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电子测量仪器的分类、误差以及测量系统组成

时间:2018-05-31
 

   測量仪器 是用于检出或测量一个量或为测量目的供给一个量的器具。采用电子技术测量电量或非电量的测量仪器称为电子測量仪器。
   电子测量仪器是信息产业的基础,对于国防、科研、生产和生活等起着非常重要的作用。 电子测量仪器伴随着信息技术的发展而发展,其内部元器件由最初的电子管经过晶体管发展 到了大规模集成电路,由电路最初的模拟化经过数字化再发展到了当今多功能、高精度、检测高度自动化的智能化电子仪器:我国的电子测量仪器产业已经从无到有,成为一个具有科研、 生产和经营较完整的体系,但总体上与世界发展水平相比,还有不小的差距。
   电子测量仪器的分类
   电子测量仪器品种繁多,按功能分类可分为专用仪器和通用仪器两大类:专用仪器是为特定目的而专门设计制造的,它只适用于特定的测量对象和测量条件通用仅器的灵活性好, 应用面广,按功能主要可以分为以下几类:
   (1) 信号发生器
   信号发生器用于提供测量所需的各种信号根据用途不同,有各种波形、各种频率和各种 功率的信号发生器如低频信号发生器、高頻信号发生器、脉冲信号发生器、函教信号发生器、 调頻调幅信号发生器和噪声信号发生器等
   (2) 信号分析仪器
   信号分析仪器用于观察、分析和记录各种电量的变化,包括时域、頻域和数字域分析仪,如 时域的示波器、頻域的頻谱分析仪和数据域的逻辑分析仪等。
  (3)网络特性测量仪器
    网络特性测量仪器用于测量电气网络的频率特性、阻抗特性、噪声特性,如频率特性测试仪、阻抗测试仪和网络分析仪等。
   (4)电子元器件测试仪器
    电子元器件测试仪用于测量各种电子元器件的各种电参数或显示元器件的特性曲线等,如电路元件(R、L、C)测试仪,晶体管特性图示仪、集成电路(模拟、数字)测试仪等。
    (5)电波特性测试仪器
    电波特性测试仪器用于对电波、电磁波强度、干扰强度等参量进行测量,如测试接收机、场强测试仪、干扰测试仪等。
   (6)辅助仪器
    辅助仪器用于配合上诉各种仪器对信号进行放大、检波、衰减、隔离等,以便上诉仪器更充分发挥作用,如各种放大器、检波器、衰减滤波器、记录仪以及交直流稳压源等。
在电子測量中,由于电子測量仪器本身性能不完善所引起的误差,称为电子測量仪器的误 差,它主要包括以下几类。
   (1) 固有误差
   电子测量仪器在标准条件下所具有的误差称为固有误差。固有误差也称为基本误差。标 准条件一般规定电子測量仪器影响的标准或标准范围 (例如,环境溫度(20 ± 2 ) ℃ 等,它比使 用条件更加严格,所以固有误差能够更准确地反映电子測量仪器所固有的性能,便于在相同条 件下,对同类仪器进行比较和校准。
   (2) 允许误差
   技术、检定规程等对电子測量仪器所规定的允许的误差极限值称为允许误差。技木标准 通常是指电子測量仪器产品说明书的技木指标。先许误差可用绝对误差或相对误差表示。
   (3) 附加误差
   电子測量仪器在非标准条件下所增加的误差称为附加误差当一个影响量在正常使用条 件范围内取任一值,而其他影响量和影响特性均处于标准条件,此时引起的仪器示值的变化就 是附加误差只有当某一影响量在允许误差中起重要作用时才给出,如环境溫度变化、电源电 压变化、频率变化、量程变化等,
   有些电子測量仪器的允许误差就是以“基本误差+附加误差”的形式给出。例如,某一信号发生器的输出电压在说明书中规定:在连续状态下,频率为400MHz时,输出电压刻度基本 误差不大于±10%:输出电压在其他頻率的附加误差为±7%。也就是说,输出电压刻度的允许误差在f=400MHz时为±10%,而在f不等于400MHz时。允许误差变为±10±7%。
   测量系统的组成
   測量系统是由一些功能不同的环节所组成,这些环节保证了由获取信号到获得被測量值 所必需的信号量程功能,从完成测量任务的角度来看,基本的測量系统大致可以分为两种:即 对主动量的測量和对被动量的测量,如图1.1所示。


   图1. 1(a)中,被测信号即为測试对象,它一般是电路的电信号,也可以是由传感器检测非电量得到的电信号:在整个測量系统中,被测信号是自发的,因而是主动的:
   图1.1(b))中,測量对象是被测网络中的某个特性参数,它只有在信号源的激励下才能产生,因而是被动的激励信号由信号发生器提供。
   比较或变换环节用于对被测信号进行加工转换如放大、滤波、检波、调制与解调、阻抗变 换、线性化、数/模或糢/数转換等,使之成为既合乎需要,又使于输送,显示或记录以及可作进 一步后续处理的信号:显示环节是将加工转换后的信号变成一种能为人们所理解的形式,如模拟指数、数字显示、图形等,以供人们观测和分析。

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