第1章-测量的基本原理

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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页对同学的要求对同学的要求u课堂认真听讲。课堂认真听讲。课堂认真听讲。课堂认真听讲。u课下认真复习，并及时做课后习题。课下认真复习，并及时做课后习题。课下认真复习，并及时做课后习题。课下认真复习，并及时做课后习题。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页课程简介课程简介uu第第第第一一一一部部部部分分分分测测测测量量量量总总总总论论论论及及及及误误误误差差差差理理理理论论论论，介介介介绍绍绍绍测测测测量量量量的的的的基基基基本本本本概概概概念念念念、技术方法、系统组成等，误差理论和数据处理等。技术方法、系统组成等，误差理论和数据

2、处理等。技术方法、系统组成等，误差理论和数据处理等。技术方法、系统组成等，误差理论和数据处理等。uu第二部分第二部分第二部分第二部分基本电参量测量基本电参量测量基本电参量测量基本电参量测量，包括频率、电压、阻抗等，包括频率、电压、阻抗等，包括频率、电压、阻抗等，包括频率、电压、阻抗等uu第第第第三三三三部部部部分分分分时时时时域域域域测测测测量量量量，以以以以示示示示波波波波器器器器为为为为背背背背景景景景介介介介绍绍绍绍时时时时域域域域信信信信号号号号波波波波形形形形的采集、显示及应用技术。的采集、显示及应用技术。的采集、显示及应用技术。的采集、显示及应用技术。uu第第第第四四四四部部部部分

3、分分分频频频频域域域域测测测测量量量量，重重重重点点点点讨讨讨讨论论论论频频频频域域域域中中中中的的的的信信信信号号号号频频频频谱谱谱谱和和和和网网网网络络络络性能的测量，介绍测量激励信号源的基本工作原理。性能的测量，介绍测量激励信号源的基本工作原理。性能的测量，介绍测量激励信号源的基本工作原理。性能的测量，介绍测量激励信号源的基本工作原理。uu第第第第五五五五部部部部分分分分数数数数域域域域测测测测量量量量，介介介介绍绍绍绍数数数数字字字字系系系系统统统统的的的的基基基基本本本本测测测测量量量量原原原原理理理理和和和和方方方方法法法法，包包包包括括括括数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的

4、产产产产生生生生、逻逻逻逻辑辑辑辑分分分分析析析析、可可可可测测测测性性性性设设设设计计计计及及及及数数数数字系统测试的典型实例。字系统测试的典型实例。字系统测试的典型实例。字系统测试的典型实例。uu第第第第六六六六部部部部分分分分测测测测量量量量系系系系统统统统集集集集成成成成，阐阐阐阐述述述述组组组组建建建建测测测测量量量量系系系系统统统统的的的的硬硬硬硬件件件件平平平平台台台台、软件平台、总线标准、通信技术等。软件平台、总线标准、通信技术等。软件平台、总线标准、通信技术等。软件平台、总线标准、通信技术等。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 1.1 测量的基本概念

5、测量的基本概念u1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 测量的意义测量的意义测量的意义测量的意义 日常生活中处处离不开测量日常生活中处处离不开测量日常生活中处处离不开测量日常生活中处处离不开测量科学的进步和发展离不开测量，科学的进步和发展离不开测量，科学的进步和发展离不开测量，科学的进步和发展离不开测量， 离开测量就不会有真正的科学。离开测量就不会有真正的科学。离开测量就不会有真正的科学。离开测量就不会有真正的科学。 没有显微镜就没有没有显微镜就没有细胞学，没有指南细胞学，没有指南针就没有航海事业针就没有航海事业 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 1.1.1 1.

6、1.1 测量的意义测量的意义（续）（续）（续）（续）生产发展离不开测量生产发展离不开测量生产发展离不开测量生产发展离不开测量 农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了长度、面积、容积和重量的测量；掌握季节和节长度、面积、容积和重量的测量；掌握季节和节长度、面积、容积和重量的测量；掌握季节和节长度、面积、容积和重量的测量；掌握季节和节候，出现了原始的时间测量器具，并有了天文测候，出现了原始的时间测量器具，并有了天文测候，出现了原始的时间测量器具，并有了天文测候，

7、出现了原始的时间测量器具，并有了天文测量。量。量。量。现代化的工业生产中，处处离不开测量现代化的工业生产中，处处离不开测量现代化的工业生产中，处处离不开测量现代化的工业生产中，处处离不开测量 例如，一个大型钢铁厂需要约例如，一个大型钢铁厂需要约例如，一个大型钢铁厂需要约例如，一个大型钢铁厂需要约2 2 2 2万个测量点万个测量点万个测量点万个测量点在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行例如，每种新设计的飞机，需要测

8、试飞机高速飞行例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行中受气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定中受气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定中受气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定中受气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定机身、机翼的受力和振动分布情况，以验证和改机身、机翼的受力和振动分布情况，以验证和改机身、机翼的受力和振动分布情况，以验证和改机身、机翼的受力和振动分布情况，以验证和改进设计。进设计。进设计。进设计。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1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义 uu1.1.1.1.狭义测量的

9、定义狭义测量的定义狭义测量的定义狭义测量的定义测量是为了测量是为了测量是为了测量是为了确定被测对象的量值确定被测对象的量值确定被测对象的量值确定被测对象的量值而进行的实验过程。而进行的实验过程。而进行的实验过程。而进行的实验过程。在在在在测测测测量量量量过过过过程程程程中中中中，人人人人们们们们借借借借助助助助专专专专门门门门的的的的设设设设备备备备，把把把把被被被被测测测测对对对对象象象象直直直直接接接接或或或或间间间间接接接接地地地地与与与与同同同同类类类类已已已已知知知知单单单单位位位位进进进进行行行行比比比比较较较较，取取取取得得得得用用用用数数数数值值值值和和和和单位共同表示的测量结

10、果。单位共同表示的测量结果。单位共同表示的测量结果。单位共同表示的测量结果。 测量结果测量数值测量结果测量数值. .测量单位，测量单位，即：即：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1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义（续）（续）（续）（续）u2.2.2.2.广义测量的定义广义测量的定义广义测量的定义广义测量的定义广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性

11、、定量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。位的测量。位的测量。位的测量。例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。地震源测定、卫星定位等。地震源测定、卫星定位等。地震源测定、卫星定位等。而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或

12、多维的图形、图像来显示被信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。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1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素u1.1.测量的基本要素测量的基本要素 被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员被测对象、测量仪器、测量

13、技术、测量人员和测量环境和测量环境和测量环境和测量环境 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1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）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1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）u环境对测量的影响环境对测量的影响uA. A. 环境对被测对象的影响环境对被测对象的影响uB. B. 环境对仪器系统的影响环境对仪器系统的影响uC. C. 环境对测量人员的影响环境对测量人员的影响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1.1.3 1.1.3 测量的基

14、本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）u应应应应采采采采取取取取适适适适当当当当的的的的控控控控制制制制措措措措施施施施，尽尽尽尽量量量量减减减减少少少少由由由由于于于于环环环环境境境境影影影影响而产生的误差。响而产生的误差。响而产生的误差。响而产生的误差。u恒温、恒湿、稳压和防震。恒温、恒湿、稳压和防震。恒温、恒湿、稳压和防震。恒温、恒湿、稳压和防震。u抗抗抗抗干干干干扰扰扰扰、防防防防噪噪噪噪声声声声的的的的措措措措施施施施，如如如如接接接接地地地地、屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽、隔隔隔隔离离离离、滤波等。滤波等。滤波等。滤波等。u仪器应能仪器应能仪器应能仪器应能尽量适应恶劣环境和大范围变化环境

15、尽量适应恶劣环境和大范围变化环境尽量适应恶劣环境和大范围变化环境尽量适应恶劣环境和大范围变化环境。 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1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）u仪器以工作环境条件的不同要求分为三组：仪器以工作环境条件的不同要求分为三组：仪器以工作环境条件的不同要求分为三组：仪器以工作环境条件的不同要求分为三组：I I I I组组组组：良良良良好好好好的的的的环环环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度+10+10+10+10+35+35+35+35o o o oC C C C，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度80%

16、80%80%80%（在（在（在（在35353535o o o oC C C C上），只允许有轻微的振动。上），只允许有轻微的振动。上），只允许有轻微的振动。上），只允许有轻微的振动。IIIIIIII组组组组：一一一一般般般般的的的的环环环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度10101010+40+40+40+40o o o oC C C C，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度80%80%80%80%（在（在（在（在40404040o o o oC C C C上），允许一般的振动和冲击。上），允许一般的振动和冲击。上），允许一般的振动和冲击。上），允许一般的振动和冲击。IIIIIIIIII

17、II组组组组：恶恶恶恶劣劣劣劣的的的的环环环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度40404040+55+55+55+55o o o oC C C C，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度90%90%90%90%（在在在在35353535o o o oC C C C上上上上），允允允允许许许许频频频频繁繁繁繁的的的的搬搬搬搬动动动动和和和和运运运运输输输输中中中中受受受受到到到到较较较较大大大大的冲击和振动。的冲击和振动。的冲击和振动。的冲击和振动。uI I I I组组组组高精度计量用仪器高精度计量用仪器高精度计量用仪器高精度计量用仪器uIIIIIIII组组组组通用仪器通用仪器通用仪器通用仪

18、器uIIIIIIIIIIII组组组组野外、机载等仪器野外、机载等仪器野外、机载等仪器野外、机载等仪器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1.2电子测量系统中的干扰及其抑制电子测量系统中的干扰及其抑制u干扰干扰：在电子测量技术中，可把一切来自：在电子测量技术中，可把一切来自设备或系统外部的无关信号称作干扰。设备或系统外部的无关信号称作干扰。u噪声噪声：由系统内部产生的无关信号称作噪：由系统内部产生的无关信号称作噪声，对技术指标合格并在规定条件下使用声，对技术指标合格并在规定条件下使用的电子测量仪器可以不考虑其噪声影响。的电子测量仪器可以不考虑其噪声影响。电子测量原理电子测量原

19、理电子测量原理电子测量原理第13页干扰的主要来源干扰的主要来源u电子测量系统干扰主要来源有三个：电子测量系统干扰主要来源有三个：电子测量系统干扰主要来源有三个：电子测量系统干扰主要来源有三个：u1 1、空间干扰、空间干扰、空间干扰、空间干扰u空间干扰主要是指电磁场在线路、导线、壳体上空间干扰主要是指电磁场在线路、导线、壳体上空间干扰主要是指电磁场在线路、导线、壳体上空间干扰主要是指电磁场在线路、导线、壳体上的辐射、吸收和调制。干扰来自测量系统的内部的辐射、吸收和调制。干扰来自测量系统的内部的辐射、吸收和调制。干扰来自测量系统的内部的辐射、吸收和调制。干扰来自测量系统的内部或外部，任一线路、导线

20、、壳体等在空间均同时或外部，任一线路、导线、壳体等在空间均同时或外部，任一线路、导线、壳体等在空间均同时或外部，任一线路、导线、壳体等在空间均同时存在辐射、吸收与调制存在辐射、吸收与调制存在辐射、吸收与调制存在辐射、吸收与调制u（1 1）天电干扰）天电干扰）天电干扰）天电干扰u（2 2）工频干扰）工频干扰）工频干扰）工频干扰u（3 3）气体电离干扰）气体电离干扰）气体电离干扰）气体电离干扰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u2 2、测量过程通道干扰、测量过程通道干扰、测量过程通道干扰、测量过程通道干扰u长线传输是这种干扰的主要因素长线传输是这种干扰的主要因素长线传输是这种

21、干扰的主要因素长线传输是这种干扰的主要因素u3 3、供电系统的干扰、供电系统的干扰、供电系统的干扰、供电系统的干扰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页干扰的一般传输途径干扰的一般传输途径u两大类：两大类：两大类：两大类：寄生耦合寄生耦合寄生耦合寄生耦合、电磁辐射电磁辐射电磁辐射电磁辐射u1 1、寄生耦合、寄生耦合、寄生耦合、寄生耦合u（1 1）公共阻抗耦合）公共阻抗耦合）公共阻抗耦合）公共阻抗耦合u（2 2）分布电容耦合）分布电容耦合）分布电容耦合）分布电容耦合u（3 3）分布电感耦合）分布电感耦合）分布电感耦合）分布电感耦合u2 2、电磁辐射、电磁辐射、电磁辐射、电磁辐射

22、u当测量系统的频率较高时，较长的信号传输线、当测量系统的频率较高时，较长的信号传输线、当测量系统的频率较高时，较长的信号传输线、当测量系统的频率较高时，较长的信号传输线、控制线、输入及输出线等，均会呈现出一定的天控制线、输入及输出线等，均会呈现出一定的天控制线、输入及输出线等，均会呈现出一定的天控制线、输入及输出线等，均会呈现出一定的天线效应。它们不仅会将测试信号辐射出去，构成线效应。它们不仅会将测试信号辐射出去，构成线效应。它们不仅会将测试信号辐射出去，构成线效应。它们不仅会将测试信号辐射出去，构成非正常通道，而且也会吸收其他非正常通道辐射非正常通道，而且也会吸收其他非正常通道辐射非正常通道

23、，而且也会吸收其他非正常通道辐射非正常通道，而且也会吸收其他非正常通道辐射来的测试信号及干扰信号来的测试信号及干扰信号来的测试信号及干扰信号来的测试信号及干扰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16页干扰的抑制方法干扰的抑制方法u由于干扰的来源和传输途径都很复杂，在测试过由于干扰的来源和传输途径都很复杂，在测试过由于干扰的来源和传输途径都很复杂，在测试过由于干扰的来源和传输途径都很复杂，在测试过程中，应根据具体情况采取相应措施加以抑制，程中，应根据具体情况采取相应措施加以抑制，程中，应根据具体情况采取相应措施加以抑制，程中，应根据具体情况采取相应措施加以抑制，下面介绍几种常见

24、的方法：下面介绍几种常见的方法：下面介绍几种常见的方法：下面介绍几种常见的方法：u1 1、避免或减小干扰源的影响、避免或减小干扰源的影响、避免或减小干扰源的影响、避免或减小干扰源的影响u2 2、合理设计地线、合理设计地线、合理设计地线、合理设计地线u3 3、减少公共耦合电源内阻的影响、减少公共耦合电源内阻的影响、减少公共耦合电源内阻的影响、减少公共耦合电源内阻的影响u4 4、减少传输通道长线的影响、减少传输通道长线的影响、减少传输通道长线的影响、减少传输通道长线的影响u5 5、减少分布参数的影响、减少分布参数的影响、减少分布参数的影响、减少分布参数的影响电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子

25、测量原理第17页计量的基本概念计量的基本概念u自学自学自学自学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 13 3 测量误差的基本概念测量误差的基本概念1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 测量误差的定义测量误差的定义测量误差的定义测量误差的定义uu测量的目的测量的目的测量的目的测量的目的: : : : 获得被测量的真值。获得被测量的真值。获得被测量的真值。获得被测量的真值。uu真值真值真值真值: : : : 在一定的时间和空间环境条件下，被测在一定的时间和空间环境条件下，被测在一定的时间和空间环境条件下，被测在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。

26、量本身所具有的真实数值。量本身所具有的真实数值。量本身所具有的真实数值。 uu测量误差测量误差测量误差测量误差 : : : :uu所有测量结果都带有误差所有测量结果都带有误差所有测量结果都带有误差所有测量结果都带有误差 。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19页1.3.2 1.3.2 测量误差的来源测量误差的来源 uu（1 1 1 1）仪仪仪仪器器器器误误误误差差差差：由由由由于于于于测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器及及及及其其其其附附附附件件件件的的的的设设设设计计计计、制制制制造造造造、检检检检定定定定等等等等不不不不完完完完善善善善，以以以以及及及及仪仪仪仪器器器器使使使

27、使用用用用过过过过程程程程中中中中老老老老化化化化、磨磨磨磨损损损损、疲疲疲疲劳劳劳劳等等等等因素而使仪器带有的误差。因素而使仪器带有的误差。因素而使仪器带有的误差。因素而使仪器带有的误差。uu（2 2 2 2）影影影影响响响响误误误误差差差差：由由由由于于于于各各各各种种种种环环环环境境境境因因因因素素素素（温温温温度度度度、湿湿湿湿度度度度、振振振振动动动动、电电电电源源源源电电电电压压压压、电电电电磁磁磁磁场场场场等等等等）与与与与测测测测量量量量要要要要求求求求的的的的条条条条件件件件不不不不一一一一致致致致而而而而引引引引起起起起的的的的误差。误差。误差。误差。uu（3 3 3 3）

28、理理理理论论论论误误误误差差差差和和和和方方方方法法法法误误误误差差差差：由由由由于于于于测测测测量量量量原原原原理理理理、近近近近似似似似公公公公式式式式、测量方法不合理而造成的误差。测量方法不合理而造成的误差。测量方法不合理而造成的误差。测量方法不合理而造成的误差。uu（4 4 4 4）人人人人身身身身误误误误差差差差：由由由由于于于于测测测测量量量量人人人人员员员员感感感感官官官官的的的的分分分分辨辨辨辨能能能能力力力力、反反反反应应应应速速速速度度度度、视视视视觉觉觉觉疲疲疲疲劳劳劳劳、固固固固有有有有习习习习惯惯惯惯、缺缺缺缺乏乏乏乏责责责责任任任任心心心心等等等等原原原原因因因因，

29、而而而而在在在在测测测测量量量量中中中中使使使使用用用用操操操操作作作作不不不不当当当当、现现现现象象象象判判判判断断断断出出出出错错错错或或或或数数数数据据据据读读读读取取取取疏疏疏疏失失失失等等等等而而而而引引引引起起起起的误差。的误差。的误差。的误差。uu（5 5 5 5）测测测测量量量量对对对对象象象象变变变变化化化化误误误误差差差差：测测测测量量量量过过过过程程程程中中中中由由由由于于于于测测测测量量量量对对对对象象象象变变变变化化化化而使得测量值不准确，如引起动态误差等。而使得测量值不准确，如引起动态误差等。而使得测量值不准确，如引起动态误差等。而使得测量值不准确，如引起动态误差等

30、。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1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法 测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。u1.1.1.1.绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差u（1 1 1 1）定定定定义义义义： 由由由由测测测测量量量量所所所所得得得得到到到到的的的的被被被被测测测测量量量量值值值值与与与与其真值之差，称为绝对误差其真值之差，称为绝对误差其真值之差，称为绝对误差其真值之差，称为绝对误差 uu实际应用中常用实际值实际

31、应用中常用实际值实际应用中常用实际值实际应用中常用实际值A A A A（高一级以上的测量仪器或计量器（高一级以上的测量仪器或计量器（高一级以上的测量仪器或计量器（高一级以上的测量仪器或计量器具测量所得之值）来代替真值。具测量所得之值）来代替真值。具测量所得之值）来代替真值。具测量所得之值）来代替真值。u绝对误差：绝对误差：绝对误差：绝对误差： 有大小，又有符号和量纲有大小，又有符号和量纲有大小，又有符号和量纲有大小，又有符号和量纲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1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）uu（2 2 2 2）修正

32、值）修正值）修正值）修正值uu与与与与绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值大大大大小小小小相相相相等等等等，但但但但符符符符号号号号相相相相反反反反的的的的量量量量值值值值，称称称称为为为为修正值修正值修正值修正值uu测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器的的的的修修修修正正正正值值值值可可可可以以以以通通通通过过过过上上上上一一一一级级级级标标标标准准准准的的的的检检检检定定定定给给给给出出出出，修修修修正正正正值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。值可以是数值表格、曲线或函数表达式

33、等形式。uu被测量的实际值被测量的实际值被测量的实际值被测量的实际值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1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）u2.2.2.2.相对误差相对误差相对误差相对误差测量一个量的准确程度，不仅与它的绝对误差的大小，测量一个量的准确程度，不仅与它的绝对误差的大小，测量一个量的准确程度，不仅与它的绝对误差的大小，测量一个量的准确程度，不仅与它的绝对误差的大小，而且与这个量本身的大小有关。而且与这个量本身的大小有关。而且与这个量本身的大小有关。而且与这个量本身的大小有关。uu（1 1 1 1）相对真误差、实际

34、相对误差、示值相对误差）相对真误差、实际相对误差、示值相对误差）相对真误差、实际相对误差、示值相对误差）相对真误差、实际相对误差、示值相对误差相对误差：绝对误差与被测量的真值之比相对误差：绝对误差与被测量的真值之比相对误差：绝对误差与被测量的真值之比相对误差：绝对误差与被测量的真值之比相相相相对对对对误误误误差差差差是是是是两两两两个个个个有有有有相相相相同同同同量量量量纲纲纲纲的的的的量量量量的的的的比比比比值值值值，只只只只有有有有大大大大小小小小和和和和符符符符号号号号，没有单位。没有单位。没有单位。没有单位。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1.3.3 1.3.3

35、 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）实际相对误差：实际相对误差：实际相对误差：实际相对误差： 用实际值用实际值用实际值用实际值A A A A代替真值代替真值代替真值代替真值A A A A0 0 0 0 示值相对误差：示值相对误差：示值相对误差：示值相对误差： 用测量值用测量值用测量值用测量值X X X X 代替实际值代替实际值代替实际值代替实际值A A A A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1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）u（2 2 2 2）满度相对误差（引用相对误差）满度相对误差（引用相对误

36、差）满度相对误差（引用相对误差）满度相对误差（引用相对误差）用用用用测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器在在在在一一一一个个个个量量量量程程程程范范范范围围围围内内内内出出出出现现现现的的的的最最最最大大大大绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差与与与与该该该该量量量量程程程程值值值值（上上上上限限限限值值值值下下下下限限限限值值值值）之之之之比比比比来来来来表表表表示示示示的的的的相相相相对对对对误误误误差差差差，称为满度相对误差（或称引用相对误差）称为满度相对误差（或称引用相对误差）称为满度相对误差（或称引用相对误差）称为满度相对误差（或称引用相对误差）u仪表各量程内绝对误差的仪表各量程内绝对误差的

37、仪表各量程内绝对误差的仪表各量程内绝对误差的 最大值最大值最大值最大值 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1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）uu电工仪表就是按引用误差电工仪表就是按引用误差电工仪表就是按引用误差电工仪表就是按引用误差 之值进行分级的。是仪表在之值进行分级的。是仪表在之值进行分级的。是仪表在之值进行分级的。是仪表在工作条件下不应超过的最大引用相对误差工作条件下不应超过的最大引用相对误差工作条件下不应超过的最大引用相对误差工作条件下不应超过的最大引用相对误差uu我国电工仪表共分七级：我国电工仪表共分七级：我国电

38、工仪表共分七级：我国电工仪表共分七级：0.10.10.10.1，0.20.20.20.2，0.50.50.50.5，1.01.01.01.0，1.51.51.51.5，2.52.52.52.5及及及及5.05.05.05.0。如果仪表为。如果仪表为。如果仪表为。如果仪表为S S S S级，则说明该仪表的最大引用误差不级，则说明该仪表的最大引用误差不级，则说明该仪表的最大引用误差不级，则说明该仪表的最大引用误差不超过超过超过超过S% S% S% S% uu测量点的最大相对误差测量点的最大相对误差测量点的最大相对误差测量点的最大相对误差uu在在在在使使使使用用用用这这这这类类类类仪仪仪仪表表表表测

39、测测测量量量量时时时时，应应应应选选选选择择择择适适适适当当当当的的的的量量量量程程程程，使使使使示示示示值值值值尽尽尽尽可可可可能能能能接接接接近近近近于于于于满满满满度度度度值值值值，指指指指针针针针最最最最好好好好能能能能偏偏偏偏转转转转在在在在不不不不小小小小于于于于满满满满度度度度值值值值2/32/32/32/3以以以以上的区域。上的区域。上的区域。上的区域。 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1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）u 例例例例1-3 1-3 1-3 1-3 某某某某待待待待测测测测电电电电流流流流约

40、约约约为为为为100mA100mA100mA100mA，现现现现有有有有0.50.50.50.5级级级级量量量量程程程程为为为为0 0 0 0400mA400mA400mA400mA和和和和1.51.51.51.5级级级级量量量量程程程程为为为为0 0 0 0100mA100mA100mA100mA的的的的两两两两个个个个电电电电流流流流表表表表，问用哪一个电流表测量较好？问用哪一个电流表测量较好？问用哪一个电流表测量较好？问用哪一个电流表测量较好？用用用用1.51.51.51.5级量程为级量程为级量程为级量程为0 0 0 0100mA100mA100mA100mA电流表测量电流表测量电流表测

41、量电流表测量100mA100mA100mA100mA时的最大相时的最大相时的最大相时的最大相对误差为对误差为对误差为对误差为解：用解：用解：用解：用0.50.50.50.5级量程为级量程为级量程为级量程为0 0 0 0400mA400mA400mA400mA电流表测电流表测电流表测电流表测100mA100mA100mA100mA时，最大相时，最大相时，最大相时，最大相对误差为对误差为对误差为对误差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27页1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法（续）（续）（续）（续）uu（3 3 3 3）分贝误差）分贝误差）分贝误差）分贝误

42、差相对误差的对数表示相对误差的对数表示相对误差的对数表示相对误差的对数表示uu分贝误差是用对数形式（分贝数）表示的一种相对误差，分贝误差是用对数形式（分贝数）表示的一种相对误差，分贝误差是用对数形式（分贝数）表示的一种相对误差，分贝误差是用对数形式（分贝数）表示的一种相对误差，单位为分贝（单位为分贝（单位为分贝（单位为分贝（dBdBdBdB）。）。）。）。 电压增益的测得值为电压增益的测得值为电压增益的测得值为电压增益的测得值为 误差为误差为误差为误差为用对数表示为增益测得值的分贝值用对数表示为增益测得值的分贝值用对数表示为增益测得值的分贝值用对数表示为增益测得值的分贝值分贝误差分贝误差分贝误

43、差分贝误差 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28页1.4 1.4 电子测量中的基本实现技术电子测量中的基本实现技术1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术1.1.1.1.量值变换量值变换量值变换量值变换u量量量量值值值值是是是是指指指指电电电电压压压压、电电电电流流流流、功功功功率率率率、阻阻阻阻抗抗抗抗、时时时时间间间间等等等等电电电电参参参参量的幅值大小。量的幅值大小。量的幅值大小。量的幅值大小。u量值变换即把它们的幅值按比例地增大或缩小。量值变换即把它们的幅值按比例地增大或缩小。量值

44、变换即把它们的幅值按比例地增大或缩小。量值变换即把它们的幅值按比例地增大或缩小。原因：原因：原因：原因：某些被测量不便于直接比较，或者无法直接测量某些被测量不便于直接比较，或者无法直接测量某些被测量不便于直接比较，或者无法直接测量某些被测量不便于直接比较，或者无法直接测量为了获取更高分辨力和精度，或更宽的量程为了获取更高分辨力和精度，或更宽的量程为了获取更高分辨力和精度，或更宽的量程为了获取更高分辨力和精度，或更宽的量程种类：种类：种类：种类：信号衰减或放大：使信号变换到测量系统的范围内信号衰减或放大：使信号变换到测量系统的范围内信号衰减或放大：使信号变换到测量系统的范围内信号衰减或放大：使信

45、号变换到测量系统的范围内阻抗变换：在负载和传输线路中加入双口网络阻抗变换：在负载和传输线路中加入双口网络阻抗变换：在负载和传输线路中加入双口网络阻抗变换：在负载和传输线路中加入双口网络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29页电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术( ( ( (续）续）续）续）u2.2.2.2.频率变换频率变换频率变换频率变换（1 1 1 1）检波）检波）检波）检波：交流电压变成直流电压：交流电压变成直流电压：交流电压变成直流电压：交流电压变成直流电压 常常常常用用用用磁磁磁磁电电电电式式式式电电电电表表表表，它它它它只只只只能能能能测测测测量量量量直直直直流流

46、流流，交交交交流流流流信信信信号号号号必必必必须检波成直流信号来测量须检波成直流信号来测量须检波成直流信号来测量须检波成直流信号来测量 （2 2 2 2）斩斩斩斩波波波波：把把把把一一一一个个个个直直直直流流流流电电电电压压压压调调调调制制制制成成成成交交交交流流流流电电电电压压压压，经经经经过过过过交交交交流流流流放放放放大大大大，然然然然后后后后再再再再把把把把交交交交流流流流电电电电压压压压通通通通过过过过反反反反调调调调制制制制（解调）还原为直流电压的过程。（解调）还原为直流电压的过程。（解调）还原为直流电压的过程。（解调）还原为直流电压的过程。 斩波的作用是对微弱的直流电压进行放大斩

47、波的作用是对微弱的直流电压进行放大斩波的作用是对微弱的直流电压进行放大斩波的作用是对微弱的直流电压进行放大 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30页电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术( ( ( (续）续）续）续）（3 3 3 3）变频（混频）变频（混频）变频（混频）变频（混频）（4 4 4 4）倍频）倍频）倍频）倍频（5 5 5 5）分频）分频）分频）分频（6 6 6 6）频率合成）频率合成）频率合成）频率合成（7 7 7 7）取取取取样样样样技技技技术术术术：取取取取样样样样门门门门电电电电路路路路将将将将高高高高频频频频信信信信号号号号进进进进行行行行取取取取样样样样

48、变变变变换，使之以低频形式复现出来换，使之以低频形式复现出来换，使之以低频形式复现出来换，使之以低频形式复现出来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31页电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术( ( ( (续）续）续）续）u3.3.3.3.波形变换波形变换波形变换波形变换uu（1 1 1 1）整形）整形）整形）整形 将任意形状的波形变成规则的脉冲波形，将任意形状的波形变成规则的脉冲波形，将任意形状的波形变成规则的脉冲波形，将任意形状的波形变成规则的脉冲波形，例如，用于电子计数器的输入通道中。例如，用于电子计数器的输入通道中。例如，用于电子计数器的输入通道中。例如，用于电子计数器

49、的输入通道中。uu（2 2 2 2）限幅）限幅）限幅）限幅 把信号波形幅度限制在一定范围内把信号波形幅度限制在一定范围内把信号波形幅度限制在一定范围内把信号波形幅度限制在一定范围内uu（3 3 3 3）微分）微分）微分）微分 由矩形脉冲形成一个窄脉冲。由矩形脉冲形成一个窄脉冲。由矩形脉冲形成一个窄脉冲。由矩形脉冲形成一个窄脉冲。在电子计数器、取样示波器、广谱信号源中广泛使用。在电子计数器、取样示波器、广谱信号源中广泛使用。在电子计数器、取样示波器、广谱信号源中广泛使用。在电子计数器、取样示波器、广谱信号源中广泛使用。uu（4 4 4 4）合成）合成）合成）合成 多种波形叠加成复杂波形。多种波形

50、叠加成复杂波形。多种波形叠加成复杂波形。多种波形叠加成复杂波形。例如合成例如合成例如合成例如合成CRTCRTCRTCRT显示的视频信号波形。显示的视频信号波形。显示的视频信号波形。显示的视频信号波形。uu（5 5 5 5）变变变变换换换换 方方方方波波波波变变变变成成成成三三三三角角角角波波波波或或或或正正正正弦弦弦弦波波波波，三三三三角角角角波波波波变变变变成成成成正正正正弦弦弦弦波或方波，正弦波变成方波或三角波等。波或方波，正弦波变成方波或三角波等。波或方波，正弦波变成方波或三角波等。波或方波，正弦波变成方波或三角波等。波形变换技术广泛用于多波形函数发生器中。波形变换技术广泛用于多波形函数

51、发生器中。波形变换技术广泛用于多波形函数发生器中。波形变换技术广泛用于多波形函数发生器中。 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32页电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术( ( ( (续）续）续）续）4 4 4 4）参量变换）参量变换）参量变换）参量变换u（1 1 1 1）AVAVAVAV变换变换变换变换电流、电压、电阻之间的变换电流、电压、电阻之间的变换电流、电压、电阻之间的变换电流、电压、电阻之间的变换多多多多用用用用表表表表中中中中采采采采用用用用的的的的AVAVAVAV变变变变换换换换，包包包包括括括括交交交交流流流流/ / / /直直直直流流流流（AC/DCAC/D

52、CAC/DCAC/DC）、电电电电流流流流/ / / /电电电电压压压压（I/VI/VI/VI/V）和和和和电电电电阻阻阻阻/ / / /电电电电压压压压（/V/V/V/V）的的的的转转转转换换换换，实实实实现现现现了了了了交交交交、直直直直流流流流电电电电压压压压、电电电电流流流流、电阻等多种测量功能。电阻等多种测量功能。电阻等多种测量功能。电阻等多种测量功能。u（2 2 2 2）V/FV/FV/FV/F变换变换变换变换模拟直流电压转换为频率模拟直流电压转换为频率模拟直流电压转换为频率模拟直流电压转换为频率u（3 3 3 3）V/TV/TV/TV/T变换变换变换变换模拟直流电压转换成时间模拟

53、直流电压转换成时间模拟直流电压转换成时间模拟直流电压转换成时间 u（4 4 4 4）网络参数的变换）网络参数的变换）网络参数的变换）网络参数的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33页电子测量中的变换技术电子测量中的变换技术( ( ( (续）续）续）续）uu5.5.5.5.能量变换能量变换能量变换能量变换 能能能能量量量量变变变变换换换换是是是是泛泛泛泛指指指指多多多多种种种种形形形形式式式式的的的的物物物物理理理理量量量量与与与与电电电电学学学学量量量量之之之之间间间间的的的的变换。传感器就是能量变换器，即从非电量变换成电量变换。传感器就是能量变换器，即从非电量变换成电量变

54、换。传感器就是能量变换器，即从非电量变换成电量变换。传感器就是能量变换器，即从非电量变换成电量uu一般分为参量变换器及电势变换器两大类：一般分为参量变换器及电势变换器两大类：一般分为参量变换器及电势变换器两大类：一般分为参量变换器及电势变换器两大类：参参参参量量量量变变变变换换换换器器器器是是是是将将将将各各各各种种种种物物物物理理理理量量量量变变变变换换换换成成成成电电电电阻阻阻阻、电电电电感感感感、电电电电容或磁导率等。容或磁导率等。容或磁导率等。容或磁导率等。电电电电势势势势变变变变换换换换器器器器是是是是将将将将各各各各种种种种物物物物理理理理量量量量变变变变换换换换成成成成电电电电势

55、势势势、电电电电流流流流等等等等电电电电量的变换器量的变换器量的变换器量的变换器uu在在在在显显显显示示示示器器器器中中中中，把把把把电电电电量量量量变变变变换换换换成成成成非非非非电电电电量量量量机机机机械械械械量量量量、光光光光学学学学量量量量等。如指针的偏转、发光的数码、字符和图像等。等。如指针的偏转、发光的数码、字符和图像等。等。如指针的偏转、发光的数码、字符和图像等。等。如指针的偏转、发光的数码、字符和图像等。uu6.6.6.6.模模模模/ / / /数和数数和数数和数数和数/ / / /模变换模变换模变换模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34页1.4.2电子测

56、量中的比较技术电子测量中的比较技术1.1.1.1.比较的基本概念比较的基本概念比较的基本概念比较的基本概念被测量为被测量为被测量为被测量为x x x x、标准量为、标准量为、标准量为、标准量为s s s s、比较电路输出为、比较电路输出为、比较电路输出为、比较电路输出为y y y y。当当当当xs xs xs xsxsxsxs时，时，时，时，y=YHy=YHy=YHy=YH当当当当x=s x=s x=s x=s 时，时，时，时，y y y y出现一个跃变信号出现一个跃变信号出现一个跃变信号出现一个跃变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35页1.4.2电子测量中的比较技术电子

57、测量中的比较技术( (续续续续) )（1 1 1 1）比较的基本类型（按功能分）比较的基本类型（按功能分）比较的基本类型（按功能分）比较的基本类型（按功能分）：u标量比较标量比较标量比较标量比较u矢量比较矢量比较矢量比较矢量比较u差值比较差值比较差值比较差值比较u比值比较比值比较比值比较比值比较u量化比较量化比较量化比较量化比较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36页1.4.2电子测量中的比较技术电子测量中的比较技术( (续续续续) )2.2.2.2.电压比较电压比较电压比较电压比较电平比较、差值型比较、比例型比较电平比较、差值型比较、比例型比较电平比较、差值型比较、比例型比较

58、电平比较、差值型比较、比例型比较举例：电平比较举例：电平比较举例：电平比较举例：电平比较两个模拟电压的大小的比较可以用电压比较器来实现两个模拟电压的大小的比较可以用电压比较器来实现两个模拟电压的大小的比较可以用电压比较器来实现两个模拟电压的大小的比较可以用电压比较器来实现的的的的 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37页1.4.2电子测量中的比较技术电子测量中的比较技术( (续续续续) )3.3.3.3.阻抗比较阻抗比较阻抗比较阻抗比较检测微小量，或对阻抗类电参量进行直接比较检测微小量，或对阻抗类电参量进行直接比较检测微小量，或对阻抗类电参量进行直接比较检测微小量，或对阻抗类电

59、参量进行直接比较电电电电桥桥桥桥电电电电路路路路具具具具有有有有灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度高高高高、测测测测量量量量范范范范围围围围宽宽宽宽，温温温温度度度度补补补补偿偿偿偿容容容容易易易易实现，测量电路的零点调节方便。实现，测量电路的零点调节方便。实现，测量电路的零点调节方便。实现，测量电路的零点调节方便。（a a）比例臂电桥）比例臂电桥 （b b）有源电桥）有源电桥 （c c）电压电桥）电压电桥 （d d）电流电桥）电流电桥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38页1.4.2电子测量中的比较技术电子测量中的比较技术( (续续续续) )u4.4.4.4.频率（时间）比较频率（时间

60、）比较频率（时间）比较频率（时间）比较典型举例：典型举例：典型举例：典型举例：时间差值比较用时间差值比较用时间差值比较用时间差值比较用R-SR-SR-SR-S触发器可实现时差的比较触发器可实现时差的比较触发器可实现时差的比较触发器可实现时差的比较 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39页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术主要分为主要分为主要分为主要分为模拟运算电路和数字运算电路模拟运算电路和数字运算电路模拟运算电路和数字运算电路模拟运算电路和数字运算电路两大类两大类两大类两大类 ，以

61、，以，以，以模拟电子技术和数字电子技术为基础模拟电子技术和数字电子技术为基础模拟电子技术和数字电子技术为基础模拟电子技术和数字电子技术为基础 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40页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )1. 1. 1. 1. 基本模拟运算基本模拟运算基本模拟运算基本模拟运算运算放大器辅之以不同的电路元件，可以组成诸如比运算放大器辅之以不同的电路元件，可以组成诸如比运算放大器辅之以不同的电路元件，可以组成诸如比运算放大器辅之以不同的电路元件，可以组成诸如比例、加减、微分、积分、对数、指数和乘除等电路例、加减、微分、积分、对数、指数

62、和乘除等电路例、加减、微分、积分、对数、指数和乘除等电路例、加减、微分、积分、对数、指数和乘除等电路 u（1 1 1 1）四则运算电路）四则运算电路）四则运算电路）四则运算电路 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41页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )u指数和对数运算电路则是利用二极管的电流与其指数和对数运算电路则是利用二极管的电流与其指数和对数运算电路则是利用二极管的电流与其指数和对数运算电路则是利用二极管的电流与其端电压在一定条件下存在的指数关系来实现。端电压在一定条件下存在的指数关系来实现。端电压在一定条件下存在的指数关系来实现。端电压

63、在一定条件下存在的指数关系来实现。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42页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )u乘法运算或除法运算：乘法运算或除法运算：乘法运算或除法运算：乘法运算或除法运算：u模拟乘法器：是新型集成器件，是利用晶体管的模拟乘法器：是新型集成器件，是利用晶体管的模拟乘法器：是新型集成器件，是利用晶体管的模拟乘法器：是新型集成器件，是利用晶体管的非线性特性。非线性特性。非线性特性。非线性特性。 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43页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )u（2 2

64、2 2）积分和微分电路）积分和微分电路）积分和微分电路）积分和微分电路运算放大器外接电感和电容等储能元件，则利用电路运算放大器外接电感和电容等储能元件，则利用电路运算放大器外接电感和电容等储能元件，则利用电路运算放大器外接电感和电容等储能元件，则利用电路在时域中的过渡过程可形成积分电路和微分电路；利在时域中的过渡过程可形成积分电路和微分电路；利在时域中的过渡过程可形成积分电路和微分电路；利在时域中的过渡过程可形成积分电路和微分电路；利用其频域特性则可构成形形色色的滤波电路用其频域特性则可构成形形色色的滤波电路用其频域特性则可构成形形色色的滤波电路用其频域特性则可构成形形色色的滤波电路 电子测量

65、原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第44页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )（3 3 3 3）有源滤波器）有源滤波器）有源滤波器）有源滤波器 按按按按照照照照频频频频谱谱谱谱分分分分析析析析的的的的观观观观点点点点，任任任任何何何何信信信信号号号号都都都都是是是是一一一一些些些些不不不不同同同同幅幅幅幅度度度度和和和和不同频率的正弦信号的组合。不同频率的正弦信号的组合。不同频率的正弦信号的组合。不同频率的正弦信号的组合。在在在在被被被被测测测测信信信信号号号号中中中中，除除除除了了了了有有有有用用用用的的的的频频频频率率率率成成成成分分分分之之之之外外

66、外外，往往往往往往往往不不不不可可可可避免地含有一些无用噪声的频率成分。避免地含有一些无用噪声的频率成分。避免地含有一些无用噪声的频率成分。避免地含有一些无用噪声的频率成分。滤滤滤滤波波波波器器器器的的的的功功功功能能能能就就就就是是是是利利利利用用用用其其其其频频频频率率率率特特特特性性性性来来来来保保保保留留留留有有有有用用用用的的的的频频频频率率率率成成成成分分分分，削削削削弱弱弱弱或或或或消消消消除除除除无无无无用用用用的的的的频频频频率率率率成成成成分分分分，即即即即具具具具有有有有信信信信号号号号分分分分离离离离的功能。的功能。的功能。的功能。分为低通、高通、带通和带阻等不同滤波器

67、。分为低通、高通、带通和带阻等不同滤波器。分为低通、高通、带通和带阻等不同滤波器。分为低通、高通、带通和带阻等不同滤波器。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45页1.6.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )uu 例例例例 运算与处理功能在电压测量中的应用。运算与处理功能在电压测量中的应用。运算与处理功能在电压测量中的应用。运算与处理功能在电压测量中的应用。计算公式计算公式计算公式计算公式第第第第一一一一级级级级为为为为模模模模拟拟拟拟乘乘乘乘法法法法器器器器，完完完完成成成成被被被被测测测测电电电电压压压压的的的的平平平平方方方方运运运运算算算算；第第

68、第第二二二二级级级级为为为为积积积积分分分分器器器器，完完完完成成成成平平平平均均均均运运运运算算算算；第第第第三三三三级级级级为为为为开开开开方方方方器器器器，完完完完成成成成开开开开平平平平方方方方根根根根的的的的运运运运算算算算；最最最最后后后后一一一一级级级级为为为为放放放放大大大大器器器器，按按按按一一一一定定定定比比比比例例例例放放放放大大大大的的的的直直直直流流流流输输输输出出出出电电电电压压压压去去去去驱驱驱驱动动动动电电电电表表表表使使使使电电电电表表表表，按按按按被被被被测测测测电电电电压压压压的有效值进行线性刻度。的有效值进行线性刻度。的有效值进行线性刻度。的有效值进行线

69、性刻度。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46页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )2.2.2.2.数字计算与数字信号处理数字计算与数字信号处理数字计算与数字信号处理数字计算与数字信号处理uu基于数字逻辑电路的硬件方式：基于数字逻辑电路的硬件方式：基于数字逻辑电路的硬件方式：基于数字逻辑电路的硬件方式：利用现有的各种数字逻辑利用现有的各种数字逻辑利用现有的各种数字逻辑利用现有的各种数字逻辑门、译码器、触发器、寄存器、计数器、全加器等，以及门、译码器、触发器、寄存器、计数器、全加器等，以及门、译码器、触发器、寄存器、计数器、全加器等，以及门、译码

70、器、触发器、寄存器、计数器、全加器等，以及各种各种各种各种CPLDCPLDCPLDCPLD、FPGAFPGAFPGAFPGA等可编程逻辑，组成各种数字逻辑的运算等可编程逻辑，组成各种数字逻辑的运算等可编程逻辑，组成各种数字逻辑的运算等可编程逻辑，组成各种数字逻辑的运算与控制单元。与控制单元。与控制单元。与控制单元。uu基于微处理器和微型计算机的嵌入式系统的软件方式：基于微处理器和微型计算机的嵌入式系统的软件方式：基于微处理器和微型计算机的嵌入式系统的软件方式：基于微处理器和微型计算机的嵌入式系统的软件方式：通通通通过软件编程，可完成各种数字与逻辑的运算。过软件编程，可完成各种数字与逻辑的运算。

71、过软件编程，可完成各种数字与逻辑的运算。过软件编程，可完成各种数字与逻辑的运算。它不仅能完成常用的数学运算，而且能实现统计运算、它不仅能完成常用的数学运算，而且能实现统计运算、它不仅能完成常用的数学运算，而且能实现统计运算、它不仅能完成常用的数学运算，而且能实现统计运算、FFTFFTFFTFFT运算等。运算功能强、精度高、速度快、灵活性及运算等。运算功能强、精度高、速度快、灵活性及运算等。运算功能强、精度高、速度快、灵活性及运算等。运算功能强、精度高、速度快、灵活性及抗干扰性强。抗干扰性强。抗干扰性强。抗干扰性强。再加之微机和单片机的逻辑运算与控制功能，实现现再加之微机和单片机的逻辑运算与控制

72、功能，实现现再加之微机和单片机的逻辑运算与控制功能，实现现再加之微机和单片机的逻辑运算与控制功能，实现现代测试仪器系统的智能化、自动化、虚拟化和网络化。代测试仪器系统的智能化、自动化、虚拟化和网络化。代测试仪器系统的智能化、自动化、虚拟化和网络化。代测试仪器系统的智能化、自动化、虚拟化和网络化。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47页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )（1 1 1 1）数字信号处理（）数字信号处理（）数字信号处理（）数字信号处理（DSPDSPDSPDSP）的基本内容）的基本内容）的基本内容）的基本内容广广广广义义义义来来来来说

73、说说说，数数数数字字字字信信信信号号号号处处处处理理理理是是是是研研研研究究究究用用用用数数数数字字字字方方方方法法法法对对对对信信信信号号号号进进进进行行行行分分分分析析析析、变变变变换换换换、运运运运算算算算、滤滤滤滤波波波波、检检检检测测测测、估估估估计计计计、增增增增强强强强、压压压压缩、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。缩、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。缩、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。缩、调制、解调以及快速算法的一门技术学科。狭义来说也有人认为：数字信号处理主要是研究有关狭义来说也有人认为：数字信号处理主要是研究有关狭义来说也有人认为：数字信号处理主要是研究有关

74、狭义来说也有人认为：数字信号处理主要是研究有关数数数数字字字字滤滤滤滤波波波波技技技技术术术术：把把把把信信信信号号号号的的的的有有有有效效效效信信信信号号号号提提提提取取取取出出出出来来来来，抑抑抑抑制制制制（削弱或滤除）干扰或噪声的一种处理。（削弱或滤除）干扰或噪声的一种处理。（削弱或滤除）干扰或噪声的一种处理。（削弱或滤除）干扰或噪声的一种处理。离散变换快速算法：离散变换快速算法：离散变换快速算法：离散变换快速算法：FFTFFTFFTFFT频谱分析方法频谱分析方法频谱分析方法频谱分析方法: : : : 主要使用频谱分析仪和信号分析仪主要使用频谱分析仪和信号分析仪主要使用频谱分析仪和信号分

75、析仪主要使用频谱分析仪和信号分析仪信信信信号号号号处处处处理理理理包包包包括括括括时时时时域域域域和和和和频频频频域域域域处处处处理理理理。时时时时域域域域处处处处理理理理中中中中最最最最典典典典型型型型的的的的是是是是波波波波形形形形分分分分析析析析，示示示示波波波波器器器器就就就就是是是是最最最最常常常常用用用用的的的的仪仪仪仪器器器器。信信信信号号号号频频频频域域域域处处处处理主要指滤波，主要使用频谱分析仪和信号分析仪理主要指滤波，主要使用频谱分析仪和信号分析仪理主要指滤波，主要使用频谱分析仪和信号分析仪理主要指滤波，主要使用频谱分析仪和信号分析仪电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子

76、测量原理第48页1.4.3电子测量中的处理技术电子测量中的处理技术( (续续续续) )（2 2 2 2）数字信号处理的应用）数字信号处理的应用）数字信号处理的应用）数字信号处理的应用uu 测试信号处理测试信号处理测试信号处理测试信号处理 uu 语音信号处理语音信号处理语音信号处理语音信号处理语音的识别、理解、合成、增强、数据压缩语音的识别、理解、合成、增强、数据压缩语音的识别、理解、合成、增强、数据压缩语音的识别、理解、合成、增强、数据压缩 uu 图像信号处理图像信号处理图像信号处理图像信号处理图像压缩、解压、增强、恢复、分割、识别、编码和重建图像压缩、解压、增强、恢复、分割、识别、编码和重建

77、图像压缩、解压、增强、恢复、分割、识别、编码和重建图像压缩、解压、增强、恢复、分割、识别、编码和重建uu振动信号处理振动信号处理振动信号处理振动信号处理 uu地球物理信号处理地球物理信号处理地球物理信号处理地球物理信号处理 为为为为了了了了探探探探测测测测地地地地下下下下深深深深处处处处所所所所储储储储藏藏藏藏的的的的石石石石油油油油和和和和天天天天然然然然气气气气以以以以及及及及其其其其他他他他矿矿矿矿藏藏藏藏，通通通通常常常常采采采采用用用用地地地地震震震震勘勘勘勘探探探探方方方方法法法法来来来来探探探探测测测测地地地地层层层层结结结结构构构构和和和和岩岩岩岩性性性性。即即即即在在在在一一

78、一一选选选选定定定定的的的的地地地地点点点点施施施施加加加加人人人人为为为为的的的的激激激激震震震震，如如如如用用用用爆爆爆爆炸炸炸炸方方方方法法法法产产产产生生生生一一一一振振振振动动动动波波波波向向向向地地地地下下下下传传传传播播播播，遇遇遇遇到到到到地地地地层层层层分分分分界界界界面面面面即即即即产产产产生生生生反反反反射射射射波波波波，在在在在距距距距离离离离振振振振源源源源一一一一定定定定远远远远的的的的地地地地方方方方放放放放置置置置一一一一列列列列传传传传感感感感器器器器，接接接接收收收收到到到到达达达达地地地地面面面面的的的的反反反反射射射射波波波波。从从从从反反反反射射射射波

79、波波波的的的的延延延延迟迟迟迟时时时时间间间间和和和和强强强强度度度度来来来来判判判判断断断断地地地地层层层层的的的的深度和结构。深度和结构。深度和结构。深度和结构。 uu生物医学信号处理生物医学信号处理生物医学信号处理生物医学信号处理 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49页1.4.4电子测量中的显示技术电子测量中的显示技术uu测量结果必须通过显示器件把各种电信号转换成人们五官测量结果必须通过显示器件把各种电信号转换成人们五官测量结果必须通过显示器件把各种电信号转换成人们五官测量结果必须通过显示器件把各种电信号转换成人们五官可直接感知的机械运动、数字、文字、图形、图像等形式可

80、直接感知的机械运动、数字、文字、图形、图像等形式可直接感知的机械运动、数字、文字、图形、图像等形式可直接感知的机械运动、数字、文字、图形、图像等形式的信号显示出来的信号显示出来的信号显示出来的信号显示出来 uu1.1.1.1.指示式仪表指示式仪表指示式仪表指示式仪表uu（1 1 1 1）指示式电工仪表的分类）指示式电工仪表的分类）指示式电工仪表的分类）指示式电工仪表的分类用指针的偏转来表示电量的仪表称为指示式电工仪表。用指针的偏转来表示电量的仪表称为指示式电工仪表。用指针的偏转来表示电量的仪表称为指示式电工仪表。用指针的偏转来表示电量的仪表称为指示式电工仪表。按工作原理分类，可分为动圈式、动铁

81、式、电动式、热电式、按工作原理分类，可分为动圈式、动铁式、电动式、热电式、按工作原理分类，可分为动圈式、动铁式、电动式、热电式、按工作原理分类，可分为动圈式、动铁式、电动式、热电式、静电式、整流式和感应式等。静电式、整流式和感应式等。静电式、整流式和感应式等。静电式、整流式和感应式等。按准确度等级分类，可分为按准确度等级分类，可分为按准确度等级分类，可分为按准确度等级分类，可分为0.10.10.10.1，0.20.20.20.2，0.50.50.50.5，1.01.01.01.0，1.51.51.51.5，2.52.52.52.5，5.05.05.05.0等共等共等共等共7 7 7 7级。级。

82、级。级。按用途分类，可分为电流表、电压表、功率表、电能表、功按用途分类，可分为电流表、电压表、功率表、电能表、功按用途分类，可分为电流表、电压表、功率表、电能表、功按用途分类，可分为电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表、频率表、相位表、兆欧表、电容表等率因数表、频率表、相位表、兆欧表、电容表等率因数表、频率表、相位表、兆欧表、电容表等率因数表、频率表、相位表、兆欧表、电容表等 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50页1.4.4电子测量中的显示技术电子测量中的显示技术( (续续续续) )（2 2 2 2）分度盘及标记符）分度盘及标记符）分度盘及标记符）分度盘及标记符 （3

83、3 3 3）指示式仪表的结构原理）指示式仪表的结构原理）指示式仪表的结构原理）指示式仪表的结构原理 被测电流被测电流被测电流被测电流I I I I在可动线圈中流过时产生电磁力在可动线圈中流过时产生电磁力在可动线圈中流过时产生电磁力在可动线圈中流过时产生电磁力F F F F，使可动线圈以，使可动线圈以，使可动线圈以，使可动线圈以轴为中心转动，由此产生轴为中心转动，由此产生轴为中心转动，由此产生轴为中心转动，由此产生与电流与电流与电流与电流I I I I成比例的驱动力矩成比例的驱动力矩成比例的驱动力矩成比例的驱动力矩T T T Td d d d，带动指针偏转，从仪表的标尺分度读数测得电流。带动指针

84、偏转，从仪表的标尺分度读数测得电流。带动指针偏转，从仪表的标尺分度读数测得电流。带动指针偏转，从仪表的标尺分度读数测得电流。 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51页1.4.4电子测量中的显示技术电子测量中的显示技术( (续续续续) )2 2 2 2）电光显示器件）电光显示器件）电光显示器件）电光显示器件uu（1 1 1 1）发光二极管（）发光二极管（）发光二极管（）发光二极管（LEDLEDLEDLED） 利利利利用用用用正正正正向向向向偏偏偏偏置置置置PNPNPNPN结结结结中中中中电电电电子子子子与与与与空空空空穴穴穴穴的的的的幅幅幅幅射射射射复复复复合合合合发发发发光光光

85、光，发发发发射射射射出出出出非相干光，光谱较宽，发散角大，视角效果好；非相干光，光谱较宽，发散角大，视角效果好；非相干光，光谱较宽，发散角大，视角效果好；非相干光，光谱较宽，发散角大，视角效果好；LEDLEDLEDLED的的的的发发发发光光光光颜颜颜颜色色色色多多多多、辉辉辉辉度度度度高高高高，LEDLEDLEDLED的的的的单单单单元元元元体体体体积积积积小小小小，电电电电压压压压低低低低、驱驱驱驱动电流小，寿命长。动电流小，寿命长。动电流小，寿命长。动电流小，寿命长。指示灯指示灯指示灯指示灯 数字显示器数字显示器数字显示器数字显示器 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52页

86、1.4.4电子测量中的显示技术电子测量中的显示技术( (续续续续) )u（2 2 2 2）液晶显示器（）液晶显示器（）液晶显示器（）液晶显示器（LCDLCDLCDLCD）u液晶是一种具有光学双射性的液体状的晶体液晶是一种具有光学双射性的液体状的晶体液晶是一种具有光学双射性的液体状的晶体液晶是一种具有光学双射性的液体状的晶体 ，液，液，液，液晶显示器件在电信号驱动下，控制其对入射偏光晶显示器件在电信号驱动下，控制其对入射偏光晶显示器件在电信号驱动下，控制其对入射偏光晶显示器件在电信号驱动下，控制其对入射偏光的反射或透射，实现的反射或透射，实现的反射或透射，实现的反射或透射，实现LCDLCDLCD

87、LCD的显示的显示的显示的显示 uLCDLCDLCDLCD具有薄型、轻量、低功耗、低工作电压等特点具有薄型、轻量、低功耗、低工作电压等特点具有薄型、轻量、低功耗、低工作电压等特点具有薄型、轻量、低功耗、低工作电压等特点 u数字、字符显示数字、字符显示数字、字符显示数字、字符显示 u平面显示平面显示平面显示平面显示 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53页1.4.4电子测量中的显示技术电子测量中的显示技术( (续续续续) )u（3 3 3 3）阴极射线管（）阴极射线管（）阴极射线管（）阴极射线管（CRTCRTCRTCRT）CRTCRTCRTCRT可分为电视用、显示终端用及仪器仪表

88、用几种类型可分为电视用、显示终端用及仪器仪表用几种类型可分为电视用、显示终端用及仪器仪表用几种类型可分为电视用、显示终端用及仪器仪表用几种类型 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54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

89、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测量误差的概念、来源，绝对误差和相对误差的定义和计测量误差的概念、来源，绝对误差和相对误差的定义和计测量误差

90、的概念、来源，绝对误差和相对误差的定义和计测量误差的概念、来源，绝对误差和相对误差的定义和计算。算。算。算。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测量是为了确定被测对象的量值而进行的比较，分为直接测量是为了确定被测对象的量值而进行的比较，分为直接测量是为了确定被测对象的量值而进行的比较，分为直接测量是为了确定被测对象的量值而进行的比较，分为直接比较、间接比较。比较、间接比较。比较、间接比较。比较、间接比较。 uu测量的基本技术有：变换、比较、处理和显示测量的基本技术有：变换、比较、处理和显示测量的基本技术有：变换、比较、处理和显示测量的基本技术有：变换、比较、处理和显示