电磁测量

4.电磁测量的发展历程 1) 早期(？-1820）
学科发展的“幼稚”期，电磁学处于探索阶段。
中国公元前即发现“司南”，宋代起应用与航海；
西方17世纪起研究摩擦生电 “起电机”(德国居里凯，1650)； “莱顿瓶”(荷兰穆森布罗克1745)； “静电计”(俄国赫曼1745) “静电扭秤”(法国库仑1785) “化学电池”(意大利伏特1800)
1843，Weber & Siemens 提出电动系电表结构， 1884年西门子公司制成功率表出售； 1834， Harris提出静电电表的结构； 机电式电表工业大致形成于19世纪末期。
1843，Wheaststone电桥； 1862，开尔文直流双比电桥； 1891-93， 经典交流电桥；
3) 第二阶段（1910～1950）
课程安排：
总学时：32
实验：两个，学时6 讲课学时：26
参考书目：
TM93
——经典电磁测量体系的形成
此期间资本主义的飞速发展和两次大战的需要使电磁测量 及有关工业有了很大的发展，表现在下列方面： i)经典电磁测量形成了自己的科学体系 表现在电磁测量仪表设计与测量线路的系统化； 工业国家都建立了一整套电磁量计量基准和传递系统； 出现了专业研究部门和专业仪表生产厂家。
ii)软磁材料和高性能永久磁铁的发展，和机械式指示仪表 的性能有很大的提高 如内磁式磁电式系电表；电度表采用磁悬浮轴承；仪表 准确度提高，测量范围扩大 iii)测量与控制系统开始结合，使测量的应用领域大为扩展 如高性能的控制系统，非电量的测量 两项重要的科学成就为此前提： a）电子管的发明和电子技术的发展 b）反馈控制原理
生产技术、科技交流和贸易； •
测量是保证产品质量、决定工程成败的主要手段。 在工业上对于研究、发展、制造和检验，在贸易方面的 交换起决定的作用。
3. 测量方法的分类
1 直接测量与间接测量
按测量结果的获取分类 直接测量：测量结果可以直接从实验数据获得的方法。 间接测量：通过对与被测量有已知关系的另一个的或
电测领域中的被测对象及被测量
电量及场量的测量：
电压、电流、电功率；磁场强度、磁感应强度、磁通
电路参数和元件的测量：
R、L、C参数、电子元器件参数
信号特征的测量：
频率、相位、脉冲数、调制度、信号频谱、信噪比、 带宽、品质因数、信号波形的失真度、相移、延时、 衰减、增益
被测量的划分，频率范围是一个重要的指标。
比较法:被测量与同种类的标准值或已知值相比较为 基础的测量方法。 比较法又分为替代法、零值法、差值法等。
3. 测量的几个概念
1)测量、计量与测试
(measurement，metrology & test ) 测量——确定一个被测量的大小的过程，一般称为测量 •
计量——为了保证量值的统一、准确、一致的一种测量 •
4) 近期（20世纪50年代-今）
——模拟、数字测量方式共同发展的阶段
此阶段模拟、数字测量方式共同发展的阶段 i）由于引入了新技术和新器件，经典的模拟式指示仪表 发生了很大变化 a)经典指示仪表和变换器的发展，使表头标准化 b)60年代变压器电桥的飞跃发展，使交流的测量更准 确、可靠 c）半导体器件的广泛应用，出现新的测量电路如有源电桥、 半桥等 ii）电磁测量领域中引入了数字技术和计算机技术 数字化仪器准确度高，速度快，智能化，可组成测量系统， 虚拟仪器
电磁测量
绪论 (introduction) 1. 什么是测量 2. 测量的目的和意义
3. 测量方法的分类
4. 测量的几个概念
5. 电磁测量的发展过程
6. 本课程的任务
1.什么是测量？
1)测量的定义
测量就是用实验的方法把被测量与标准量进行比 较的过程。 测量的“三要素”: 测量对象 • 测量方法 • 测量设备 •
2)电磁测量、电子测量与电气测量
电磁测量 泛指一切以电学量和磁学量为测量对象的 测量； 电子测量 是以电子技术为手段，测量对象偏重弱电 和非电量领域； 电气测量 指利用电气技术所进行的测试，以及对电气 系统与设备(强电)所进行的测量。 通常，电气测量的测量对象为工程上的工频、大功率 的电磁量；而电子测量以信号特征为测量对象。
几个量的直接测量得到量值的方法。 例如，由公式 R l S 测量电阻率 间接测量存在误差的合成问题。 组合测量：测量两个及两个以上相关的被测量时， 通过改变测量条件而获得一组含有测量读数和未知 数的方程组，求解出册连结果的方法。
2) 直读测量法与比较测量法
按测量中，测量标准是否直接参与测量过程分类。 直读法: 从测量用仪表中直接读取测量结果。 直读测量中，标准量不参与测量过程。
2)测量的过程
准备阶段 • 分析测量对象的特点，根据测量准确度 要求选择合适的方法和仪器。 按拟定的过程实施测量，科学而严肃 地记录数据。
测量阶段 •
数据处理阶段 •
按测量方法计算出测量结果。根据误差 理论，对测量结果的误差作出评估。
2.测量的目的和意义
科学研究； •
“没有测量就没有科学”－－门捷列夫； “每一件事只有当被测量时才能被认识”－－汤姆逊；
2) 初期（1820源自文库1910）
此阶段由实验室走向工业应用；并且电磁仪表 工业开始初步建立。 1820-1850 假设猜想——>实验（实验仪器)——>理论 1850以后，实验仪器——>工业产品 1888，Weston提出外磁动圈式磁电系电表;
1881-85, 多人提出电磁系仪表结构；1888年 Westinghouse制成电表商品；
计量工作的主要内容：
□测量单位的确定；测量基准、标准的建立、复制、保存和 量值的传递； □测量方法的研究和测量不确定度的估算； □测量器具及特性的研究；
计量的主要特征：* 统一性；* 准确性； * 法制性
测试 •
一般指试验与测量的整个过程，它既可以是定量的，也 可以是定性的。 一些指示性的测量也称为测试，如器件工作状态的导通与 截止；电平的高与低。
在超高频领域中，专门发展一门称之为微波测量 的测量技术。
微波测量： 讨论与微波技术有关的基本参数的测量方法和 测量系统的基本原理。 内容包括： • 微波测试信号的产生； • 微波信号特性(波长、功率、频谱)分析 • 微波阻抗和网络特性分析 电磁测量技术在高频范围内的还包括电磁兼容 领域的测量课题。
5) 发展方向
• 模拟测量理论仍将存在，一些模拟仪表仍有市场 • 数字化测量更为重要，应用范围更为广泛 • 计算机技术对测量技术的结合愈加紧密，高准确度、 具有自动化、智能化的测量系统的应用愈加广泛
5.本课程的任务
课程任务： 介绍基本测量原理、基本测量方法；误差分析； 常见的电工仪表与仪器的基本原理；使同学们对在电 气系统与设备及其他相关领域中的实际测量、数据处 理、误差分析等方面打下必要的基础。 本课程在内容的取舍上，测量对象偏重强电，测 量技术包括经典的电工技术、电子技术和计算机技术 各方面。