现代电子测量技术_2

现代电子测量技术
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2.1.3 电子测量的内容（续）
（2）按基本的测量对象来看，电子测量是对 电信号和电系统的测量：
①电子测量的基本对象是未知的信号与系统
②电子测量的基本工具是已知的信号与系统
③电子测量的基本工作机理是信号与系统的相 互作用
x(t) 输入
系统 h (t )
y(t) 输出
测试系统框图
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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2.2.2 信号的分类（续）
（5）信号的时间特性和频率特性
时间特性：反映在信号随时间变化的波形上，包括信号出 现时间的先后、持续时间的长短、重复周期的大小、随时 间变化速率的快慢、幅度的大小等等。
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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。确定性信号又分为：恒定（直流）信号；周期 信号（简谐周期信号和复杂周期信号）；非周期信号 （准周期信号和瞬变冲激信号）；
（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）
（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。
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2.2.1 被测对象—信号与系统的特点及分类
信号的特点是：
①信号是用变化着的物理量来表示信息的一种函 数；
②信号中包含着信息，它是信息的载体，具有能 量（有能源）。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信号不是信息本身，必须对信号进行测量后， 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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2.2 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，信息描述
了被测对象的状态及其变化方式。
信号就是信息的某种物理表现方式，信号是信 息的载体，是物质，具备能量。
同一个信息可以用不同的信号来运载，反之， 同一种信号也可以运载不同的信息。
离散
连续 离散时间信号
离散
信号分类 模拟信号 量化信号 采样信号 数字信号
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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。
频率特性：一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正弦 分量，即具有一定的频率成分。将各个正弦分量的幅度和 相位分别按频率高低依次排列就成为频谱。信号的频谱包 含了信号的全部信息。
（6）信号的空间分布结构 许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性
➢ 例如描述大气压随海拔高度变化的信号，其自变量表示 海拔高度；描述飞机机翼上应变分布的信号，其自变量 表示结构尺寸；
（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
（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
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2.1.3 电子测量的内容
➢ 从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术为手段 而进行的测量，即以电子科技理论为依据，以电子测 量仪器和设备为工具，对电量和非电量进行的测量。
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2.2.3 系统的基本概念
信号的产生、传输、处理、存储和再现都需要一定 的物理装置，这种装置通常就称为系统。
➢ 从一般意义讲，系统是由若干相互依赖、相互作用的 事物组合而成的具有特定功能的整体。
1.系统的外部特性 即系统的输入与输出之间的关系或系统的功能。
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赵志斌 电力系电信教研室
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第2章 测量方法与测量系统
2．1 电子测量的基本原理 2．2 电子测量的对象——信号与系统 2. 3 测量方法的分类概述 2．4 测量系统的静态特性 2. 5 测量系统的动态特性
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2.1 电子测量的基本概念
➢ 从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电子学中 有关的电量所进行的测量。
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2.1.3 电子测量的内容（续）
电子测量的内容是：
（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、晶体管特性曲 线等的测量和显示。
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➢ 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。随机信号又分为：平稳随机信号； 非平稳随机信号。
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2.2.2 信号的分类（续）
2.周期性信号与非周期性信号 3.连续信号与离散信号
表 2-1 信号的分类
自变量 t
函数值 f(t)
连续 连续时间信号
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
处理信息最有效、最成功的是电子科学技术
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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2.1.2 电子测量的特点