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1.2.4 测量标准的传递
电子测量原理
国家 标准
Ⅰ 级 Ⅱ 级 Ⅲ 级 工作 标准
中国计 量院
中国测 试院
国家标 物中心
授权基准 实验室
大区国家计量中心 省级计量所
市（地）计量所 县（区）计量所
国行国
家业防
专计计
业量量
计中中
量
Байду номын сангаас
心
心
站
分 站
工矿企业、商店、研究院 所、医院、学校等
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电子测量原理
相关学术刊物：
IEEE MI、“仪器仪表学报”、“电子测量”、“计量学报” 等。
课程简介
电子测量原理
第一部分测量总论及误差理论，介绍测量计量的 基本概念、技术方法及系统组成，误差理论和数 据处理等（童玲）。
第二部分基本电参量测量，包括时间频率（田书 林）、电压、阻抗等（邱渡裕）
第三部分时域测量，以示波器为背景介绍时域信 号波形的采集、显示及应用技术（叶芃、曾浩）。
f0=200kHz 则 F=f-f0=20Hz～20kHz
f0
覆盖系数从1.1扩展到100第034页
F=f-f0
1.5.1电子测量中的变换技术(续）
电子测量原理
（4）倍频 ①倍频器是频率综合技术中的乘法器。 ②差频倍增法

mfx mfs m( fx fs ) mf
③用倍频法减小测量误差。
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1．2 计量的基本概念
电子测量原理
1.2.1 计量的定义和意义
定义：计量是一种特殊形式的测量，是在规定环境、用规定
的设备、由专门的人员按照检定规程的要求而进行的有一定 精度要求的测量。
➢计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。
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1．2．2 单位和单位制
根据定义而令系数为1的量称为单位。 单位是表征测量结果的重要组成部分，
0
-v
+v
x
s
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电子测量原理
1.3.3 减少误差的复合式比较（续）
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电子测量原理
1.3.3 减少误差的复合式比较（续）
2.替代法
➢ 在测量条件不变的情况下，用一已知的标准量去替代未 知的被测量，通过调整标准量而保持替代前后仪器的示 值不变，于是标准量的值等于被测量值。
-v 0 +v
又是对两个同类量值进行比较的基础。
英呎——feet
电子测量原理
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1．2．2 单位和单位制（续）
1.国际单位制（SI）的组成
国际单位制基本单位
电子测量原理
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电子测量原理
1．2．2 单位和单位制（续）
国际单位制词头表示使单位增大或缩小的十进倍数。
例：5.4X10-9s=5.4ns

-v 0 +v
K1
K2
xs
K1
K2
xs
r
(a) 偏转法
（b) 零示法
替代法的测量原理
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电子测量原理
1.3.3 减少误差的复合式比较（续）
3.交换法
➢ 通过交换被测量和标准量的位置，从前后两次换位测量 结果的处理中，削弱或消除系统误差。
➢ 特别适用于平衡对称结构的测量装置中，并通过交换法 可检查其对称性是否良好。
➢ 衰减器——用来降低测量系统中的信号电平 用途：使大的信号进入仪器的测量范围，或者通过降低信号电平来控制 失真，或改进阻抗匹配，或对信号源去耦等 分类：电阻式、感应式、吸收式、回转式、截止式、电调式等。
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1.5.1电子测量中的变换技术(续）
电子测量原理
（2）阻抗变换
➢ 电子测量中，特别是在微波测量中，当将不匹配的负载 与传输线连接时，或将特征阻抗不同的传输线进行连接 时，信号传输中将产生强烈反射。
1.3 测量的间接比较与直接比较原理
1.3.1 基于比例变换的间接比较法（偏转法） 1.比例变换的原理
（1）三种类型的子变换： y f3 f2[ f1A(x)] f (x)
被测量 x 非电变换 y1 信源点 （传感器）
y1 =f 1(x)
电量变换 y2 （测量电路）
y2 f2( y1)
被测量与标准量直接进行比较
① 需要一个具有比较功能的装置，要求比较的范围宽、灵 敏度和分辨力高；
② 需要一个与被测量同类的可变标准量参与比较，要求标 准量准确且可细微调节。
比较电路
x 被测量
s
y
标准量
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电子测量原理
1.3.2 基于差值示零的直接比较法
2. 差值示零的平衡调节
（1）零示法原理: x s
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1.5.1电子测量中的变换技术(续）
电子测量原理
（3）变频（混频）
➢ ①进行频率的加减运算。
➢ ②获得很宽的频率覆盖范围。
➢ ③获得高增益，提高测量仪器的灵敏度。
➢ ④实现中频或低频替代，以提高测量精度。
➢ ⑤实现频率的精密测量。
例：f=200.020kHz～ 220kHz
LC振 f
荡器
➢ 为了保证良好的传输，必须在传输线与负载之间或不同 特征阻抗的传输线之间接入一种阻抗变换的双口网络， 改变阻抗的大小，实现阻抗的匹配。
➢ 在信号源的功率放大器输出电路中，也要求负载阻抗匹 配，常用变压器等进行阻抗变换，以保证最佳功率传输。
➢ 电子测量仪器输入端具有很高输入阻抗，输入跟随器则 是实现了输入通道从高阻到低阻的阻抗变换。
对称差动的桥式结构


当
x 时r，1 s

r2
r1 r2
xs
激励源
x
s
r1 y=0 r2
(b) 对称桥式结构
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1.3.3 减少误差的复合式比较
电子测量原理
为了提高测量准确度，在比较中可采用各种减小测量误差 的方法，如微差法、替代法、对照法。
（1）微差法
➢ 在零示法中，要仔细调节标准量S 使之与未知量x相等，
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1.1.2 广义测量的定义
电子测量原理
广义地讲，测量不仅对被测的量进行定量的测量，而 且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的量化。
➢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。
➢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。
1.1.1 狭义测量的定义
➢测量是为了确定被测对象的定量信息而进行的 实验过程。
测量结果＝测量数值×测量单位，即：x {x} x0
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电子测量原理
被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上 的刻度是事先与标准量进行比较的结果。
(a) 天平直接比较
被测物体的重量等于标 准砝码的重量
（b）弹簧称间接比较 图1－1 测量的比较原理

1 2
(
Rs1
Rs2 )
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1.5 电子测量中的基本实现技术
1.5.1 电子测量中的变换技术
电子测量原理
1.量值变换
量值是指电压、电流、功率、阻抗、时间等电参量 的幅值大小。
量值变换即指把它们的幅值按比例地增大或缩小。
把量值处于难以测量的边缘状态（太小或太大）的 被测量，按某一已知比值变换为量值适中的同样参 量进行测量。
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1．2．3 基准和标准（续）
电子测量原理
2.标准 将基准复现的量值按不同精度级别依次传递到工作
计量器具上去的实物或装置，简称标准。 计量标准的准确度等级在工作基准之下，工作计量
器具之上。 按精度高低又分为一级标准、二级标准和三级标准。
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1．2．3 基准和标准（续）
电子测量原理
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1．2．3 基准和标准（续）
电子测量原理
（3）校准： 校准是指被校的计量器具与高一等级的计
量标准相比较，以确定被校计量器具的示值误差（有时也 包括确定被校器具的其他计量性能）的全部工作。
（4）量值的传递： 指一个物理量单位通过各级基准、
标准及相应的辅助手段准确地传递到工作中所使用的测量 仪器、量具，以保证量值统一的全过程。
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1．2．3 基准和标准
电子测量原理
1.基准 ➢ 基准用来复现某一基本测量单位的量值，在一定区域 内拥有该量值最高精度的实物或装置。
(1)一级基准，又称主基准和国家基准 ➢ 具有最高精度的基准。
(2)二级基准，又称副基准 ➢ 副基准的量值精度由主基准确定，用以代替主基准向 下传递或代替主基准参加国际比对
通过量值变换，可增加测量范围，提高测量分辨 力和精度。
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电子测量原理
1.5.1 电子测量中的变换技术(续）
（1）信号放大与衰减 信号放大是为了将微弱的被测信号，放大到足以进行各种转换处理，或 能驱动指示器、记录器。
➢ 测量放大器——是指在测量系统中用来放大微弱电压、电流或电荷信号 的放大器。要求低漂移 结构原理：差动直接耦合式、调制式（斩波稳零）和自动稳定式三大类。 还有高输入阻抗放大电路、高共模抑制比放大器、电桥放大器、电荷放 大器、程控增益放大器、隔离放大器等。
这通常很费时间，有时甚至不可能做到，
微差法：标准量S与被测量x 相差了一微小量 ，
再用仪器测出 ，即求得待测量x

x s
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电子测量原理
1.3.3 减少误差的复合式比较（续）
微差法进行测量时，测量误差公式：
x s x s x
优点：测量速度快和测量准确度高。
电子测量原理
《电子测量原理》