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电子测量原理 测量方法与测量系统

(4)测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁 波传播进行工作 (5)易于实现遥测 (6)易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化
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电子测量原理
2.1.3 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 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 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 子学中有关的电量所进行的测量。
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2.2.1 被测对象—信号与系统的特点及分类
信号的特点是: ①信号是用变化着的物理量来表示信息的一种函 数; ②信号中包含着信息,它是信息的载体,具有能 量(有能源)。被测对象的信息感知阶段的任务, 是要把信息变换成信号; ③信号不是信息本身,必须对信号进行测量后, 才能从信号中提取出信息,这是电子测量的根本 目的。
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2.1.3 电子测量的内容(续)
( 2 )按基本的测量对象来看,电子测量是对 电信号和电系统的测量: ①电子测量的基本对象是未知的信号与系统 ②电子测量的基本工具是已知的信号与系统 ③电子测量的基本工作机理是信号与系统的相 互作用
系 x ( t ) h (t ) 输入 测试系统框图 统 y ( t ) 输出
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2.2.2 信号的分类(续)
2.周期性信号与非周期性信号 3.连续信号与离散信号
表 2 -1 自变量 t 信号的分类 函 数 值 f( t) 连续 连续时间信号 离散 连续 离散时间信号 离散 数字信号 量化信号 采样信号 信号分类 模拟信号
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2.2.2 信号的分类(续)
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2.2.3 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 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 事物组合而成的具有特定功能的整体。
1.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。
系 x ( t ) h (t ) 激励 统 y ( t ) 响应
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2.1 电子测量的基本概念
2.1.1 电子测量的意义
20世纪30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
处理信息最有效、最成功的是电子科学技术
①具有极快的速度
②具有极精细的分辨能力,很宽的作用范围。 ③极有利于信息传递
④极为灵活的变换技术。
⑤巨大的信息处理能力
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2.1.2 电子测量的特点
(1)测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流 外,测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下,高至 THz(1THz=1012Hz) (2)量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏(nV) 级至千伏(kV)级电压,量程达12个数量级
(3)测量准确度高。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, 可以使测量准确度达到10-13~10-14的数量级。
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电子测量的内容是:
2.1.3 电子测量的内容(续)
(1)按具体的测量对象来分类,包括下列电参数的测量 ①电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压、电流、 功率、电场强度等的测量。 ②电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻抗、品 质因数、电子器件参数等的测量。 ③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、时间、 相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号 的逻辑状态等的测量。 ④电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、 频率特性、通频带、噪声系数的测量。 ⑤特性曲线的测量 包括幅频特性曲线、晶体管特性曲 线等的测量和显示。
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2.2.2 信号的分类(续)
(5)信号的时间特性和频率特性 时间特性:反映在信号随时间变化的波形上,包括信号出 现时间的先后、持续时间的长短、重复周期的大小、随时 间变化速率的快慢、幅度的大小等等。 频率特性:一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正弦 分量,即具有一定的频率成分。将各个正弦分量的幅度和 相位分别按频率高低依次排列就成为频谱。信号的频谱包 含了信号的全部信息。 (6)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 例如描述大气压随海拔高度变化的信号,其自变量表示 海拔高度;描述飞机机翼上应变分布的信号,其自变量 表示结构尺寸;
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2.2.3 系统的基本概念(续)
2.系统的内Байду номын сангаас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 固有属性决定。
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输出特性
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2.2 电子测量的对象——信号与系统
2.2.1 信号的基本概念 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。 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。
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。
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2.2.2 信号的分类
1.确定性信号和非确定性信号 电子测量中被测信号大多是时间的函数 x(t) ,按其 性质不同可分类如下:
①确定性信号:在相同试验条件下,能够重复实现的 信号。确定性信号又分为:恒定(直流)信号;周期 信号(简谐周期信号和复杂周期信号);非周期信号 (准周期信号和瞬变冲激信号); ②非确定性(随机)信号:在相同试验条件下,不能 够重复实现的信号。随机信号又分为:平稳随机信号; 非平稳随机信号。
4.时限信号和频限信号 时限信号是指信号在时间的有限区间(t1,t2) 内有定义、在区间之外信号值恒等于零的信号, 称为时域有限信号。
例如,矩形脉冲、正弦脉冲等。而周期信号、指数信 号、随机信号等,则为时域无限信号。
频限信号是指在频率域内只占据有限的带宽 ( f1 ~ f2 )、在这一带宽之外信号值恒等于零的 信号,称为频域有限信号。
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