準用來復現(xiàn)某一基本測量單位的量值，只用于鑒定各種量具的精度，不直接參加測量。 一般分為國家基準、副基準和工作基準 國家基準，又稱主基準和一級基準 具有現(xiàn)代科技所能達到的最高準確度、最高水平的基準；經(jīng)國家鑒定并批準，作為統(tǒng)一全國計量單位量值的最高依據(jù)的計量器具。一個國家只有一個。 副基準，又稱二級基準 通過直接或間接與國家基準比對來確定其量值，并經(jīng)國家鑒定并批準的計量器具。 副基準的量值精度由主基準確定。用以代替主基準向下

10、傳遞或代替主基準參加國際比對 ，即代替國家基準的日常使用，也可用于驗證國家基準的變化。 工作基準，又稱三級基準 經(jīng)與國家基準或副基準校準或比對，并經(jīng)國家鑒定，實際用以檢定計量標準的計量器具。 工作基準用來直接向下屬標準量具進行量值傳遞，用以檢定下屬計量標準量具的精確度，以防止國家基準或副基準由于使用頻繁而喪失其應有的準確度或遭到損壞,計量標準 根據(jù)工作基準復現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計量標準量具或儀器，即按國家規(guī)定的準確度等級，作為檢定依據(jù)用的計量器具或物質(zhì)，簡稱標準。 它的量值是由工作基準傳遞來的，并將基準所復現(xiàn)的單位量值通過檢定逐級傳遞到工作用計量器具，以保證后者量值的準確和一致。 計量

11、標準的準確度等級在工作基準之下，工作計量器具之上。 按精度高低又分為一級標準、二級標準和三級標準。 通過這些標準經(jīng)常性地對日常工作儀器進行檢定，確定其量值的精確度大小。 計量標準有兩類：標準器具和標準物質(zhì)。,工作計量器具 工作崗位上使用，不用于進行量值傳遞，而是直接用來測 量被測對象量值，即不用于檢定工作而只用于日常測量的 計量器具。,幾個術語 計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象量值的量具、計量儀器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具。計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作計量器具三類。 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。 工作計量器具：工作崗位上

12、使用，不用于進行量值傳遞，而是直接用來測量被測對象量值的計量器具。,比對： 在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器之間的量值進行比較，其目的是考核量值的一致性。 檢定： 是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否合格的目的。一般要求計量標準的準確度為被檢者的1/3到1/10。 校準： 校準是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。 量值的傳遞： 指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

13、具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。,計量工作是國民經(jīng)濟中一項極為重要的技術基礎工作，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學技術、國防建設以及人民生活等各個方面起著技術保證和技術監(jiān)督的作用。,測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計量。 測量是計量應用的重要途徑。 沒有測量，計量將失去價值 為了保證測量結果的準確性，必須定期對儀器進行檢定和校準，這個過程就是計量。,4.計量與測量的關系,計量的任務是確定測量結果的可靠性。 計量是測量的基礎和依據(jù)。 沒有計量，也談不上測量。 計量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟各個領域發(fā)揮重要作用。,1.2 電子測量的特點和應用,2.從狹義來講，電子測量是在電子學中測量有關電的量值。,1.2.1電子測

14、量的定義,1.從廣義來講,凡是利用電子技術來進行的測量都稱為電子測量。,電子測量的內(nèi)容很多，大概分為： 電能量的測量 包括電壓、電流、功率、電場強度、電磁干擾及噪聲等。 元件和電路參數(shù)的測量 包括電阻、電感、電容、電子器件、集成電路的測量。電路頻率響應、通帶寬度、品質(zhì)因數(shù)、相位移 、延時、增益和衰減的測量等。,電的量值包括： a.電能量:電壓、電流、功率等。 b.電路參數(shù)：電阻、電容、電感、阻抗、品質(zhì)因數(shù)。 c.電信號特性：波形、頻率、相位等。,信號的特性及所受干擾的測量 包括信號的波形和失真度、頻率、相位、幅度、調(diào)制度、信號頻譜、信噪比、脈沖參數(shù)、上升沿、下降沿等。,1.2.2 電子測量的特

15、點,1.測量頻率范圍極寬： 2.測量量程范圍寬： 3.測量精確度很高 ： 4.測量速度快： 5.容易實現(xiàn)自動遙測 和長期不間斷的測 量，顯示方式又可 以做到清晰、直觀：,計算機、計算機網(wǎng)絡,傳感、計算機,10-51012Hz,量值比：1：1012,10-1310-14Hz,6.易于利用計算機，形成電子測量與計算技術的緊密結合：智能儀器、自動測試系統(tǒng)和個人儀器等。,1.2.3.電子測量的意義,（1）電子測量是測量學的重要組成部分； （2）使電子測量技術得到廣泛應用，從而推動了電子和其它行業(yè)的發(fā)展； （3）電子測量技術的發(fā)展，不僅標志著測量技術的提高，而且推動了整個科學技術的發(fā)展和人類的進步。,1.3 本課程的任務,1.3.1 課程的任務,具備一定的測量誤差分析和測量數(shù)據(jù)處理能力； 了解電子測量中最基本的測量原理和測量方法； 對現(xiàn)代新技術在電子測量中的應用有一定