【正文】 022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 14 系統(tǒng)的基本概念 信號的產(chǎn)生、傳輸、處理、存儲和再現(xiàn)都需要一定的物理裝置，這種裝置通常就稱為系統(tǒng)。 將各個(gè)正弦分量的幅度和相位分別按頻率高低依次排列就成為頻譜 。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 13 信號的分類 （續(xù)） （ 5） 信號的時(shí)間特性和頻率特性 ? 時(shí)間特性：反映在信號隨時(shí)間變化的波形上 ， 包括信號出現(xiàn)時(shí)間的先后 、 持續(xù)時(shí)間的長短 、 重復(fù)周期的大小 、 隨時(shí)間變化速率的快慢 、 幅度的大小等等 。 而周期信號 、 指數(shù)信號 、 隨機(jī)信號等 ， 則為時(shí)域無限信號 。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 11 信號的分類 （續(xù)） ? ? 表 2 1 信號的分類自變量 t 函數(shù)值 f ( t ) 信號分類連續(xù) 模擬信號連續(xù)時(shí)間信號離散 量化信號連續(xù) 采樣信號離散時(shí)間信號離散 數(shù)字信號2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 12 信號的分類 （續(xù)） ? 時(shí)限信號是指信號在時(shí)間的有限區(qū)間 （ t1， t2）內(nèi)有定義 、 在區(qū)間之外信號值恒等于零的信號 ，稱為時(shí)域有限信號 。 確定性信號又分為：恒定 （ 直流 ） 信號；周期信號 （ 簡諧周期信號和復(fù)雜周期信號 ） ；非周期信號（ 準(zhǔn)周期信號和瞬變沖激信號 ） ； ? ② 非確定性 （ 隨機(jī) ） 信號：在相同試驗(yàn)條件下 ， 不能夠重復(fù)實(shí)現(xiàn)的信號 。 被測對象的信息感知階段的任務(wù) ，是要把信息變換成信號； ? ③ 信號不是信息本身 ， 必須對信號進(jìn)行測量后 ，才能從信號中提取出信息 ， 這是電子測量的根本目的 。 ? 同一個(gè)信息可以用不同的信號來運(yùn)載，反之，同一種信號也可以運(yùn)載不同的信息。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 7 電子測量的內(nèi)容 （續(xù)） ? （ 2） 按基本的測量對象來看 ， 電子測量是對電信號和電系統(tǒng)的測量： ? ①電子測量的 基本對象 是 未知 的信號與系統(tǒng) ? ②電子測量的 基本工具 是 已知 的信號與系統(tǒng) ? ③電子測量的 基本工作機(jī)理 是信號與系統(tǒng)的相互作用 h ( t )系 統(tǒng)輸入 輸出x ( t ) y ( t )測試系統(tǒng)框圖2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 8 電子測量的對象 —— 信號與系統(tǒng) 信號的基本概念 ? 測量的目的是獲取被測對象的信息，信息描述了被測對象的狀態(tài)及其變化方式。 ? ④ 電子設(shè)備性能的測量 包括放大倍數(shù) 、 衰減 、 靈敏度 、頻率特性 、 通頻帶 、 噪聲系數(shù)的測量 。 ? ② 電路參數(shù)的測量 包括電阻 、 電感 、 電容 、 阻抗 、 品質(zhì)因數(shù) 、 電子器件參數(shù)等的測量 。 ? 從狹義上講，電子測量則是利用電子技術(shù)對電子學(xué)中有關(guān)的電量所進(jìn)行的測量。 （ 4）測量速度快。如數(shù)字萬用表對電壓測量由納伏（ nV）級至千伏（ kV）級電壓，量程達(dá) 12個(gè)數(shù)量級 （ 3）測量準(zhǔn)確度高。 ⑤巨大的信息處理能力 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 4 電子測量的特點(diǎn) （ 1）測量頻率范圍寬。2022/5/27 1 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 趙志斌 電力系電信教研室 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 2 第 2章 測量方法與測量系統(tǒng) 2． 1 電子測量的基本原理 2． 2 電子測量的對象 —— 信號與系統(tǒng) 2. 3 測量方法的分類概述 2． 4 測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性 2. 5 測量系統(tǒng)的動態(tài)特性 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 3 電子測量的基本概念 電子測量的意義 ? 20世紀(jì) 30年代，便開始了測量科學(xué)與電子科學(xué)的結(jié)合，產(chǎn)生了電子測量技術(shù) 處理信息最有效、最成功的是電子科學(xué)技術(shù) ①具有極快的速度 ②具有極精細(xì)的分辨能力，很寬的作用范圍。 ③極有利于信息傳遞 ④極為靈活的變換技術(shù)。被測信號的頻率范圍除測量直流外，測量交流信號的頻率范圍低至 106Hz以下，高至THz（ 1THz=1012Hz） （ 2）量程范圍寬。例如，用電子測量方法對頻率和時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，由于采用原子頻標(biāo)和原子秒作為基準(zhǔn)，可以使測量準(zhǔn)確度達(dá)到 1013～ 1014的數(shù)量級。因?yàn)殡娮訙y量是通過電子運(yùn)動和電磁波傳播進(jìn)行工作 （ 5）易于實(shí)現(xiàn)遙測 （ 6）易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器智能化 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 5 電子測量的內(nèi)容 ? 從廣義上說，電子測量是泛指以電子科學(xué)技術(shù)為手段而進(jìn)行的測量，即以電子科技理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設(shè)備為工具，對電量和非電量進(jìn)行的測量。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 6 電子測量的內(nèi)容 （續(xù)） ? 電子測量的內(nèi)容是： （ 1） 按具體的測量對象來分類 ， 包括下列電參數(shù)的測量 ? ① 電能量的測量 包括各種頻率及波形下的電壓 、 電流 、功率 、 電場強(qiáng)度等的測量 。 ? ③ 電信號特征的測量 包括信號 、 頻率 、 周期 、 時(shí)間 、相位 、 調(diào)幅度 、 調(diào)頻指數(shù) 、 失真度 、 噪音以及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量 。 ? ⑤ 特性曲線的測量 包括幅頻特性曲線 、 晶體管特性曲線等的測量和顯示 。 ? 信號就是信息的某種物理表現(xiàn)方式，信號是信息的載體，是物質(zhì)，具備能量。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 9 被測對象 — 信號與系統(tǒng)的特點(diǎn)及分類 信號的特點(diǎn)是： ? ① 信號是用變化著的物理量來表示信息的一種函數(shù)； ? ② 信號中包含著信息 ， 它是信息的載體 ， 具有能量 （ 有能源 ） 。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 10 信號的分類 電子測量中被測信號大多是時(shí)間的函數(shù) x(t)， 按其性質(zhì)不同可分類如下： ? ① 確定性信號：在相同試驗(yàn)條件下 ， 能夠重復(fù)實(shí)現(xiàn)的信號 。 隨機(jī)信號又分為：平穩(wěn)隨機(jī)信號；非平穩(wěn)隨機(jī)信號 。 ? 例如 ， 矩形脈沖 、 正弦脈沖等 。 ? 頻限信號是指在頻率域內(nèi)只占據(jù)有限的帶寬（ f1～ f2） 、 在這一帶寬之外信號值恒等于零的信號 ， 稱為頻域有限信號 。 ? 頻率特性：一個(gè)復(fù)雜信號可以分解成許多不同頻率的正弦分量 ， 即具有一定的頻率成分 。 信號的頻譜包含了信號的全部信息 。 ? 從一般意義講，系統(tǒng)是由若干相互依賴、相互作用的事物組合而成的具有特定功能的整體。 h ( t )系 統(tǒng)激勵 響應(yīng)x ( t ) y ( t )2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 15 系統(tǒng)的基本概念 （續(xù)） ? 測量系統(tǒng)的外部特性是由其內(nèi)部參數(shù)也即系統(tǒng)本身的固有屬性決定。 ② 系統(tǒng)的響應(yīng)與輸入信號的作用無關(guān) 。 ? 輸出信號的頻譜函數(shù)為 ? 線性系統(tǒng)具有頻率保持性 。 記憶系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系是一般是微分或差分方程 。 2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 18 系統(tǒng)的可測性與可控性 ? 系統(tǒng)可觀測 —— 系統(tǒng)的屬性（事物內(nèi)部自身運(yùn)動的表現(xiàn)）能通過周圍環(huán)境表現(xiàn)出來，也就是說，能通過外部世界觀測到。 系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)s s 2 、?、 s rx 1x 2x nv 1 v 2 v ey 1y 2y m2022/5/27 現(xiàn)代電子測量技術(shù) 19 測量方法的分類概述 直接測量與間接測量 （ 1） 直接測量 ——