【正文】 領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 ?沒有測量，計(jì)量將失去價(jià)值 ?為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須定期對儀器進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)，這個(gè)過程就是計(jì)量。 ? 計(jì)量的三個(gè)主要特征是 統(tǒng)一性 、 準(zhǔn)確性 和 法制性 。含有檢查、檢驗(yàn)、監(jiān)督等廣泛的電量和非電量測量。 ? III組： 惡劣的環(huán)境條件 ， 溫度－ 40～ +55oC， 相對濕度 90%（ 在 35oC上 ） ，允許頻繁的搬動(dòng)和運(yùn)輸中受到較大的沖擊和振動(dòng) 。 ? 抗干擾 、 防噪聲的措施 ， 如接地 、 屏蔽 、 隔離 、 濾波等 。 特別是某些測量器具的量程廣 、 頻段寬 ， 而內(nèi)部的元器件數(shù)目甚多 ， 且對外界影響相當(dāng)敏感 ， 錯(cuò)綜復(fù)雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應(yīng)有時(shí)會(huì)成為測量的嚴(yán)重問題 。 ? 測量環(huán)境包括 溫度、濕度、力場、電磁場、輻射、化學(xué)氣霧和粉塵，霉菌以及有關(guān)電磁量（工作電壓、源阻抗、負(fù)載阻抗、地磁場、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。 ? ——測量人員 ? 手動(dòng)：由測量主體 （ 測量人員 ） 直接參與完成 。 5. 信息可以存儲(chǔ)。 信息的特征： 1. 信息是對 事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 和 運(yùn)動(dòng)方式 的描述，來源于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，不等同于物質(zhì)。 ? 制定出測試策略（測量算法）和操作步驟（測試程序） ? 實(shí)施階段： ? 對儀器和系統(tǒng)實(shí)施測試操作（發(fā)控制命令），按照邏輯和時(shí)序完成測量過程，取得測量數(shù)據(jù) 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 10 測量的定義 （續(xù)） ?信息感知的原理： ? 通過感知系統(tǒng)與產(chǎn)生信息事物之間的相互作用，把源事物信息轉(zhuǎn)化為某種物理量形式表現(xiàn)的信號(hào)。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 9 測量的定義 （續(xù)） ? 廣義地講， 測量 不僅對被測的物理量進(jìn)行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進(jìn)行定性、定位的測量。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 6 測量的定義 ? 測量是為了 確定被測對象的量值 而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程 。 第 1章 測量的基本原理 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 4 測量的基本概念 測量的意義 ? 日常生活中處處離不開測量 ? 科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展離不開測量， 離開測量就不會(huì)有真正的科學(xué)。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 3 ? 本章闡述測量了學(xué)科的豐富內(nèi)涵。 ? 第二部分 基本電參量測量 ， 包括頻率 、 電壓 、 阻抗等 ? 第三部分 時(shí)域測量 ， 以示波器為背景介紹時(shí)域信號(hào)波形的采集 、 顯示及應(yīng)用技術(shù) 。 ? 第四部分 頻域測量 ， 重點(diǎn)討論頻域中的信號(hào)頻譜和網(wǎng)絡(luò)性能的測量 ， 介紹測量激勵(lì)信號(hào)源的基本工作原理 。 ? 介紹測量、計(jì)量的基本概念，即它們的意義、內(nèi)容、特點(diǎn)及應(yīng)用。 沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有航海事業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 5 測量的意義 （續(xù)） ? 生產(chǎn)發(fā)展離不開測量 農(nóng)業(yè)社會(huì)中 ，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長度、面積、容積和重量的測量；掌握季節(jié)和節(jié)候，出現(xiàn)了原始的時(shí)間測量器具，并有了天文測量。 ? 在測量過程中 ， 人們借助專門的設(shè)備 ， 把被測對象直接或間接地與同類已知單位進(jìn)行 比較 ， 取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果 。 ? 例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等。 ?有用信息的識(shí)別原理： ? 與標(biāo)準(zhǔn)器件進(jìn)行比較，判斷出信息的屬性和數(shù)量。 ? 分析測量誤差并顯示測量出結(jié)果。 2. 信息與能量相關(guān)，獲得信息需要能量，控制能量需要信息。 6. 信息可以傳輸。 ? 自動(dòng)：測量主體交給智能設(shè)備 （ 計(jì)算機(jī)等 ） 完成 ， 但測量策略 、軟件算法 、 程序編寫需由測量人員事先設(shè)計(jì)好 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 18 測量的基本要素 （續(xù)） 環(huán)境對測量的影響 ? A. 環(huán)境對被測對象的影響： 某些被測對象客體 （ 如器件 、 電路或系統(tǒng) ） 的 性能特性 對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感 。 ? C. 環(huán)境對測量人員的影響： 高溫 、 嚴(yán)寒 、 潮濕 、 悶氣 、 嘈雜 、 照明不適當(dāng)?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境 ， 會(huì)對測量人員的身心產(chǎn)生不良影響 ， 從而引起不同程度的 人身誤差乃至差錯(cuò) 。 ? 儀器應(yīng)能盡量 適應(yīng)惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境 。 ? I組 ——高精度計(jì)量用儀器 ? II組 ——通用儀器 ? III組 ——野外、機(jī)載等儀器 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 21 測試與檢測 ? 測試 ? 測試是測量和試驗(yàn)的總稱，包括定量的測量和定性的試驗(yàn)。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 22 1． 2 計(jì)量的基本概念 計(jì)量的定義和意義 為使在不同地方 、 用不同的手段測量同一被測量時(shí) ， 所得結(jié)果一致 ， 就要求統(tǒng)一的單位 、 基準(zhǔn) 、 標(biāo)準(zhǔn)和測量器具 。 ? 計(jì)量包含了為達(dá)到統(tǒng)一和準(zhǔn)確一致所進(jìn)行的全部活動(dòng) ， 如單位的統(tǒng)一 、 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的建立 、 進(jìn)行量值傳遞 、 計(jì)量監(jiān)督管理 、 測量方法及其手段的研究等 。 ?計(jì)量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。 ? 計(jì)量工作是國民經(jīng)濟(jì)中一項(xiàng)極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)以及人民生活等各個(gè)方面起著技術(shù)保證和技術(shù)監(jiān)督的作用。 1 丈＝ 10 尺＝ 100 寸。 英尺 foot（ ft＝ 12 inch＝ m） 9世紀(jì)：英國查理曼大帝的腳板的長度。 尺 ＝ …… 古典階段：身體 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 27 計(jì)量單位 ? 器具 與 現(xiàn)象 －計(jì)量學(xué)的開始 米 metre： 1875年 5月 20日 “ 國際米制公約 ” ?1790年：巴黎會(huì)議約定：通過巴黎的子午線的四千萬分之一 。 ” （ 俗稱光波米 ） 千克 kilogram：鉑銥合金制造的千克原器 ?根據(jù) 1立方分米的水在其密度最大時(shí)的溫度下的質(zhì)量。 光頻標(biāo) ,原子噴泉：激光吸收鎖頻，激光冷卻與原子囚禁誤差可達(dá) 1015 長度單位－米基準(zhǔn)： 光在真空中 1/299 792 458 s的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過的距離。馬丁公司：英制單位（牛 ? 美國火星氣候探測器（ 1998年）： 1999年 9月 23日： 1998年 12月美國發(fā)射的火星氣候探測器與地面失去聯(lián)系。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 32 1． 2． 2 單位和單位制 （續(xù)） ? 1960年第十一屆國際計(jì)量大會(huì)上正式通過國際單位制 SI。 ? 國際單位制 詞頭 表示使單位增大或縮小的十進(jìn)倍數(shù) 。 ? (2)二級(jí)基準(zhǔn) ， 又稱副基準(zhǔn) ? 副基準(zhǔn)的量值精度由主基準(zhǔn)確定 ， 用以代替主基準(zhǔn)向下傳遞或代替主基準(zhǔn)參加國際比對 ? (3)三級(jí)基準(zhǔn) ， 又稱工作基準(zhǔn) ? 工作基準(zhǔn)用來直接向下屬標(biāo)準(zhǔn)量具進(jìn)行 量值傳遞 ， 用以檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具的精確度 。 ? 通過這些標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常性地對日常工作儀器進(jìn)行檢定 ， 確定其量值的精確度大小 。 （ 2） 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具： 準(zhǔn)確度低于計(jì)量基準(zhǔn) ， 用于檢定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具的計(jì)量器具 。 一般 要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的 1/3到 1/10。 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 40 測量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對性 ? 基準(zhǔn)的理論定義最嚴(yán)格 、 制作工藝技術(shù)最先進(jìn) 。 而目前 銫原子鐘 的計(jì)時(shí)精確度在三百萬年內(nèi)也不超過 1秒 。 Axx ???電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 44 測量誤差的來源 （ 1） 儀器誤差： 由于測量儀器及其附件的設(shè)計(jì) 、 制造 、 檢定等不完善 ， 以及儀器使用過程中老化 、 磨損 、 疲勞等因素而使儀器帶有的誤差 。 （ 5） 測量對象變化誤差： 測量過程中由于測量對象變化而使得測量值不準(zhǔn)確 ， 如引起動(dòng)態(tài)誤差等 。 0Axx ???x x A? ? ? 有大小，又有符號(hào)和量綱 x?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 46 測量誤差的表示方法 （續(xù)） ? 真值是一個(gè)理想概念，大多數(shù)測量對象真值不可得，一般采用 約定真值 替代。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 47 測量誤差的表示方法 （續(xù)） （ 2） 修正值 與絕對誤差的絕對值大小相等 ， 但符號(hào)相反的量值 ， 稱為修正值 測量儀器的修正值可以通過上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出 ， 修正值可以是 數(shù)值表格 、曲線 或 函數(shù)表達(dá)式 等形式 。是儀表在工作條件下不應(yīng)超過的最大引用相對誤差 我國電工儀表共分七級(jí)： ， ， ， ， ， 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 56 信息的概念 1． 客體的實(shí)有的信息 —— 客觀信息 ? 某事物客體所具有的信息，是指該客觀存在的事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式 的 自我表述 或 自我顯示 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 57 信息的概念 （續(xù)） 2． 主體認(rèn)識(shí)論的信息 —— 主觀信息 ? 是指主體所感知或表述的關(guān)于該事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式，及有關(guān)的形式、含義和效用。 ? （ 3）具有目的性，因而能夠判斷信息對其目的而言的價(jià)值。 實(shí)得信息 —— 主體在觀察該事物的過程中實(shí)際獲得的關(guān)于該事物的凈信息。 ? 傳感器根據(jù)轉(zhuǎn)換的效應(yīng)可分為物理型 、 化學(xué)型和生物型三大類 。 由于信息的類別不同 ，其形式特征也不相同 ， 因此 ， 理論上信息總是可以分辨 （ 識(shí)別 ） 的 。 （ 1）比較 ——用已知量和未知量比較。 （ 3）信息處理 ——泛指為了各種目的而對信息所進(jìn)行的變換和加工。 ? 智能包含信息、知識(shí)、策略和行為四個(gè)要素，具有獲取有用信息、由信息生成知識(shí)（認(rèn)識(shí)）、由知識(shí)和目的生成策略（決策）以及實(shí)施策略取得效果（施效）等四個(gè)方面的能力。 然后 ， 形變帶動(dòng)機(jī)械式儀表的指針成比例的偏轉(zhuǎn) ， 指示出被測物體的重量 。 3. 以標(biāo)準(zhǔn)量確定儀器變換系數(shù) K 的刻度值，再對未知量進(jìn)行測量。在測量范圍內(nèi)選定一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)輸入量，測量儀表刻度盤上對應(yīng)于輸入量的指針指示值作出刻度。 2. 正向通道中各環(huán)節(jié)的變化不影響儀器的輸出 y，精心制作 反向回路 是保證整個(gè)儀器精度的關(guān)鍵。 ? 在零示法中，要仔細(xì)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量 S 使之與未知量 x相等，這通常很費(fèi)時(shí)間，有時(shí)甚至不可能做到， ? 微差法：標(biāo)準(zhǔn)量 S與被測量 x 相差了一微小量 δ ，再用儀器測出 δ ，即求得待測量 x xs ???電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 80 減少誤差的復(fù)合式比較 （續(xù)） 微差法進(jìn)行測量時(shí)，測量誤差公式： ?測量儀器的誤差 對測量的影響被大大地削弱。 ? 特別適用于平衡對稱結(jié)構(gòu)的測量裝置中，并通過交換法可檢查其對稱性是否良好。 ? 把量值處于難以測量邊緣狀態(tài) （ 太小或太大 ） 的被測量 ， 按某一已知比值變換為量值適中的同樣參量進(jìn)行測量 。 要求 低漂移 ! 結(jié)構(gòu)原理：差動(dòng)直接耦合式 、 調(diào)制式 （ 斬波穩(wěn)零 ） 和自動(dòng)穩(wěn)定式三大類 。 還采用 分流器 、 比例變壓器 、 定向耦合器 把被測電流 、 電壓 、 功率的量值降低或升高后進(jìn)行測量 。 ? 電子測量儀器輸入端具有很高輸入阻抗 ， 輸入跟隨器 則是實(shí)現(xiàn)了輸入通道從高阻到低阻的阻抗變換。 ? ③ 獲得高增益 ， 提高測量儀器的靈敏度 。 ② 差頻倍增法 ③ 用倍頻法減小測量誤差 。 1的相對誤差為 103， 如果先對其進(jìn)行 103倍的鎖相倍頻后測量 ， 則該項(xiàng)誤差可降為106。 ? 它可以把頻率上限擴(kuò)展到幾 GHz甚至幾十 GHz。 （ 4） 合成 多種波形疊加成復(fù)雜波形 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 93 (續(xù)） 4） 參量變換 （ 1） AVΩ 變換 ——電流 、 電壓 、 電阻之間的變換 ? 多用表中采用的 AVΩ 變換 ， 包括交流 /直流 （ AC/DC） 、 電流 /電壓 （ I/V）和電阻 /電壓 （ /V） 的轉(zhuǎn)換 ， 實(shí)現(xiàn)了交 、 直流電壓 、 電流 、 電阻等多種測量功能 。 例如 ， 常用的電阻絲應(yīng)變片 、 電感式變換器 、 電容式變換器 ? 電勢變換器是將各種物理量變換成電勢 、 電流等電量的變換器 ， 例如 ， 感應(yīng)變換器 、 光電變換器 、 壓電變換器 、 熱電偶等 。 解： ① 彈簧稱