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1、2.1 电子测量的基本概念电子测量的基本概念2.1.1 2.1.1 电子测量的意义电子测量的意义20202020世纪世纪世纪世纪30303030年代，便开始了测量科学与电子科学的结合，年代，便开始了测量科学与电子科学的结合，年代，便开始了测量科学与电子科学的结合，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产生了电子测量技术产生了电子测量技术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处理信息最有效、最成功的是电子科学技术处理信息最有效、最成功的是电子科学技术处理信息最有效、最成功的是电子科学技术 具有极快的速度具有极快的速度具有极快的速度具有极快的速度 具有极精细
2、的分辨能力，很宽的作用范围。具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。 极有利于信息传递极有利于信息传递极有利于信息传递极有利于信息传递 极为灵活的变换技术。极为灵活的变换技术。极为灵活的变换技术。极为灵活的变换技术。 巨大的信息处理能力巨大的信息处理能力巨大的信息处理能力巨大的信息处理能力 2.1.2 电子测量的特点电子测量的特点（1 1 1 1）测量频率范围宽）测量频率范围宽）测量频率范围宽）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流。被测信号的频率范围除测量直流。被测信号的频率范围除测量直流。被测信号的频率范围除测
3、量直流外，测量交流信号的频率范围低至外，测量交流信号的频率范围低至外，测量交流信号的频率范围低至外，测量交流信号的频率范围低至10101010-6-6-6-6HzHzHzHz以下，高至以下，高至以下，高至以下，高至THzTHzTHzTHz（1THz=101THz=101THz=101THz=1012121212HzHzHzHz）（2 2 2 2）量程范围宽）量程范围宽）量程范围宽）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏。如数字万用表对电压测量由纳伏。如数字万用表对电压测量由纳伏。如数字万用表对电压测量由纳伏（nVnVnVnV）级至千伏（）级至千伏（）级至千伏（）级至千伏（kVkVkVkV）级
4、电压，量程达）级电压，量程达）级电压，量程达）级电压，量程达12121212个数量级个数量级个数量级个数量级 （3 3 3 3）测量准确度高）测量准确度高）测量准确度高）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时。例如，用电子测量方法对频率和时。例如，用电子测量方法对频率和时。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，间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准，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可以使测量准确度达到可以使测量准确度达到可以使测量准确度达到10101010-
5、13-13-13-1310101010-14-14-14-14的数量级。的数量级。的数量级。的数量级。（4 4 4 4）测量速度快）测量速度快）测量速度快）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁。因为电子测量是通过电子运动和电磁。因为电子测量是通过电子运动和电磁。因为电子测量是通过电子运动和电磁波传播进行工作波传播进行工作波传播进行工作波传播进行工作 （5 5 5 5）易于实现遥测）易于实现遥测）易于实现遥测）易于实现遥测 （6 6 6 6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化）易于实现测量过程的自动
6、化和测量仪器智能化2.1.3 2.1.3 电子测量的内容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从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术从广义上说，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为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依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，对电量和据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和据，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。非电量进行的测量。非电量进行的测
7、量。非电量进行的测量。从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电从狭义上讲，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。子学中有关的电量所进行的测量。子学中有关的电量所进行的测量。子学中有关的电量所进行的测量。 2.1.3 2.1.3 电子测量的内容电子测量的内容（续）（续）（续）（续）u电子测量的内容是：电子测量的内容是：电子测量的内容是：电子测量的内容是：（1 1 1 1）按具体的测量对象来分类按具体的测量对象来分类按具体的测量对象来分类按具体的测量对象来分类，包括下列电参数的测量，包括下列电参数的
8、测量，包括下列电参数的测量，包括下列电参数的测量电电电电能能能能量量量量的的的的测测测测量量量量 包包包包括括括括各各各各种种种种频频频频率率率率及及及及波波波波形形形形下下下下的的的的电电电电压压压压、电电电电流流流流、功率、电场强度等的测量。功率、电场强度等的测量。功率、电场强度等的测量。功率、电场强度等的测量。电电电电路路路路参参参参数数数数的的的的测测测测量量量量 包包包包括括括括电电电电阻阻阻阻、电电电电感感感感、电电电电容容容容、阻阻阻阻抗抗抗抗、品品品品质因数、电子器件参数等的测量。质因数、电子器件参数等的测量。质因数、电子器件参数等的测量。质因数、电子器件参数等的测量。电电电电
9、信信信信号号号号特特特特征征征征的的的的测测测测量量量量 包包包包括括括括信信信信号号号号、频频频频率率率率、周周周周期期期期、时时时时间间间间、相相相相位位位位、调调调调幅幅幅幅度度度度、调调调调频频频频指指指指数数数数、失失失失真真真真度度度度、噪噪噪噪音音音音以以以以及及及及数数数数字字字字信信信信号号号号的逻辑状态等的测量。的逻辑状态等的测量。的逻辑状态等的测量。的逻辑状态等的测量。电电电电子子子子设设设设备备备备性性性性能能能能的的的的测测测测量量量量 包包包包括括括括放放放放大大大大倍倍倍倍数数数数、衰衰衰衰减减减减、灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、频率特性、通频带、噪声系数的测量。频率
10、特性、通频带、噪声系数的测量。频率特性、通频带、噪声系数的测量。频率特性、通频带、噪声系数的测量。特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线的的的的测测测测量量量量 包包包包括括括括幅幅幅幅频频频频特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线、晶晶晶晶体体体体管管管管特特特特性性性性曲曲曲曲线等的测量和显示。线等的测量和显示。线等的测量和显示。线等的测量和显示。2.1.3 2.1.3 电子测量的内容电子测量的内容（续）（续）（续）（续）u（2 2 2 2）按按按按基基基基本本本本的的的的测测测测量量量量对对对对象象象象来来来来看看看看，电电电电子子子子测测测测量量量量是是是是对对对对电信号和电系统的测量：电信号和电
11、系统的测量：电信号和电系统的测量：电信号和电系统的测量：u电子测量的电子测量的电子测量的电子测量的基本对象是未知基本对象是未知基本对象是未知基本对象是未知的信号与系统的信号与系统的信号与系统的信号与系统 u电子测量的电子测量的电子测量的电子测量的基本工具是已知基本工具是已知基本工具是已知基本工具是已知的信号与系统的信号与系统的信号与系统的信号与系统 u电子测量的电子测量的电子测量的电子测量的基本工作机理基本工作机理基本工作机理基本工作机理是信号与系统的相是信号与系统的相是信号与系统的相是信号与系统的相互作用互作用互作用互作用2.2 2.2 电子测量的对象电子测量的对象信号与系统信号与系统 2.
12、2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 信号的基本概念信号的基本概念信号的基本概念信号的基本概念u测量的目的是获取被测对象的信息，信息描述测量的目的是获取被测对象的信息，信息描述测量的目的是获取被测对象的信息，信息描述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。了被测对象的状态及其变化方式。了被测对象的状态及其变化方式。了被测对象的状态及其变化方式。u信号就是信息的某种物理表现方式，信号是信信号就是信息的某种物理表现方式，信号是信信号就是信息的某种物理表现方式，信号是信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。息的载体，是物质，具备能量。
13、息的载体，是物质，具备能量。息的载体，是物质，具备能量。 u同一个信息可以用不同的信号来运载，反之，同一个信息可以用不同的信号来运载，反之，同一个信息可以用不同的信号来运载，反之，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。同一种信号也可以运载不同的信息。同一种信号也可以运载不同的信息。同一种信号也可以运载不同的信息。2.2.1 2.2.1 被测对象被测对象信号与系统的特点及分类信号与系统的特点及分类信号的特点是：信号的特点是：信号的特点是：信号的特点是：u信信信信号号号号是是是是用用用用变变变变化化化化着着着着的的的的物物物物理理理理量量量量来来来来表表表表示示示
14、示信信信信息息息息的的的的一一一一种种种种函函函函数；数；数；数；u信信信信号号号号中中中中包包包包含含含含着着着着信信信信息息息息，它它它它是是是是信信信信息息息息的的的的载载载载体体体体，具具具具有有有有能能能能量量量量（有有有有能能能能源源源源）。被被被被测测测测对对对对象象象象的的的的信信信信息息息息感感感感知知知知阶阶阶阶段段段段的的的的任任任任务务务务，是要把信息变换成信号；是要把信息变换成信号；是要把信息变换成信号；是要把信息变换成信号；u信信信信号号号号不不不不是是是是信信信信息息息息本本本本身身身身，必必必必须须须须对对对对信信信信号号号号进进进进行行行行测测测测量量量量后后
15、后后，才才才才能能能能从从从从信信信信号号号号中中中中提提提提取取取取出出出出信信信信息息息息，这这这这是是是是电电电电子子子子测测测测量量量量的的的的根根根根本本本本目的。目的。目的。目的。2.2.2 2.2.2 信号的分类信号的分类1.1.1.1.确定性信号和非确定性信号确定性信号和非确定性信号确定性信号和非确定性信号确定性信号和非确定性信号电电电电子子子子测测测测量量量量中中中中被被被被测测测测信信信信号号号号大大大大多多多多是是是是时时时时间间间间的的的的函函函函数数数数x x x x( ( ( (t t t t) ) ) )，按按按按其其其其性质不同可分类如下：性质不同可分类如下：性
16、质不同可分类如下：性质不同可分类如下：确确确确定定定定性性性性信信信信号号号号：在在在在相相相相同同同同试试试试验验验验条条条条件件件件下下下下，能能能能够够够够重重重重复复复复实实实实现现现现的的的的信信信信号号号号。确确确确定定定定性性性性信信信信号号号号又又又又分分分分为为为为：恒恒恒恒定定定定（直直直直流流流流）信信信信号号号号；周周周周期期期期信信信信号号号号（简简简简谐谐谐谐周周周周期期期期信信信信号号号号和和和和复复复复杂杂杂杂周周周周期期期期信信信信号号号号）；非非非非周周周周期期期期信信信信号号号号（准周期信号和瞬变冲激信号）；（准周期信号和瞬变冲激信号）；（准周期信号和瞬变
17、冲激信号）；（准周期信号和瞬变冲激信号）；非非非非确确确确定定定定性性性性（随随随随机机机机）信信信信号号号号：在在在在相相相相同同同同试试试试验验验验条条条条件件件件下下下下，不不不不能能能能够够够够重重重重复复复复实实实实现现现现的的的的信信信信号号号号。随随随随机机机机信信信信号号号号又又又又分分分分为为为为：平平平平稳稳稳稳随随随随机机机机信信信信号号号号；非平稳随机信号。非平稳随机信号。非平稳随机信号。非平稳随机信号。2.2.2 2.2.2 信号的分类信号的分类（续）（续）（续）（续）u2.2.2.2.周期性信号与非周期性信号周期性信号与非周期性信号周期性信号与非周期性信号周期性信号
18、与非周期性信号 u3.3.3.3.连续信号与离散信号连续信号与离散信号连续信号与离散信号连续信号与离散信号 2.2.2 2.2.2 信号的分类信号的分类（续）（续）（续）（续）4.4.4.4.时限信号和频限信号时限信号和频限信号时限信号和频限信号时限信号和频限信号u时时时时限限限限信信信信号号号号是是是是指指指指信信信信号号号号在在在在时时时时间间间间的的的的有有有有限限限限区区区区间间间间（t t t t1 1 1 1，t t t t2 2 2 2）内内内内有有有有定定定定义义义义、在在在在区区区区间间间间之之之之外外外外信信信信号号号号值值值值恒恒恒恒等等等等于于于于零零零零的的的的信信信
19、信号号号号，称为时域有限信号。称为时域有限信号。称为时域有限信号。称为时域有限信号。例例例例如如如如，矩矩矩矩形形形形脉脉脉脉冲冲冲冲、正正正正弦弦弦弦脉脉脉脉冲冲冲冲等等等等。而而而而周周周周期期期期信信信信号号号号、指指指指数数数数信信信信号、随机信号等，则为时域无限信号。号、随机信号等，则为时域无限信号。号、随机信号等，则为时域无限信号。号、随机信号等，则为时域无限信号。u频频频频限限限限信信信信号号号号是是是是指指指指在在在在频频频频率率率率域域域域内内内内只只只只占占占占据据据据有有有有限限限限的的的的带带带带宽宽宽宽（f f f f1 1 1 1f f f f2 2 2 2）、在在
20、在在这这这这一一一一带带带带宽宽宽宽之之之之外外外外信信信信号号号号值值值值恒恒恒恒等等等等于于于于零零零零的的的的信信信信号号号号，称为频域有限信号。称为频域有限信号。称为频域有限信号。称为频域有限信号。2.2.2 2.2.2 信号的分类信号的分类（续）（续）（续）（续）（5 5 5 5）信号的时间特性和频率特性）信号的时间特性和频率特性）信号的时间特性和频率特性）信号的时间特性和频率特性uu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
21、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。uu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，即即即即具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的频频频频率率率率成成成成分分分分
22、。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高低低低低依依依依次次次次排排排排列列列列就就就就成成成成为为为为频频频频谱谱谱谱。信信信信号号号号的的的的频频频频谱谱谱谱包包包包含了信号的全部信息。含了信号的全部信息。含了信号的全部信息。含了信号的全部信息。（6 6 6 6）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
23、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；2.2.3 2.2.3 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
24、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
25、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能。即系统的输入与输出之间的关系或系统的功能。2.2.3 2.2.3 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
26、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 2.2.4 2.2.4 被测系统的分类被测系统的分类1.1.1.1.单输入单输入单输入单输入/ / / /输出与多输入输出与多输入输出与多输入输出与多输入/ / / /输出系统输出系统输出系统输出系统 2.2.
27、2.2.线性系统与非线性系统线性系统与非线性系统线性系统与非线性系统线性系统与非线性系统 线性系统满足两个基本条件：线性系统满足两个基本条件：线性系统满足两个基本条件：线性系统满足两个基本条件： 叠加原理。叠加原理。叠加原理。叠加原理。 系统的响应与输入信号的作用无关。系统的响应与输入信号的作用无关。系统的响应与输入信号的作用无关。系统的响应与输入信号的作用无关。线性系统对任意输入的响应都可用傅氏变换表示。线性系统对任意输入的响应都可用傅氏变换表示。线性系统对任意输入的响应都可用傅氏变换表示。线性系统对任意输入的响应都可用傅氏变换表示。输出信号的频谱函数为输出信号的频谱函数为输出信号的频谱函数
28、为输出信号的频谱函数为 uu线线线线性性性性系系系系统统统统具具具具有有有有频频频频率率率率保保保保持持持持性性性性。测测测测量量量量、分分分分析析析析或或或或比比比比较较较较线线线线性性性性系系系系统统统统在在在在正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号激激激激励励励励下下下下的的的的响响响响应应应应，就就就就可可可可以以以以对对对对系系系系统统统统的的的的各各各各种种种种电电电电气气气气特特特特性性性性作作作作出全面的评价出全面的评价出全面的评价出全面的评价2.2.4 2.2.4 被测系统的分类被测系统的分类（续）（续）（续）（续） 3.3.3.3.即时系统与动态系统即时系统与动态系统即时系统与动
29、态系统即时系统与动态系统即即即即时时时时系系系系统统统统（瞬瞬瞬瞬时时时时系系系系统统统统或或或或无无无无记记记记忆忆忆忆系系系系统统统统）：系系系系统统统统在在在在任任任任何何何何时刻时刻时刻时刻t t t t的输出都只与该时刻的输入有关；的输出都只与该时刻的输入有关；的输出都只与该时刻的输入有关；的输出都只与该时刻的输入有关；动动动动态态态态系系系系统统统统（存存存存储储储储系系系系统统统统或或或或有有有有记记记记忆忆忆忆系系系系统统统统）：在在在在时时时时刻刻刻刻t t t t的的的的输输输输出出出出不不不不仅仅仅仅与与与与该该该该时时时时刻刻刻刻的的的的输输输输入入入入有有有有关关关关
30、，而而而而且且且且还还还还与与与与该该该该时时时时刻刻刻刻以以以以前前前前或或或或以以以以后后后后的的的的输输输输入入入入有有有有关关关关。记记记记忆忆忆忆系系系系统统统统的的的的输输输输入入入入输输输输出出出出关关关关系系系系是是是是一一一一般是微分或差分方程般是微分或差分方程般是微分或差分方程般是微分或差分方程 。4.4.4.4.模拟系统与数字系统模拟系统与数字系统模拟系统与数字系统模拟系统与数字系统 模拟系统是分析和处理模拟信号的系统，模拟系统是分析和处理模拟信号的系统，模拟系统是分析和处理模拟信号的系统，模拟系统是分析和处理模拟信号的系统，数字系统是分析和处理脉冲与数字信号的系统。数字
31、系统是分析和处理脉冲与数字信号的系统。数字系统是分析和处理脉冲与数字信号的系统。数字系统是分析和处理脉冲与数字信号的系统。 2.2.5 2.2.5 系统的可测性与可控性系统的可测性与可控性u系统可观测系统可观测系统可观测系统可观测系统的属性（事物内部自身运动系统的属性（事物内部自身运动系统的属性（事物内部自身运动系统的属性（事物内部自身运动的表现）能通过周围环境表现出来，也就是说，的表现）能通过周围环境表现出来，也就是说，的表现）能通过周围环境表现出来，也就是说，的表现）能通过周围环境表现出来，也就是说，能通过外部世界观测到。能通过外部世界观测到。能通过外部世界观测到。能通过外部世界观测到。u
32、系统是可控系统是可控系统是可控系统是可控系统（事物内部运动）能接收周系统（事物内部运动）能接收周系统（事物内部运动）能接收周系统（事物内部运动）能接收周围环境的影响，变更系统的运动状态。围环境的影响，变更系统的运动状态。围环境的影响，变更系统的运动状态。围环境的影响，变更系统的运动状态。2.3 2.3 测量方法的分类概述测量方法的分类概述2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 直接测量与间接测量直接测量与间接测量直接测量与间接测量直接测量与间接测量（1 1 1 1）直直直直接接接接测测测测量量量量用用用用已已已已标标标标定定定定的的的的仪仪仪仪器器器器，直直直直接接接接地地地地测测测测
33、量量量量出出出出某某某某一一一一待待待待测测测测未未未未知量的量值。知量的量值。知量的量值。知量的量值。（2 2 2 2）间间间间接接接接测测测测量量量量对对对对与与与与未未未未知知知知待待待待测测测测量量量量y y y y有有有有确确确确切切切切函函函函数数数数关关关关系系系系的的的的其其其其他他他他变变变变量量量量x x x x（或或或或n n n n个个个个变变变变量量量量）进进进进行行行行直直直直接接接接测测测测量量量量，然然然然后后后后再再再再通通通通过过过过函函函函数数数数 ，计算出待测量，计算出待测量，计算出待测量，计算出待测量y y y y。（3 3 3 3）组合测量）组合测量
34、）组合测量）组合测量 2.3.2 2.3.2 有源参量与无源参量的测量有源参量与无源参量的测量被测对象可按有源量或无源量划分为两大类被测对象可按有源量或无源量划分为两大类被测对象可按有源量或无源量划分为两大类被测对象可按有源量或无源量划分为两大类 1. 1. 1. 1. 有源量的测量有源量的测量有源量的测量有源量的测量2. 2. 2. 2. 无源量的测量无源量的测量无源量的测量无源量的测量 2.3.2 2.3.2 有源参量与无源参量的测量有源参量与无源参量的测量（续）（续）（续）（续） 3. 3. 3. 3. 电子测量仪器的功能结构电子测量仪器的功能结构电子测量仪器的功能结构电子测量仪器的功能
35、结构 被测对象的有源与无源特性决定了测量系统的组成方法和被测对象的有源与无源特性决定了测量系统的组成方法和被测对象的有源与无源特性决定了测量系统的组成方法和被测对象的有源与无源特性决定了测量系统的组成方法和功能结构功能结构功能结构功能结构 uu信信信信号号号号特特特特性性性性参参参参量量量量为为为为常常常常见见见见的的的的有有有有源源源源量量量量，主主主主要要要要包包包包含含含含信信信信号号号号的的的的电电电电压压压压与与与与功功功功率、频率与波长、周期与时间、波形与频谱等；率、频率与波长、周期与时间、波形与频谱等；率、频率与波长、周期与时间、波形与频谱等；率、频率与波长、周期与时间、波形与频
36、谱等；电电电电压压压压表表表表、电电电电流流流流表表表表、功功功功率率率率计计计计、频频频频率率率率计计计计、示示示示波波波波器器器器、频频频频谱谱谱谱仪仪仪仪、逻逻逻逻辑辑辑辑分析仪等仪器不含激励信号源分析仪等仪器不含激励信号源分析仪等仪器不含激励信号源分析仪等仪器不含激励信号源uu系系系系统统统统特特特特性性性性参参参参数数数数为为为为常常常常见见见见的的的的无无无无源源源源量量量量，包包包包括括括括集集集集总总总总与与与与分分分分布布布布参参参参数数数数系系系系统统统统的的的的特特特特性性性性，例例例例如如如如，电电电电阻阻阻阻、电电电电感感感感、电电电电容容容容、品品品品质质质质因因因
37、因数数数数、阻阻阻阻抗抗抗抗、导导导导纳纳纳纳、介介介介电电电电常常常常数数数数、导导导导磁磁磁磁率率率率、驻驻驻驻波波波波比比比比、反反反反射射射射系系系系数数数数、散散散散射射射射系系系系数数数数、衰衰衰衰减减减减以以以以及及及及单单单单位位位位阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应或或或或单单单单位位位位冲冲冲冲激激激激（脉脉脉脉冲冲冲冲）响响响响应应应应与与与与传传传传递递递递函函函函数等。数等。数等。数等。RLCRLCRLCRLC测测测测试试试试仪仪仪仪、阻阻阻阻抗抗抗抗分分分分析析析析仪仪仪仪、网网网网络络络络分分分分析析析析仪仪仪仪、频频频频率率率率特特特特性性性性测测测测试试试试仪仪
38、仪仪（扫扫扫扫频仪）、晶体管特性图示仪等仪器，均包含有激励信号源。频仪）、晶体管特性图示仪等仪器，均包含有激励信号源。频仪）、晶体管特性图示仪等仪器，均包含有激励信号源。频仪）、晶体管特性图示仪等仪器，均包含有激励信号源。2.3.3 2.3.3 集中式与分布式的多路测量集中式与分布式的多路测量u1.1.1.1.集中式多路测试系统集中式多路测试系统集中式多路测试系统集中式多路测试系统 2.3.3 2.3.3 集中式与分布式的多路测量集中式与分布式的多路测量（续）（续）（续）（续） u2.2.2.2.分布式多路测量系统分布式多路测量系统分布式多路测量系统分布式多路测量系统 （a a a a）网络化
39、测量系统）网络化测量系统）网络化测量系统）网络化测量系统 （b b b b）无线电遥测系统）无线电遥测系统）无线电遥测系统）无线电遥测系统 2.3.4 2.3.4 频域、时域、数域及随机域测量频域、时域、数域及随机域测量1.1.1.1.频域测量技术频域测量技术频域测量技术频域测量技术：幅值和相位随频率的变化：幅值和相位随频率的变化：幅值和相位随频率的变化：幅值和相位随频率的变化（1 1 1 1）正弦波点频法）正弦波点频法）正弦波点频法）正弦波点频法（2 2 2 2）正弦波扫频法）正弦波扫频法）正弦波扫频法）正弦波扫频法 2.2.2.2.时域测量技术时域测量技术时域测量技术时域测量技术： 幅值随
40、时间的变化幅值随时间的变化幅值随时间的变化幅值随时间的变化测试信号是脉冲、方波及阶跃信号测试信号是脉冲、方波及阶跃信号测试信号是脉冲、方波及阶跃信号测试信号是脉冲、方波及阶跃信号3.3.3.3.频域测量和时域测量比较频域测量和时域测量比较频域测量和时域测量比较频域测量和时域测量比较频域测量和时域测量是测量线性系统性能的两种方法，是频域测量和时域测量是测量线性系统性能的两种方法，是频域测量和时域测量是测量线性系统性能的两种方法，是频域测量和时域测量是测量线性系统性能的两种方法，是从两个不同的角度去观测同一个被测对象，其结果应从两个不同的角度去观测同一个被测对象，其结果应从两个不同的角度去观测同一
41、个被测对象，其结果应从两个不同的角度去观测同一个被测对象，其结果应该是一致的。该是一致的。该是一致的。该是一致的。从理论上讲，时域函数的付里叶变换就是频域函数，而频从理论上讲，时域函数的付里叶变换就是频域函数，而频从理论上讲，时域函数的付里叶变换就是频域函数，而频从理论上讲，时域函数的付里叶变换就是频域函数，而频域函数的付里叶逆变换也就是时域函数。域函数的付里叶逆变换也就是时域函数。域函数的付里叶逆变换也就是时域函数。域函数的付里叶逆变换也就是时域函数。 2.3.4 2.3.4 频域、时域、数域及随机域测量频域、时域、数域及随机域测量（续）（续）（续）（续）4.4.4.4.随机测量技术随机测量
42、技术随机测量技术随机测量技术：测量噪声信号和使用随机信号源：测量噪声信号和使用随机信号源：测量噪声信号和使用随机信号源：测量噪声信号和使用随机信号源噪噪噪噪声声声声是是是是一一一一种种种种与与与与时时时时间间间间因因因因素素素素有有有有关关关关的的的的随随随随机机机机变变变变量量量量，对对对对噪噪噪噪声声声声的的的的研研研研究究究究使使使使用用用用概率统计方法概率统计方法概率统计方法概率统计方法 主要包括下述三个内容：主要包括下述三个内容：主要包括下述三个内容：主要包括下述三个内容：（1 1 1 1）噪噪噪噪声声声声信信信信号号号号统统统统计计计计特特特特性性性性的的的的测测测测量量量量，如如
43、如如时时时时域域域域中中中中的的的的均均均均值值值值、均均均均方方方方根性，频域中的频谱密度函数、功率谱密度函数等；根性，频域中的频谱密度函数、功率谱密度函数等；根性，频域中的频谱密度函数、功率谱密度函数等；根性，频域中的频谱密度函数、功率谱密度函数等；（2 2 2 2）将将将将已已已已知知知知特特特特性性性性的的的的噪噪噪噪声声声声作作作作激激激激励励励励源源源源对对对对被被被被测测测测系系系系统统统统进进进进行行行行统统统统计计计计性性性性测量，研究被测系统的特性；测量，研究被测系统的特性；测量，研究被测系统的特性；测量，研究被测系统的特性；（3 3 3 3）在在在在背背背背景景景景噪噪噪
44、噪声声声声信信信信号号号号不不不不可可可可忽忽忽忽略略略略时时时时对对对对信信信信号号号号、特特特特别别别别是是是是微微微微弱弱弱弱信信信信号的精确测量。号的精确测量。号的精确测量。号的精确测量。2.3.4 2.3.4 频域、时域、数域及随机域测量频域、时域、数域及随机域测量（续）（续）（续）（续）5.5.5.5.数字测量技术数字测量技术数字测量技术数字测量技术：测量数字系统的功能和故障诊断：测量数字系统的功能和故障诊断：测量数字系统的功能和故障诊断：测量数字系统的功能和故障诊断 对数字系统进行测量的基本方法是：对数字系统进行测量的基本方法是：对数字系统进行测量的基本方法是：对数字系统进行测量
45、的基本方法是：uu在输入端加激励信号，观察由此产生的输出响应，并与预在输入端加激励信号，观察由此产生的输出响应，并与预在输入端加激励信号，观察由此产生的输出响应，并与预在输入端加激励信号，观察由此产生的输出响应，并与预期的正确结果进行比较，一致则表示系统正常；不一致则期的正确结果进行比较，一致则表示系统正常；不一致则期的正确结果进行比较，一致则表示系统正常；不一致则期的正确结果进行比较，一致则表示系统正常；不一致则表示系统有故障。表示系统有故障。表示系统有故障。表示系统有故障。 LSILSI测试系统的简化框图测试系统的简化框图 2.3.5 2.3.5 静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态测量（
46、续）（续）（续）（续）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
47、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 。 2.3.5 2.3.5 静态、稳态和动态测量静态、稳态和动态
48、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
49、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
50、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
51、、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 2.3.5 2.3.5 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，
52、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，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非非非周周周周期期期期形形形形变变变变化化化化（突变、瞬变）的电信
53、号；（突变、瞬变）的电信号；（突变、瞬变）的电信号；（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，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化关系），即研究被测系统的瞬态特性。变化关系），即研究被测系统的瞬态特性。变化关系），即研究被测系统的瞬态特性。变化关系），即研究被测系统的瞬态特性。 2.4 2.4 测试
54、系统的静态特性测试系统的静态特性2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 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( ( ( (广广广广义义义义)指指指指单单单单台台台台的的的的测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器，和和和和由由由由多多多多台台台台仪仪仪仪器器器器及及及及设设设设备备备备等等等等组组组组成成成成的的的的完完完完整整整整测测测测试试试试系系系系统统统统，也也也也可可可可指指指指组组组组成成成成测测测测量量量量系系系系统中的某一环节或单元。统中的某一环节或单元。
55、统中的某一环节或单元。统中的某一环节或单元。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
56、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
57、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。 2.4.2 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不线性时：不线性时：不线性时：不线性时：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
58、定期进行校准。对一个测量系统进行标定或定期进行校准。 即在规定的标准工作条件下（规定的温度范围、大气压即在规定的标准工作条件下（规定的温度范围、大气压力、湿度等），由高精度的标准发生器给出一系列数值已知力、湿度等），由高精度的标准发生器给出一系列数值已知的、准确的、不随时间变化的输入量的、准确的、不随时间变化的输入量x xj j，用高精度测量仪器用高精度测量仪器测定被校测量系统对应输出量测定被校测量系统对应输出量y yj j, ,得到由得到由( (x xj j,y,yj j) )数值列出的数数值列出的数表、绘制曲线或求得数学表达式，即为被校准的测量系统的表、绘制曲线或求得数学表达式，即为被校准
59、的测量系统的输出与输入的关系，亦称之为静态特性。输出与输入的关系，亦称之为静态特性。 非线性非线性2.4.2 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.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
60、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。2.4.2 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：当当当当静静静静态态态态特特特特性性性性
61、为为为为一一一一直直直直线线线线时时时时，直直直直线线线线的的的的斜斜斜斜率率率率即即即即为为为为灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度，且且且且为为为为一一一一常数常数常数常数 2.4.2 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，测量系统的总灵敏度独立的环节组成时
62、，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2.4.2 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最小变测量系统有效辨别输入量最小变测量系统有效辨别输入量最小变测量系统有效辨别输入量最小变化量的能力。化量的能力。化量的能力。化量的能力。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
63、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
64、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. . . . 2.4.2 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
65、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测测测测量量量量范范范范围围围围的的的的上上上上限限限限值值值值与与与与下下下下限限限限值值值值之之之之差差差差的的的的模模模模即即即即称称称称为为为为量量量量程程程程。量量量量程程程程又又又又称称称称满满满满度度度度值值值值，表表表表征征征征测测测测量量量量系系系系统统统统能能能能够够够够承受最大输入量的能力。承受最大输入量的能力。承受最大输入量的能力。承受最大输入量的能力。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范围是例如一温度测量系统的测量范围是60606060+120+120+120+
66、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 2.4.2 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
67、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。2.4.2 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
68、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。2.4.2 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
69、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 2.4.2 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
70、 4）准确度）准确度）准确度）准确度测量系统的准确度，俗称精度测量系统的准确度，俗称精度测量系统的准确度，俗称精度测量系统的准确度，俗称精度用用用用准准准准确确确确度度度度等等等等级级级级指指指指数数数数来来来来表表表表征征征征： 准准准准确确确确度度度度等等等等级级级级指指指指数数数数a a a a的的的的百百百百分数分数分数分数a a a a% % % %所表示的相对值是代表允许误差的大小所表示的相对值是代表允许误差的大小所表示的相对值是代表允许误差的大小所表示的相对值是代表允许误差的大小用用用用不不不不确确确确定定定定度度度度来来来来表表表表征征征征：在在在在规规规规定定定定条条条条件件
71、件件下下下下系系系系统统统统或或或或装装装装置置置置用用用用于于于于测量时所得测量结果的不确定度。测量时所得测量结果的不确定度。测量时所得测量结果的不确定度。测量时所得测量结果的不确定度。简简简简化化化化表表表表示示示示： 一一一一些些些些国国国国家家家家标标标标准准准准未未未未规规规规定定定定准准准准确确确确度度度度等等等等级级级级指指指指数数数数的的的的产产产产品品品品说说说说明明明明书书书书中中中中，常常常常用用用用“精精精精度度度度”作作作作为为为为一一一一项项项项技技技技术术术术指指指指标标标标来来来来表表表表征征征征该该该该产产产产品品品品的的的的准准准准确确确确程程程程度度度度。
72、通通通通常常常常精精精精度度度度A A A A由由由由线线线线性性性性度度度度、滞滞滞滞环环环环和和和和重重重重复性之和得出复性之和得出复性之和得出复性之和得出2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）测量系统的静态特性指标（续）（5 5 5 5）可靠性）可靠性）可靠性）可靠性uu装装装装置置置置在在在在规规规规定定定定的的的的时时时时期期期期内内内内及及及及在在在在保保保保持持持持其其其其运运运运行行行行指指指指标标标标不不不不超超超超限限限限的的的的情情情情况况况况下下下下执执执执行行行行其其其其功功功功能能能能的的的的性性性性能能能能。反反反反映映映映产产产产品品品品是是是是否否否否耐耐耐
73、耐用用用用的的的的一一一一项项项项综综综综合合合合指指指指标。标。标。标。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仪仪仪表表表表误误误误差差差差在在在在给给给
74、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 2.4.2 测量系统的静态特性指标（续）测量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
75、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。如：如：如：如：2.1mV2.1mV2.1mV2.1mV8h8h8h8h， 一年不超过一年不超过一年不超过一年不超过1 1 1 1满量程输出。满量程输出。满量程输出。满量程输出。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
76、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
77、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
78、 oC C C C引起示值变化引起示值变化引起示值变化引起示值变化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) ) ) )2.4.2 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前一环节的输出电阻
79、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穷大。2.4.3
80、2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法1.1.1.1.技术条件技术条件技术条件技术条件uu技技技技术术术术条条条条件件件件是是是是规规规规定定定定仪仪仪仪器器器器的的的的用用用用途途途途、工工工工作作作作特特特特性性性性、工工工工作作作作条条条条件件件件，以以以以及及及及运运运运输输输输、贮贮贮贮存存存存条条条条件件件件的的的的技技技技术术术术文文文文件件件件。所所所所以以以以，它它它它既既既既是是是是设设设设计计计计制制制制造造造造厂厂厂厂商商商商的产品标准，也是用户
81、正确使用和维护仪器的重要依据。的产品标准，也是用户正确使用和维护仪器的重要依据。的产品标准，也是用户正确使用和维护仪器的重要依据。的产品标准，也是用户正确使用和维护仪器的重要依据。仪仪仪仪器器器器的的的的用用用用途途途途：是是是是研研研研制制制制或或或或使使使使用用用用仪仪仪仪器器器器的的的的目目目目的的的的，它它它它决决决决定定定定了了了了仪仪仪仪器器器器的的的的功功功功能能能能，同同同同时时时时与与与与仪仪仪仪器器器器的的的的工工工工作作作作条条条条件件件件、工工工工作作作作特特特特性性性性等等等等密密密密切切切切相关。相关。相关。相关。测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器的的的的工工工工作作
82、作作特特特特性性性性：是是是是用用用用数数数数值值值值、公公公公差差差差范范范范围围围围等等等等来来来来表表表表征征征征仪器性能的量值，习惯上又称为技术指标。仪器性能的量值，习惯上又称为技术指标。仪器性能的量值，习惯上又称为技术指标。仪器性能的量值，习惯上又称为技术指标。 分为电气工作特性和一般工作特性两类分为电气工作特性和一般工作特性两类分为电气工作特性和一般工作特性两类分为电气工作特性和一般工作特性两类 仪器的工作条件：仪器的工作条件：仪器的工作条件：仪器的工作条件： 分基准、额定和极限三种。分基准、额定和极限三种。分基准、额定和极限三种。分基准、额定和极限三种。2.4.3 2.4.3 电
83、子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）2.2.2.2.工作特性及仪器误差工作特性及仪器误差工作特性及仪器误差工作特性及仪器误差测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器的的的的工工工工作作作作特特特特性性性性（技技技技术术术术指指指指标标标标）包包包包括括括括误误误误差差差差；稳稳稳稳定定定定性性性性；分分分分辨辨辨辨力力力力；有有有有效效效效范范范范围围围围（量量量量程程程程）；测测测测试试试试速速速速率率率率；可靠性可靠性可靠性可靠性 等等等等测测测测量量量量仪仪仪
84、仪器器器器的的的的容容容容许许许许误误误误差差差差可可可可用用用用工工工工作作作作误误误误差差差差、固固固固有有有有误误误误差差差差、影影影影响响响响误差、稳定误差等来描述。误差、稳定误差等来描述。误差、稳定误差等来描述。误差、稳定误差等来描述。为为为为了了了了保保保保证证证证测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器示示示示值值值值的的的的准准准准确确确确，仪仪仪仪器器器器出出出出厂厂厂厂前前前前必必必必须须须须由由由由检检检检验部门对误差指标进行检验。验部门对误差指标进行检验。验部门对误差指标进行检验。验部门对误差指标进行检验。在在在在使使使使用用用用期期期期间间间间，必必必必须须须须定定定定期期期
85、期进进进进行行行行校校校校准准准准检检检检定定定定，凡凡凡凡各各各各项项项项误误误误差差差差指指指指标在容许误差范围之内，仪器视为合格。标在容许误差范围之内，仪器视为合格。标在容许误差范围之内，仪器视为合格。标在容许误差范围之内，仪器视为合格。（1 1 1 1）工作误差）工作误差）工作误差）工作误差工作误差是在额定工作条件下仪器误差的极限值工作误差是在额定工作条件下仪器误差的极限值工作误差是在额定工作条件下仪器误差的极限值工作误差是在额定工作条件下仪器误差的极限值 2.4.3 2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术
86、条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）（2 2 2 2）固有误差）固有误差）固有误差）固有误差：固有误差在规定的一组影响量的基准条件下给出的误差固有误差在规定的一组影响量的基准条件下给出的误差固有误差在规定的一组影响量的基准条件下给出的误差固有误差在规定的一组影响量的基准条件下给出的误差 2.4.3 2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）uu（3 3 3 3）影响误差）影响误差）影响误差）影响误差uu影影影影响响响
87、响误误误误差差差差是是是是用用用用来来来来表表表表明明明明一一一一个个个个影影影影响响响响量量量量对对对对仪仪仪仪器器器器测测测测量量量量误误误误差差差差的的的的影影影影响响响响。例例例例如如如如温温温温度度度度误误误误差差差差、频频频频率率率率误误误误差差差差。它它它它是是是是当当当当一一一一个个个个影影影影响响响响量量量量在在在在其其其其额额额额定定定定使使使使用用用用范范范范围围围围内内内内（或或或或一一一一个个个个影影影影响响响响特特特特性性性性在在在在其其其其有有有有效效效效范范范范围围围围内内内内）取取取取任任任任一一一一值值值值，而其它影响量和影响特性均处于基准条件时所测得的误差
88、。而其它影响量和影响特性均处于基准条件时所测得的误差。而其它影响量和影响特性均处于基准条件时所测得的误差。而其它影响量和影响特性均处于基准条件时所测得的误差。uu（4 4 4 4）稳定误差）稳定误差）稳定误差）稳定误差uu稳稳稳稳定定定定误误误误差差差差是是是是仪仪仪仪器器器器的的的的标标标标称称称称值值值值在在在在其其其其他他他他影影影影响响响响量量量量和和和和影影影影响响响响特特特特性性性性保保保保持持持持恒恒恒恒定的情况下，于规定时间内产生的误差极限。定的情况下，于规定时间内产生的误差极限。定的情况下，于规定时间内产生的误差极限。定的情况下，于规定时间内产生的误差极限。uu我国新的部颁标
89、准采用上述误差表示方法。我国新的部颁标准采用上述误差表示方法。我国新的部颁标准采用上述误差表示方法。我国新的部颁标准采用上述误差表示方法。uu原原原原来来来来的的的的标标标标准准准准把把把把测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器的的的的误误误误差差差差用用用用基基基基本本本本误误误误差差差差和和和和附附附附加加加加误误误误差差差差来来来来表表表表示。示。示。示。2.4.3 2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）3.3.3.3.测量仪器误差表示测量仪器误
90、差表示测量仪器误差表示测量仪器误差表示以以以以量量量量程程程程（满满满满度度度度值值值值）的的的的百百百百分分分分数数数数（即即即即满满满满度度度度误误误误差差差差，引引引引用用用用误误误误差差差差）的的的的形形形形式式式式，给给给给出出出出仪仪仪仪器器器器的的的的准准准准确确确确度度度度等等等等级级级级（或或或或称称称称精精精精度度度度等等等等级级级级）s s s s。此时仪器误差为：。此时仪器误差为：。此时仪器误差为：。此时仪器误差为： 以以以以读读读读数数数数误误误误差差差差和和和和满满满满度度度度误误误误差差差差的的的的形形形形式式式式，给给给给出出出出仪仪仪仪器器器器容容容容许许许许
91、误误误误差差差差或基本误差，此时仪器误差为：或基本误差，此时仪器误差为：或基本误差，此时仪器误差为：或基本误差，此时仪器误差为： 2.4.3 2.4.3 电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）电子测量仪器的技术条件及误差的表示方法（续）2.5 测量系统的动态特性测量系统的动态特性2.5.1 2.5.1 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测测测测量量量量系系系系统统统统的的的的特特特特性性性性用用用用数数数数学学学
92、学模模模模型型型型来来来来描描描描述述述述，主主主主要要要要有有有有三三三三种种种种形形形形式式式式：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2.5.1 2.5.1 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为
93、为为为简简简简化化化化运运运运算算算算，通通通通常常常常采采采采用用用用拉拉拉拉普普普普拉拉拉拉斯斯斯斯变变变变换换换换来来来来研研研研究究究究线线线线性性性性微微微微分分分分方程。方程。方程。方程。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时时时时，系系系系统统统统输输输输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。2.5.1 2.5.1 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
94、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）传递函数有以下特点：传递函数有以下特点：传递函数有以下特点：传递函数有以下特点：uH(S)H(S)H(S)H(S)和和和和输输输输入入入入x(t)x(t)x(t)x(t)无无无无关关关关，它它它它只只只只反反反反映映映映测测测测量量量量系系系系统统统统本本本本身身身身固有的特性固有的特性固有的特性固有的特性uH(S)H(S)H(S)H(S)反反反反映映映映系系系系统统统统的的的的响响响响应应应应特特特特性性性性，包包包包含含含含瞬瞬瞬瞬态态态态、稳稳稳稳态态态态的的的的时时时时间间间间响响响响应应应应和和和和频频
95、频频率率率率响响响响应应应应的的的的全全全全部部部部信信信信息息息息，而而而而与与与与具具具具体体体体的的的的物物物物理结构无关。理结构无关。理结构无关。理结构无关。u不同的物理系统可以有相同的传递函数。不同的物理系统可以有相同的传递函数。不同的物理系统可以有相同的传递函数。不同的物理系统可以有相同的传递函数。u传递函数与微分方程等价。传递函数与微分方程等价。传递函数与微分方程等价。传递函数与微分方程等价。2.5.1 2.5.1 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）3.3.3.3.频率响
96、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对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变对于稳定的常系数线性系统，可用傅里叶变换代替拉氏变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换换换uu频率特性是在初始条件为零的情况下，输出的傅里叶变换频率特性是在初始条件为零的情况下，输出的傅里叶变换频率特性是在初始条件为零的情况下，输出的傅里叶变换频率特性是在初始条件为零的情况下，输出的傅里叶变换和输入的傅里叶变换之比和输入的傅里叶变换之比和输入的傅里叶变换之比和输入的傅里叶变换之比 uu从物理意义上说，通过傅里叶变换可把满足一定条件
97、的任从物理意义上说，通过傅里叶变换可把满足一定条件的任从物理意义上说，通过傅里叶变换可把满足一定条件的任从物理意义上说，通过傅里叶变换可把满足一定条件的任意信号分解成不同频率的正弦信号之和。意信号分解成不同频率的正弦信号之和。意信号分解成不同频率的正弦信号之和。意信号分解成不同频率的正弦信号之和。uu频率响应函数在频率域中反映一个系统对正弦输入的稳态频率响应函数在频率域中反映一个系统对正弦输入的稳态频率响应函数在频率域中反映一个系统对正弦输入的稳态频率响应函数在频率域中反映一个系统对正弦输入的稳态响应，故又称其为正弦传递函数响应，故又称其为正弦传递函数响应，故又称其为正弦传递函数响应，故又称其
98、为正弦传递函数 2.5.1 2.5.1 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）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
99、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u1 .1 .1 .1 .一阶系统一阶系统一阶系统一阶系统幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性： 时间常数时间常数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
100、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）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）2.2.2.2.二阶系统的数学模型二阶系统的数学模型二阶
101、系统的数学模型二阶系统的数学模型微分方程微分方程微分方程微分方程 为系统固有角频率，为系统固有角频率，为系统固有角频率，为系统固有角频率， 为阻尼比为阻尼比为阻尼比为阻尼比 传递函数传递函数传递函数传递函数 频率特性频率特性频率特性频率特性 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）二阶系统的频率特性二阶系统的频率特性二阶系统的频率特性二阶系统的频率特性幅频特性幅频特性相频特性相频特性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
102、态特性（续）测试系统的动态数学模型和动态特性（续）u二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应 2.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量测量系统动态特性的评价指标及其测量测量系统动态特性的评价指标及其测量测量系统动态特性的评价指标及其测量u测量系统的动态特性可用动态性能指标进行评价。测量系统的动态特性可用动态性能指标进行评价。测量系统的动态特性可用动态性能指标进行评价。测量系统的动态特性可用动态性能指标进行评价。可采用两种方法：可采用两种方法：可采用两种方法：可采用两种方法：u采用阶跃信号作为系统输入量，获得系统对阶采用阶跃信号作为系统输入量，获
103、得系统对阶采用阶跃信号作为系统输入量，获得系统对阶采用阶跃信号作为系统输入量，获得系统对阶跃响应的过渡过程曲线与在时域中描述系统动态跃响应的过渡过程曲线与在时域中描述系统动态跃响应的过渡过程曲线与在时域中描述系统动态跃响应的过渡过程曲线与在时域中描述系统动态特性的指标；特性的指标；特性的指标；特性的指标；u采用正弦信号作为系统输入量，获得系统的频采用正弦信号作为系统输入量，获得系统的频采用正弦信号作为系统输入量，获得系统的频采用正弦信号作为系统输入量，获得系统的频率响应特性与在频域中描述系统动态特性的指标。率响应特性与在频域中描述系统动态特性的指标。率响应特性与在频域中描述系统动态特性的指标。
104、率响应特性与在频域中描述系统动态特性的指标。2.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）2.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）u（2 2 2 2）评价系统动态特性的频域指标）评价系统动态特性的频域指标）评价系统动态特性的频域指标）评价系统动态特性的频域指标评评评评价价价价系系系系统统统统频频频频域域域域动动动动态
105、态态态特特特特性性性性时时时时，常常常常用用用用幅幅幅幅频频频频特特特特性性性性与与与与相相相相频频频频特特特特性性性性，一一一一般般般般希希希希望望望望幅幅幅幅频频频频特特特特性性性性平平平平直直直直段段段段长长长长，相相相相频频频频特特特特性性性性的的的的相相相相位位位位差差差差与与与与频频频频率成线性关系。率成线性关系。率成线性关系。率成线性关系。用用用用带带带带宽宽宽宽、带带带带宽宽宽宽内内内内幅幅幅幅值值值值误误误误差差差差以以以以及及及及带带带带宽宽宽宽内内内内相相相相位位位位差差差差等等等等指指指指标标标标来来来来比较完整地评价系统的动态特性。比较完整地评价系统的动态特性。比较完
106、整地评价系统的动态特性。比较完整地评价系统的动态特性。 u2.2.2.2.测量系统的动态性能指标的测定测量系统的动态性能指标的测定测量系统的动态性能指标的测定测量系统的动态性能指标的测定包括静态标定和动态标定包括静态标定和动态标定包括静态标定和动态标定包括静态标定和动态标定动动动动态态态态特特特特性性性性指指指指标标标标的的的的实实实实验验验验测测测测量量量量方方方方法法法法有有有有时时时时域域域域测测测测定定定定法法法法和和和和频频频频域域域域测测测测定法。定法。定法。定法。2.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特
107、性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）（1 1 1 1）时域测定法）时域测定法）时域测定法）时域测定法时域法一般是通过测量测试系统对单位阶跃信号的响时域法一般是通过测量测试系统对单位阶跃信号的响时域法一般是通过测量测试系统对单位阶跃信号的响时域法一般是通过测量测试系统对单位阶跃信号的响应来确定其动态特性参数应来确定其动态特性参数应来确定其动态特性参数应来确定其动态特性参数 求一阶系统时间常数求一阶系统时间常数求一阶系统时间常数求一阶系统时间常数方法方法方法方法1 1 1 1：以单位阶跃激励一阶测试系统，得到系统对单位：以单位阶跃激励一阶测试系统，得到系统对单位：以单
108、位阶跃激励一阶测试系统，得到系统对单位：以单位阶跃激励一阶测试系统，得到系统对单位阶跃的响应，取输出值达到最终值（稳定值）的阶跃的响应，取输出值达到最终值（稳定值）的阶跃的响应，取输出值达到最终值（稳定值）的阶跃的响应，取输出值达到最终值（稳定值）的63.2%63.2%63.2%63.2%时所经历的时间作为时间常数。时所经历的时间作为时间常数。时所经历的时间作为时间常数。时所经历的时间作为时间常数。方法方法方法方法2 2 2 2：采用观测响应全过程的：采用观测响应全过程的：采用观测响应全过程的：采用观测响应全过程的方法来确定时间常数。方法来确定时间常数。方法来确定时间常数。方法来确定时间常数。
109、测得各时刻测得各时刻测得各时刻测得各时刻t t t t对应的对应的对应的对应的y(t)y(t)y(t)y(t)值，作值，作值，作值，作曲线，时间常数为：曲线，时间常数为：曲线，时间常数为：曲线，时间常数为： 2.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应方法方法方法方法1 1 1 1：使用最大超调量确定阻尼比：使用最大超调量确定阻尼比：使用最大超调量确定阻尼比：使用最大超调量确定阻尼比方
110、法方法方法方法2 2 2 2：利用任意两个超调：利用任意两个超调：利用任意两个超调：利用任意两个超调量来求阻尼比量来求阻尼比量来求阻尼比量来求阻尼比式中：式中：式中：式中： 2.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）u（2 2 2 2）频域测定法）频域测定法）频域测定法）频域测定法u利用正弦激励，可得到系统的幅频特性，求出一利用正弦激励，可得到系统的幅频特性，求出一利用正弦激励，可得到系统的幅频特性，求出一利用正弦激励，可得到系统的幅频特性，求出一阶系统
111、时间常数、二阶系统的固有频率和阻尼比阶系统时间常数、二阶系统的固有频率和阻尼比阶系统时间常数、二阶系统的固有频率和阻尼比阶系统时间常数、二阶系统的固有频率和阻尼比 由一阶系统幅频特性求时间常数由一阶系统幅频特性求时间常数由一阶系统幅频特性求时间常数由一阶系统幅频特性求时间常数A(w)=0.7072.5.3 2.5.3 测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）测量系统动态特性的评价指标及其测量（续）uu二阶系统的幅频特性二阶系统的幅频特性二阶系统的幅频特性二阶系统的幅频特性本章小结本章小结uu本章根据电子测量的基本对
112、象本章根据电子测量的基本对象本章根据电子测量的基本对象本章根据电子测量的基本对象信号与系统的特点，系统信号与系统的特点，系统信号与系统的特点，系统信号与系统的特点，系统地阐述了电子测量的基本方法。地阐述了电子测量的基本方法。地阐述了电子测量的基本方法。地阐述了电子测量的基本方法。uu为了实现对各种类型物理量的测量，可采用直接测量、间为了实现对各种类型物理量的测量，可采用直接测量、间为了实现对各种类型物理量的测量，可采用直接测量、间为了实现对各种类型物理量的测量，可采用直接测量、间接测量和组合测量方法；接测量和组合测量方法；接测量和组合测量方法；接测量和组合测量方法；uu为了测量有源的电能量和无
113、源的电参量，可分别采用有源为了测量有源的电能量和无源的电参量，可分别采用有源为了测量有源的电能量和无源的电参量，可分别采用有源为了测量有源的电能量和无源的电参量，可分别采用有源测量和无源测量方法；测量和无源测量方法；测量和无源测量方法；测量和无源测量方法；uu为了适应对被测对象的多源信息的测量，特别是对空间位为了适应对被测对象的多源信息的测量，特别是对空间位为了适应对被测对象的多源信息的测量，特别是对空间位为了适应对被测对象的多源信息的测量，特别是对空间位置高度分散的多源信息的测量，可采用集中式或分布式的置高度分散的多源信息的测量，可采用集中式或分布式的置高度分散的多源信息的测量，可采用集中式
114、或分布式的置高度分散的多源信息的测量，可采用集中式或分布式的多路测量；多路测量；多路测量；多路测量；uu当需要了解被测对象的时域或频域特性，或者测量随机信当需要了解被测对象的时域或频域特性，或者测量随机信当需要了解被测对象的时域或频域特性，或者测量随机信当需要了解被测对象的时域或频域特性，或者测量随机信号和数字系统时，可采用时域、频域、随机域和数域测量；号和数字系统时，可采用时域、频域、随机域和数域测量；号和数字系统时，可采用时域、频域、随机域和数域测量；号和数字系统时，可采用时域、频域、随机域和数域测量；uu根据信号随时间变化的特点，相应地有静态、稳态和动态根据信号随时间变化的特点，相应地有
115、静态、稳态和动态根据信号随时间变化的特点，相应地有静态、稳态和动态根据信号随时间变化的特点，相应地有静态、稳态和动态测量。测量。测量。测量。 本章小结本章小结uu测量系统的基本特性：测量系统的基本特性：测量系统的基本特性：测量系统的基本特性： （1 1 1 1）静态特性、（）静态特性、（）静态特性、（）静态特性、（2 2 2 2）动态特性。）动态特性。）动态特性。）动态特性。uu典型的动态测量的信号：典型的动态测量的信号：典型的动态测量的信号：典型的动态测量的信号：（1 1 1 1）脉冲瞬变的信号）脉冲瞬变的信号）脉冲瞬变的信号）脉冲瞬变的信号用于时域测试，得到阶跃响应用于时域测试，得到阶跃响
116、应用于时域测试，得到阶跃响应用于时域测试，得到阶跃响应（2 2 2 2）扫频的正弦信号）扫频的正弦信号）扫频的正弦信号）扫频的正弦信号用于频域测试，得到频率特性用于频域测试，得到频率特性用于频域测试，得到频率特性用于频域测试，得到频率特性uu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：零零零零位位位位、灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、分分分分辨辨辨辨力力力力、测测测测量量量量范范范范围围围围、迟迟迟迟滞滞滞滞、重重重重复复复复性性性性、线线线线性性性性度度度度、稳稳稳稳定性、可靠性等定性、可靠性等定性、可靠性等定性、可靠性等uu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 1 1）频域指标：固有角频率、工作频带、相位角等）频域指标：固有角频率、工作频带、相位角等）频域指标：固有角频率、工作频带、相位角等）频域指标：固有角频率、工作频带、相位角等 （2 2 2 2）时域指标：时间常数、上升时间、响应时间和超调量等。）时域指标：时间常数、上升时间、响应时间和超调量等。）时域指标：时间常数、上升时间、响应时间和超调量等。）时域指标：时间常数、上升时间、响应时间和超调量等。
