第2章_测量方法与测量系统

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2.2.2 信号的分类（续）
4.时限信号和频限信号

时限信号是指信号在时间的有限区间（t1，t2）内有定义、 在区间之外信号值恒等于零的信号，称为时域有限信号。 例如，矩形脉冲、正弦脉冲等。而周期信号、指数信 号、随机信号等，则为时域无限信号。
频限信号是指在频率域内只占据有限的带宽（f1 —f2）、 在这一带宽之外信号值恒等于零的信号，称为频域有限 信号。
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2.2.5 系统的可测性与可控性


系统可观测——系统的属性（事物内部自身运动的表现） 能通过周围环境表现出来，也就是说，能通过外部世界观 测到。 系统是可控——系统（事物内部运动）能接收周围环境的 影响，变更系统的运动状态。
v1 v2 x1 x2 xn ve y1 y2 ym
The 13 End
系统内部状态 s1、s2、 „ 、 sr
2.3.3 集中式与分布式的多路测量

1.集中式多路测试系统
执行机构 或显示器
x1
模 拟 多 路 复 用 器
模 拟 多 路 分 路 器
y1
x2
A /D
处理器
D /A
y2
xn
yn
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2.3.3 集中式与分布式的多路测量（续）

2.分布式多路测量系统 （a）网络化测量系统
4
2.1.3 电子测量的内容

电子测量的内容：
（1）按具体的测量对象来分类，包括下列电参数的测量 ①电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压、电流、 功率、电场强度等的测量。 ②电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻抗、品 质因数、电子器件参数等的测量。 ③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、时间、 相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号 的逻辑状态等的测量。 ④电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、 频率特性、通频带、噪声系数的测量。 ⑤特性曲线的测量 包括幅频特性曲线。
x
S1
v
S2
u
S3
y
21
2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）

（3）分辨力
又称灵敏度阈，它表征测量系统有效辨别输入量最小变
化量的能力。 对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的1/2～ 1/5。 对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效 数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个 分度值。 对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应 该小.
30
2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表 示方法（续）
2.工作特性及仪器误差
测量仪器的工作特性（技术指标）包括①误差；②稳
第2章 测量方法与测量系统
主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 电子测量的基本概念 电子测量的对象——信号与系统 测量方法的分类概述 测量系统的静态特性 测量系统的动态特性
2
2.1 电子测量的基本概念
2.1.1 电子测量的意义
20世纪30年代，便开始了测量科学与电子科学
的结合，产生了电子测量技术 ①具有极快的速度 ②具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。 ③极有利于信息传递 ④极为灵活的变换技术。 ⑤巨大的信息处理能力
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2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）

（4）测量范围、量程
测量范围——测量系统所能测量到的最小被测量（输
入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。
量程——测量系统测量范围的上限值与下限值之差的
模即称为量程。量程又称满度值，表征测量系统能够 承受最大输入量的能力。
R | x m ax x m in | 例如一温度测量系统的测量范围是-60～+1200C，那么它

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2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）
(7)输入电阻与输出电阻

输入电阻与输出电阻值对于组成测量系统的各环节而言甚 为重要。 前一环节的输出电阻R01相当于后面环节的信号源内阻，所 以输出电阻理想值应为零。


后一环节的输入电阻Ri2相当于前面环节的负载；输入电阻
理想值为无穷大。
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2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的 表示方法
的量程为1800C
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2.4.2 测量系统的静态特性指标

（5）线性度
测量系统的输出——输入关系应当具有直线特性， 线性度（又称非线性误差）说明输出量与输入量的实际
关系曲线偏离其拟合直线的程度
L
| m ax | y m ax
y a bx
100%
y
max
选定的拟合直线不同，计算
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2.4 测试系统的静态特性
2.4.1 测试系统的静态特性和动态特性概述 2.4.2 测量系统的静态特性指标
2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表 示方法
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2.4.1测试系统的静态特性和动态特性概述

测量系统的基本特性可分为两类：
一类被测量是静止不变或变化极缓慢的情况，
此时工作在静止状态下的测量系统，其输入与 输出量间的函数关系，称为测量系统的静态特 性； 另一类是被测量不断变化的情况，此时，工作 在动态下的测量系统其输入量与输出量间的函 数关系称为测量系统的动态特性。
7
2.2.2 信号的分类
1.确定性信号和非确定性信号
电子测量中被测信号大多是时间的函数 x(t)，按其性质 不同可分类如下： ①确定性信号：在相同试验条件下，能够重复实现的 信号。 ②非确定性（随机）信号：在相同试验条件下，不能 够重复实现的信号。
2.周期性信号与非周期性信号 3.连续信号与离散信号
（b）无线电遥测系统
PLC
前端机
计算机
显示器
发射机 载波调制 多路测量 设备
接收机 载波调制
标准 总线 智 能 传感器 压 力 温 度 模拟 I/O 电 阻 压 抗 报 答 开关 I/O 状 态 数 据 采集站
传 感 器 信 息
分路设备
传 感 器 信 息 发送端
传 感 器 信 息
记录处理 或计算机
接收端
所得的线性度数值也就不同
0 x
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2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）
3.静态特性的质量指标
（1）迟滞
亦称“滞后”或“回差”，表征测量系统在全量程范围内， 输入量由小到大（正行程）或由大到小（反行程）两者静 态特性不一致的程度。
H
| H m | YF S
100%
25
2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）
1.技术条件： 静态指标属于技术指标的一部分（工作特性）。

一台仪器设计好了后，要给出仪器的用途、工作特性、工 作条件，以及运输、贮存条件的技术文件。所以，它既是 设计制造厂商的产品标准，也是用户正确使用和维护仪器 的重要依据。 仪器的用途：是研制或使用仪器的目的，它决定了仪器 的功能，同时与仪器的工作条件、工作特性等密切相关。 测量仪器的工作特性：是用数值、公差范围等来表征仪 器性能的量值，习惯上又称为技术指标。 分为电气工作特性和一般工作特性两类 仪器的工作条件： 分基准、额定和极限三种。
（4）准确度
测量系统的准确度，俗称精度。
（5）可靠性
装置在规定的时期内及在保持其运行指标不超限的情况下 执行其功能的性能。反映产品是否耐用的一项综合指标。 ①平均无故障时间MTBF——在标准工作条件下不间断地工 作，直到发生故障而失去工作能力的时间称作为无故障时 间。 ②可信任概率P——表示仪表误差在给定时间内仍然保持 在技术条件规定限度以内的概率。 ③故障率或失效率——平均无故障时间MTBFF的倒数。
2.静态特性的基本参数
（1）零位（零点）

Y=s0+ s x 1 y y=sx

当输入量为零x=0时，测量 系统的输出量不为零的数值 零位值为 y S0
0
x

零位值应设法从测量结果中消除。例如可以通过测量系统 的调零机构或者由软件扣除。
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2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）
（2）灵敏度
是描述测量系统对输入量变化反应的能力。 输 出 量 的 变 化 量 y dy 灵敏度：
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2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）
（6）稳定性和影响系数
①稳定性——稳定性是指在规定工作条件范围之内，在规定 时间内系统或仪器性能保持不变的能力。 如：2.1mV／8h， 一年不超过1％满量程输出。 ②影响系数——指示值变化与影响量变化量的比值 一般仪器都有给定的标准工作条件，例如环境温度20oC、 相对湿度60%、大气压力101．33kPa、电源电压220V等。 又规定一个标准工作条件的允许变化范围：环境温度 (20±2)oC、相对湿度60％±15％、电源电压(220±5)V等。 如电源电压变化10％引起示值变化1％(相对误差)； 温度变化1oC引起示值变化3.1×10-3(引用误差)
The End 6
2.2 电子测量的对象——信号与系统
2.2.1 信号的基本概念

测量的目的是获取被测对象的信息。 信号是信息的载体，其特点为：
①信号是用变化着的物理量来表示信息的一种函数；
②信号是具有能量的信息载体。被测对象的信息感知阶段 的任务，是要把信息变换成信号；
③对信号进行测量后，才能从信号中提取出信息，这是电 子测量的根本目的。
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2.4.2 测量系统的静态特性指标
1.静态特性的数学模型 非线性时：
y Sx
2
Y=s 0 + s 1 x y y=sx
y f ( x ) S 0 S1 x S 2 静态特性的方法： 对一个测量系统进行标定或定期进行校准。