第一章基本测量讲义原理与方法

现代电子测量系统
温 度
传 感
u1
器
信 号
U1
调
1
理
数 I/ 字O
压
传 感
u2
信 号
U2
多
力
器
调
功
2
理
能
流 量
传 感
u3
器
信 号
U3
切 换
调
开
S/ A/
H
D
3
理
关
转 速
传 感
u4
信 号
U4
器
调
4
理
D/A
水 位
传 感
u5
信 号
U5
器
调
5
理
模拟信 号
输出
数码 管
CR 显
输
计
T示
出
算
设
机
打印 机
备
绘图 仪
主讲内容
• 前三章属于科普内容，自行阅读为主 • 第一、第二章只讲实用内容、原则； • 第三章掌握基本实验数据处理程序； • 第二篇：基本电参量的测量原理、常用器
件（OPA、ADC、DAC的原理与应用） • 第三篇：数字示波器的应用； • 第四篇：PLL与DDS（FPGA应用实例）
预备知识
• 电路分析 • 信号与系统 • 模拟电路基础 • 数字电路基础 • MCU基本知识 • FPGA基本知识 • Matlab基本应用
• 计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。 – 计量包含了为达到统一和准确一致所进行的全部活动， 如单位的统一、基准和标准的建立、进行量值传递、 计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。
这个原则很重要
• 仪表测量时，应选择适当的量程，使示值 尽可能接近于满度值，指针最好能偏转在 不小于满度值2/3以上的区域。
预备知识
• Matlab基本知识 • 基本数据运算 • 二维曲线作图 • 三维曲面作图 • 及时验证设计
• 学会使用工具
授课方式
• 突出实际电路分析、计算； • 现场演示逻辑设计、分析的过程； • 我提出问题； • 你们上台表演； • 我再解决问题； • 注重实效、学以致用； • 假传万卷经，真传一句话；
预备知识
• 电路分析 • 电阻 • 电容 • 电感 • 叠加原理 • 戴维南定理 • 阻抗/阻抗角
• 信号与系统 • 频谱 • 周期信号的频谱 • 取样定理 • 拉氏变换 • FFT
预备知识
• 模拟电路基础 • 三极管放大器 • 集成运放 • DAC原理 • ADC原理 • 阻抗匹配 • 芯片退耦
采集、显示及应用技术。 • 第四部分频域测量，重点讨论频域中的信号频谱和网络性
能的测量，介绍测量激励信号源的基本工作原理。 • 第五部分数域测量，介绍数字系统的基本测量原理和方法，
包括数字信号的产生、逻辑分析、可测性设计及数字系统 测试的典型实例。 • 第六部分测量系统集成，阐述组建测量系统的硬件平台、 软件平台、总线标准、通信技术等。
（2）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏（nV）级 至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级
（3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时间进 行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，可以使测 量准确度达到10-13～10-14的数量级。
（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁波传 播进行工作
• 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。
了解计量
• 计量的定义和意义 为使在不同的地方，用不同的手段测量同一量时，所 得的结果一致，就要求统一的单位、基准、标准和测 量器具。
• 1.计量的定义 – 计量是一种特殊形式的测量，它把被测量与国家计量 部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定 合格与否，并给出具有法律效力的《检定证书》。 – 计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确 可靠的测量。
（5）易于实现遥测
（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化
谢谢观看
用事实说话-经典电桥
全数字控制
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VDAC
R-MDU KR
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Vts1KVDAC1KVtm
电子测量的特点
（1）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流外， 测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下，高至THz （1THz=1012Hz）
人类永远都离不开测量
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。
• 测量的基本要素：被测对象、测量仪器、 测量技术、测量人员和测量环境
测量环境非常重要
• 测量环境是指测量过程中人员、对象和仪 器系统所处空间的一切物理和化学条件的 总和。
• 测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场、 辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关电 磁量（工作电压、源阻抗、负载阻抗、地 磁场、雷电等）的数值、范围及其变化
精品
第一章基本测量原理与方法
核心内容
• 参考教材 • 课程简介 • 主讲内容 • 预备知识 • 授课方式
• 尽信书不如无书 • 择其善者而从之 • 其不善者则改之
课程简介
• 第一部分测量总论及误差理论，介绍测量的基本概念、技 术方法及系统组成，误差理论和数据处理等。
• 第二部分基本电参量测量，包括频率、电压、阻抗等 • 第三部分时域测量，以示波器为背景介绍时域信号波形的
• 数字电路基础 • 组合逻辑 • 时序逻辑 • 触发器/寄存器 • 计数器 • 加法器 • 同步/异步
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预备知识
• MCU基本知识
• MCS-51 • 嵌入式处理器 • 中断的应用 • 定时器/计数器 • UART通讯 • 片上资源
• FPGA基本知识 • VHDL/Verilog • QuartusII • 时序仿真分析 • 计数器设计 • 移位寄存器设计 • 时序相位分析
环境对测量的影响
A. 环境对被测对象的影响：某些被测对象客体（如器件、 电路或系统）的性能特性对环境变化较为敏感或非常敏感， 因此，原则上测量应在被测对象的正常或额定工作条件下 进行。
• 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。