现代电子测量技术-1课件.ppt

1、2022-8-1512022-8-152 工业生产工业生产 倍增器倍增器 科学研究科学研究 先行官先行官 社社 会会 物化法官物化法官 军军 事事 战斗力战斗力2022-8-153检测技术是带动国民经济增长的一个检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域关键领域在美国：检测技术占在美国：检测技术占4%，拉动经济增长，拉动经济增长66%2022-8-154检测技术在工业生产领域的应用检测技术在工业生产领域的应用在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位.2022-8-1552022-8-1562022-8-157检测技术在日常生活中的应用与日俱增检测技术在日常生

2、活中的应用与日俱增 家用电器：家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器红外测距传感器数字体温计：接触式数字体温计：接触式-热敏电阻，非接触式热敏电阻，非接触式-红外传感器红外传感器自动感应灯：亮度检测自动感应灯：亮度检测-光敏电阻光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度检测空调、冰箱、电饭煲：温度检测-热敏电阻、热电偶热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换电话、麦克风：话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器遥控接收：红外检测遥控接收：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管办公商务：办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取可视对讲、可视电话：图

3、像获取-面阵面阵CCDCCD扫描仪：文档扫描扫描仪：文档扫描-线阵线阵CCDCCD红外传输数据：红外检测红外传输数据：红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：医疗卫生：电子血压计：血压检测电子血压计：血压检测 -压力传感器压力传感器血糖测试仪、胆固醇检测仪血糖测试仪、胆固醇检测仪 -离子传感器离子传感器2022-8-158 1991年海湾战争年海湾战争 精确制导炸弹和导弹占精确制导炸弹和导弹占8%2003年伊拉克战争年伊拉克战争 90%1994年美国防部建立自动测试系统执行局年美国防部建立自动测试系统执行局立体作战立体作战2022-8-159美军研制的未来单兵作战武器美

4、军研制的未来单兵作战武器-OICW 夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标。在发射激光测距仪：可精确的定位目标。在发射2020毫米高爆弹时，激光测距仪可毫米高爆弹时，激光测距仪可将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时将目标的距离信息自动传输至高爆弹的爆炸引信，以便精确的设定引爆时间。间。2022-8-1510美国国家导弹防御计划美国国家导弹防御计划-NMD1.地基拦截器地基拦截器2.早期预警系统早期预警系统3.前沿部署前沿部署(如雷达）如雷达）4.管理与控制系统管理与控制系统5.卫星红外线监测系统卫星红外线

5、监测系统 监测系统监测系统:探测和发现探测和发现敌人导弹的发射并追踪敌人导弹的发射并追踪导弹的飞行轨道；导弹的飞行轨道；拦截器：能识别真假拦截器：能识别真假弹头，敌友方弹头，敌友方2022-8-1511“阿波罗阿波罗10”：火箭部分火箭部分-2077个传感器个传感器飞船部分飞船部分-1218个传感器，个传感器，检测参数检测参数-加速度、温度、压力、加速度、温度、压力、振动、流量、应变、振动、流量、应变、声学、声学、神州飞船：神州飞船：185台（套）仪器装置台（套）仪器装置2022-8-1512 检查产品质量检查产品质量 监测环境污染监测环境污染 识别指纹假钞识别指纹假钞 查服违禁药物查服违禁药

6、物 侦破刑事案件侦破刑事案件2022-8-1513教学实验、气象预报、大地测教学实验、气象预报、大地测绘、灾情预报、交通指挥、绘、灾情预报、交通指挥、涵盖涵盖 吃穿用、农轻重、海陆空吃穿用、农轻重、海陆空2022-8-1514 诺贝尔奖获得者诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说说“现代科学的进现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展步越来越依靠尖端仪器的发展”俄国化学家门捷列夫指出俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始科学是从测量开始的的”近近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达者达38人人2022-8-15现代电子测量技术152022-8-15现

7、代电子测量技术162022-8-15现代电子测量技术17没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学，没有显微天文学，没有显微镜就没有细胞学，镜就没有细胞学，没有指南针就没有没有指南针就没有航海事业航海事业 2022-8-15现代电子测量技术182022-8-15现代电子测量技术19测量结果测量数值测量结果测量数值.测量单位，测量单位，即：即：0 xxx2022-8-15现代电子测量技术202022-8-15现代电子测量技术21图11 测量的比较原理(a)天平直接比较（b）弹簧称间接比较被测物体的重量等于标被测物体的重量等于标准砝码的重量准砝码的重量被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘被测物

8、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。上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。2022-8-15现代电子测量技术222022-8-15现代电子测量技术23被测对象测量人员测试仪器系统信 息显 示感知和识别2022-8-15现代电子测量技术24对对象象属属性性影影响响影影响响影影响响测测量量策策略略、算算法法数数据据状状态态参参数数命命令令被被测测信信息息原原理理方方法法被被测测对对象象仪仪器器系系统统测测量量人人员员测测量量环环境境激激励励信信号号选选择择仪仪器器决决定定方方法法图图1 1-3 3 测测量量的的基基本本要要素素2022-8-15现代电子测量技

9、术252022-8-15现代电子测量技术26执执行行测测量量操操作作测测试试数数据据处处理理测测量量结结果果显显示示结结 束束设设置置仪仪器器工工作作参参数数实实施施阶阶段段被被测测对对象象设设计计阶阶段段测测量量任任务务要要求求组组建建测测量量系系统统需需 求求 分分 析析拟拟定定测测量量方方案案现现有有仪仪器器设设备备选选用用测测量量仪仪器器（测测试试硬硬件件平平台台）决决定定测测量量技技术术（测测试试软软件件平平台台）完完成成仪仪器器互互连连拟拟定定测测量量步步骤骤开开 始始论论证证阶阶段段2022-8-15现代电子测量技术272022-8-15现代电子测量技术282022-8-15现代

10、电子测量技术292022-8-15现代电子测量技术302022-8-15现代电子测量技术312022-8-15现代电子测量技术322022-8-15现代电子测量技术33测量发展的客观需要才出现测量发展的客观需要才出现了计量。了计量。测量是计量应用的重要途径。测量是计量应用的重要途径。没有测量，计量将失去价值没有测量，计量将失去价值为了保证测量结果的准确性，为了保证测量结果的准确性，必须定期对仪器进行检定和必须定期对仪器进行检定和校准，这个过程就是计量。校准，这个过程就是计量。u计量的任务是确定测量结计量的任务是确定测量结果的可靠性。果的可靠性。u计量是测量的基础和依据。计量是测量的基础和依据。

11、u没有计量，也谈不上测量。没有计量，也谈不上测量。u计量和测量相互配合，才计量和测量相互配合，才能在国民经济各个领域发挥能在国民经济各个领域发挥重要作用。重要作用。u计量工作是国民经济中一项极为重要的技术基础工作，计量工作是国民经济中一项极为重要的技术基础工作，它在工农业生产、科学技术、国防建设以及人民生活等它在工农业生产、科学技术、国防建设以及人民生活等各个方面起着技术保证和技术监督的作用。各个方面起着技术保证和技术监督的作用。2022-8-15现代电子测量技术34英呎feetfeet2022-8-15现代电子测量技术352022-8-15现代电子测量技术362022-8-15现代电子测量技

12、术372022-8-15现代电子测量技术382022-8-15现代电子测量技术392022-8-15现代电子测量技术402022-8-15现代电子测量技术412022-8-15现代电子测量技术422022-8-15现代电子测量技术432022-8-15现代电子测量技术44中中国国计计量量院院中中国国测测试试院院国国家家标标物物中中心心授授权权基基准准实实验验室室大大区区国国家家计计量量中中心心省省级级计计量量所所市市（地地）计计量量所所分分站站县县（区区）计计量量所所工工矿矿企企业业、商商店店、研研究究院院所所、医医院院、学学校校等等国国防防计计量量中中心心行行业业计计量量中中心心国国家家专专

13、业业计计量量站站国国家家标标准准级级级级级级工工作作标标准准自上而下逐级传递自上而下逐级传递 2022-8-15现代电子测量技术45Axx2022-8-15现代电子测量技术462022-8-15现代电子测量技术470AxxxxAx2022-8-15现代电子测量技术48xAxCCxA2022-8-15现代电子测量技术490100%xA 2022-8-15现代电子测量技术50100%AxA 100%xxx 2022-8-15现代电子测量技术51100%mmmxx 0 0mx|mx|mx A AxAmAmx A mmmxx2022-8-15现代电子测量技术52m%mxxSx2022-8-15现代电子

14、测量技术532100%1.5%1.5%100mxxSx1400%0.5%2%100mxxsx 2022-8-15现代电子测量技术54oxiVAV 20lg()xxGA dB 20lg(1)dBAAAAAx2022-8-15现代电子测量技术552022-8-15现代电子测量技术56y1y2y电电量量变变换换（测测量量电电路路）信信宿宿点点非非电电逆逆变变换换（显显示示器器）被被测测量量 x信信源源点点非非电电变变换换（传传感感器器）y1=f1(x)221()yf y 32()yf y 测量是通过比较来取得一个定量的认识测量是通过比较来取得一个定量的认识 A321()()yfff xf x2022

15、-8-15现代电子测量技术57直读式直读式电压表电压表 2022-8-15现代电子测量技术58K K1 1K K3 3K K2 2xu2u3 yu1y1y2y3信信源源点点信信宿宿点点 )(111uxKy)(2122uyKy)(3233uyKyy321123()y K K K x uuuKx u 123KK K K321123uuuuKK K 2022-8-15现代电子测量技术59（a)测零点值（a)测零点值非电电变换非电电变换 K1主体主体电非电变换电非电变换 K3电电变换电电变换 K2传感器传感器变换电路变换电路显示器显示器（b)测标准量（b)测标准量非电电变换非电电变换 K1主体主体电非

16、电变换电非电变换 K3电电变换电电变换 K2传感器传感器变换电路变换电路显示器显示器（c)测未知量（c)测未知量非电电变换非电电变换 K1主体主体电非电变换电非电变换 K3电电变换电电变换 K2传感器传感器变换电路变换电路显示器显示器0 x0ysyxysx xxs2022-8-15现代电子测量技术60 xsy比较电路比较电路被测量被测量标准量标准量2022-8-15现代电子测量技术61xs 2022-8-15现代电子测量技术62K1K2减减法法比比较较或或比比例例比比较较K3变变换换变变换换变变换换指指示示器器 uxusy0 0 xs（a a)双双通通道道对对称称输输入入结结构构mu或 当当

17、则则skkx1212kk x s 2022-8-15现代电子测量技术63(b)对称桥式结构(b)对称桥式结构s sx激励源激励源y=0y=02r1r当当 时，时，12rxsr 12rr xs 2022-8-15现代电子测量技术64 xs 2022-8-15现代电子测量技术65微差法进行测量时，测量误差公式：微差法进行测量时，测量误差公式：测量仪器的误差测量仪器的误差 对测量的对测量的影响被大大地削弱影响被大大地削弱优点：测量速度快和测量准确度高。优点：测量速度快和测量准确度高。xSxSx/0-v+vxs2022-8-15现代电子测量技术662022-8-15现代电子测量技术67 替代法的测量原

18、理 替代法的测量原理xs0 0-v-v+v+v2 2K KK K1 1（b)零示法（b)零示法(a)偏转法(a)偏转法xs0 0-v-v+v+v2 2K KK K1 1r r2022-8-15现代电子测量技术68第一次平衡第一次平衡 第二次平衡第二次平衡 上两式相乘、开方得：上两式相乘、开方得：12121()2xWWWWW11 2xW lWl 22 1xW lW l(a)天平称重(a)天平称重xWW1l1l2xWW2l1l22022-8-15现代电子测量技术6912121()2xssssRRRRR2022-8-15现代电子测量技术702022-8-15现代电子测量技术712022-8-15现代

19、电子测量技术722022-8-15现代电子测量技术732022-8-15现代电子测量技术74 例：例：f=200.020kHzf=200.020kHz220kHz220kHz f f0 0=200kHz=200kHz则则 F=f-fF=f-f0 0=20Hz=20Hz20kHz20kHz覆盖系数从覆盖系数从1.11.1扩展到扩展到10001000L LC C振振荡荡器器fF=f-f0f02022-8-15现代电子测量技术75()xsxsmfmfm ffm f 2022-8-15现代电子测量技术762022-8-15现代电子测量技术772022-8-15现代电子测量技术782022-8-15现代

20、电子测量技术792022-8-15现代电子测量技术802022-8-15现代电子测量技术81I/VAC/DC放放大大或或衰衰减减A/DBCD/七七段段码码数数码码显显示示i2022-8-15现代电子测量技术82伤伤痕痕比比较较校校正正显显示示工工件件光光源源光光信信号号电电信信号号滤滤光光片片透透镜镜固固体体图图像像传传感感器器放放大大标标准准样样板板2022-8-15现代电子测量技术83被测量被测量标准量标准量xs比比较较电电路路yyHyL0ysx2022-8-15现代电子测量技术842022-8-15现代电子测量技术850-v+vxsx xs s2022-8-15现代电子测量技术86（a）

21、差差动动型型 （b）求求和和型型 （c）比比较较特特性性_+uxusuo_+uxus比比较较器器uousux0 xsuu12xsRuuR 2022-8-15现代电子测量技术8721xsTUUT2022-8-15现代电子测量技术88（a a）比例臂电桥）比例臂电桥 （b b）有源电桥）有源电桥 （c c）电压电桥）电压电桥 （d d）电流电桥）电流电桥3124ZZZZ1122sxZUNUNZ2022-8-15现代电子测量技术89UsaRsRxbUo+_xossRURUoxssURRU2022-8-15现代电子测量技术90R-S 触触发发器器tAtBQS RtBtAT 2022-8-15现代电子测

22、量技术91混频器混频器fAfBF=f-fF=f-fA BA B被测频率被测频率标准频率标准频率混频混频器器Ffxfs零差指示零差指示=fx-fs2022-8-15现代电子测量技术92cos2xmsmoKU UuKxyuxusuo=ux us+_2022-8-15现代电子测量技术93数字比较器数字比较器数数字字比比较较器器N1N1N2N2Q Q2022-8-15现代电子测量技术9412012()2CCUUCC交交流流放放大大器器相相敏敏检检波波器器低低通通滤滤波波器器交交流流信信号号源源UoCC12 22022-8-15现代电子测量技术952022-8-15现代电子测量技术96A1u2RR_+A

23、2RR_+RRRUoRu1u3u4R01234UU UUU2022-8-15现代电子测量技术97/1iTU UosURI e1ln(/)lnoTisiUUU RIk UAUiDR1_+R2AUiR1D_+R2Uo图图2-20 指数电路和对数电路指数电路和对数电路2022-8-15现代电子测量技术98对数对数对数对数加加 法法或减法或减法指数指数U1U2Uo12oUUU12oUUU2022-8-15现代电子测量技术99AuiR1uc_+CiAui_+RuoCR1（a）基本积分电路）基本积分电路 （b）基本微分电路）基本微分电路2111()toictUudt u tRC/oiuRCdudt 2022-8-15现代电子测量技术100AfAfAfAf2022-8-15现代电子测量技术101 模 拟 乘法器 积分器 开方器 放大器 2()u t 201()Tu t dtT 201()Tu t dtT Uo x 201()TUut dtT2022-8-15现代电子测量技术1022022-8-15现代电子测量技术1032022-8-15现代电子测量技术1042022-8-15现代电子测量技术1052022-8-15现代电子测量技术1062022-8-15现代电子测量技术1072022-8-15现代电子测量技术1082022-8-15现代电子测量技术1092022-8-15现代电子测量技术110