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电子测量的特点与参数

发布时间:2011/8/20 9:58:28 访问次数:3475

    电子测量是指以电子技术理论为依据,以电子测量仪器和设备为手段,对电量和非电量进行的测量。
    1.电子测量的特点
    电子测量和电子测量仪器,与其他测量方法和测量仪器相比具有以下几个明显的特点。
    (1)测量频率范围极宽
    电子测量中所遇到的测量对象,涉及的频率带范围极宽,可低于10-6Hz,高于l012Hz。当然,不能要求同一台仪器能在这样宽的频率范围内工作,通常是根据不同的工作频段,采用不同的测量原理和使用不同的测量仪器。例如,对于阻抗测量,在低频段多采用电流电压法,而在微波段则须采用开槽测量线或反射计技术。上述两者无论在原理上,还是在测量设备上都大不一样。当然,随着技术的发展,能在相当宽的频率范围内正常工作的仪器不断研制出来。例如,现在一台较为先进的频率计,频率测量范围可以低至10-6Hz,高至1011Hz。

    (2)测量量程很宽
    量程是指测量范围的上、下限值之差或上、下限值之比。电子测量的另一个特点是被测对象的量值大小相差悬殊。例如,地面上接收到的宇宙飞船自外空发来的信号功率,低到10-14W数量级,而远程雷达发射的脉冲功率,可高过l08W以上,两者之比1:1022。一般情况下,使用同一台仪器、同一种测量方法,是难以覆盖如此宽广的量程的。如前所述,随着电子测量技术的不断发展,单台测量仪器的量程也可以达到很大。例如,中档次的国产YM3371型数字频率计,测频范围为10Hz到1000MHz;国产WC2180型交流微伏表,可以测量5UV到300V的交流电压,量程为7个数量级。一些更为先进的仪器,其量程更宽。例如,高档次的数字万用表直接测量的电阻值,由3xl0-5W到3xl08W,量程为13个数量级;前面提及的较完善的电子计算式频率计,其量程达17个数量级。

    (3)测量准确度高
    电子测量比其他测量的准确度高得多。例如,长度测量的准确度最高仅为10-8;而用电子测量方法对频率和时间的测量,由于采用原子秒作基准,可使测量准确高达10-13~10-14数量级,这是目前人类在测量史上测量准确度能够达到的最高标准。电子测量的这一特点,也是它在现代科技领域中得到广泛应用的重要原因之一。
   

    (4)测量速度快

    由于电子测量是基于电子运动和电磁波传播的原理,这使得电子测量无论在测量过程上还是在测量结果的处理和传输上,都可以以极高的速度进行,这也是电子测量技术广泛用于现代科技各个领域的另一个重要原因,比如像卫星、飞船等各种航天器的发射与运行,没有快速、自动的测量与控制,简直是无法想像的。

    (5)易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式清晰、直观
    如前所述,电子测量依据的是电子的运动和电磁波的传播,因此可以将现场各待测量转换成易于传输的电信号,用有线或无线的方式传送到测试控制台(中心),从而实现遥测和遥控。这使得对那些远距离的、变速运动的或人们难以接近地方的信号测量成为可能。对于测量结果,可采用发光二极管直接数字显示,或者采用荧光屏直接显示波形,非常清晰、直观。

    (6)易于利用计算机实现测量的自动化和智能化
    电子测量的测量结果和它所需的控制信号都是电信号,这非常有利于它直接或通过A/D、D/A变换与计算机连接。随着大规模集成电路和微处理器的发展,尤其是测量仪器通用接口的研制成功,使得电子测量仪器中的计算机及其有关设备所组成的各种自动化,智能化测量系统成为可能,从而使得在测量过程中自动转换量程、自动调节、自动校准、自动记录、自动进行数据处理及自动修复成为现实。

    电子测量的参数
    电子测量的参数主要有以下几个方面。
    (1)电能量参数
    主要包括各种频率和波形下的电压、电流、功率等。
    (2)电信号特性参数
    (3)有波形、频率、周期、相位、失真度、调幅度、调频指数、数字信号的逻辑状态等。
    (3)电路元器件参数
    (4)包括电阻、电感、电容、阻抗及电子器件(如晶体管、场效应管等)参数。
    (4)电路性能参数
    主要包括增益、衰减、灵敏度、频率特性、品质因数、通带宽度等。
    在上述各项参数测量中,尤以频率、时间、电压、相位、阻抗等基本电参数的测量更为重要,它们往往是其他参数测量的基础。如放大器的增益测量,实际上就是其输入、输出端电压测量;脉冲信号波形参数的测量可归结为电压和时间的测量;许多情况下电
流测量是不方便的,可以电压测量来代替。同时,时间和频率测量具有其他测量所不可比拟的准确性,因此人们越来越关注把其他待测量的测量转换成时间或频率测量的方法和技术。
    在科学研究和生产实践中,常常需要对许多非电量进行测量。传感技术的发展为这类测量提供了新的方法和途径。现在,可以利用各种敏感元件和传感装置将非电量,如位移、速度、温度、压力、流量、物面高度、物质成分等,变换成电信号,再利用电子测量设备进行测量。在一些危险的和人们无法进行直接测量的场合,这种方法几乎成为唯一的选择。在生产的自动过程控制系统中,一种典型的方法是将生产过程中各种有关的非电量转换成电信号进行测量、分析、记录,并据此对生产过程进行控制,如图1-1所示。    N87C196MH

                                         

 

 

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    电子测量是指以电子技术理论为依据,以电子测量仪器和设备为手段,对电量和非电量进行的测量。
    1.电子测量的特点
    电子测量和电子测量仪器,与其他测量方法和测量仪器相比具有以下几个明显的特点。
    (1)测量频率范围极宽
    电子测量中所遇到的测量对象,涉及的频率带范围极宽,可低于10-6Hz,高于l012Hz。当然,不能要求同一台仪器能在这样宽的频率范围内工作,通常是根据不同的工作频段,采用不同的测量原理和使用不同的测量仪器。例如,对于阻抗测量,在低频段多采用电流电压法,而在微波段则须采用开槽测量线或反射计技术。上述两者无论在原理上,还是在测量设备上都大不一样。当然,随着技术的发展,能在相当宽的频率范围内正常工作的仪器不断研制出来。例如,现在一台较为先进的频率计,频率测量范围可以低至10-6Hz,高至1011Hz。

    (2)测量量程很宽
    量程是指测量范围的上、下限值之差或上、下限值之比。电子测量的另一个特点是被测对象的量值大小相差悬殊。例如,地面上接收到的宇宙飞船自外空发来的信号功率,低到10-14W数量级,而远程雷达发射的脉冲功率,可高过l08W以上,两者之比1:1022。一般情况下,使用同一台仪器、同一种测量方法,是难以覆盖如此宽广的量程的。如前所述,随着电子测量技术的不断发展,单台测量仪器的量程也可以达到很大。例如,中档次的国产YM3371型数字频率计,测频范围为10Hz到1000MHz;国产WC2180型交流微伏表,可以测量5UV到300V的交流电压,量程为7个数量级。一些更为先进的仪器,其量程更宽。例如,高档次的数字万用表直接测量的电阻值,由3xl0-5W到3xl08W,量程为13个数量级;前面提及的较完善的电子计算式频率计,其量程达17个数量级。

    (3)测量准确度高
    电子测量比其他测量的准确度高得多。例如,长度测量的准确度最高仅为10-8;而用电子测量方法对频率和时间的测量,由于采用原子秒作基准,可使测量准确高达10-13~10-14数量级,这是目前人类在测量史上测量准确度能够达到的最高标准。电子测量的这一特点,也是它在现代科技领域中得到广泛应用的重要原因之一。
   

    (4)测量速度快

    由于电子测量是基于电子运动和电磁波传播的原理,这使得电子测量无论在测量过程上还是在测量结果的处理和传输上,都可以以极高的速度进行,这也是电子测量技术广泛用于现代科技各个领域的另一个重要原因,比如像卫星、飞船等各种航天器的发射与运行,没有快速、自动的测量与控制,简直是无法想像的。

    (5)易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式清晰、直观
    如前所述,电子测量依据的是电子的运动和电磁波的传播,因此可以将现场各待测量转换成易于传输的电信号,用有线或无线的方式传送到测试控制台(中心),从而实现遥测和遥控。这使得对那些远距离的、变速运动的或人们难以接近地方的信号测量成为可能。对于测量结果,可采用发光二极管直接数字显示,或者采用荧光屏直接显示波形,非常清晰、直观。

    (6)易于利用计算机实现测量的自动化和智能化
    电子测量的测量结果和它所需的控制信号都是电信号,这非常有利于它直接或通过A/D、D/A变换与计算机连接。随着大规模集成电路和微处理器的发展,尤其是测量仪器通用接口的研制成功,使得电子测量仪器中的计算机及其有关设备所组成的各种自动化,智能化测量系统成为可能,从而使得在测量过程中自动转换量程、自动调节、自动校准、自动记录、自动进行数据处理及自动修复成为现实。

    电子测量的参数
    电子测量的参数主要有以下几个方面。
    (1)电能量参数
    主要包括各种频率和波形下的电压、电流、功率等。
    (2)电信号特性参数
    (3)有波形、频率、周期、相位、失真度、调幅度、调频指数、数字信号的逻辑状态等。
    (3)电路元器件参数
    (4)包括电阻、电感、电容、阻抗及电子器件(如晶体管、场效应管等)参数。
    (4)电路性能参数
    主要包括增益、衰减、灵敏度、频率特性、品质因数、通带宽度等。
    在上述各项参数测量中,尤以频率、时间、电压、相位、阻抗等基本电参数的测量更为重要,它们往往是其他参数测量的基础。如放大器的增益测量,实际上就是其输入、输出端电压测量;脉冲信号波形参数的测量可归结为电压和时间的测量;许多情况下电
流测量是不方便的,可以电压测量来代替。同时,时间和频率测量具有其他测量所不可比拟的准确性,因此人们越来越关注把其他待测量的测量转换成时间或频率测量的方法和技术。
    在科学研究和生产实践中,常常需要对许多非电量进行测量。传感技术的发展为这类测量提供了新的方法和途径。现在,可以利用各种敏感元件和传感装置将非电量,如位移、速度、温度、压力、流量、物面高度、物质成分等,变换成电信号,再利用电子测量设备进行测量。在一些危险的和人们无法进行直接测量的场合,这种方法几乎成为唯一的选择。在生产的自动过程控制系统中,一种典型的方法是将生产过程中各种有关的非电量转换成电信号进行测量、分析、记录,并据此对生产过程进行控制,如图1-1所示。    N87C196MH

                                         

 

 

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