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電子測(cè)量及分類

發(fā)布時(shí)間:2011/8/8 13:42:12 訪問次數(shù):3474

      電子測(cè)量是測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要分支。從廣義上講,凡是以電子技術(shù)為基本手段進(jìn)行的測(cè)量均可以稱為電子測(cè)量。從狹義上講,電子測(cè)量主要是利用電子科學(xué)的原理、方法和設(shè)備對(duì)各種電量、電信號(hào)及電路元器件的特性和參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,而且還可以通過各種傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成電量來測(cè)量。因此,電子測(cè)量既用于電子領(lǐng)域,也廣泛用于醫(yī)學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域,以及國(guó)防、機(jī)械制造、交通、環(huán)保、安保、商貿(mào)及日常生活的各個(gè)方面。
    在實(shí)際工作中,為滿足各種測(cè)量對(duì)象的不同要求,可采用多種測(cè)量方法。

1.按測(cè)量性質(zhì)分類
    被測(cè)對(duì)象種類繁多,性質(zhì)千差萬別,根據(jù)被測(cè)量的性質(zhì)大致分為時(shí)域測(cè)量、頻域測(cè)量、數(shù)據(jù)域測(cè)量和隨機(jī)測(cè)量4類。
    (1)時(shí)域測(cè)量
    時(shí)域測(cè)量是測(cè)量與時(shí)間有函數(shù)關(guān)系的量,如正弦信號(hào)和方波信號(hào)等。代表性測(cè)量?jī)x器是示波器,它不僅可以觀測(cè)信號(hào)的波形,還可以測(cè)量信號(hào)的幅度、頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和下降時(shí)間等。

    (2)頻域測(cè)量
    頻域測(cè)量是測(cè)量與頻率有函數(shù)關(guān)系的量和信號(hào)的頻譜分析。既可以通過掃頻儀等儀器分析電路的幅頻特性,也可以通過頻譜分析儀來分析信號(hào)的頻譜成分和相位特性。

    (3)數(shù)據(jù)域測(cè)量
    數(shù)據(jù)域測(cè)量是對(duì)數(shù)字邏輯量進(jìn)行測(cè)量。用邏輯分析儀可以同時(shí)觀測(cè)并行數(shù)據(jù)的時(shí)序波形,如微處理器數(shù)據(jù)線或地址線上的信號(hào),既可以顯示其時(shí)序波形,也可以用1和0顯示其邏輯狀態(tài)。

    (4)隨機(jī)測(cè)量
    隨機(jī)測(cè)量主要是對(duì)各類隨機(jī)的噪聲信號(hào)、干擾信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,如用噪聲系數(shù)分析儀對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,用電磁干擾測(cè)試儀對(duì)電磁干擾信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

  2.按測(cè)量手段分類
  對(duì)同一性質(zhì)的被測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于測(cè)量原理不同,選擇的測(cè)試儀器、采用的測(cè)量手段也可能不一樣。常用的有直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量3種。
   (1)直接測(cè)量  
    通常測(cè)量?jī)x表已標(biāo)定好,用它對(duì)某個(gè)未知量進(jìn)行測(cè)量時(shí),能直接讀出測(cè)量值,稱為直接測(cè)量。例如,用磁電式儀表測(cè)電流、電壓,用彈簧管式壓力表測(cè)量鍋爐壓力,用頻率計(jì)測(cè)頻等就屬直接測(cè)量。直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過程簡(jiǎn)單、迅速,缺點(diǎn)是測(cè)量精度不容易達(dá)到很高。這種測(cè)量方法在一般的工程中大量采用。

   (2)間接測(cè)量
    間接測(cè)量是指當(dāng)待測(cè)量由于某種原因不能直接測(cè)量時(shí),可以對(duì)與未知待測(cè)量y有確切函數(shù)關(guān)系的其他變量x(或n個(gè)變量)進(jìn)行直接測(cè)量,然后再通過函數(shù)關(guān)系計(jì)算出待測(cè)量y,這種測(cè)量稱為間接測(cè)量。
                           y=f(Xl,X2,…,Xn)                    
   
    間接測(cè)量廣泛用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻都是采用間接測(cè)量的方法測(cè)量出來的。

   (3)組合測(cè)量
    組合測(cè)量是指當(dāng)某項(xiàng)測(cè)量結(jié)果需要用多個(gè)未知參數(shù)表達(dá)時(shí),可通過改變測(cè)量條件進(jìn)行多次測(cè)量,根據(jù)函數(shù)關(guān)系列出方程組求解,從而得到被測(cè)量的值,這種兼用直接測(cè)量與間接測(cè)量的方法稱為組合測(cè)量。這種方法通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行求解,速度更快。

    3.按測(cè)量方式分類
    按測(cè)量方式可分為直讀法和比較法。
    (1)直讀法
    直讀法是用直接指示被測(cè)量大小的指示儀表進(jìn)行測(cè)量,能夠直接從儀表刻度盤上或從顯示器上讀取被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量方法。例如,用歐姆表測(cè)量電阻時(shí),從指示的數(shù)值可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值。這種方法是由于歐姆表的數(shù)值事先用標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行了校驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)電阻已將它的量值和單位傳遞給歐姆表,因而間接地參與了測(cè)量。直讀法操作方便、簡(jiǎn)單,得到廣泛應(yīng)用,但其測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。


    (2)比較法
    比較法是將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量在比較儀器中直接比較,從而獲得被測(cè)量數(shù)值的方法。例如,用電橋測(cè)量電阻時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電阻直接參與了測(cè)量過程。這種方法準(zhǔn)確度很高,但操作麻煩,相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格也比較昂貴。
    根據(jù)測(cè)量的精度不同,可以分為工程測(cè)量和精密測(cè)量;根據(jù)測(cè)量敏感元器件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸,可分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量;根據(jù)被測(cè)量是否在變化過程中被測(cè),可分為在線測(cè)量和離線測(cè)量;根據(jù)被測(cè)量是否變化,可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量;根據(jù)測(cè)量的自動(dòng)化程度不同,還可以分為自動(dòng)測(cè)量和非自動(dòng)測(cè)量。 C205B1

 

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      電子測(cè)量是測(cè)量學(xué)的一個(gè)重要分支。從廣義上講,凡是以電子技術(shù)為基本手段進(jìn)行的測(cè)量均可以稱為電子測(cè)量。從狹義上講,電子測(cè)量主要是利用電子科學(xué)的原理、方法和設(shè)備對(duì)各種電量、電信號(hào)及電路元器件的特性和參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,而且還可以通過各種傳感器把非電量轉(zhuǎn)換成電量來測(cè)量。因此,電子測(cè)量既用于電子領(lǐng)域,也廣泛用于醫(yī)學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域,以及國(guó)防、機(jī)械制造、交通、環(huán)保、安保、商貿(mào)及日常生活的各個(gè)方面。
    在實(shí)際工作中,為滿足各種測(cè)量對(duì)象的不同要求,可采用多種測(cè)量方法。

1.按測(cè)量性質(zhì)分類
    被測(cè)對(duì)象種類繁多,性質(zhì)千差萬別,根據(jù)被測(cè)量的性質(zhì)大致分為時(shí)域測(cè)量、頻域測(cè)量、數(shù)據(jù)域測(cè)量和隨機(jī)測(cè)量4類。
    (1)時(shí)域測(cè)量
    時(shí)域測(cè)量是測(cè)量與時(shí)間有函數(shù)關(guān)系的量,如正弦信號(hào)和方波信號(hào)等。代表性測(cè)量?jī)x器是示波器,它不僅可以觀測(cè)信號(hào)的波形,還可以測(cè)量信號(hào)的幅度、頻率、脈沖寬度、上升時(shí)間和下降時(shí)間等。

    (2)頻域測(cè)量
    頻域測(cè)量是測(cè)量與頻率有函數(shù)關(guān)系的量和信號(hào)的頻譜分析。既可以通過掃頻儀等儀器分析電路的幅頻特性,也可以通過頻譜分析儀來分析信號(hào)的頻譜成分和相位特性。

    (3)數(shù)據(jù)域測(cè)量
    數(shù)據(jù)域測(cè)量是對(duì)數(shù)字邏輯量進(jìn)行測(cè)量。用邏輯分析儀可以同時(shí)觀測(cè)并行數(shù)據(jù)的時(shí)序波形,如微處理器數(shù)據(jù)線或地址線上的信號(hào),既可以顯示其時(shí)序波形,也可以用1和0顯示其邏輯狀態(tài)。

    (4)隨機(jī)測(cè)量
    隨機(jī)測(cè)量主要是對(duì)各類隨機(jī)的噪聲信號(hào)、干擾信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,如用噪聲系數(shù)分析儀對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,用電磁干擾測(cè)試儀對(duì)電磁干擾信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

  2.按測(cè)量手段分類
  對(duì)同一性質(zhì)的被測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí),由于測(cè)量原理不同,選擇的測(cè)試儀器、采用的測(cè)量手段也可能不一樣。常用的有直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量3種。
   (1)直接測(cè)量  
    通常測(cè)量?jī)x表已標(biāo)定好,用它對(duì)某個(gè)未知量進(jìn)行測(cè)量時(shí),能直接讀出測(cè)量值,稱為直接測(cè)量。例如,用磁電式儀表測(cè)電流、電壓,用彈簧管式壓力表測(cè)量鍋爐壓力,用頻率計(jì)測(cè)頻等就屬直接測(cè)量。直接測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量過程簡(jiǎn)單、迅速,缺點(diǎn)是測(cè)量精度不容易達(dá)到很高。這種測(cè)量方法在一般的工程中大量采用。

   (2)間接測(cè)量
    間接測(cè)量是指當(dāng)待測(cè)量由于某種原因不能直接測(cè)量時(shí),可以對(duì)與未知待測(cè)量y有確切函數(shù)關(guān)系的其他變量x(或n個(gè)變量)進(jìn)行直接測(cè)量,然后再通過函數(shù)關(guān)系計(jì)算出待測(cè)量y,這種測(cè)量稱為間接測(cè)量。
                           y=f(Xl,X2,…,Xn)                    
   
    間接測(cè)量廣泛用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻都是采用間接測(cè)量的方法測(cè)量出來的。

   (3)組合測(cè)量
    組合測(cè)量是指當(dāng)某項(xiàng)測(cè)量結(jié)果需要用多個(gè)未知參數(shù)表達(dá)時(shí),可通過改變測(cè)量條件進(jìn)行多次測(cè)量,根據(jù)函數(shù)關(guān)系列出方程組求解,從而得到被測(cè)量的值,這種兼用直接測(cè)量與間接測(cè)量的方法稱為組合測(cè)量。這種方法通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行求解,速度更快。

    3.按測(cè)量方式分類
    按測(cè)量方式可分為直讀法和比較法。
    (1)直讀法
    直讀法是用直接指示被測(cè)量大小的指示儀表進(jìn)行測(cè)量,能夠直接從儀表刻度盤上或從顯示器上讀取被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量方法。例如,用歐姆表測(cè)量電阻時(shí),從指示的數(shù)值可以直接讀出被測(cè)電阻的阻值。這種方法是由于歐姆表的數(shù)值事先用標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行了校驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)電阻已將它的量值和單位傳遞給歐姆表,因而間接地參與了測(cè)量。直讀法操作方便、簡(jiǎn)單,得到廣泛應(yīng)用,但其測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。


    (2)比較法
    比較法是將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量在比較儀器中直接比較,從而獲得被測(cè)量數(shù)值的方法。例如,用電橋測(cè)量電阻時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電阻直接參與了測(cè)量過程。這種方法準(zhǔn)確度很高,但操作麻煩,相應(yīng)的設(shè)備價(jià)格也比較昂貴。
    根據(jù)測(cè)量的精度不同,可以分為工程測(cè)量和精密測(cè)量;根據(jù)測(cè)量敏感元器件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸,可分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量;根據(jù)被測(cè)量是否在變化過程中被測(cè),可分為在線測(cè)量和離線測(cè)量;根據(jù)被測(cè)量是否變化,可分為靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量;根據(jù)測(cè)量的自動(dòng)化程度不同,還可以分為自動(dòng)測(cè)量和非自動(dòng)測(cè)量。 C205B1

 

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