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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页第第1 1章章 电子测量的基本概念电子测量的基本概念 1.41.41.41.4 测量系统测量系统测量系统测量系统1.41.41.41.4.1 .1 .1 .1 电子测量的对象电子测量的对象电子测量的对象电子测量的对象信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统1.41.41.41.4. . . .2 2 2 2 静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量1.41.41.41.4. . . .3 3 3 3 测量系统的静态特性测量系统的静态特性测量系统的静态特性测量系统的静态特性1.41.41.41.4. .
2、 . .4 4 4 4 测量系统的动态特性测量系统的动态特性测量系统的动态特性测量系统的动态特性 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页1 1. .4 4.1.1.1.1 信号的特性信号的特性1.1.1.1.信号的时间特性信号的时间特性信号的时间特性信号的时间特性 时时时时间间间间特特特特性性性性：反反反反映映映映在在在在信信信信号号号号随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化的的的的波波波波形形形形上上上上，包包包包括括括括信信信信号号号号出出出出现现现现时时时时间间间间的的的的先先先先后后后后、持持持持续续续续时时时时间间间间的的的的长长长长短短短短、重重重重复复复复周周周
3、周期期期期的的的的大大大大小小小小、随随随随时时时时间变化速率的快慢、幅度的大小等等。间变化速率的快慢、幅度的大小等等。间变化速率的快慢、幅度的大小等等。间变化速率的快慢、幅度的大小等等。2.2.2.2.频率特性频率特性频率特性频率特性 频频频频率率率率特特特特性性性性：一一一一个个个个复复复复杂杂杂杂信信信信号号号号可可可可以以以以分分分分解解解解成成成成许许许许多多多多不不不不同同同同频频频频率率率率的的的的正正正正弦弦弦弦分分分分量量量量，将将将将各各各各个个个个正正正正弦弦弦弦分分分分量量量量的的的的幅幅幅幅度度度度和和和和相相相相位位位位分分分分别别别别按按按按频频频频率率率率高高高
4、高低低低低依依依依次次次次排列就成为频谱。排列就成为频谱。排列就成为频谱。排列就成为频谱。3.3.3.3.信号的空间分布结构信号的空间分布结构信号的空间分布结构信号的空间分布结构 许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性例例例例如如如如描描描描述述述述大大大大气气气气压压压压随随随随海海海海拔拔拔拔高高高高度度度度变变变变化化化化的的的的信信信信号号号号，其其其其自自自自变变变变量量量量表表表表示示示示海海海海拔拔拔拔高高高高度度度度；描描描描述述述述飞飞飞飞机机机机
5、机机机机翼翼翼翼上上上上应应应应变变变变分分分分布布布布的的的的信信信信号号号号，其其其其自自自自变变变变量量量量表示结构尺寸；表示结构尺寸；表示结构尺寸；表示结构尺寸；1 1. .4.14.1 电子测量的对象电子测量的对象信号与系统信号与系统 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页1 1. .4 4.1.1.2.2 系统的基本概念系统的基本概念 信号的产生、传输、处理、存储和再现都需要一定信号的产生、传输、处理、存储和再现都需要一定信号的产生、传输、处理、存储和再现都需要一定信号的产生、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。的物理装置，这种装置通
6、常就称为系统。的物理装置，这种装置通常就称为系统。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、相互作用的从一般意义讲，系统是由若干相互依赖、相互作用的从一般意义讲，系统是由若干相互依赖、相互作用的从一般意义讲，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。事物组合而成的具有特定功能的整体。事物组合而成的具有特定功能的整体。事物组合而成的具有特定功能的整体。1.1.1.1.系统的外部特性系统的外部特性系统的外部特性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。即系统的输入与输出之间的关系或系统的功能。即系统的输入与输出之间的关系或系统的功
7、能。即系统的输入与输出之间的关系或系统的功能。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第4页1 1. .4 4.1.1.2.2 系统的基本概念系统的基本概念（续）（续）（续）（续）2.2.2.2.系统的内部结构系统的内部结构系统的内部结构系统的内部结构测量系统的外部特性是由其内部参数也即系统本身的测量系统的外部特性是由其内部参数也即系统本身的测量系统的外部特性是由其内部参数也即系统本身的测量系统的外部特性是由其内部参数也即系统本身的固有属性决定。固有属性决定。固有属性决定。固有属性决定。系统模型指系统物理特性的数学抽象，即以数学表达系统模型指系统物理特性的数学抽象，即以数学表达系统模型
8、指系统物理特性的数学抽象，即以数学表达系统模型指系统物理特性的数学抽象，即以数学表达式或具有理想特性的符号组合图形来表征系统的输入式或具有理想特性的符号组合图形来表征系统的输入式或具有理想特性的符号组合图形来表征系统的输入式或具有理想特性的符号组合图形来表征系统的输入- - - -输出特性输出特性输出特性输出特性 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页1 1. .4 4. .2 2 静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量1.1.1.1.静态测量与动态测量的基本概念静态测量与动态测量的基本概念静态测量与动态测量的基本概念静态测量与动态测量的基本概念静静静静态态态态测测测测量量量
9、量：对对对对不不不不随随随随时时时时间间间间变变变变化化化化的的的的（静静静静止止止止的的的的）物物物物理理理理量量量量进进进进行行行行的测量的测量的测量的测量动态测量：对随时间不断变化的物理量进行的测量。动态测量：对随时间不断变化的物理量进行的测量。动态测量：对随时间不断变化的物理量进行的测量。动态测量：对随时间不断变化的物理量进行的测量。u在电子测量中常见的动态信号有两种：在电子测量中常见的动态信号有两种：在电子测量中常见的动态信号有两种：在电子测量中常见的动态信号有两种：幅值随时间变化的信号：幅值随时间变化的信号：幅值随时间变化的信号：幅值随时间变化的信号：指非周期性信号、幅值瞬变或跃变
10、信号指非周期性信号、幅值瞬变或跃变信号指非周期性信号、幅值瞬变或跃变信号指非周期性信号、幅值瞬变或跃变信号 ； 频率随时间变化的信号：频率随时间变化的信号：频率随时间变化的信号：频率随时间变化的信号： 指正弦波扫频信号或频率瞬变的周期性信号指正弦波扫频信号或频率瞬变的周期性信号指正弦波扫频信号或频率瞬变的周期性信号指正弦波扫频信号或频率瞬变的周期性信号 。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页1 1. .4 4. .2 2 静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量（续）（续）（续）（续）2.2.2.2.静态、稳态和动态测量的基本方法静态、稳态和动态测量的基本方法静态、稳态和动
11、态测量的基本方法静态、稳态和动态测量的基本方法静态（直流）测试技术静态（直流）测试技术静态（直流）测试技术静态（直流）测试技术测测测测量量量量原原原原理理理理、方方方方法法法法、手手手手段段段段最最最最简简简简单单单单，测测测测量量量量过过过过程程程程不不不不受受受受时时时时间间间间限限限限制制制制，测测测测量量量量系系系系统统统统的的的的输输输输出出出出与与与与输输输输入入入入二二二二者者者者之之之之间间间间有有有有着着着着简简简简单单单单的的的的一一一一一一一一对应的关系和理想的特性，而测量精度也最高。对应的关系和理想的特性，而测量精度也最高。对应的关系和理想的特性，而测量精度也最高。对应
12、的关系和理想的特性，而测量精度也最高。稳态（交流）测试技术：正弦测试技术稳态（交流）测试技术：正弦测试技术稳态（交流）测试技术：正弦测试技术稳态（交流）测试技术：正弦测试技术 用幅值随时间按正弦规律变化的电信号（最简单的周用幅值随时间按正弦规律变化的电信号（最简单的周用幅值随时间按正弦规律变化的电信号（最简单的周用幅值随时间按正弦规律变化的电信号（最简单的周期性信号）作被测系统的激励，然后观测在此激励下期性信号）作被测系统的激励，然后观测在此激励下期性信号）作被测系统的激励，然后观测在此激励下期性信号）作被测系统的激励，然后观测在此激励下的输出响应，以频率为变量对被测线性系统进行测量。的输出响
13、应，以频率为变量对被测线性系统进行测量。的输出响应，以频率为变量对被测线性系统进行测量。的输出响应，以频率为变量对被测线性系统进行测量。正弦测试技术可以测线性系统的稳态参数，线性系统正弦测试技术可以测线性系统的稳态参数，线性系统正弦测试技术可以测线性系统的稳态参数，线性系统正弦测试技术可以测线性系统的稳态参数，线性系统的稳态参量是指系统的阻抗、增益或损耗、相移、群的稳态参量是指系统的阻抗、增益或损耗、相移、群的稳态参量是指系统的阻抗、增益或损耗、相移、群的稳态参量是指系统的阻抗、增益或损耗、相移、群延迟和非线性失真度，以及这些参量随频率变化的情延迟和非线性失真度，以及这些参量随频率变化的情延迟
14、和非线性失真度，以及这些参量随频率变化的情延迟和非线性失真度，以及这些参量随频率变化的情况况况况 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页1 1. .4 4. .2 2 静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量动态（脉冲）测试技术，动态（脉冲）测试技术，动态（脉冲）测试技术，动态（脉冲）测试技术，自自自自然然然然界界界界存存存存在在在在大大大大量量量量瞬瞬瞬瞬变变变变冲冲冲冲激激激激的的的的物物物物理理理理现现现现象象象象，如如如如力力力力学学学学中中中中的的的的爆爆爆爆炸炸炸炸、冲冲冲冲击击击击、碰碰碰碰撞撞撞撞等等等等，电电电电学学学学中中中中的的的的放放放放电电电电、闪闪闪
15、闪电电电电、雷雷雷雷击击击击等等等等，对对对对这这这这类类类类随随随随时时时时间间间间瞬瞬瞬瞬变变变变对对对对象象象象进进进进行行行行测测测测量量量量，称称称称为为为为动动动动态态态态测测测测量量量量和和和和瞬瞬瞬瞬态测量。态测量。态测量。态测量。 瞬态测试技术有两种方式：瞬态测试技术有两种方式：瞬态测试技术有两种方式：瞬态测试技术有两种方式：一一一一种种种种是是是是测测测测量量量量有有有有源源源源量量量量（信信信信号号号号参参参参量量量量），测测测测量量量量幅幅幅幅值值值值随随随随时时时时间间间间呈呈呈呈非周期形变化（突变、瞬变）的电信号；非周期形变化（突变、瞬变）的电信号；非周期形变化（突
16、变、瞬变）的电信号；非周期形变化（突变、瞬变）的电信号；另另另另一一一一种种种种是是是是测测测测量量量量无无无无源源源源量量量量（系系系系统统统统或或或或元元元元器器器器件件件件参参参参量量量量），是是是是以以以以最最最最典典典典型型型型的的的的脉脉脉脉冲冲冲冲或或或或阶阶阶阶跃跃跃跃信信信信号号号号作作作作被被被被测测测测系系系系统统统统的的的的激激激激励励励励，观观观观察察察察系系系系统统统统的的的的输输输输出出出出响响响响应应应应（随随随随时时时时间间间间的的的的变变变变化化化化关关关关系系系系），即即即即研研研研究究究究被被被被测测测测系系系系统统统统的瞬态特性。的瞬态特性。的瞬态特性
17、。的瞬态特性。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页1 1. .4 4. .3 3 测试系统的静态特性测试系统的静态特性1 1 1 1. . . .4 4 4 4. . . .3.13.13.13.1 测试系统的静态特性和动态特性概述测试系统的静态特性和动态特性概述测试系统的静态特性和动态特性概述测试系统的静态特性和动态特性概述 测测测测量量量量系系系系统统统统的的的的基基基基本本本本特特特特性性性性可可可可由由由由其其其其输输输输入入入入、输输输输出出出出的的的的关关关关系系系系来来来来表表表表征征征征，它它它它是是是是测测测测量量量量系系系系统统统统所所所所呈呈呈呈现现现
18、现出出出出的的的的外外外外部部部部特特特特性性性性，并并并并由由由由其其其其内内内内部部部部参参参参数数数数也即系统本身的固有属性所决定。也即系统本身的固有属性所决定。也即系统本身的固有属性所决定。也即系统本身的固有属性所决定。 uu测量系统的基本特性可分为两类：测量系统的基本特性可分为两类：测量系统的基本特性可分为两类：测量系统的基本特性可分为两类：一一一一类类类类被被被被测测测测量量量量是是是是静静静静止止止止不不不不变变变变或或或或变变变变化化化化极极极极缓缓缓缓慢慢慢慢的的的的情情情情况况况况，此此此此时时时时工工工工作作作作在在在在静静静静止止止止状状状状态态态态下下下下的的的的测测
19、测测量量量量系系系系统统统统，其其其其输输输输入入入入与与与与输输输输出出出出量量量量间间间间的的的的函函函函数关系，称为测量系统的数关系，称为测量系统的数关系，称为测量系统的数关系，称为测量系统的静态特性静态特性静态特性静态特性；另另另另一一一一类类类类是是是是被被被被测测测测量量量量不不不不断断断断变变变变化化化化的的的的情情情情况况况况，此此此此时时时时，工工工工作作作作在在在在动动动动态态态态下下下下的的的的测测测测量量量量系系系系统统统统其其其其输输输输入入入入量量量量与与与与输输输输出出出出量量量量间间间间的的的的函函函函数数数数关关关关系系系系称称称称为为为为测测测测量系统的量系
20、统的量系统的量系统的动态特性动态特性动态特性动态特性。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标测量系统的静态特性指标测量系统的静态特性指标测量系统的静态特性指标1.1.1.1.静态特性的数学模型静态特性的数学模型静态特性的数学模型静态特性的数学模型非线性时：非线性时：非线性时：非线性时：获得静态特性的方法：获得静态特性的方法： 对一个测量系统进行标定或定期进行校准。对一个测量系统进行标定或定期进行校准。 非线性非线性电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标
21、（续）测量系统的静态特性指标（续）2.2.2.2.静态特性的基本参数静态特性的基本参数静态特性的基本参数静态特性的基本参数（1 1 1 1）零位（零点）零位（零点）零位（零点）零位（零点）u当输入量为零当输入量为零当输入量为零当输入量为零x=0x=0x=0x=0时，测量时，测量时，测量时，测量 系统的输出量不为零的数值系统的输出量不为零的数值系统的输出量不为零的数值系统的输出量不为零的数值u零位值为零位值为零位值为零位值为 u零零零零位位位位值值值值应应应应设设设设法法法法从从从从测测测测量量量量结结结结果果果果中中中中消消消消除除除除。例例例例如如如如可可可可以以以以通通通通过过过过测量系统
22、的调零机构或者由软件扣除。测量系统的调零机构或者由软件扣除。测量系统的调零机构或者由软件扣除。测量系统的调零机构或者由软件扣除。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（2 2 2 2）灵敏度）灵敏度）灵敏度）灵敏度是描述测量系统对输入量变化反应的能力。是描述测量系统对输入量变化反应的能力。是描述测量系统对输入量变化反应的能力。是描述测量系统对输入量变化反应的能力。灵敏度：灵敏度：灵敏度：灵敏度：当静态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度，且为一常数当静态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度
23、，且为一常数当静态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度，且为一常数当静态特性为一直线时，直线的斜率即为灵敏度，且为一常数 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）u多级测量系统的灵敏度多级测量系统的灵敏度多级测量系统的灵敏度多级测量系统的灵敏度若若若若测测测测量量量量系系系系统统统统是是是是由由由由灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度分分分分别别别别为为为为S S S S1 1 1 1，S S S S2 2 2 2，S S S S3 3 3 3等等等等多多多多个个个个相相相相互互互互独立的环节组成时，测
24、量系统的总灵敏度独立的环节组成时，测量系统的总灵敏度独立的环节组成时，测量系统的总灵敏度独立的环节组成时，测量系统的总灵敏度S S S S为为为为电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）u（3 3 3 3）分辨力）分辨力）分辨力）分辨力又称灵敏度阈，它表征又称灵敏度阈，它表征又称灵敏度阈，它表征又称灵敏度阈，它表征测量系统有效辨别输入量的最小测量系统有效辨别输入量的最小测量系统有效辨别输入量的最小测量系统有效辨别输入量的最小变化量的能力。变化量的能力。变化量的能力。变化量的能力。对模拟式测量
25、系统，其分辨力一般为最小分度值的对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的1/21/21/21/21/51/51/51/5。对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个分
26、度值。分度值。分度值。分度值。对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应该小该小该小该小. . . . 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）u（4 4 4 4）测量范围、量程）测量范围、量程）测量范围、量程）测量范围、量程测测测测量量量量范范范范围围围围测测测测量量量量系系系系统统统统所所所所能能能能测测测测量量量量到到到到的的的的最最最最
27、小小小小被被被被测测测测量量量量（输输输输入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。入量）与最大被测量（输入量）之间的范围。量量量量程程程程测测测测量量量量系系系系统统统统在在在在某某某某一一一一测测测测量量量量设设设设置置置置下下下下，能能能能测测测测到到到到的的的的被被被被测测测测量的上限值与下限值之差的模即称为量程。量的上限值与下限值之差的模即称为量程。量的上限值与下限值之差的模即称为量程。量的上限值与下限值之差的模即称为量程。例如一温度测量系统的测量范围是例如一温度测量系统的测量范围是例如一温度测量系统的测量
28、范围是例如一温度测量系统的测量范围是60606060+120+120+120+1200 0 0 0C C C C，那么它，那么它，那么它，那么它的量程为的量程为的量程为的量程为1801801801800 0 0 0C C C C 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）3.3.3.3.静态特性的质量指标静态特性的质量指标静态特性的质量指标静态特性的质量指标（1 1 1 1）迟滞）迟滞）迟滞）迟滞亦亦亦亦称称称称“滞滞滞滞后后后后”或或或或“回回回回差差差差”，表表表表征征征征测测测测量量量量
29、系系系系统统统统在在在在全全全全量量量量程程程程范范范范围围围围内内内内，输输输输入入入入量量量量由由由由小小小小到到到到大大大大（正正正正行行行行程程程程）或或或或由由由由大大大大小小小小到到到到（反反反反行行行行程程程程）两两两两者者者者静静静静态特性不一致的程度。态特性不一致的程度。态特性不一致的程度。态特性不一致的程度。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（2 2 2 2）重复性）重复性）重复性）重复性uu表表表表征征征征测测测测量量量量系系系系统统统统输输输输入入入入量量量量按
30、按按按同同同同一一一一方方方方向向向向作作作作全全全全量量量量程程程程连连连连续续续续多多多多次次次次变变变变动动动动时时时时，静态特性不一致的程度静态特性不一致的程度静态特性不一致的程度静态特性不一致的程度uu重重重重复复复复性性性性是是是是指指指指标标标标定定定定值值值值的的的的分分分分散散散散性性性性，是是是是一一一一种种种种随随随随机机机机误误误误差差差差，可可可可以以以以根根根根据据据据标准偏差来计算标准偏差来计算标准偏差来计算标准偏差来计算 S S S S子样标准偏差；子样标准偏差；子样标准偏差；子样标准偏差； K K K K置信因子。置信因子。置信因子。置信因子。电子测量原理电子
31、测量原理电子测量原理电子测量原理第17页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）u（3 3 3 3）线性度）线性度）线性度）线性度测量系统的输出测量系统的输出测量系统的输出测量系统的输出输入关系应当具有直线特性，输入关系应当具有直线特性，输入关系应当具有直线特性，输入关系应当具有直线特性，线线线线性性性性度度度度（又又又又称称称称非非非非线线线线性性性性误误误误差差差差）说说说说明明明明输输输输出出出出量量量量与与与与输输输输入入入入量量量量的的的的实实实实际关系曲线偏离其拟合直线的程度际关系曲线偏离其拟合直线的程度际关系曲线偏离其拟合直线的程度
32、际关系曲线偏离其拟合直线的程度选定的拟合直线不同，计算选定的拟合直线不同，计算选定的拟合直线不同，计算选定的拟合直线不同，计算所得的线性度数值也就不同所得的线性度数值也就不同所得的线性度数值也就不同所得的线性度数值也就不同 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（4 4 4 4）精确度）精确度）精确度）精确度 测测测测量量量量系系系系统统统统的的的的精精精精确确确确度度度度，俗俗俗俗称称称称精精精精度度度度，衡衡衡衡量量量量测测测测量量量量结结结结果果果果偏偏偏偏离离离离被测量真值多少的指
33、标。被测量真值多少的指标。被测量真值多少的指标。被测量真值多少的指标。（5 5 5 5）可靠性）可靠性）可靠性）可靠性uu平平平平均均均均无无无无故故故故障障障障时时时时间间间间MTBFMTBFMTBFMTBF在在在在标标标标准准准准工工工工作作作作条条条条件件件件下下下下不不不不间间间间断断断断地地地地工工工工作作作作，直直直直到到到到发发发发生生生生故故故故障障障障而而而而失失失失去去去去工工工工作作作作能能能能力力力力的的的的时时时时间间间间称称称称作作作作为为为为无无无无故故故故障时间。障时间。障时间。障时间。uu可可可可信信信信任任任任概概概概率率率率P P P P表表表表示示示示仪
34、仪仪仪表表表表误误误误差差差差在在在在给给给给定定定定时时时时间间间间内内内内仍仍仍仍然然然然保保保保持在技术条件规定限度以内的概率。持在技术条件规定限度以内的概率。持在技术条件规定限度以内的概率。持在技术条件规定限度以内的概率。uu故障率或失效率故障率或失效率故障率或失效率故障率或失效率平均无故障时间平均无故障时间平均无故障时间平均无故障时间MTBFFMTBFFMTBFFMTBFF的倒数。的倒数。的倒数。的倒数。uu有效度或可用度有效度或可用度有效度或可用度有效度或可用度 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量
35、系统的静态特性指标（续）（6 6 6 6）稳定性和影响系数）稳定性和影响系数）稳定性和影响系数）稳定性和影响系数uu稳稳稳稳定定定定性性性性稳稳稳稳定定定定性性性性是是是是指指指指在在在在规规规规定定定定工工工工作作作作条条条条件件件件范范范范围围围围之之之之内内内内，在在在在规规规规定定定定时间内系统或仪器性能保持不变的能力。时间内系统或仪器性能保持不变的能力。时间内系统或仪器性能保持不变的能力。时间内系统或仪器性能保持不变的能力。uu影响系数影响系数影响系数影响系数指示值变化与影响量变化量的比值指示值变化与影响量变化量的比值指示值变化与影响量变化量的比值指示值变化与影响量变化量的比值一一一
36、一般般般般仪仪仪仪器器器器都都都都有有有有给给给给定定定定的的的的标标标标准准准准工工工工作作作作条条条条件件件件，例例例例如如如如环环环环境境境境温温温温度度度度20202020o o o oC C C C、相对湿度相对湿度相对湿度相对湿度60%60%60%60%、大气压力、大气压力、大气压力、大气压力10110110110133kPa33kPa33kPa33kPa、电源电压、电源电压、电源电压、电源电压220V220V220V220V等。等。等。等。又又又又规规规规定定定定一一一一个个个个标标标标准准准准工工工工作作作作条条条条件件件件的的的的允允允允许许许许变变变变化化化化范范范范围围围
37、围：环环环环境境境境温温温温度度度度(202)(202)(202)(202)o o o oC C C C、相对湿度、相对湿度、相对湿度、相对湿度6060606015151515、电源电压、电源电压、电源电压、电源电压(2205)V(2205)V(2205)V(2205)V等。等。等。等。如电源电压变化如电源电压变化如电源电压变化如电源电压变化10101010引起示值变化引起示值变化引起示值变化引起示值变化1 1 1 1( ( ( (相对误差相对误差相对误差相对误差) ) ) )； 温度变化温度变化温度变化温度变化1 1 1 1o o o oC C C C引起示值变化引起示值变化引起示值变化引起
38、示值变化3.1103.1103.1103.110-3-3-3-3( ( ( (引用误差引用误差引用误差引用误差) ) ) )电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页1 1. .4 4. .3 3 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）(7)(7)(7)(7)输入电阻与输出电阻输入电阻与输出电阻输入电阻与输出电阻输入电阻与输出电阻u输入电阻与输出电阻值对于组成测量系统的各环输入电阻与输出电阻值对于组成测量系统的各环输入电阻与输出电阻值对于组成测量系统的各环输入电阻与输出电阻值对于组成测量系统的各环节而言甚为重要。节而言甚为重要。节而言甚为重要。节而言甚为重要。u
39、前一环节的输出电阻前一环节的输出电阻前一环节的输出电阻前一环节的输出电阻R R R R01010101相当于后面环节的信号源相当于后面环节的信号源相当于后面环节的信号源相当于后面环节的信号源内阻，所以内阻，所以内阻，所以内阻，所以输出电阻理想值应为零输出电阻理想值应为零输出电阻理想值应为零输出电阻理想值应为零。u后一环节的输入电阻后一环节的输入电阻后一环节的输入电阻后一环节的输入电阻R R R Ri i i i2 2 2 2相当于前面环节的负载；相当于前面环节的负载；相当于前面环节的负载；相当于前面环节的负载；输入电阻理想值为无穷大输入电阻理想值为无穷大输入电阻理想值为无穷大输入电阻理想值为无
40、穷大。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第21页1 1. .4 4. .4 4 测量系统的动态特性测量系统的动态特性测量系统的动态特性测量系统的动态特性1 1.4.4.4.14.1 测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述数学模型数学模型数学模型数学模型uu测量系统的特性用数学模型来描述，主要有三种形式：测量系统的特性用数学模型来描述，主要有三种形式：测量系统的特性用数学模型来描述，主要有三种形式：测量系统的特性用数学模型来描述，主要有三种形式： 时域中的微分方程；时域中的微分方程；时域中的微分方程；时域中的微分方程； 复频域中的传
41、递函数；复频域中的传递函数；复频域中的传递函数；复频域中的传递函数； 频域中的频率特性。频域中的频率特性。频域中的频率特性。频域中的频率特性。uu1.1.1.1.微分方程微分方程微分方程微分方程电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页1 1.4.4.4.14.1 测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述数学模型（续）数学模型（续）数学模型（续）数学模型（续）2.2.2.2.传递函数传递函数传递函数传递函数传传传传递递递递函函函函数数数数其其其其表表表表达达达达式式式式为为为为在在在在初初初初始始始始条条条条件件件件为为为为零零零零
42、时时时时，系系系系统统统统输输输输出出出出量量量量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。3.3.3.3.频率响应函数频率响应函数频率响应函数频率响应函数 uu对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变换对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变换对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变换对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变换电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页1 1.4.4.4.14.1 测试系统动态特性的描述测试系统动态特性的描述测试系
43、统动态特性的描述测试系统动态特性的描述数学模型（续）数学模型（续）数学模型（续）数学模型（续）u（1 1 1 1）幅频特性和相频特性）幅频特性和相频特性）幅频特性和相频特性）幅频特性和相频特性幅幅幅幅频频频频特特特特性性性性当当当当输输输输入入入入正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号的的的的频频频频率率率率改改改改变变变变时时时时，输输输输出出出出、输入正弦信号的振幅之比随频率的变化输入正弦信号的振幅之比随频率的变化输入正弦信号的振幅之比随频率的变化输入正弦信号的振幅之比随频率的变化相相相相频频频频特特特特性性性性输输输输出出出出、输输输输入入入入正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号的的的的相相相相位
44、位位位差差差差随随随随频频频频率率率率的的的的变化变化变化变化电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页测试系统的动态数学模型和动态特性（续）测试系统的动态数学模型和动态特性（续）测试系统的动态数学模型和动态特性（续）测试系统的动态数学模型和动态特性（续）u常见测量系统的数学模型常见测量系统的数学模型常见测量系统的数学模型常见测量系统的数学模型幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性： 时间常数时间常数电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页测试系统的动态数学模型和动态特性（续）测试系统的动态数学模型和动态特性（续）测试系统的动态数学模型和动态特性（续）测试系统的动
45、态数学模型和动态特性（续）一阶系统的阶跃响应特性与特性参数一阶系统的阶跃响应特性与特性参数一阶系统的阶跃响应特性与特性参数一阶系统的阶跃响应特性与特性参数 当系统输入阶跃信号当系统输入阶跃信号当系统输入阶跃信号当系统输入阶跃信号x(t)x(t)x(t)x(t)时时时时, , , ,响应为响应为响应为响应为y(t) y(t) y(t) y(t) 0.95A电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第26页本章小结本章小结uu测量是测量主体通过比较的方法，对被测对象取得定量信测量是测量主体通过比较的方法，对被测对象取得定量信测量是测量主体通过比较的方法，对被测对象取得定量信测量是测量主体通过
46、比较的方法，对被测对象取得定量信息（即量值）的实验过程，是人类获取信息的基本手段，息（即量值）的实验过程，是人类获取信息的基本手段，息（即量值）的实验过程，是人类获取信息的基本手段，息（即量值）的实验过程，是人类获取信息的基本手段，是认识客观世界的主要工具。是认识客观世界的主要工具。是认识客观世界的主要工具。是认识客观世界的主要工具。uu计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量。它具计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量。它具计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量。它具计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量。它具有统一性、准确性和法制性的三个主要特征。有统一性、准确性和法
47、制性的三个主要特征。有统一性、准确性和法制性的三个主要特征。有统一性、准确性和法制性的三个主要特征。uu电子测量方法的选择直接关系到测量结果的可信赖程度。电子测量方法的选择直接关系到测量结果的可信赖程度。电子测量方法的选择直接关系到测量结果的可信赖程度。电子测量方法的选择直接关系到测量结果的可信赖程度。uu测量是研究信息获取的科学，它包括信息的感知和识别。测量是研究信息获取的科学，它包括信息的感知和识别。测量是研究信息获取的科学，它包括信息的感知和识别。测量是研究信息获取的科学，它包括信息的感知和识别。 uu电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标。电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标。电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标。电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标。
