电子测量2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电子测量原理,第,66,页,电子测量,原,原理,课程简介,第一部分测量总论及,误,误差理论，介绍测量,的,的基本概念,、,、技术方法,及,及系统组成,，,，误差理论,和,和数据处理,等,等。,第二部分基本电参量,测,测量，包括频率,、,、电压、阻,抗,抗等。,第三部分时域测量，以示波器,为,为背景介绍,时,时域信号波,形,形的采集、,显,显示及应用,技,技术。,第四部分频域测量，重点讨论,频,频域中的信,号,号频谱和网,络,络性能的测,量,量，介绍测,量,量激励信号,源,源的基本工,作,作原理。,第五部分数域测量，介绍数字,系,系统的基本,测,测量原理和,方,方法，包括,数,数字信号的,产,产生、逻辑,分,分析、可测,性,性设计及数,字,字系统测试,的,的典型实例,。,。,第六部分测量系统集,成,成，阐述组建,测,测量系统的,硬,硬件平台、,软,软件平台、,总,总线标准、,通,通信技术等,。,。,本章阐述测,量,量学科的丰,富,富内涵。,介绍测量、,计,计量的基本,概,概念，即它,们,们的意义、,内,内容、特点,及,及应用。,讨论测量原,理,理、测量方,法,法和测量系,统,统中的共性,问,问题。,分别从信息,获,获取的广义,概,概念和量值,比,比较的狭义,概,概念上，阐,述,述测量的基,本,本原理；,从实现测量,原,原理的变换,、,、比较、处,理,理和显示等,环,环节中，阐,述,述电子测量,的,的基本技术,。,第1章,测,测量的基本,原,原理,1.1,测,测量的基本,概,概念,1.1.1,测,测量的,意,意义,日常生活中,处,处处离不开,测,测量。,科学的进步,和,和发展离不,开,开测量，,离开测量就,不,不会有真正,的,的科学。,没有望远镜,就,就没有天文,学,学，没有显,微,微镜就没有,细,细胞学，没,有,有指南针就,没,没有航海事,业,业,1.1.1,测,测量的,意,意义,（续）,生产发展离,不,不开测量,农业社会中,，,，需要丈量,土,土地、衡量,谷,谷物，就产,生,生了长度、,面,面积、容积,和,和重量的测,量,量；掌握季,节,节和节候，,出,出现了原始,的,的时间测量,器,器具，并有,了,了天文测量,。,。,现代化的工,业,业生产中，,处,处处离不开,测,测量,例如，一个,大,大型钢铁厂,需,需要约2万,个,个测量点。,在高新技术,和,和国防现代,化,化建设中则,更,更是离不开,测,测量,例如，每种,新,新设计的飞,机,机，需要测,试,试飞机高速,飞,飞行中受气,流,流冲击作用,下,下的性能，,通,通过风洞试,验,验测定机身,、,、机翼的受,力,力和振动分,布,布情况，以,验,验证和改进,设,设计。,1.1.2,测,测量的,定,定义,1.狭义测,量,量的定义,测量是为了确定被测对,象,象的量值而进行的实,验,验过程。,在测量过程,中,中，人们借,助,助专门的设,备,备，把被测,对,对象直接或,间,间接地与同,类,类已知单位,进,进行比较，取得用数,值,值和单位共,同,同表示的测,量,量结果。,测量结果测量数值.测量单位,，,即：,1.1.2,测,测量的基,本,本概念,（续）,测量,的,的内,涵,涵,测,量,量对,象,象：被,测,测客,体,体中,的,的相,应,应的,量,量值,信,信息,；,；,测量,目,目的,：,：从,被,被测,对,对象,取,取得,一,一个,定,定量,的,的认,识,识；,测量过,程,程: 通,过,过实验去,认,认识对象,的,的过程。,测量方,法,法：比较；,A.直接,比,比较B.间接,比,比较；C.需要测,量,量仪器。,测量标,准,准：同类已,知,知单位。,测量结,果,果：最终能,表,表示给测,量,量主体（,人,人）。,1.1.2 测量,的,的定义,（续）,2.广义,测,测量的定,义,义,广义地讲,，,，测量不,仅,仅对被测,的,的物理量,进,进行定量,的,的测量，,而,而且还包,括,括对更广,泛,泛的被测,对,对象进行,定,定性、定,位,位的测量,。,。,例如故障,诊,诊断、无,损,损探伤、,遥,遥感遥测,、,、矿藏勘,探,探、地震,源,源测定、,卫,卫星定位,等,等。,而测量结,果,果也不仅,仅,仅是由量,值,值和单位,来,来表征的,一,一维信息,，,，还可以,用,用二维或,多,多维的图,形,形、图像,来,来显示被,测,测对象的,属,属性特征,、,、空间分,布,布、拓朴,结,结构等。,广义测量,原,原理可以,从,从信息获,取,取过程来,说,说明，包,括,括信息的,感,感知和信,息,息识别两,个,个环节。,1.1.3 测量,的,的基本要,素,素,1.测,量,量的基,本,本要素,被测对,象,象、测,量,量仪器,、,、测量,技,技术、,测,测量人,员,员和测,量,量环境,1.1.3,测,测量的,基,基本要,素,素,（续）,1.1.3,测,测量的,基,基本要,素,素,（续）,2.测,量,量过程,基,本,本要素,之,之间的,互,互动关,系,系,论证阶,段,段:,测量的,主,主体（,测,测量人,员,员）根,据,据测试,任,任务的,要,要求、,被,被测对,象,象的特,点,点、属,性,性，及,现,现有仪,器,器设备,状,状况，,拟,拟定合,理,理的测,试,试方案,。,。,设计阶,段,段,* 选,择,择测试,仪,仪器，,组,组建测,试,试系统,。,。,* 制,定,定出测,试,试策略,（,（测量,算,算法）,和,和操作,步,步骤（,测,测试程,序,序）,实施阶,段,段,* 对,仪,仪器和,系,系统实,施,施测试,操,操作（,发,发控制,命,命令）,，,，按照,逻,逻辑和,时,时序完,成,成测量,过,过程，,取,取得测,量,量数据;,* 分,析,析测量,误,误差并,显,显示测,量,量出结,果,果。,1.1.3,测,测量的,基,基本要,素,素,（续）,1.1.3,测,测量的,基,基本要,素,素,（续）,3.被,测,测对象,信,息,息,广义的,测,测量是,信,信息的,获,获取，,信,信息反,映,映了事,物,物的运,动,动的状,态,态及其,变,变化方,式,式。,4.测,量,量仪器,系,系统,量具,和,和仪器,测量仪,器,器系统,包,包括量,具,具、测,试,试仪器,、,、测试,系,系统及,附,附件等,。,。,5.测,量,量的主,体,体,测,测量人,员,员,手动：,由,由测量,主,主体（,测,测量人,员,员）直,接,接参与,完,完成,自动：,测,测量主,体,体交给,智,智能设,备,备（计,算,算机等,）,）完成,，,，但测,量,量策略,、,、软件,算,算法、,程,程序编,写,写需由,测,测量人,员,员事先,设,设计好,。,。,6.测试技,术,术,测量中所采,用,用的原理、,方,方法和技术,措,措施，总称,为,为测试技术,。,。,1.1.3,测,测量的基,本,本要素,（续）,7.测量环,境,境,测量环境是,指,指测量过程中,人,人员、对象,和,和仪器系统,所,所处空间的,一,一切物理和,化,化学条件的,总,总和。,测量环境包,括,括温度、湿,度,度、力场、,电,电磁场、辐,射,射、化学气,雾,雾和粉尘，,霉,霉菌以及有,关,关电磁量（,工,工作电压、,源,源阻抗、负,载,载阻抗、地,磁,磁场、雷电,等,等）的数值,、,、范围及其,变,变化。,1.1.3,测,测量的基,本,本要素,（续）,环境对测量,的,的影响,A. 环境,对,对被测对象,的,的影响：某些被测对,象,象客体（如,器,器件、电路,或,或系统）的,性,性能特性对,环,环境变化较,为,为敏感或非,常,常敏感，因,此,此，原则上,测,测量应在被,测,测对象的正,常,常或额定工,作,作条件下进,行,行。,B. 环境,对,对仪器系统,的,的影响：环境可能直,接,接或间接地,影,影响到仪器,系,系统本身的,某,某个工作特,性,性，进而影,响,响测量结果,，,，造成测量,误,误差。特别,是,是某些测量,器,器具的量程,广,广、频段宽,，,，而内部的,元,元器件数目,甚,甚多，且对,外,外界影响相,当,当敏感，错,综,综复杂的影,响,响量所产生,的,的不良效应,有,有时会成为,测,测量的严重,问,问题。,C. 环境,对,对测量人员,的,的影响：高温、严寒,、,、潮湿、闷,气,气、嘈杂、,照,照明不适当,等,等不良工作,环,环境，会对,测,测量人员的,身,身心产生不,良,良影响，从,而,而引起不同,程,程度的人身,误,误差乃至差,错,错。,1.1.3,测,测量的基,本,本要素,（续）,应采取适当的,控,控制措施，尽量减少,由,由于环境影,响,响而产生的,误,误差。,恒温、恒湿,、,、稳压和防,震,震。,抗干扰、防,噪,噪声的措施,，,，如接地、,屏,屏蔽、隔离,、,、滤波等。,仪器应能尽量适应恶,劣,劣环境和大,范,范围变化环,境,境。,1.1.3,测,测量的基,本,本要素,（续）,仪器以工作,环,环境条件的,不,不同要求分,为,为三组：,I组：良好的环境,条,条件，温度+10+35,o,C，相对湿,度,度80%（,在,在35,o,C上），只,允,允许有轻微,的,的振动。,II组：一般的环境,条,条件，温度10+40,o,C，相对湿,度,度80%（,在,在40,o,C上），允,许,许一般的振,动,动和冲击。,III组：恶劣的环境,条,条件，温度40+55,o,C，相对湿,度,度90%（,在,在35,o,C上），允,许,许频繁的搬,动,动和运输中,受,受到较大的,冲,冲击和振动,。,。,I组高,精,精度计量用,仪,仪器,II组,通,通用仪器,III组,野外、机,载,载等仪器,12,计,计量的基本,概,概念,1.2.1,计,计量的,定,定义和意义,为使在不同,的,的地方，用,不,不同的手段,测,测量同一量,时,时，所得的,结,结果一致，,就,就要求统一的单位,、,、基准、标,准,准和测量器,具,具。,1.计量的,定,定义,计量是一种,特,特殊形式的,测,测量，它把,被,被测量与国,家,家计量部门,作,作为基准或,标,标准的同类,单,单位量进行,比,比较，以确,定,定合格与否,，,，并给出具,有,有法律效力,的,的检定证,书,书。,计量是利用,技,技术和法制,手,手段实现单,位,位统一和量,值,值准确可靠,的,的测量。,计量的三个,主,主要特征是统,一,一,性,性,、,、,准,准,确,确,性,性,和,和,法,法,制,制,性,性。,计,量,量,包,包,含,含,了,了,为,为,达,达,到,到,统,统,一,一,和,和,准,准,确,确,一,一,致,致,所,所,进,进,行,行,的,的,全,全,部,部,活,活,动,动,，,，,如,如,单,单,位,位,的,的,统,统,一,一,、,、,基,基,准,准,和,和,标,标,准,准,的,的,建,建,立,立,、,、,进,进,行,行,量,量,值,值,传,传,递,递,、,、,计,计,量,量,监,监,督,督,管,管,理,理,、,、,测,测,量,量,方,方,法,法,及,及,其,其,手,手,段,段,的,的,研,研,究,究,等,等,。,。,1.2.1,计,计,量,量,的,的,定,定,义,义,和,和,意,意,义,义,（,续,续,）,）,2.,计,计,量,量,与,与,测,测,量,量,的,的,关,关,系,系,测,量,量,发,发,展,展,的,的,客,客,观,观,需,需,要,要,才,才,出,出,现,现,了,了,计,计,量,量,。,。,测,量,量,是,是,计,计,量,量,应,应,用,用,的,的,重,重,要,要,途,途,径,径,。,。,没,有,有,测,测,量,量,，,，,计,计,量,量,将,将,失,失,去,去,价,价,值,值,为,了,了,保,保,证,证,测,测,量,量,结,结,果,果,的,的,准,准,确,确,性,性,，,，,必,必,须,须,定,定,期,期,对,对,仪,仪,器,器,进,进,行,行,检,检,定,定,和,和,校,校,准,准,，,，,这,这,个,个,过,过,程,程,就,就,是,是,计,计,量,量,。,。,计,量,量,的,的,任,任,务,务,是,是,确,确,定,定,测,测,量,量,结,结,果,果,的,的,可,可,靠,靠,性,性,。,。,计,量,量,是,是,测,测,量,量,的,的,基,基,础,础,和,和,依,依,据,据,。,。,没,有,有,计,计,量,量,，,，,也,也,谈,谈,不,不,上,上,测,测,量,量,。,。,计,量,量,和,和,测,测,量,量,相,相,互,互,配,配,合,合,，,，,才,才,能,能,在,在,国,国,民,民,经,经,济,济,各,各,个,个,领,领,域,域,发,发,挥,挥,重,重,要,要,作,作,用,用,。,。,计,量,量,工,工,作,作,是,是,国,国,民,民,经,经,济,济,中,中,一,一,项,项,极,极,为,为,重,重,要,要,的,的,技,技,术,术,基,基,础,础,工,工,作,作,，,，,它,它,在,在,工,工,农,农,业,业,生,生,产,产,、,、,科,科,学,学,技,技,术,术,、,、,国,国,防,防,建,建,设,设,以,以,及,及,人,人,民,民,生,生,活,活,等,等,各,各,个,个,方,方,面,面,起,起,着,着,技,技,术,术,保,保,证,证,和,和,技,技,术,术,监,监,督,督,的,的,作,作,用,用,。,。,122,单,单,位,位和,单,单位,制,制,根据,定,定义,而,而令,系,系数,为,为1,的,的量,称,称为,单,单位,。,。,单位,是,是表,征,征测,量,量结,果,果的,重,重要,组,组成,部,部分,，,，,又是,对,对两,个,个同,类,类量,值,值进,行,行比,较,较的,基,基础,。,。,英呎,feet,122,单,单,位,位和,单,单位,制,制,（续,）,）,1960,年,年第,十,十一,届,届国,际,际计,量,量大,会,会上,正,正式,通,通过,国,国际,单,单位,制,制SI。,1984,年,年2,月,月国,务,务院,颁,颁布,了,了,中,中华,人,人民,共,共和,国,国法,定,定计,量,量单,位,位，决,定,定我,国,国法,定,定计,量,量单,位,位以,国,国际,单,单位,制,制为,基,基础,。,。,SI,有,有7,个,个基,本,本单,位,位,122,单,单,位,位和,单,单位,制,制,（续,）,）,1.,国,国际,单,单位,制,制（SI,）,）的,组,组成,国际,单,单位,制,制基,本,本单,位,位,122,单,单,位,位和,单,单位,制,制,（续,）,）,国际,单,单位,制,制是由,国,国际,单,单位,制,制单,位,位、,国,国际,单,单位,制,制词,头,头和,国,国际,单,单位,制,制的,十,十进,倍,倍数,单,单位,三,三部,分,分组,成,成。,国际,单,单位,制,制词,头,头表,示,示使,单,单位,增,增大,或,或缩,小,小的,十,十进,倍,倍数,。,。,例：,5.4X10,-9,s=5.4ns,123,基,基,准,准和,标,标准,1.,基,基准,基准,用,用来,复,复现,某,某一,基,基本,测,测量,单,单位,的,的量,值,值，,只,只用,于,于鉴,定,定各,种,种量,具,具的,精,精度,，,，不,直,直接,参,参加,测,测量,。,。,(1)一级,基,基准，又,称,称主,基,基准,和,和国,家,家基,准,准,具有,最,最高,水,水平,的,的基,准,准。,一,一个,国,国家,只,只有,一,一个,。,。,(2)二级,基,基准，又,称,称副,基,基准,副基,准,准的,量,量值,精,精度,由,由主,基,基准,确,确定,，,，用,以,以代,替,替主,基,基准,向,向下,传,传递,或,或代,替,替主,基,基准,参,参加,国,国际,比,比对,(3)三级,基,基准，又,称,称工,作,作基,准,准,工作,基,基准,用,用来,直,直接,向,向下,属,属标,准,准量,具,具进,行,行量,值,值传,递,递，,用,用以,检,检定,下,下属,计,计量,标,标准,量,量具,的,的精,确,确度,。,。,12,3,基,基准,和,和标准,（续）,2.标,准,准,根据工,作,作基准,复,复现出,不,不同等,级,级的便,于,于经常,使,使用的,计,计量标,准,准量具,或,或仪器，简称,标,标准。,计量标,准,准的准,确,确度等,级,级在工,作,作基准,之,之下，,工,工作计,量,量器具,之,之上。,按精度高低,又,又分为一级,标,标准、二级,标,标准和三级,标,标准。,通过这些标,准,准经常性地,对,对日常工作,仪,仪器进行检,定,定，确定其,量,量值的精确,度,度大小。,除标准器具,外,外，还有标,准,准物质。,123,基,基准和,标,标准,（续）,3.几个术,语,语,（1）计量,器,器具：,凡是能用以,直,直接或间接,测,测出被测对,象,象量值的量,具,具、计量仪,器,器和计量装,置,置都统称为,计,计量器具。,计,计量器具按,作,作用可分为,计,计量基准、,计,计量标准和,工,工作计量器,具,具三类。,（2）计量,标,标准器具：,准确度低于,计,计量基准，,用,用于检定计,量,量标准或工,作,作计量器具,的,的计量器具,。,。,（3）工作,计,计量器具：,工作岗位上,使,使用，不用,于,于进行量值,传,传递，而是,直,直接用来测,量,量被测对象,量,量值的计量,器,器具。,123,基,基准和,标,标准,（续）,（4）比,对,对：,在规定条,件,件下，对,相,相同准确,度,度等级的,同,同类基准,、,、标准或,工,工作计量,器,器之间的,量,量值进行,比,比较，其,目,目的是考,核,核量值的,一,一致性。,（5）检,定,定：,是用高一,等,等级准确,度,度的计量,器,器具对低,一,一等级的,计,计量器具,进,进行比较,，,，以达到,全,全面评定,被,被检计量,器,器具的计,量,量性能是,否,否合格的,目,目的。一,般,般要求计量,标,标准的准,确,确度为被,检,检者的1/3到1/10。,（6）校,准,准：,校准是指,被,被校的计,量,量器具与,高,高一等级,的,的计量标,准,准相比较,，,，以确定,被,被校计量,器,器具的示,值,值误差（,有,有时也包,括,括确定被,校,校器具的,其,其他计量,性,性能）的,全,全部工作,。,。,（7）量,值,值的传递,：,：,指一个物,理,理量单位,通,通过各级,基,基准、标,准,准及相应,的,的辅助手,段,段准确地,传,传递到日,常,常工作中,所,所使用的,测,测量仪器,、,、量具，,以,以保证量,值,值统一的,全,全过程。,1.2.4 测,量,量基准的,权,权威性和,相,相对性,1.基准,的,的权威性,基准的理,论,论定义最,严,严格的、,制,制作工艺,技,技术最先,进,进。,原器基准,自,自身也会,随,随时间、,地,地点、环,境,境条件而,变,变化，甚,至,至会损坏,，,，会失传,。,。,从现代科,学,学的观点,来,来看，最,好,好的基准,是,是原子基,准,准。,2.基准,的,的相对性,一个时期,的,的测量基,准,准反映当,时,时的人类,认,认识水平,和,和科学水,平,平,例：以太,阳,阳为基准,，,，时间测,量,量的精确,度,度1天内,可,可达到1,秒,秒钟。而,目,目前铯原,子,子钟的计,时,时精确度,在,在三百万,年,年内也不,超,超过1秒,。,。,1.2.4 测量,基,基准的权,威,威性和相,对,对性,（续）,1.2.5 测量,标,标准的传,递,递,自上而下,逐,逐级传递,13,测,测量误差,的,的基本概,念,念,1.3.1 测量,误,误差的定,义,义,测量的目,的,的: 获,得,得被测量,的,的真值。,真值:在一定的,时,时间和空,间,间环境条,件,件下，被,测,测量本身,所,所具有的,真,真实数值,。,。,测量误差:,所有测量,结,结果都带,有,有误差,。,。,1.3.2 测量,误,误差的来,源,源,（1）仪,器,器误差：由于测量,仪,仪器及其,附,附件的设,计,计、制造,、,、检定等,不,不完善，,以,以及仪器,使,使用过程,中,中老化、,磨,磨损、疲,劳,劳等因素,而,而使仪器,带,带有的误,差,差。,（2）影,响,响误差：由于各种,环,环境因素,（,（温度、,湿,湿度、振,动,动、电源,电,电压、电,磁,磁场等）,与,与测量要,求,求的条件,不,不一致而,引,引起的误,差,差。,（3）理,论,论误差和,方,方法误差,：,：由于测量,原,原理、近,似,似公式、,测,测量方法,不,不合理而,造,造成的误,差,差。,（4）人,身,身误差：由于测量,人,人员感官,的,的分辨能,力,力、反应,速,速度、视,觉,觉疲劳、,固,固有习惯,、,、缺乏责,任,任心等原,因,因，而在,测,测量中使,用,用操作不,当,当、现象,判,判断出错,或,或数据读,取,取疏失等,而,而引起的,误,误差。,（5）测,量,量对象变,化,化误差：测量过程,中,中由于测,量,量对象变,化,化而使得,测,测量值不,准,准确，如,引,引起动态,误,误差等。,1.3.3 测量,误,误差的表,示,示方法,测量误差,有,有绝对误,差,差和相对,误,误差两种,表,表示方法,。,。,1.绝对,误,误差,（1）定,义,义：,由测量所,得,得到的被,测,测量值与,其,其真值之,差,差，称为,绝,绝对误差,实际应用,中,中常用实,际,际值A（,高,高一级以,上,上的测量,仪,仪器或计,量,量器具测,量,量所得之,值,值）来代,替,替真值。,绝对误差,：,：,有大小，又有符号和量纲,1.3.3 测量,误,误差的表,示,示方法,（续）,（2）修,正,正值,与绝对误,差,差的绝对,值,值大小相,等,等，但符,号,号相反的,量,量值，称,为,为修正值,测量仪器,的,的修正值,可,可以通过,上,上一级标,准,准的检定,给,给出，修,正,正值可以,是,是数值表,格,格、曲线,或,或函数表,达,达式等形,式,式。,被测量的,实,实际值,1.3.3 测量,误,误差的表,示,示方法,（续）,2.相对,误,误差,一个量的,准,准确程度,，,，不仅与,它,它的绝对,误,误差的大,小,小，而且,与,与这个量,本,本身的大,小,小有关。,例：测量,足,足球场的,长,长度和天,津,津市到北,京,京市的距,离,离，若绝,对,对误差都,为,为1米，,测,测量的准,确,确程度是,否,否相同？,（1）相,对,对真误差,、,、实际相,对,对误差、,示,示值相对,误,误差,相对误差,：,：绝对误,差,差与被测,量,量的真值,之,之比,相对误差,是,是两个有,相,相同量纲,的,的量的比,值,值，只有,大,大小和符,号,号，没有,单,单位。,1.3.3 测量,误,误差的表,示,示方法,（续）,实际相对,误,误差：,用,用实,际,际值,A,代替真值A,0,示值相对,误,误差：,用,用测,量,量值,X,代替实际,值,值,A,1.3.3 测量,误,误差的表,示,示方法,（续）,（2）满,度,度相对误,差,差（引用,相,相对误差,）,）,用测量仪,器,器在一个,量,量程范围,内,内出现的,最,最大绝对,误,误差与该,量,量程值（,上,上限值,下,下限值）,之,之比来表,示,示的相对,误,误差，称,为,为满度相,对,对误差（,或,或称引用,相,相对误差,）,）,仪表各量程内绝对误差的,最大值,1.3.3,测,测,量,量,误,误,差,差,的,的,表,表,示,示,方,方,法,法,（,续,续,）,）,电,工,工,仪,仪,表,表,就,就,是,是,按,按,引,引,用,用,误,误,差,差,之,之,值,值,进,进,行,行,分,分,级,级,的,的,。,。,是,是,仪,仪,表,表,在,在,工,工,作,作,条,条,件,件,下,下,不,不,应,应,超,超,过,过,的,的,最,最,大,大,引,引,用,用,相,相,对,对,误,误,差,差,我,国,国,电,电,工,工,仪,仪,表,表,共,共,分,分,七,七,级,级,：,：0.1,，,，0.2,，,，0.5,，,，1.0,，,，1.5,，,，2.5,及,及5.0,。,。,如,如,果,果,仪,仪,表,表,为,为S,级,级,，,，,则,则,说,说,明,明,该,该,仪,仪,表,表,的,的,最,最,大,大,引,引,用,用,误,误,差,差,不,不,超,超,过,过S%,测,量,量,点,点,的,的,最,最,大,大,相,相,对,对,误,误,差,差,在,使,使,用,用,这,这,类,类,仪,仪,表,表,测,测,量,量,时,时,，,，,应,应,选,选,择,择,适,适,当,当,的,的,量,量,程,程,，,，,使,使,示,示,值,值,尽,尽,可,可,能,能,接,接,近,近,于,于,满,满,度,度,值,值,，,，,指,指,针,针,最,最,好,好,能,能,偏,偏,转,转,在,在不,小,小,于,于,满,满,度,度,值,值2/3以,上,上,的,的,区,区,域,域,。,。,1.3.3,测,测,量,量,误,误,差,差,的,的,表,表,示,示,方,方,法,法,（,续,续,）,）,例,例1-3,某,某,待,待,测,测,电,电,流,流,约,约,为,为100mA,，,，,现,现,有,有0.5,级,级,量,量,程,程,为,为0,400mA,和,和1.5,级,级,量,量,程,程,为,为0,100mA,的,的,两,两,个,个,电,电,流,流,表,表,，,，,问,问,用,用,哪,哪,一,一,个,个,电,电,流,流,表,表,测,测,量,量,较,较,好,好,？,？,用,1.5级量程为0100mA电流表测量100mA,时的最大相对误差为,解：用,0.5级量程为0400mA电流表测100mA,时，最大相对误差为,1.3.3,测,测,量,量,误,误,差,差,的,的,表,表,示,示,方,方,法,法,（,续,续,）,）,（3,）,）,分,分,贝,贝,误,误,差,差,相,相,对,对,误,误,差,差,的,的,对,对,数,数,表,表,示,示,分,贝,贝,误,误,差,差,是,是,用,用,对,对,数,数,形,形,式,式,（,（,分,分,贝,贝,数,数,）,）,表,表,示,示,的,的,一,一,种,种,相,相,对,对,误,误,差,差,，,，,单,单,位,位,为,为,分,分,贝,贝,（,（dB,）,）,。,。,电,压,压,增,增,益,益,的,的,测,测,得,得,值,值,为,为,误,误,差,差,为,为,用,对,对,数,数,表,表,示,示,为,为,增,增,益,益,测,测,得,得,值,值,的,的,分,分,贝,贝,值,值,分,贝,贝,误,误,差,差,1.3.3,测,测,量,量,误,误,差,差,的,的,表,表,示,示,方,方,法,法,（,续,续,）,）,1.4,测,测,量,量,信,信,息,息,的,的,获,获,取,取,原,原,理,理,本,节,节,中,中,将,将,主,主,要,要,阐,阐,述,述,以,以,下,下,基,基,本,本,问,问,题,题,：,：,信息,的,的含,义,义是,什,什么,？,？,为什,么,么信,息,息可,以,以被,获,获取,？,？,信息,获,获取,是,是怎,样,样的,过,过程,？,？,信息,获,获取,过,过程,中,中采,用,用了,哪,哪些,基,基本,方,方法,？,？,这些,方,方法,的,的实,现,现途,径,径是,什,什么,？,？,信息,获,获取,的,的限,制,制因,素,素及,其,其克,服,服措,施,施是,什,什么,？,？,测量,是,是研,究,究获,取,取被,测,测对,象,象,信息,的,的一,门,门科,学,学。,1.4.1,信,信息,的,的概,念,念,1,客,客体,的,的实,有,有的,信,信息,客,客观,信,信息,某事,物,物客,体,体所,具,具有,的,的信,息,息，,是,是指,该,该客,观,观存,在,在的,事,事物,的,的运,动,动状,态,态及,其,其变,化,化方,式,式的,自,自我,表,表述,或,或自,我,我显,示,示。,客体,论,论的,信,信息,是,是一,种,种客,观,观的,存,存在,，,，不,以,以主,体,体的,存,存在,与,与否,为,为转,移,移，,或,或者,无,无论,是,是否,被,被其,主,主体,感,感受,到,到，,都,都丝,毫,毫不,影,影响,它,它的,“,“自,我,我表,述,述”,或,或“,自,自我,显,显示,”,”。,任何,事,事物,都,都具,有,有一,定,定的,内,内部,结,结构,，,，同,时,时处,在,在一,定,定的,环,环境,之,之中,，,，正,是,是这,种,种内,部,部结,构,构和,外,外部,环,环境,两,两者,综,综合,作,作用,，,，决,定,定了,事,事物,的,的具,体,体运,动,动状,态,态和,状,状态,变,变化,方,方式,。,。,但在,有,有时,人,人们,很,很难,了,了解,事,事物,的,的内,部,部结,构,构状,况,况，,这,这时,就,就只,能,能把,它,它看,作,作一,个,个“,黑,黑箱,”,”，,并,并通,过,过它,的,的外,部,部联,系,系（,如,如输,入,入/,输,输出,关,关系,等,等外,部,部行,为,为）,的,的状,态,态及,其,其变,化,化方,式,式来,获,获得,信,信息,。,。,1.4.1,信,信息,的,的概,念,念,（续,）,）,2,主,主体,认,认识,论,论的,信,信息,主,主观,信,信息,是指,主,主体,所,所感,知,知或,表,表述,的,的关,于,于该,事,事物,的,的运,动,动状,态,态及,其,其变,化,化方,式,式，,及,及有,关,关的,形,形式,、,、含,义,义和,效,效用,。,。,主体,认,认识,论,论层,次,次的,信,信息,的,的内,涵,涵比,客,客体,论,论层,次,次信,息,息丰,富,富得,多,多。,这,这是,因,因为,作,作为,认,认识,的,的主,体,体：,（1,）,）具,有,有感,觉,觉的,能,能力,，,，能,够,够感,觉,觉到,信,信息,的,的外,在,在形,式,式。,（2,）,）具,有,有理,解,解能,力,力，,能,能够,理,理解,信,信息,的,的内,在,在含,义,义。,（3,）,）具,有,有目,的,的性,，,，因,而,而能,够,够判,断,断信,息,息对,其,其目,的,的而,言,言的,价,价值,。,。,1.4.1,信,信息,的,的概,念,念,（续,）,）,3.,全,全信,息,息,是,是同,时,时考,虑,虑了,事,事物,运,运动,状,状态,及,及其,变,变化,方,方式,的,的外,在,在形,式,式、,内,内在,含,含义,和,和效,用,用价,值,值的,主,主体,认,认识,论,论层,次,次信,息,息。,4,实,实在,信,信息,、,、先,验,验信,息,息、,实,实得,信,信息,1.4.2,信,信息,的,的感,知,知,1,感,感知,的,的基,本,本原,理,理,信息,感,感知,的,的基,本,本机,制,制在,于,于要,有,有某,种,种组,织,织或,器,器官,能,能够,灵,灵敏,地,地感,受,受到,被,被测,对,对象,运,运动,的,的状,态,态及,其,其变,化,化的,方,方式,。,。,信息,感,感知,，,，是,感,感知,事,事物,运,运动,的,的状,态,态及,其,其变,化,化方,式,式，,其,其实,质,质是,把,把客,体,体论,层,层次,的,的信,息,息转,换,换为,主,主体,认,认识,论,论层,次,次的,语,语法,信,信息,1.4.2 信息,的,的感知,2感知,的,的基本技,术,术传,感,感器与敏,感,感器,测量的第,一,一个环节,是,是信息的,感,感知。,传感器是,感,感知各种,非,非电信息,并,并把非电,量,量转换为,电,电量输出,的,的器件或,装,装置，它,是,是非电系,统,统与电系,统,统之间的,接,接口，本,质,质上是完,成,成信息载,体,体的转换,。,。,传感器,根,根据转,换,换的效,应,应可分,为,为物理,型,型、化,学,学型和,生,生物型,三,三大类,。,。,例：热,敏,敏电阻,把,把被测,温,温度的,变,变化转,换,换为电,阻,阻的变,化,化。,1.4.3,信,信息的,识,识别,1识,别,别的基,本,本原理,（1）,识,识别是,把,把感知,的,的语法,信,信息（,信,信号形,式,式）转,换,换成人,们,们能够,理,理解的,语,语义信,息,息。,（2）,识,识别（,分,分类）,的,的基本,原,原理是,形,形式特,征,征的比,较,较。由,于,于信息,的,的类别,不,不同，,其,其形式,特,特征也,不,不相同,，,，因此,，,，理论,上,上信息,总,总是可,以,以分辨,（,（识别,）,）的。,（3）,识,识别的,原,原则是,：,：相似,而,而认同,，,，相异,而,而拒斥,。,。,（4）,由,由于识,别,别环境,存,存在固,有,有干扰,，,，待识,别,别的信,息,息天然,不,不理想,，,，理论,方,方法不,完,完备和,信,信息类,别,别相似,性,性的表,达,达不完,善,善，因,此,此，无,论,论怎样,精,精巧地,设,设计信,息,息识别,系,系统，,完,完全无,差,差错的,识,识别是,不,不现实,的,的（误,差,差存在,的,的绝对,性,性）。,1.4.3,信,信息的,识,识别,2识,别,别的基,本,本技术,为了把,语,语法信,息,息（信,号,号）转,换,换人们,能,能够理,解,解的语,义,义信息,，,，须使,用,用信号,的,的比较,、,、变换,、,、处理,和,和显示,技,技术。,（1）,比,比较用,已,已知量,和,和未知,量,量比较,。,。,（2）,变,变换某,些,些被测,量,量不便,于,于直接,比,比较，,无,无法直,接,接观测,而,而采用,了,了变换,。,。为了,获,获得更,高,高的识,别,别分辨,力,力和精,度,度、更,快,快的速,度,度、更,宽,宽的量,程,程而采,用,用变换,技,技术。,例如，,雷,雷达测,量,量飞机,的,的距离,，,，采用,了,了把距,离,离变换,成,成时间,，,，通过,直,直接测,量,量电脉,冲,冲来回,传,传输的,时,时间来,测,测得距,离,离。,（3）,信,信息处,理,理泛,指,指为了,各,各种目,的,的而对,信,信息所,进,进行的,变,变换和,加,加工。,（4）,显,显示原,理,理显,示,示的基,本,本功能,是,是把人,眼,眼不可,见,见的信,息,息转化,成,成为可,见,见的信,息,息,1.4.3,信,信息的,识,识别,（续）,3. 测量的原理测量的信息过程,测量客体信息感知信息识别测量主体,语法信息语义信息语用信息,1.4.3,信,信息的,识,识别,（续）,（1）,人,人工处,理,理方式,例：一,个,个模拟,式,式的交,流,流电压,表,表的原,理,理框图,，,，它测,量,量交流,电,电压的,有,有效值,。,。,工作原,理,理是被,测,测交流,电,电压经,峰,峰值检,波,波器变,换,换成直,流,流电压,（,（AC-DC,电,电压变,换,换），,然,然后经,直,直流电,压,压放大,（,（幅度,变,变换）,和,和电压,转,转换为,电,电流输,出,出（电,压,压-电,流,流变换,）,），去,驱,驱动电,表,表指针,偏,偏转（,电,电压-,指,指针偏,转,转换变,换,换）。,1.4.3,信,信息的,识,识别,（续）,（2）,自,自动化,方,方式,1.4.3,信,信息的,识,识别,（续）,（3）,智,智能化,处,处理,机器智,能,能,人,人所赋,予,予机器,的,的一种,智,智能。,智能包,含,含信息,、,、知识,、,、策略,和,和行为,四,四个要,素,素，具,有,有获取,有,有用信,息,息、由,信,信息生,成,成知识,（,（认识,）,）、由,知,知识和,目,目的生,成,成策略,（,（决策,）,）以及,实,实施策,略,略取得,效,效果（,施,施效）,等,等四个,方,方面的,能,能力。,1.5,测,测量的间接,比,比较与直接,比,比较原理,测量最基本,的,的原理是比,较,较，比较是,认,认识和区别,被,被测对象的,一,一种重要方,法,法。,测量是通过,比,比较来取得,一,一个定量的,认,认识,1.5.1,基,基于比例,变,变换的间接,比,比较法（偏,转,转法）,1.比例变,换,换的原理,（1）三种,类,类型的子变,换,换：,A,1.5.1,基,基于比例,变,变换的间接,比,比较法,（续）,例：弹簧秤,是,是偏转法直,读,读式仪器的,一,一个简单例,子,子。被测重,物,物放在弹簧,秤,秤上，把物,体,体的重量变,成,成弹簧的弹,性,性形变。然,后,后，形变带,动,动机械式仪,表,表的指针成,比,比例的偏转,，,，指示出被,测,测物体的重,量,量。,直读式电压,表,表,1.5.1,基,基于比例,变,变换的间接,比,比较法,（续）,（2）,实现结构,由于,故：,式中,1.5.1,基,基于比例,变,变换的间接,比,比较法,（续）,（2）间接,比,比较方法：,步骤为校,准,准 测量,1.5.2,基,基于差值,示,示零的直接,比,比较法,1.差值检,测,测原理:,被测量与标,准,准量直接进,行,行比较,需要一,个,个具有比较功能的,电,电路，要求比较,的,的范围宽、,灵,灵敏度和分,辨,辨力高；,需要一,个,个与被测量同,类,类的可变标,准,准量参与比较，,要,要求标准量,准,准确且可细,微,微调节。,比较功能可,由,由运算功能,来,来实现,有两种方式,：,：,差值运算比,较,较,比例运算比,较,较,1.5.2,基,基于差值,示,示零的直接,比,比较法,2. 差值,示,示零的平衡,调,调节,（1）零示,法,法原理:,1.5.2,基,基于差值,示,示零的直接,比,比较法,（续）,（2）实现,平,平衡调节的,结,结构,当 则,1.5.2,基,基于差值,示,示零的直接,比,比较法,（续）,对称差动的,桥,桥式结构,当 时，,1.5.3,减,减少误,差,差的复合式,比,比较,为了提高测,量,量准确度，,在,在比较中可,采,采用各种减,小,小测量误差,的,的方法，如,微,微差法、替,代,代法、对照,法,法。,（1）微差,法,法,在零示法中,，,，要仔细调,节,节标准量,S,使之与未知,量,量,x,相等，这通,常,常很费时间,，,，有时甚至,不,不可能做到,，,，,微差法：标,准,准量,S,与被测量,x,相差了一微,小,小量,，,，再用仪,器,器测出,，,，即求,得,得待测量,x,1.5.3,减,减少误,差,差的复合式,比,比较,（续）,微差法进行测量时，测量误差公式：,测量仪器的误差 对测量的影响被大大地削弱,优点：测量速度快和测量准确度高。,1.5.3,减,减少误,差,差的复合式,比,比较,（续）,1.5.3,减,减少误,差,差的复合式,比,比较,（续）,3.交换法,通过交换被,测,测量和标准,量,量的位置，,从,从前后两次,换,换位测量结,果,果的处理中,，,，削弱或消,除,除系统误差,。,。,特别适用于,平,平衡对称结,构,构的测量装,置,置中，并通,过,过交换法可,检,检查其对称,性,性是否良好,。,。,第一次平衡,第二次平衡,上两式相乘、开方得：,1.5.3,减,减少误,差,差的复合式,比,比较,（续）,例：在电桥,中,中采用交换,法,法测电阻,