电子科技大学：《电子测量原理》课程电子教案（PPT教学课件）第二章 测量方法与测量系统

电子测量原理 第2章测量方法与测量系统 2.1电子测量的基本原理 2.2电子测量的对象信号与系统 2.3测量方法的分类概述 2.4测量系统的静态特性 2.5测量系统的动态特性 第1页

电子测量原理 第1页 第2章 测量方法与测量系统 2．1 电子测量的基本原理 2．2 电子测量的对象——信号与系统 2. 3 测量方法的分类概述 2．4 测量系统的静态特性 2. 5 测量系统的动态特性

电子测量原理 2电子测量的基本概念 211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 第2页

电子测量原理 第2页 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

电子测量原理 212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106Hz以下,高至 THz(ITHZ=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1013-10-14的数量级 (4)测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁 浪传播进行工作 (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 第3页

电子测量原理 第3页 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。 （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

电子测量原理 21.3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。 第4页

电子测量原理 第4页 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

电子测量原理 213电子测量的内容(续) ◆电子测量的内容是 (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、 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。 第5页

电子测量原理 第5页 2.1.3 电子测量的内容（续） ◆ 电子测量的内容是： （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

电子测量原理 213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 系统 x(t) y(t) h(t) 输入 输出 测试系统框图 第6页

电子测量原理 第6页 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 h(t) 系 统 输入 输出 x ( t ) y ( t ) 测试系统框图

电子测量原理 22电子测量的对象信号与系统 22.1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。 第7页

电子测量原理 第7页 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

电子测量原理 2.21被测对象信号与系统的特点及分类 信号的特点是 ◆④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。 第8页

电子测量原理 第8页 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

电子测量原理 2.22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,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。 第9页

电子测量原理 第9页 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

电子测量原理 222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信号的分类 自变量t 函数值f() 信号分类 连续 模拟信号 连续时间信号 离散 量化信号 连续 采样信号 离散时间信号 离散 数字信号

电子测量原理 第10页 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 信号的分类 自变量 t 函数值 f(t) 信号分类 连续 模拟信号 连续时间信号 离散 量化信号 连续 采样信号 离散时间信号 离散 数字信号