【正文】 0～ 400mA和 量程為 0～ 100mA的兩個電流表 ， 問用哪一個電流表測量較好 ？ 2100% 1 .5 % 1 .5 %100mxx Sx? ? ? ? ?用 0～ 100mA電流表測量 100mA時的最大相對誤差為 1400% 0 . 5 % 2 %100mxx sx? ? ? ? ?解：用 0～ 400mA電流表測 100mA時的最大相對誤差為 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 53 （ 3） 分貝誤差 ——相對誤差的對數(shù)表示 分貝誤差是用對數(shù)形式（分貝數(shù)）表示的一種相對誤差，單位為分貝（ dB）。這是因為作為認識的主體： ? （ 1）具有感覺的能力，能夠感覺到信息的外在形式。 ? 信息感知，是感知事物運動的狀態(tài)及其變化方式，其實質是把客體論層次的信息轉換為主體認識論層次的語法信息 信息感知主體認識論信息（語法信息）客體層次的信息（ 信號 ）yx電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 60 信息的感知 2． 感知的基本技術 —— 〉 傳感器與敏感器 ? 測量的第一個環(huán)節(jié)是信息的感知 。 ? 由于識別環(huán)境存在固有干擾 ， 待識別的信息天然不理想 ， 理論方法不完備和信息類別相似性的表達不完善 ， 因此 ， 無論怎樣精巧地設計信息識別系統(tǒng) ， 完全無差錯的識別是不現(xiàn)實的 （ 誤差存在的絕對性 ） 。 工作原理是被測交流電壓經峰值檢波器變換成直流電壓 （ ACDC電壓變換 ） ，然后經直流電壓放大 （ 幅度變換 ） 和電壓轉換為電流輸出 （ 電壓 電流變換 ） ， 去驅動電表指針偏轉 （ 電壓 指針偏轉換變換 ） 。 1. 被測量和標準量不是以原來的參量形式直接比較，而是形成其他量后的比較。 ? 比較功能可由運算功能來實現(xiàn) , 有兩種方式： ? 差值運算比較 ? 比例運算比較 x sy比較電路被測量 標準量電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 74 基于差值示零的直接比較法 2. 差值示零的平衡調節(jié) （ 1） 零示法原理 : xs?電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 75 基于差值示零的直接比較法 （續(xù)） （ 2） 實現(xiàn)平衡調節(jié)的結構 K 1K 2減法比較或比例比較K 3變換變換變換 指示器 uxusy ＝ 0xs（a ) 雙通道對稱輸入結構mu 或? 當 則 skkx12?12kk? xs??有利于減小由 儀器部件 或者 環(huán)境條件變化 引起的誤差。 xSx S x???? ? ???/???0v +vx s電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 81 減少誤差的復合式比較 （續(xù)） 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 82 減少誤差的復合式比較 （續(xù)） ? 在測量條件不變的情況下，用一已知的標準量去替代未知的被測量，通過調整標準量而保持替代前后儀器的示值不變，于是 標準量的值等于被測量值。 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 86 電子測量中的變換技術 (續(xù)） （ 1） 信號放大與衰減 信號放大是為了將微弱的被測信號，放大到足以進行各種轉換處理， 或能驅動指示器、記錄儀。 ? 為保證良好的傳輸 ， 必須在傳輸線與負載之間或不同特征阻抗的傳輸線之間接入一種阻抗變換的 雙口網(wǎng)絡 ， 改變阻抗的大小 ， 實現(xiàn)阻抗的匹配 。 ? ⑤ 實現(xiàn)頻率的精密測量 。 （ 6） 頻率合成 ? 頻率合成是把一個 （ 或少量幾個 ） 高穩(wěn)晶振頻率源經過一系列綜合的加 、減 、 乘 、 除四則運算 ， 可作為隨意調節(jié)頻率的高精度信號源 。 （ 5） 變換 方波變成三角波或正弦波 ， 三角波變成正弦波或方波 ， 正弦波變成方波或三角波等 。 如指針的偏轉 、發(fā)光的數(shù)碼 、 字符和圖像等 。 ② 矢量比較 ——它識別一組同類的未知量的相對大小 ， 并按照由大到小 （ 或由小到大 ）的順序排列起來 。 ② 比例運算比較 y=x/s ? A． 零示法：若調節(jié)標準量 S， 使 y=1（ 電路平衡 ，指示器為 1） ， 則 x=s。 u s + _ 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 108 電子測量中的比較技術 (續(xù) ) ? （ 2）脈沖與數(shù)字式鑒相器 ? 觸發(fā)器構成的脈沖鑒相器 :RS觸發(fā)器或 D觸發(fā)器 ? 數(shù)字式鑒相器 :由相位比較器 （ 9個與非門 ） 和電荷泵組成 6. 數(shù)字比較 二進制的數(shù) N1和 N2加于異或門的輸入端 ， 即可進行比較 數(shù)字比較器數(shù)字比較器數(shù)字比較器N1N2Q電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 109 電子測量中的比較技術 (續(xù) ) ? [例 ] 差動型電容式傳感器能把位移、壓力、振動、液面位置等物理量的變化，可高分辨地轉換成兩個電容值之差值，即△ C=C1C2（ C1 C2一般很小，為幾皮法到幾十皮法），測量出△ C，即可測出其被轉換的物理量。 對數(shù)對數(shù)加 法或減法指數(shù)U 1U 2U o12oU U U?? 12oU U U??電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 114 電子測量中的處理技術 (續(xù) ) （ 2） 積分和微分電路 ? 運算放大器外接 電感和電容 等儲能元件，則利用電路在時域中的過渡過程可形成積分電路和微分電路；利用其頻域特性則可構成形形色色的濾波電路 Au iR 1u c_+Ci Au i _+Ru oCR 1（ a ）基本積分電路 （ b ）基本微分電路21 11 ()to i ctU u d t u tRC? ? ??/oiu R C d u d t??電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 115 電子測量中的處理技術 (續(xù) ) （ 3）有源濾波器 ? 按照頻譜分析的觀點 ， 任何信號都是一些不同幅度和不同頻率的正弦信號的組合 。 /1 iTUUosU R I e?? 1l n ( / ) l no T i s iU U U R I k U? ? ? ? AU iDR 1_+R 2AU iR 1D_+R 2U o圖 22 0 指數(shù)電路和對數(shù)電路電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 113 電子測量中的處理技術 (續(xù) ) 乘法運算或除法運算： 模擬乘法器： 是新型集成器件，是利用晶體管的非線性特性。 ? 電橋電路具有 靈敏度高 、 測量范圍寬 ， 溫度補償容易實現(xiàn) ， 測量電路的零點調節(jié)方便 等特點 。 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 100 電子測量中的比較技術 (續(xù) ) 0v +vx sx s（ 2） 電子測量中的典型比較方法 ① 差值運算比較 ? A． 零示法：若測量過程中調節(jié)標準量 s， 使 y=0（ 電路平衡 、 指示器為零 ） 時 ， 則 x=s。 傷痕▲比較校正顯示工件光源光信號電信號濾光片透鏡固體圖像傳感器放大標準樣板電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 98 電子測量中的比較技術 ? 被測量為 x、標準量為 s、比較電路輸出為 y。 例如 ， 常用的電阻絲應變片 、 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 ， 感應變換器 、 光電變換器 、 壓電變換器 、 熱電偶等 。 （ 4） 合成 多種波形疊加成復雜波形 。 1的相對誤差為 103， 如果先對其進行 103倍的鎖相倍頻后測量 ， 則該項誤差可降為106。 ? ③ 獲得高增益 ， 提高測量儀器的靈敏度 。 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行測量 。 ? 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行測量 。 ? 在零示法中，要仔細調節(jié)標準量 S 使之與未知量 x相等，這通常很費時間，有時甚至不可能做到， ? 微差法：標準量 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 ???電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 80 減少誤差的復合式比較 （續(xù)） 微差法進行測量時，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。在測量范圍內選定一定數(shù)量的標準輸入量，測量儀表刻度盤上對應于輸入量的指針指示值作出刻度。 然后 ， 形變帶動機械式儀表的指針成比例的偏轉 ， 指示出被測物體的重量 。 （ 3）信息處理 ——泛指為了各種目的而對信息所進行的變換和加工。 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 （ 識別 ） 的 。 實得信息 —— 主體在觀察該事物的過程中實際獲得的關于該事物的凈信息。 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 57 信息的概念 （續(xù)） 2． 主體認識論的信息 —— 主觀信息 ? 是指主體所感知或表述的關于該事物的運動狀態(tài)及其變化方式，及有關的形式、含義和效用。是儀表在工作條件下不應超過的最大引用相對誤差 我國電工儀表共分七級： ， ， ， ， ， 。 0Axx ???x x A? ? ? 有大小，又有符號和量綱 x?電子科學與技術專業(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。 Axx ???電子科學與技術專業(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計 、 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 。 1． 2． 3 基準和標準 （續(xù)） 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 40 測量基準的權威性和相對性 ? 基準的理論定義最嚴格 、 制作工藝技術最先進 。 （ 2） 計量標準器具： 準確度低于計量基準 ， 用于檢定計量標準或工作計量器具的計量器具 。 ? (2)二級基準 ， 又稱副基準 ? 副基準的量值精度由主基準確定 ， 用以代替主基準向下傳遞或代替主基準參加國際比對 ? (3)三級基準 ， 又稱工作基準 ? 工作基準用來直接向下屬標準量具進行 量值傳遞 ， 用以檢定下屬計量標準量具的精確度 。 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 32 1． 2． 2 單位和單位制 （續(xù)） ? 1960年第十一屆國際計量大會上正式通過國際單位制 SI。馬丁公司：英制單位（牛 ” （ 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的溫度下的質量。 英尺 foot（ ft＝ 12 inch＝ m） 9世紀：英國查理曼大帝的腳板的長度。 ? 計量工作是國民經濟中一項極為重要的技術基礎工作，它在工農業(yè)生產、科學技術、國防建設以及人民生活等各個方面起著技術保證和技術監(jiān)督的作用。 ? 計量包含了為達到統(tǒng)一和準確一致所進行的全部活動 ， 如單位的統(tǒng)一 、 基準和標準的建立 、 進行量值傳遞 、 計量監(jiān)督管理 、 測量方法及其手段的研究等 。 ? I組 ——高精度計量用儀器 ? II組 ——通用儀器 ? III組 ——野外、機載等儀器 電子科學與技術專業(yè)微電子方向 2022/3/13 21 測試與檢測 ? 測試 ? 測試是測量和試驗的總稱，包括定量的測量和定性的試驗。 ? C. 環(huán)境對測量人員的影響： 高溫 、 嚴寒 、 潮濕 、 悶氣 、 嘈雜 、 照明不適當?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境 ， 會對測量人員的身心產生不良影響 ， 從而引起不同程度的 人身誤差乃至差錯 。 ? 自動：測量主體交給智能設備 （