【正文】 ? 儀器應能盡量 適應惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境 。 ? 恒溫 、 恒濕 、 穩(wěn)壓和防震 。 ? 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(chǎn)生不良影響 ， 從而引起不同程度的 人身誤差乃至差錯 。 ? B. 環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響： 環(huán)境可能直接或間接地影響到 儀器系統(tǒng)本身 的某個工作特性 ， 進而影響測量結(jié)果 ， 造成測量誤差 。 電子科學與技術(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 。 測量的基本要素 （續(xù)） 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 17 測量的基本要素 （續(xù)） ? 測量環(huán)境 是指 測量過程中 人員 、 對象 和 儀器系統(tǒng) 所處空間的一切物理和化學條件的總和。 ? 自動：測量主體交給智能設(shè)備 （ 計算機等 ） 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)計好 。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 16 ? ——量具和儀器 ? 測量儀器系統(tǒng)包括量具 、 測試儀器 、 測試系統(tǒng)及附件等 。 6. 信息可以傳輸。 4. 信息可以轉(zhuǎn)換。 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。 信息又可分為 自然信息 和 社會信息 兩大類 。 ? 分析測量誤差并顯示測量出結(jié)果。 ? 設(shè)計階段： ? 選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。 ?有用信息的識別原理： ? 與標準器件進行比較，判斷出信息的屬性和數(shù)量。 ? 廣義測量原理 可以從信息獲取過程來說明，包括 信息感知 和 信息識別 兩個環(huán)節(jié)。 ? 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。 ? ⑤ 測量結(jié)果 ：最終能表示給測量主體 （ 人 ） 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 8 測量的定義 （續(xù)） 圖1－ 1 測 量的比較原理(a) 天 平直接比較 （b） 彈簧稱間接比較被測物體的重量等于標準砝碼的重量 被測物體的重量從度盤上讀數(shù) ， 因為 ， 彈簧秤度盤上的刻度是事先與標準量進行比較的結(jié)果 。 ? 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行 比較 ， 取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果 。 ? 在高新技術(shù)和國防現(xiàn)代化建設(shè)中則更是離不開測量 例如，每種新設(shè)計的飛機，需要測試飛機高速飛行中受氣流沖擊作用下的性能，通過風洞試驗測定機身、機翼的受力和振動分布情況，以驗證和改進設(shè)計。 沒有望遠鏡就沒有天文學，沒有顯微鏡就沒有細胞學，沒有指南針就沒有航海事業(yè) 電子科學與技術(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)了原始的時間測量器具，并有了天文測量。 ? 分別從信息獲取的 廣義概念 和 量值比較 的狹義概念上，闡述測量的基本原理； ? 從實現(xiàn)測量原理的 變換 、 比較 、 處理 和 顯示 等環(huán)節(jié)中，闡述電子測量的基本技術(shù)。 ? 介紹測量、計量的基本概念，即它們的意義、內(nèi)容、特點及應用。 ? 第六部分 測量系統(tǒng)集成 ， 闡述組建測量系統(tǒng)的硬件平臺 、軟件平臺 、 總線標準 、 通信技術(shù)等 。 ? 第四部分 頻域測量 ， 重點討論頻域中的信號頻譜和網(wǎng)絡(luò)性能的測量 ， 介紹測量激勵信號源的基本工作原理 。電子測量原理 電子科學與技術(shù)系 聯(lián)系方式： 139 3851 1882 授課教師： 段智勇 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 2 課程簡介 ? 第一部分 測量總論及誤差理論 ， 介紹測量的基本概念 、 技術(shù)方法及系統(tǒng)組成 ， 誤差理論和數(shù)據(jù)處理等 。 ? 第二部分 基本電參量測量 ， 包括頻率 、 電壓 、 阻抗等 ? 第三部分 時域測量 ， 以示波器為背景介紹時域信號波形的采集 、 顯示及應用技術(shù) 。 ? 第五部分 數(shù)域測量 ， 介紹數(shù)字系統(tǒng)的基本測量原理和方法 ，包括數(shù)字信號的產(chǎn)生 、 邏輯分析 、 可測性設(shè)計及數(shù)字系統(tǒng)測試的典型實例 。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 3 ? 本章闡述測量了學科的豐富內(nèi)涵。 ? 討論測量原理、測量方法和測量系統(tǒng)中的共性問題。 第 1章 測量的基本原理 電子科學與技術(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 ? 科學的進步和發(fā)展離不開測量， 離開測量就不會有真正的科學。 現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中 ，處處離不開測量 例如，一個大型鋼鐵廠需要約 2萬個測量點。 電子科學與技術(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 而進行的實驗過程 。 測量結(jié)果＝測量數(shù)值 *測量單位，即 ： 0}{ xxx ??電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 7 測量的基本概念 （續(xù)） 測量的內(nèi)涵 : ? ① 測量對象 ： 被測客體 中的相應的量值信息； ? 測量目的：從被測對象取得一個定量的認識； ? ② 測量過程 : 通過實驗去認識對象的過程 ? ③ 測量方法 ： 比較 ? ； ； ? ④ 測量標準 ：同類已知單位 。 電子科學與技術(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行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測量。 ? 測量結(jié)果 也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的 圖形 、 圖像 來顯示被測對象的 屬性特征、空間分布、拓樸結(jié)構(gòu) 等。 電子科學與技術(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。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 11 測量的組成 被測對象 、 測量儀器 、 測量技術(shù) 、 測量人員和 測量環(huán)境 測量儀器系統(tǒng) 被測對象 測量人員 測量的基本原理圖 信息 顯示 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 12 測量的基本要素 （續(xù)） 對象 屬性 影響 影響 影 響 測量策 略、算法 數(shù)據(jù)狀態(tài) 參數(shù)命令 被測信息 原理 方法 被測 對象 儀器 系統(tǒng) 測量 人員 測量 環(huán)境 激勵信號 選擇 儀器 決定 方法 測量的基本要素 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 13 測量的基本要素 （續(xù)） ——基本要素之間的互動關(guān)系 ? 論證階段 : 測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務(wù)要求、被測 對象特點、屬性，及現(xiàn)有儀器設(shè)備狀況，擬定合理的測試方案。 ? 制定出測試策略（測量算法）和操作步驟（測試程序） ? 實施階段： ? 對儀器和系統(tǒng)實施測試操作（發(fā)控制命令），按照邏輯和時序完成測量過程，取得測量數(shù)據(jù) 。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 14 測量的基本要素 （續(xù)） 執(zhí)行測量操作測試數(shù)據(jù)處理測量結(jié)果顯示結(jié) 束設(shè)置儀器工作參數(shù)實施階段被測對象設(shè)計階段測量任務(wù)要求組建測量系統(tǒng)需 求 分 析擬定測量方案現(xiàn)有儀器設(shè)備選用測量儀器（測試硬件平臺）決定測量技術(shù)（測試軟件平臺）完成儀器互連 擬定測量步驟開 始論證階段電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 15 測量的基本要素 （續(xù)） ——信息 廣義的測量是信息的獲取 ， 信息反映了事物的 運動狀態(tài) 及其 變化方式 。 信息的特征： 1. 信息是對 事物運動狀態(tài) 和 運動方式 的描述，來源于物質(zhì)運動，不等同于物質(zhì)。 3. 信息可以被感知。 5. 信息可以存儲。 7. 信息可以被復制。 ? ——測量人員 ? 手動：由測量主體 （ 測量人員 ） 直接參與完成 。 ? ? 測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施，總稱為測試技術(shù)。 ? 測量環(huán)境包括 溫度、濕度、力場、電磁場、輻射、化學氣霧和粉塵，霉菌以及有關(guān)電磁量（工作電壓、源阻抗、負載阻抗、地磁場、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。原則上測量應在被測對象 正?；蝾~定工作條件 下進行 。 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 ， 且對外界影響相當敏感 ， 錯綜復雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應有時會成為測量的嚴重問題 。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 19 測量的基本要素 （續(xù)） ? 應采取適當?shù)?控制措施 ， 盡量減少由于環(huán)境影響而產(chǎn)生的誤差 。 ? 抗干擾 、 防噪聲的措施 ， 如接地 、 屏蔽 、 隔離 、 濾波等 。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 20 測量的基本要素 （續(xù)） ? 儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分為三組： ? I組： 良好的環(huán)境條件 ， 溫度 +10～ +35oC， 相對濕度 80%（ 在 35oC上 ） ， 只允許有輕微的振動 。 ? III組： 惡劣的環(huán)境條件 ， 溫度－ 40～ +55oC， 相對濕度 90%（ 在 35oC上 ） ，允許頻繁的搬動和運輸中受到較大的沖擊和振動 。實驗是察看被測物某些性能而從事的某種實踐活動。含有檢查、檢驗、監(jiān)督等廣泛的電量和非電量測量。 ? 計量是一種特殊形式的測量 ， 它把 被測量 與國家計量部門作為基準或標準的同類單位量進行比較 ， 以確定合格與否 ， 并給出具有法律效力的 《 檢定證書 》 。 ? 計量的三個主要特征是 統(tǒng)一性 、 準確性 和 法制性 。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 23 計量的定義和意義 （續(xù)） ?測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計量。 ?沒有測量，計量將失去價值 ?為了保證測量結(jié)果的準確性，必須定期對儀器進行檢定和校準，這個過程就是計量。 ?計量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。 ?計量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 24 單位和單位制 ? 根據(jù)定義而令系數(shù)為 1的量稱為單位 。 英呎 —— feet 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 25 計量單位 ? 秦始皇（前 259年～前 210年）的歷史功績： “度 ” 是指長度的計量，所用的工具是尺； “ 量 ” 是指容量的計量，常見的工具有 “ 斗 ” 、 “ 升 ”等； “ 衡 ” 是指質(zhì)量的計量，常見的工具是天平和秤。秦尺 ～ 23 厘米。 14世紀：愛德華二世：三個大麥粒的總長度。 16世紀：德國： 16個人的左腳板的平均長度。 丈 ＝ 古代成年男子的身高，大丈夫。 （ 米原器 ） ?1889年： 0℃ 時巴黎國際計量局的截面為 X形的鉑銥合金尺兩端刻線記號間的距離 。 ?1983年：光在真空中 1/299792458 s的時間間隔內(nèi)的行程 。 安培 ampere： ?根據(jù)兩通電導線之間產(chǎn)生的作用力而定義的電流單位。 經(jīng)典階段：實物 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 28 計量單位 ? 量子（自然）基準（標準）： 時間單位－秒基準： 微波段銫原子鐘： Cs－ 133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所 對應的輻射的 9 192 631 770個周期的持續(xù)時間。 電壓單位－伏特基準： Josephson常數(shù)： KJ＝ 483 (1 ? ? 106) GHz/V 電阻單位－歐姆基準： von Klitzing常數(shù)： RK＝ 25 (1 ? ? 106) ? 現(xiàn)代階段：量子 迄今為止，國際上已正式確立的量子基準有： 電子科學與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 29 計量單位 ? 英國 gallon與美國 gallon： . ga