電子測(cè)量的特點(diǎn)與參數(shù)
發(fā)布時(shí)間:2011/8/20 9:58:28 訪問(wèn)次數(shù):3448
電子測(cè)量是指以電子技術(shù)理論為依據(jù),以電子測(cè)量?jī)x器和設(shè)備為手段,對(duì)電量和非電量進(jìn)行的測(cè)量。
1.電子測(cè)量的特點(diǎn)
電子測(cè)量和電子測(cè)量?jī)x器,與其他測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器相比具有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)。
(1)測(cè)量頻率范圍極寬
電子測(cè)量中所遇到的測(cè)量對(duì)象,涉及的頻率帶范圍極寬,可低于10-6Hz,高于l012Hz。當(dāng)然,不能要求同一臺(tái)儀器能在這樣寬的頻率范圍內(nèi)工作,通常是根據(jù)不同的工作頻段,采用不同的測(cè)量原理和使用不同的測(cè)量?jī)x器。例如,對(duì)于阻抗測(cè)量,在低頻段多采用電流電壓法,而在微波段則須采用開(kāi)槽測(cè)量線或反射計(jì)技術(shù)。上述兩者無(wú)論在原理上,還是在測(cè)量設(shè)備上都大不一樣。當(dāng)然,隨著技術(shù)的發(fā)展,能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)正常工作的儀器不斷研制出來(lái)。例如,現(xiàn)在一臺(tái)較為先進(jìn)的頻率計(jì),頻率測(cè)量范圍可以低至10-6Hz,高至1011Hz。
(2)測(cè)量量程很寬
量程是指測(cè)量范圍的上、下限值之差或上、下限值之比。電子測(cè)量的另一個(gè)特點(diǎn)是被測(cè)對(duì)象的量值大小相差懸殊。例如,地面上接收到的宇宙飛船自外空發(fā)來(lái)的信號(hào)功率,低到10-14W數(shù)量級(jí),而遠(yuǎn)程雷達(dá)發(fā)射的脈沖功率,可高過(guò)l08W以上,兩者之比1:1022。一般情況下,使用同一臺(tái)儀器、同一種測(cè)量方法,是難以覆蓋如此寬廣的量程的。如前所述,隨著電子測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展,單臺(tái)測(cè)量?jī)x器的量程也可以達(dá)到很大。例如,中檔次的國(guó)產(chǎn)YM3371型數(shù)字頻率計(jì),測(cè)頻范圍為10Hz到1000MHz;國(guó)產(chǎn)WC2180型交流微伏表,可以測(cè)量5UV到300V的交流電壓,量程為7個(gè)數(shù)量級(jí)。一些更為先進(jìn)的儀器,其量程更寬。例如,高檔次的數(shù)字萬(wàn)用表直接測(cè)量的電阻值,由3xl0-5W到3xl08W,量程為13個(gè)數(shù)量級(jí);前面提及的較完善的電子計(jì)算式頻率計(jì),其量程達(dá)17個(gè)數(shù)量級(jí)。
(3)測(cè)量準(zhǔn)確度高
電子測(cè)量比其他測(cè)量的準(zhǔn)確度高得多。例如,長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確度最高僅為10-8;而用電子測(cè)量方法對(duì)頻率和時(shí)間的測(cè)量,由于采用原子秒作基準(zhǔn),可使測(cè)量準(zhǔn)確高達(dá)10-13~10-14數(shù)量級(jí),這是目前人類(lèi)在測(cè)量史上測(cè)量準(zhǔn)確度能夠達(dá)到的最高標(biāo)準(zhǔn)。電子測(cè)量的這一特點(diǎn),也是它在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。
(4)測(cè)量速度快
由于電子測(cè)量是基于電子運(yùn)動(dòng)和電磁波傳播的原理,這使得電子測(cè)量無(wú)論在測(cè)量過(guò)程上還是在測(cè)量結(jié)果的處理和傳輸上,都可以以極高的速度進(jìn)行,這也是電子測(cè)量技術(shù)廣泛用于現(xiàn)代科技各個(gè)領(lǐng)域的另一個(gè)重要原因,比如像衛(wèi)星、飛船等各種航天器的發(fā)射與運(yùn)行,沒(méi)有快速、自動(dòng)的測(cè)量與控制,簡(jiǎn)直是無(wú)法想像的。
(5)易于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和長(zhǎng)期不間斷的測(cè)量,顯示方式清晰、直觀
如前所述,電子測(cè)量依據(jù)的是電子的運(yùn)動(dòng)和電磁波的傳播,因此可以將現(xiàn)場(chǎng)各待測(cè)量轉(zhuǎn)換成易于傳輸?shù)碾娦盘?hào),用有線或無(wú)線的方式傳送到測(cè)試控制臺(tái)(中心),從而實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和遙控。這使得對(duì)那些遠(yuǎn)距離的、變速運(yùn)動(dòng)的或人們難以接近地方的信號(hào)測(cè)量成為可能。對(duì)于測(cè)量結(jié)果,可采用發(fā)光二極管直接數(shù)字顯示,或者采用熒光屏直接顯示波形,非常清晰、直觀。
(6)易于利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化和智能化
電子測(cè)量的測(cè)量結(jié)果和它所需的控制信號(hào)都是電信號(hào),這非常有利于它直接或通過(guò)A/D、D/A變換與計(jì)算機(jī)連接。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器的發(fā)展,尤其是測(cè)量?jī)x器通用接口的研制成功,使得電子測(cè)量?jī)x器中的計(jì)算機(jī)及其有關(guān)設(shè)備所組成的各種自動(dòng)化,智能化測(cè)量系統(tǒng)成為可能,從而使得在測(cè)量過(guò)程中自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及自動(dòng)修復(fù)成為現(xiàn)實(shí)。
電子測(cè)量的參數(shù)
電子測(cè)量的參數(shù)主要有以下幾個(gè)方面。
(1)電能量參數(shù)
主要包括各種頻率和波形下的電壓、電流、功率等。
(2)電信號(hào)特性參數(shù)
(3)有波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)、數(shù)字信號(hào)的邏輯狀態(tài)等。
(3)電路元器件參數(shù)
(4)包括電阻、電感、電容、阻抗及電子器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等)參數(shù)。
(4)電路性能參數(shù)
主要包括增益、衰減、靈敏度、頻率特性、品質(zhì)因數(shù)、通帶寬度等。
在上述各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量中,尤以頻率、時(shí)間、電壓、相位、阻抗等基本電參數(shù)的測(cè)量更為重要,它們往往是其他參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。如放大器的增益測(cè)量,實(shí)際上就是其輸入、輸出端電壓測(cè)量;脈沖信號(hào)波形參數(shù)的測(cè)量可歸結(jié)為電壓和時(shí)間的測(cè)量;許多情況下電
流測(cè)量是不方便的,可以電壓測(cè)量來(lái)代替。同時(shí),時(shí)間和頻率測(cè)量具有其他測(cè)量所不可比擬的準(zhǔn)確性,因此人們?cè)絹?lái)越關(guān)注把其他待測(cè)量的測(cè)量轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率測(cè)量的方法和技術(shù)。
在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中,常常需要對(duì)許多非電量進(jìn)行測(cè)量。傳感技術(shù)的發(fā)展為這類(lèi)測(cè)量提供了新的方法和途徑,F(xiàn)在,可以利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量,如位移、速度、溫度、壓力、流量、物面高度、物質(zhì)成分等,變換成電信號(hào),再利用電子測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。在一些危險(xiǎn)的和人們無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量的場(chǎng)合,這種方法幾乎成為唯一的選擇。在生產(chǎn)的自動(dòng)過(guò)程控制系統(tǒng)中,一種典型的方法是將生產(chǎn)過(guò)程中各種有關(guān)的非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、分析、記錄,并據(jù)此對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制,如圖1-1所示。 N87C196MH
電子測(cè)量是指以電子技術(shù)理論為依據(jù),以電子測(cè)量?jī)x器和設(shè)備為手段,對(duì)電量和非電量進(jìn)行的測(cè)量。
1.電子測(cè)量的特點(diǎn)
電子測(cè)量和電子測(cè)量?jī)x器,與其他測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器相比具有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)。
(1)測(cè)量頻率范圍極寬
電子測(cè)量中所遇到的測(cè)量對(duì)象,涉及的頻率帶范圍極寬,可低于10-6Hz,高于l012Hz。當(dāng)然,不能要求同一臺(tái)儀器能在這樣寬的頻率范圍內(nèi)工作,通常是根據(jù)不同的工作頻段,采用不同的測(cè)量原理和使用不同的測(cè)量?jī)x器。例如,對(duì)于阻抗測(cè)量,在低頻段多采用電流電壓法,而在微波段則須采用開(kāi)槽測(cè)量線或反射計(jì)技術(shù)。上述兩者無(wú)論在原理上,還是在測(cè)量設(shè)備上都大不一樣。當(dāng)然,隨著技術(shù)的發(fā)展,能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)正常工作的儀器不斷研制出來(lái)。例如,現(xiàn)在一臺(tái)較為先進(jìn)的頻率計(jì),頻率測(cè)量范圍可以低至10-6Hz,高至1011Hz。
(2)測(cè)量量程很寬
量程是指測(cè)量范圍的上、下限值之差或上、下限值之比。電子測(cè)量的另一個(gè)特點(diǎn)是被測(cè)對(duì)象的量值大小相差懸殊。例如,地面上接收到的宇宙飛船自外空發(fā)來(lái)的信號(hào)功率,低到10-14W數(shù)量級(jí),而遠(yuǎn)程雷達(dá)發(fā)射的脈沖功率,可高過(guò)l08W以上,兩者之比1:1022。一般情況下,使用同一臺(tái)儀器、同一種測(cè)量方法,是難以覆蓋如此寬廣的量程的。如前所述,隨著電子測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展,單臺(tái)測(cè)量?jī)x器的量程也可以達(dá)到很大。例如,中檔次的國(guó)產(chǎn)YM3371型數(shù)字頻率計(jì),測(cè)頻范圍為10Hz到1000MHz;國(guó)產(chǎn)WC2180型交流微伏表,可以測(cè)量5UV到300V的交流電壓,量程為7個(gè)數(shù)量級(jí)。一些更為先進(jìn)的儀器,其量程更寬。例如,高檔次的數(shù)字萬(wàn)用表直接測(cè)量的電阻值,由3xl0-5W到3xl08W,量程為13個(gè)數(shù)量級(jí);前面提及的較完善的電子計(jì)算式頻率計(jì),其量程達(dá)17個(gè)數(shù)量級(jí)。
(3)測(cè)量準(zhǔn)確度高
電子測(cè)量比其他測(cè)量的準(zhǔn)確度高得多。例如,長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確度最高僅為10-8;而用電子測(cè)量方法對(duì)頻率和時(shí)間的測(cè)量,由于采用原子秒作基準(zhǔn),可使測(cè)量準(zhǔn)確高達(dá)10-13~10-14數(shù)量級(jí),這是目前人類(lèi)在測(cè)量史上測(cè)量準(zhǔn)確度能夠達(dá)到的最高標(biāo)準(zhǔn)。電子測(cè)量的這一特點(diǎn),也是它在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。
(4)測(cè)量速度快
由于電子測(cè)量是基于電子運(yùn)動(dòng)和電磁波傳播的原理,這使得電子測(cè)量無(wú)論在測(cè)量過(guò)程上還是在測(cè)量結(jié)果的處理和傳輸上,都可以以極高的速度進(jìn)行,這也是電子測(cè)量技術(shù)廣泛用于現(xiàn)代科技各個(gè)領(lǐng)域的另一個(gè)重要原因,比如像衛(wèi)星、飛船等各種航天器的發(fā)射與運(yùn)行,沒(méi)有快速、自動(dòng)的測(cè)量與控制,簡(jiǎn)直是無(wú)法想像的。
(5)易于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和長(zhǎng)期不間斷的測(cè)量,顯示方式清晰、直觀
如前所述,電子測(cè)量依據(jù)的是電子的運(yùn)動(dòng)和電磁波的傳播,因此可以將現(xiàn)場(chǎng)各待測(cè)量轉(zhuǎn)換成易于傳輸?shù)碾娦盘?hào),用有線或無(wú)線的方式傳送到測(cè)試控制臺(tái)(中心),從而實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和遙控。這使得對(duì)那些遠(yuǎn)距離的、變速運(yùn)動(dòng)的或人們難以接近地方的信號(hào)測(cè)量成為可能。對(duì)于測(cè)量結(jié)果,可采用發(fā)光二極管直接數(shù)字顯示,或者采用熒光屏直接顯示波形,非常清晰、直觀。
(6)易于利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的自動(dòng)化和智能化
電子測(cè)量的測(cè)量結(jié)果和它所需的控制信號(hào)都是電信號(hào),這非常有利于它直接或通過(guò)A/D、D/A變換與計(jì)算機(jī)連接。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器的發(fā)展,尤其是測(cè)量?jī)x器通用接口的研制成功,使得電子測(cè)量?jī)x器中的計(jì)算機(jī)及其有關(guān)設(shè)備所組成的各種自動(dòng)化,智能化測(cè)量系統(tǒng)成為可能,從而使得在測(cè)量過(guò)程中自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及自動(dòng)修復(fù)成為現(xiàn)實(shí)。
電子測(cè)量的參數(shù)
電子測(cè)量的參數(shù)主要有以下幾個(gè)方面。
(1)電能量參數(shù)
主要包括各種頻率和波形下的電壓、電流、功率等。
(2)電信號(hào)特性參數(shù)
(3)有波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)、數(shù)字信號(hào)的邏輯狀態(tài)等。
(3)電路元器件參數(shù)
(4)包括電阻、電感、電容、阻抗及電子器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管等)參數(shù)。
(4)電路性能參數(shù)
主要包括增益、衰減、靈敏度、頻率特性、品質(zhì)因數(shù)、通帶寬度等。
在上述各項(xiàng)參數(shù)測(cè)量中,尤以頻率、時(shí)間、電壓、相位、阻抗等基本電參數(shù)的測(cè)量更為重要,它們往往是其他參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。如放大器的增益測(cè)量,實(shí)際上就是其輸入、輸出端電壓測(cè)量;脈沖信號(hào)波形參數(shù)的測(cè)量可歸結(jié)為電壓和時(shí)間的測(cè)量;許多情況下電
流測(cè)量是不方便的,可以電壓測(cè)量來(lái)代替。同時(shí),時(shí)間和頻率測(cè)量具有其他測(cè)量所不可比擬的準(zhǔn)確性,因此人們?cè)絹?lái)越關(guān)注把其他待測(cè)量的測(cè)量轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率測(cè)量的方法和技術(shù)。
在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中,常常需要對(duì)許多非電量進(jìn)行測(cè)量。傳感技術(shù)的發(fā)展為這類(lèi)測(cè)量提供了新的方法和途徑,F(xiàn)在,可以利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量,如位移、速度、溫度、壓力、流量、物面高度、物質(zhì)成分等,變換成電信號(hào),再利用電子測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。在一些危險(xiǎn)的和人們無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量的場(chǎng)合,這種方法幾乎成為唯一的選擇。在生產(chǎn)的自動(dòng)過(guò)程控制系統(tǒng)中,一種典型的方法是將生產(chǎn)過(guò)程中各種有關(guān)的非電量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、分析、記錄,并據(jù)此對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制,如圖1-1所示。 N87C196MH
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