电气测量课件基础知识

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1.1.1 测量的基本概念
2. 测量的定义
狭义测量的定义
➢ 测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。 ➢ 在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与
同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。
测量结果＝测量数值.测量单位，即： x {x} x0
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1．对于某种荧光物质的稀溶液，在一定强度的激发光照射下，荧光物质的发射强度与入射光的强度以及检测器的放大倍数成正比，可以用以下公式表示： F=KIFC
K-----与仪器系统有关的常数 I-----入射光的强度
F-----荧光物质的荧光效率 C-----荧光物质的浓度
2．当样品浓度增大到一定值时，荧光强度与浓度就不成线性关系。 原因一：样品浓度较高时，液池前部的溶液强吸收则发生强的荧光，液池后半部的溶液不易受到入射光照，不发生荧光，所以荧光强度反而降低。
原因二：在浓度较高的溶液中，可能发生溶液溶质与溶质间的相互作用，形成一种不致荧光的复合物，从而造成荧光强度反而降低的现象。 比如，硫酸奎宁的荧光分析曲线如下：
四、石油荧光分析仪的基本工作原理及结构 由光源发出的光经滤光片后成为单色光，样品在此单色光的照射下，产生荧光，荧光由大孔径非球面镜的聚光及光栅的分光后，照射于光电倍增管上，光电倍增
➢ II组：一般的环境条件，温度－10～+40oC，相对湿度 80%（在40oC上），允许一般的振动和冲击。
➢ III组：恶劣的环境条件，温度－40～+55oC，相对湿度 90%（在35oC上），允许频繁的搬动和运输中受到较大 的冲击和振动。
I组——高精度计量用仪器
II组——通用仪器
III组——野外、机载等仪器
《电子测量技术》
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课程简介
测感技术：电量和非电量的测量
三部分内容：
◆电子测量基础知识
◆电量测量
基本电参量测量
电子测量显示技术
线性系统测量
测量技术新进展（简介）
◆非电量测量
传感器的基础知识
结构型传感器
物性型传感器
其它传感器（超声波、微波、核辐射与红外传感器、热电式）
传感器应用技术
◆考核
期末成绩参考平时成绩（考勤、作业、实验、平时的小论文）
基准的相对性 一个时期的测量基准反映当时的人类认识水平和科学水平 例：以太阳为基准，时间测量的精确度1天内可达到1秒钟。而目前铯原子钟 的计时精确度在三百万年内也不超过1秒。
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测量标准的传递
自上而下逐级传递
国家 标准
中国计 量院
中国测 试院
国家标 物中心
授权基准 实验室
Ⅰ 级
Ⅱ 级
Ⅲ 级
B. 环境对仪器系统的影响：环境可能直接或间接地影响到仪器系统本身的某个工作 特性，进而影响测量结果，造成测量误差。特别是某些测量器具的量程广、频段宽， 而内部的元器件数目甚多，且对外界影响相当敏感，错综复杂的影响量所产生的不 良效应有时会成为测量的严重问题。
C. 环境对测量人员的影响：高温、严寒、潮湿、闷气、嘈杂、照明不适当等不良工 作环境，会对测量人员的身心产生不良影响，从而引起不同程度的人身误差乃至差 错。
（3）理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方法不合理 而造成的误差。
（4）人身误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视觉疲劳、 固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操作不当、现象判断出错 或数据读取疏失等而引起的误差。
例如：用滴定法测量粉末中CaO含量，称取定量的粉末，然后慢慢滴入酸 溶液一直到变色（完全中和）为止，根据滴入溶液的数量确定CaO含量。 这中间就会引入人为误差。
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第1章 电子测量基础知识
教学内容：
测量的基本概念，计量的基本概念； 测量的误差的定义； 电子测量的基本方法和测量系统； 电子测量的实现技术和测量误差与数据处理。
教学要求：
Байду номын сангаас
了解测量与计量的内容、特点和意义； 掌握测量误差的基本概念； 了解电子测量的方法、特点和内容，了解电子测量的基本实现技术； 掌握测量误差的种类，系统误差、随机误差和粗大误差性质、产生的原 因、判别与消除方法； 掌握测量结果的数据处理方法。
应对措施：
应采取适当的控制措施，尽量减少由于环境影响而产生的误差。
恒温、恒湿、稳压和防震。
抗干扰、防噪声的措施，如接地、屏蔽、隔离、滤波等。
仪器应能尽量适应恶劣环境和大范围变化环境。
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仪器以工作环境条件的不同要求分为三组：
➢ I组：良好的环境条件，温度+10～+35oC，相对湿度80% （在35oC上），只允许有轻微的振动。
x 有大小，又有符号和量纲
实际应用中常用实际值A（高一级以上的测量仪器或计量器具测量所得 之值）来代替真值。
绝对误差： x x A
（2）修正值
与绝对误差的绝对值大小相等，但符号相反的量值，称为修正值
C x A x
测量仪器的修正值可以通过上一级标准的检定给出，修正值可以是数值表 格、曲线或函数表达式等形式。
管把光信号转换为电信号，经放大处理，最后由计算机输出显示或进行图谱打印。
仪器主机主要由以下几部分组成：
五、仪器使用注意事项
1） 仪器使用交流220V±10%,频率为50Hz电源
2） 务必使用接地良好的三芯电源插座
3） 仪器应放置在平稳牢固的工作台面上
4） 应避开阳光直射
5） 仪器周围无强磁场、电场干扰
6） 各连接线需连接可靠 7） 打开仪器罩盖后，避免在负高压工作状态下有强光照射到接收器上
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8） 注意开机顺序，一定待汞灯点亮后，才可开主机电源开关以免击坏电路板
1.1.4 测量误差的表示方法
测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。
1.绝对误差
x x A0
（1）定义：由测量所得到的被测量值与其真值之差，称为绝对误差
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1.1 测量的基本原理
1.1.1 测量的基本概念 1 测量的意义
➢ 日常生活、生产中处处离不开测量 ➢ 信息处理、传递的源头
没有望远镜就没有 天文学，没有显微 镜就没有细胞学， 没有指南针就没有
航海事业
➢ 科学的进步和发展离不开测量
离开测量就不会有真正的科学。
我国近代科学落后与不重视“定量”有关
荧光分析法具有灵敏度高（比紫外、可见分光光度法高2~3个数量级），能提供激发光谱、发射光谱、发射强度、特征峰值等信息，在生物、环保、医学、药物、 石油勘探等诸多领域都有广泛的应用。本仪器不仅能直接、间接地分析众多的有机化合物；另外，还可利用有机试剂间的反应，进行近70种无机元素的荧光分析
。荧光的光谱特征是荧光光谱总是滞后于激发光谱即斯托克斯位移. 三、荧光强度与物质浓度的关系
小十进倍数，从 102共4 ~有11062个4
例：5.4X10-9s=5.4ns
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1.1.2 计量的基本概念
2．测量基准（标准）
测量标准的定义：
为了定义、实现、保存和复现量的单位或一个及多个量值，用作 参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。
几个名词：
比对： 在规定条件下，对相同准确度等级的同类基准、标准或工作计量 器之间的量值进行比较，其目的是考核量值的一致性。
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被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上 的刻度是事先与标准量进行比较的结果。
(a) 天平直接比较
被测物体的重量等于标 准砝码的重量
（b）弹簧称间接比较 图1－1 测量的比较原理
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1.1.1 测量的基本概念
2. 测量的定义
广义测量的定义：信息的感知和信息识别
➢ 广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量， 而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。
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1.1.1 测量的基本概念
4. 测试与检测
测试：
测试是测量与试验的总称，它包括定量的测量和定性的试验。 试验：是为了对被测对象的性能和结果进行观察而从事的某种实践活动。
检测：
检测包括检验和测量两方面的含义。检测包括定量内容，即检查被测量的 量值是否处于某一范围内，以此来判断是否合格。
在实际生产中，检测不仅包括对产品的检验和测量，同时还包括对生产过 程、运动状况和运动对象的检测
随着科技的发展，现在出现了X－荧光分析仪，可以进行自动测试，就解 决了人为误差。（讲述荧光分析仪的原理）
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荧光分析仪的原理及常见故障处理
处于基态的被测物质的分子在吸收适当能量，如光、化学、物理能后，其共价电子从成键分子轨道或非键分子轨道跃迁到反键分子轨道上去，形成分子激发态。 分子激发态不稳定，将很快衰变到基态。在分子激发态返回到基态的同时常伴随着光子的辐射。这种现象就是发光现象。荧光则属于分子的光致发光现象。 二、荧光分光光度计的特点 用荧光分析法分析的仪器，称荧光分光光度计。
检定： 是用高一等级准确度的计量器具对低一等级的计量器具进行比较， 以达到全面评定被检计量器具的计量性能是否合格的目的。一般要求计量标 准的准确度为被检者的1/3到1/10。
校准： 校准是指被校的计量器具与高一等级的计量标准相比较，以确定被 校计量器具的示值误差（有时也包括确定被校器具的其他计量性能）的全部 工作。
被测 对象
对象 属性
被测信息
激励信号
原理 方法
选择 仪器
决定 方法
仪器 系统
测量策 略、算法
参数命令 数据状态
测量 人员
影响
影 响
影响
测量 环境
图1-3 测量的基本第要9素页