1、電氣與電子測量技術(shù),盛戈皞 Email： 辦公室： 電信群樓1號樓237室,2,教材和參考書目,1 電氣與電子測量技術(shù) 自編教材 電子工業(yè)出版社 2現(xiàn)代測試技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計 申忠如 西安交大出版社 3 電氣測試技術(shù) 第3版 林德杰 機械工業(yè)出版社 4 現(xiàn)代檢測技術(shù)與測試系統(tǒng)設(shè)計 劉君華 西安交大出版社 5 電氣測量 陳立周 機械工業(yè)出版社 其他：傳感器和電氣測量的相關(guān)書籍,3,課程目標,通過本課程的學(xué)習(xí)，了解電氣和電子測量技術(shù)的基本概念、測量系統(tǒng)的構(gòu)成和分析方法，掌握常用測量系統(tǒng)的工作原理及動靜態(tài)特性，學(xué)會根據(jù)實際要求選用傳感器和調(diào)理電路，掌握建立電氣測量系統(tǒng)的原則與方法，并對電氣測量技術(shù)的發(fā)展

2、趨勢有所了解。,4,課程主要內(nèi)容（7個部分）,一 測量基礎(chǔ)知識（第1章） 二 誤差基本理論（第2章） 三 常用的傳感器（第3章） 四 測量系統(tǒng)中的調(diào)理電路（第4章） 五 電氣測量技術(shù)(第5章) 六 干擾與抑制 (第8章） 七 試驗（虛擬儀器，傳感器實驗等） (第7章）,5,課程基本情況,課時： 共34學(xué)時 課堂授課 28學(xué)時 試驗 6學(xué)時 考核成績： 平時 10（作業(yè)，課堂提問，考勤） 實驗 20 (3次實驗) 考試 70 習(xí)題、試驗內(nèi)容： 75：3000/電氣與電子測量技術(shù) 用戶名，密碼：cljs,6,緒 論,7,緒 論,測量地位和作用 測量儀器發(fā)展歷程,8

3、,測量的地位和作用,9,測量在科學(xué)研究中作用,門捷列夫 (1834-1907) 科學(xué)始于測量,沒有測量，便沒有精密的科學(xué)。,10,信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)，測量技術(shù)是信息技術(shù)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。,錢學(xué)森(1911-2009 ),測量在科學(xué)研究中作用,11,日常生活中處處離不開測量,家用電器,數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機：自動對焦(紅外測距),數(shù)字體溫計：溫度測量,自動感應(yīng)燈：亮度測量,空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度測量,醫(yī)療衛(wèi)生,電子血壓計：壓力檢測,普通轎車：約安裝幾十到近百只測量傳感器. 豪華轎車：測量傳感器數(shù)量可多達二百余只.,汽車,12,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長度、

4、面積、容積和重量的測量； 中國：秦始皇，商鞅變法，統(tǒng)一度量衡 現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中處處需要測量 一架飛機中： 3000個測量傳感器； 一個大型石油化工廠：6000個測量傳感器； 一個大型鋼鐵廠： 20000個測量傳感器。,測量在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,13,測量在電力行業(yè)中的應(yīng)用,電廠發(fā)電機組：,檢測參數(shù)： 電氣量-電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、諧波、相角等， 非電量發(fā)電機振動、溫度、壓力、流量、液位、 聲音等 30005000個測量傳感器,電網(wǎng)運行：,成千上萬個電氣量測量傳感器,14,智能電網(wǎng),傳統(tǒng)電網(wǎng)升級換代 （安全、可靠、高效、大量接納新能源、用戶互動等） 歐洲和美國均提出各自發(fā)展智能電網(wǎng)的目標

5、和路線圖 國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司均提出了全面建設(shè)智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃,15,智能電網(wǎng)目標,IBM： 利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等關(guān)鍵設(shè)備的運行狀況進行實時監(jiān)控，把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行收集、整合，通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達到對電網(wǎng)運行的優(yōu)化管理 埃森哲： 利用傳感、嵌入式處理器、數(shù)字通信等技術(shù)，使電網(wǎng)可觀測（監(jiān)測電網(wǎng)所有元件的狀態(tài))、可控制（控制電網(wǎng)所有元件的狀態(tài)）、自動化（可自適應(yīng)并實現(xiàn)自愈） 我國國家電網(wǎng)公司 以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電 網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。

6、,16,智能變壓器,17,測量儀器的發(fā)展,18,測量儀器發(fā)展至今大致可分為五個階段。 第一代 模擬指針式儀表 （上世紀50年代以前） 基于電磁機械式機構(gòu)， 測量結(jié)果是依靠指針顯示,測量儀器的發(fā)展歷程,19,第二代 分立電子儀器 （上世紀5、60年代）,測量儀器的發(fā)展歷程,以電子管，晶體管為基礎(chǔ) 采用了電子測量技術(shù)測量模擬信號,20,測量儀器的發(fā)展歷程,一般采用中規(guī)模的集成電路,第三代 數(shù)字式儀表 （上世紀70年代） 將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以數(shù)字形式輸出與顯示出結(jié)果,21,第四代 智能儀器 （上世紀80年代） 內(nèi)部有微處理器，可以進行自動測量和數(shù)據(jù)處理。 采用大規(guī)模集成電路 主要由硬件與固化

7、的軟件組成 主要問題是功能固定，應(yīng)用不靈活,測量儀器的發(fā)展歷程,22,第五代 虛擬儀器 以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，是測量技術(shù)新的革命。 利用高性能的標準模塊化硬件和高效靈活的軟件來完成各種測試和測量的應(yīng)用。 軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵， “軟件即儀器” （不同的軟件構(gòu)成不同的儀器）,測量儀器的發(fā)展歷程,23,第一章 測量的基礎(chǔ)知識,24,第一章 測量基礎(chǔ)知識,測量的基本概念 測量方法 現(xiàn)代測量系統(tǒng)的組成 靜態(tài)特性 動態(tài)特性,25,測量的基本概念,26,測量概念和定義,測量：人們借助專門的設(shè)備，將被測量量和同類標準量進行比較，得到測量結(jié)果的一個過程。,27,單位,有明確定義和名稱并命其數(shù)值為1的固定量； 單

8、位量值大小是約定或法定的,英呎feet,1 米（1790年，法國政府規(guī)定：通過巴黎地球子午線長度的4千萬分子1） （1983年，國際計量大會：光在真空中1s時間內(nèi)傳播距離的1/299792485）,28,由基本單位與導(dǎo)出單位共同組成的一個完整的單位體系。 基本量與基本單位：少數(shù)相互獨立的并可通過其組合定義其他所有物理量被稱為“基本量”。這些量的單位被稱為“基本單位”。 導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位：由基本量通過物理法則推導(dǎo)出的其他所有物理量被稱為“導(dǎo)出量”。導(dǎo)出量的單位被稱為“導(dǎo)出單位”。,單位制,29,國際單位制(SI),長度 質(zhì)量 時間 電流 熱力學(xué)溫度 物質(zhì)的量 光量,kg - 千克標準原器(實物單

9、位),m-光在真空中1s時間內(nèi)傳播距離的1/299792485,SI 基本單位：,（m）,（kg）,（s）,（A）,（K）,（mol）,（cd）,A-無限長導(dǎo)線恒定電流，每米長度相互作用力2x10-7N,K-水三相點熱力學(xué)溫度1/273.16,mol-微觀粒子的數(shù)量,千克原器,30,SI導(dǎo)出單位,31,測量方法分類,32,測量方法分類,按測量結(jié)果獲得方法分為: 直接測量 間接測量 組合測量,33,直接測量,從測量儀表直接獲取測量結(jié)果。,測量結(jié)果：20.1 mm,34,直接測量按測量讀數(shù)方式分為,直讀測量法 從儀器（儀表）讀數(shù)直接獲取測量結(jié)果。 特點：過程簡單 、迅速、直觀、明了, 一般來說準確

10、度較低。 比較測量法 將被測量直接與標準量比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得測量值。 典型：替代法，零位法，微差法。 特點： 標準量直接參與，測量準確度高； 測量設(shè)備較貴，過程復(fù)雜。,35,典型的比較測量方法替代法,方法：在相同條件下，將被測量與已知標準量先后置于同一測量裝置中，若先后兩次測量裝置都處于相同狀態(tài)，可認為被測量等于已知量。,RN,特點： 不受測量系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)誤差的影響，可獲得比較高的測量精度。 測量過程較復(fù)雜，花費時間較長。,替代法測電阻,36,典型的比較測量方法零位(零值)法,方法：利用指零機構(gòu)的作用，使用被測量和已知標準量兩者達到平衡，根據(jù)指零機構(gòu)示值為零來確定被測量等于標準量值。,特點

11、： 測量過程比較復(fù)雜，在測量時，要進行平衡操作，花費時間長,天平測質(zhì)量,37,典型的比較測量方法微差(偏差)法,方法： 被測量值與標準量大體平衡，將被測的未知量與已知的標準量進行比較，并取得被測量與標準量差值。,特點： 測量精度高 反應(yīng)快，特別適用于在線控制參數(shù)的檢測,基準量：20.00 mm,測量值：+0.08 mm,結(jié) 果：20.08 mm,38,間接測量,如測導(dǎo)線的電阻率（單位長度、單位截面的某種物質(zhì)的電阻） ：,由儀表（儀器）讀數(shù)按照一定的函數(shù)關(guān)系（公式）計算獲取測量結(jié)果的方法。,特點：測量過程復(fù)雜、費時。,39,組合測量（聯(lián)立測量）,如測量熱電阻溫度系數(shù)：,在應(yīng)用儀表進行測量時，若被

12、測物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到最后結(jié)果，則稱這樣的測量為組合測量（聯(lián)立測量）。,Rt1R0（1At1Bt12）,Rt2R0（1At2Bt22）,參數(shù)A，B,RtR0（1AtBt2）,40,注意1：同一物理量可以有不同的測量方法,如測電阻方法： 萬用表 (直接測量） 伏安法（RU/I)（間接測量）,注意2：間接測量誤差由多個測量量合成。,41,時域測量：（瞬態(tài)測量）以時間為主要研究對象，主要測量被測量隨時間的變化的規(guī)律。 例：用示波器測量脈沖信號的上升沿、下降沿、脈寬等。 頻域測量：（穩(wěn)態(tài)測量）以頻率為主要研究對象，主要測量被測量隨頻率的變化的規(guī)律。 例：頻譜分析儀測量信號的頻譜。 數(shù)據(jù)域測量：（邏輯量測量）以數(shù)字電路的邏輯狀態(tài)為主要研究對象。 例：邏輯分析儀測量數(shù)字電路的邏輯狀態(tài)、時序等。,根據(jù)測量性質(zhì)分類,42,接觸式測量與非接觸式測量；,根據(jù)是否與被測介質(zhì)接觸分類,紅外測溫,接觸式測溫,