電子測量原理 課件 第一章

1、第1頁第2頁第3頁沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有沒有指南針就沒有航海事業(yè)航海事業(yè) 第4頁第5頁測量結(jié)果測量數(shù)值測量結(jié)果測量數(shù)值. .測量單位，測量單位，即：即：0 xxx第6頁第7頁第8頁被測對(duì)象測量人員測試儀器系統(tǒng)信 息顯 示感知和識(shí)別第9頁對(duì)對(duì)象象屬屬性性影影響響影影響響影影響響測測量量策策略略、算算法法數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)狀狀態(tài)態(tài)參參數(shù)數(shù)命命令令被被測測信信息息原原理理方方法法被被測測對(duì)對(duì)象象儀儀器器系系統(tǒng)統(tǒng)測測量量人人員員測測量量環(huán)環(huán)境境激激勵(lì)勵(lì)信信號(hào)號(hào)選選擇擇儀儀器器決決定定方方法法圖圖1 1- -3 3 測測量量

2、的的基基本本要要素素第10頁第11頁執(zhí)執(zhí)行行測測量量操操作作測測試試數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)處處理理測測量量結(jié)結(jié)果果顯顯示示結(jié)結(jié) 束束設(shè)設(shè)置置儀儀器器工工作作參參數(shù)數(shù)實(shí)實(shí)施施階階段段被被測測對(duì)對(duì)象象設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)階階段段測測量量任任務(wù)務(wù)要要求求組組建建測測量量系系統(tǒng)統(tǒng)需需 求求 分分 析析擬擬定定測測量量方方案案現(xiàn)現(xiàn)有有儀儀器器設(shè)設(shè)備備選選用用測測量量儀儀器器（測測試試硬硬件件平平臺(tái)臺(tái)）決決定定測測量量技技術(shù)術(shù)（測測試試軟軟件件平平臺(tái)臺(tái)）完完成成儀儀器器互互連連擬擬定定測測量量步步驟驟開開 始始論論證證階階段段第12頁第13頁第14頁第15頁第16頁第17頁第18頁測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)

3、了計(jì)量。計(jì)量。測量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。測量是計(jì)量應(yīng)用的重要途徑。沒有測量，計(jì)量將失去價(jià)值沒有測量，計(jì)量將失去價(jià)值為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須定期對(duì)儀器進(jìn)行檢定和校必須定期對(duì)儀器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。u計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。果的可靠性。u計(jì)量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。計(jì)量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。u沒有計(jì)量，也談不上測量。沒有計(jì)量，也談不上測量。u計(jì)量和測量相互配合，才計(jì)量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮能在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。重要作用。u計(jì)量工作是國民經(jīng)濟(jì)中一項(xiàng)極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，計(jì)量

4、工作是國民經(jīng)濟(jì)中一項(xiàng)極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)以及人民生活等它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)以及人民生活等各個(gè)方面起著技術(shù)保證和技術(shù)監(jiān)督的作用。各個(gè)方面起著技術(shù)保證和技術(shù)監(jiān)督的作用。第19頁英呎feetfeet第20頁第21頁第22頁第23頁第24頁第25頁第26頁第27頁第28頁第29頁中中國國計(jì)計(jì)量量院院中中國國測測試試院院國國家家標(biāo)標(biāo)物物中中心心授授權(quán)權(quán)基基準(zhǔn)準(zhǔn)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室大大區(qū)區(qū)國國家家計(jì)計(jì)量量中中心心省省級(jí)級(jí)計(jì)計(jì)量量所所市市（地地）計(jì)計(jì)量量所所分分站站縣縣（區(qū)區(qū)）計(jì)計(jì)量量所所工工礦礦企企業(yè)業(yè)、商商店店、研研究究院院所所、醫(yī)醫(yī)院院、學(xué)學(xué)校校等等國國防防

5、計(jì)計(jì)量量中中心心行行業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)量量中中心心國國家家專專業(yè)業(yè)計(jì)計(jì)量量站站國國家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)工工作作標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)自上而下逐級(jí)傳遞自上而下逐級(jí)傳遞 第30頁Axx第31頁第32頁0AxxxxAx第33頁xAxCCxA第34頁0100%xA 第35頁100%AxA 100%xxx 第36頁100%mmmxx 0 0mx|mx |mx A AxAmAmx A mmmxx第37頁m %mxxSx第38頁2100%1.5% 1.5%100mxxSx1400%0.5%2%100mxxsx 第39頁oxiVAV 20lg()xxGA dB 20lg(1)dBAAAAAx第40頁第41頁第42頁第43頁第44

6、頁全信息全信息語義信息語義信息語用信息語用信息語法信息語法信息第45頁信息感知信息感知主體認(rèn)識(shí)論信息主體認(rèn)識(shí)論信息（語法信息）（語法信息）客體層次的信息客體層次的信息（信號(hào)信號(hào)）yx第46頁第47頁第48頁第49頁測測量量客客體體客客體體信信息息比比較較標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)處處理理顯顯示示規(guī)規(guī)范范化化信信號(hào)號(hào)語語法法信信息息量量化化信信息息可可見見信信息息信信息息識(shí)識(shí)別別語語義義信信息息處處理理語語用用信信息息測測量量人人員員目目標(biāo)標(biāo)信信息息激激勵(lì)勵(lì)傳傳感感語語法法信信息息變變換換信信號(hào)號(hào)信信息息感感知知3. 測量的原理測量的原理測量的信息過程測量的信息過程測量客體測量客體信息感知信息感知信息識(shí)別信息識(shí)別

7、測量主體測量主體 語法信息語法信息語義信息語義信息語用信息語用信息第50頁測量的信息過程測量的信息過程檢檢 波波放放大大u顯顯 示示被被 測測 對(duì)對(duì) 象象測測 量量 人人 員員第51頁溫溫度度壓壓力力流流量量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速水水位位傳傳感感器器1u1信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U1傳傳感感器器2u2信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U2傳傳感感器器3u3信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U3傳傳感感器器4u4信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U4傳傳感感器器5u5信信號(hào)號(hào)調(diào)調(diào)理理U5多多功功能能切切換換開開關(guān)關(guān)S/HA/D計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)數(shù)數(shù)碼碼管管CRT顯顯示示打打印印機(jī)機(jī)繪繪圖圖儀儀輸輸出出設(shè)設(shè)備備數(shù)數(shù)字字I/OD/A模模擬擬信信號(hào)號(hào)輸輸出出第52頁目目的的知知識(shí)識(shí)

8、庫庫理理解解與與分分析析信信息息選選擇擇決決策策語語法法信信息息全全信信息息u （3 3）智能化處理）智能化處理 機(jī)器智能機(jī)器智能人所賦予機(jī)器的一種智能。人所賦予機(jī)器的一種智能。 智能包含信息、知識(shí)、策略和行為四個(gè)要素，具有獲智能包含信息、知識(shí)、策略和行為四個(gè)要素，具有獲取有用信息、由信息生成知識(shí)（認(rèn)識(shí)）、由知識(shí)和目取有用信息、由信息生成知識(shí)（認(rèn)識(shí)）、由知識(shí)和目的生成策略（決策）以及實(shí)施策略取得效果（施效）的生成策略（決策）以及實(shí)施策略取得效果（施效）等四個(gè)方面的能力。等四個(gè)方面的能力。 第53頁y1y2y電電量量變變換換（測測量量電電路路）信信宿宿點(diǎn)點(diǎn)非非電電逆逆變變換換（顯顯示示器器）被被

9、測測量量 x信信源源點(diǎn)點(diǎn)非非電電變變換換（傳傳感感器器）y1=f1(x)221( )yf y 32( )yf y 測量是通過比較來取得一個(gè)定量的認(rèn)識(shí)。測量是通過比較來取得一個(gè)定量的認(rèn)識(shí)。 A321 ( )( )yfff xf x第54頁直讀式直讀式電壓表電壓表 第55頁K K1 1K K3 3K K2 2xu2u3 yu1y1y2y3信信源源點(diǎn)點(diǎn)信信宿宿點(diǎn)點(diǎn) )(111uxKy)(2122uyKy)(3233uyKyy321123()y K K K x uuuKx u 123KK K K321123uuuuKK K 第56頁（a) 測零點(diǎn)值（a) 測零點(diǎn)值非電電變換非電電變換 K1主體主體電非

10、電變換電非電變換 K3電電變換電電變換 K2傳感器傳感器變換電路變換電路顯示器顯示器（b) 測標(biāo)準(zhǔn)量（b) 測標(biāo)準(zhǔn)量非電電變換非電電變換 K1主體主體電非電變換電非電變換 K3電電變換電電變換 K2傳感器傳感器變換電路變換電路顯示器顯示器（c) 測未知量（c) 測未知量非電電變換非電電變換 K1主體主體電非電變換電非電變換 K3電電變換電電變換 K2傳感器傳感器變換電路變換電路顯示器顯示器0 x0ysyxysx xxs第57頁xsy比較電路比較電路被測量被測量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量第58頁第59頁K1K2減減法法比比較較或或比比例例比比較較K3變變換換變變換換變變換換指指示示器器 uxusy0 0 xs

11、（a a) ) 雙雙通通道道對(duì)對(duì)稱稱輸輸入入結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)mu或 當(dāng)當(dāng) 則則skkx1212kk x s 第60頁(b) 對(duì)稱橋式結(jié)構(gòu)(b) 對(duì)稱橋式結(jié)構(gòu)s sx激勵(lì)源激勵(lì)源y=0y=02r1r當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 12rxsr 12rr xs 第61頁 xs 第62頁微差法進(jìn)行測量時(shí)，測量誤差公式：微差法進(jìn)行測量時(shí)，測量誤差公式：測量儀器的誤差測量儀器的誤差 對(duì)測量的對(duì)測量的影響被大大地削弱影響被大大地削弱優(yōu)點(diǎn)：測量速度快和測量準(zhǔn)確度高。優(yōu)點(diǎn)：測量速度快和測量準(zhǔn)確度高。 xSxSx/ 0-v+vxs第63頁第64頁 替代法的測量原理 替代法的測量原理xs0 0-v-v+v+v2 2K KK K1 1（b

12、) 零示法（b) 零示法(a) 偏轉(zhuǎn)法(a) 偏轉(zhuǎn)法xs0 0-v-v+v+v2 2K KK K1 1r r第65頁第一次平衡第一次平衡 第二次平衡第二次平衡 上兩式相乘、開方得：上兩式相乘、開方得：12121()2xWWWWW11 2xW lWl 22 1xW lW l (a) 天平稱重(a) 天平稱重xWW1l1l2xWW2l1l2電參量測量的交換法：電參量測量的交換法：P39 圖圖1-22 b)第66頁12121()2xssssRRRRR第67頁第68頁第69頁第70頁第71頁 例：例：f=200.020kHzf=200.020kHz220kHz220kHz f f0 0=200kHz=

13、200kHz則則 F=f-fF=f-f0 0=20Hz=20Hz20kHz20kHz覆蓋系數(shù)從覆蓋系數(shù)從1.11.1擴(kuò)展到擴(kuò)展到10001000L LC C振振蕩蕩器器fF=f-f0f0第72頁()xsxsmfmfm ffm f 第73頁第74頁第75頁第76頁第77頁第78頁I/VAC/DC放放大大或或衰衰減減A/DBCD/七七段段碼碼數(shù)數(shù)碼碼顯顯示示i第79頁傷傷痕痕比比較較校校正正顯顯示示工工件件光光源源光光信信號(hào)號(hào)電電信信號(hào)號(hào)濾濾光光片片透透鏡鏡固固體體圖圖像像傳傳感感器器放放大大標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)樣樣板板第80頁被測量被測量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)量xs比比較較電電路路yyHyL0ysx第81頁第82頁0-

14、v+vxsx xs s第83頁 （a）差差動(dòng)動(dòng)型型 （b）求求和和型型 （c）比比較較特特性性_+uxusuo_+uxus比比較較器器uousux0 xsuu12xsRuuR 第84頁21xsTUUT第85頁（a a）比例臂電橋）比例臂電橋 （b b）有源電橋）有源電橋 （c c）電壓電橋）電壓電橋 （d d）電流電橋）電流電橋3124ZZZZ1122sxZUNUNZ第86頁UsaRsRxbUo+_xossRURUoxssURRU第87頁R-S 觸觸發(fā)發(fā)器器tAtBQS RtBtAT 第88頁混頻器混頻器fAfBF=f -fF=f -fA BA B被測頻率被測頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率標(biāo)準(zhǔn)頻率混頻混頻器器Ffxfs零差指示零差指示=fx- fs第89頁cos2xmsmoKU UuKxyuxusuo=ux us+_第90頁數(shù)字比較器數(shù)字比較器數(shù)數(shù)字字比比較較器器N1N1N2N2Q Q第91頁第92頁A1u2RR_+A2RR_+RRRUoRu1u3u4R01234UU UUU第93頁/1iTU UosURI e1ln(/)lnoTisiUUU RIk UAUiDR1_+R2AUiR1D_+R2Uo圖圖2-20 指數(shù)電路和對(duì)數(shù)電路指數(shù)電路和對(duì)數(shù)電路第94頁對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)對(duì)數(shù)加加 法法或減法或減法指數(shù)指數(shù)U1U2Uo12oUUU1