电子测量技术第10章非电量测量概论
非电量电测知识点总结
非电量电测知识点总结1. 非电量电测的基本概念非电量电测是以非电参数（温度、压力、位移、速度、流量等）对电信号（电流、电压）进行检测、测量、分析和处理的技术。
通过传感器将非电量转换为电信号，然后再通过电路将电信号进行采集、处理和显示。
非电量电测技术的重点是非电参数与电信号之间的转换与传输。
2. 非电量电测的传感器非电量电测的传感器是将非电参数转换为电信号的装置，它是非电量电测的关键部件。
常见的非电量传感器有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、流量传感器等。
传感器的选择应根据被测量的非电参数性质和测量要求来确定。
传感器的性能参数包括灵敏度、量程、准确度、稳定性、线性度、响应时间等。
3. 非电量电测的信号调理非电量传感器输出的信号通常是微弱的电压信号，需要经过信号调理电路进行放大、滤波、线性化等处理，以便适应后续的信号处理和显示系统的要求。
常见的信号调理电路有放大电路、滤波电路、线性化电路、补偿电路等。
4. 非电量电测的数据采集非电量电测中常用的数据采集技术包括模数转换（A/D转换）、通信接口（串口、并口、USB接口）、存储器、微处理器等。
模数转换技术是将模拟信号转换为数字信号的技术，常见的模数转换芯片有AD转换器、DA转换器等。
数据采集系统可以将非电量信号转换为数字信号，并用数字方式进行存储和处理，方便后续的数据分析和显示。
5. 非电量电测的数据处理非电量电测的数据处理是通过软件对采集到的数据进行处理和分析，以实现对被测量参数的监测和控制。
数据处理的方法包括数字滤波、数据分析、图像显示、曲线对比、报警控制等。
常用的数据处理软件有Labview、Matlab、C语言等。
6. 非电量电测的应用领域非电量电测技术已广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗仪器、航空航天、军事装备、汽车电子、生物医学工程等领域。
例如，在工业自动化中，非电量电测技术可以实现对生产过程中的各种工艺参数（温度、压力、流量、液位等）的准确测量与控制，提高生产效率并减少资源浪费。
无线电调试工三级培训计划
《无线电调试工》（三级）培训计划一、编制说明本培训计划依据《无线电调试工国家职业标准》编制，适用于无线电调试工（三级）职业技能培训。
各培训机构可根据本培训计划及培训实际情况，在不少于总课时的前提下编写具体实施的计划大纲和课程安排表。
同时，还应根据具体情况布置一定的课外作业时间和课外实训练习时间。
推荐教材仅供参考，各培训机构可根据培训实际情况选择。
二、培训目标通过本培训计划专业理论知识学习和技能训练，使学员了解单片机系统的技术标准及标准化知识。
能够熟练使用整机测量用仪器、仪表及必要的附件、转接件，并能合理码放、连成系统。
能够按照整机调试要求准备并绘制整机原理方框图、连线图，各分单元原理图、连线图。
能够按照工艺文件的规定使用仪器、仪表及PC机，对整机性能指标逐项进行测试和调整。
熟悉单片机的硬件结构，掌握其指令系统及编程方法，并能判断和解决单片机系统在工作中所产生的故障。
三、培训建议课时本职业等级的建议培训课时：300课时。
各培训机构可以在不低于建议课时的前提下，根据培训对象的实际做适当的调整。
四、培训要求与培训内容模块1 电子测量技术1、培训要求：通过本模块技术培训，使培训对象能够（1）了解电子测量的意义及常用的电子测量仪器。
（2）掌握测量数据的处理及测量误差分析。
（3）掌握信号发生器、逻辑分析仪的使用方法。
（4）掌握时频测量、电压测量、时域测量、频域测量、电子元器件测量的原理和方法。
2、培训主要内容：（1）理论教学内容1.1 电子测量基本知识1.1.1 测量的基本概念1.1.2 电子测量的内容和特点1.1.3 测量误差的基本概念1.1.4 测量结果的处理1.2 电子测量原理与方法1.2.1 信号发生器1.2.2 示波测量技术1.2.3 频率与时间测量技术1.2.4 电压测量技术1.2.5 频域测量技术1.3 电子电压表1.3.1 概述1.3.2 直流数字电压表的分类1.3.3 直流数字电压表与多用表的组成1.3.4 数字式电压表（DVM）的特点1.3.5 电压-时间积分型DVM工作原理1.3.6 数字电压表典型电路分析1.3.7 多用型数字电压表的工作原理1.4 电子示波器1.4.1 概述1.4.2 电子示波器分类1.4.3 模拟示波器1.4.4 多波形显示1.4.5 典型模拟示波器电路分析1.4.6 数字存储示波器1.4.7 数字存储示波器中的关键器件1.4.8 数字存储示波器中的典型电路1.5 电子计数器1.5.1 概述1.5.2 通用计数器的基本工作原理1.5.3 频率计电路结构的分类1.5.4 频率计数器典型电路分析1.5.5 频率/功率计1.6 频谱分析仪1.6.1 时域和频域的关系1.6.2 频谱分析仪的分类1.6.3 频谱仪的基本概念1.6.4 信号频谱测量1.7 频率特性测试仪（扫频仪）1.7.1 概述1.7.2 典型扫频仪电路分析1.8 逻辑分析仪1.8.1 概述1.8.2 逻辑分析仪的特点1.8.3 逻辑分析仪的分类1.8.4 逻辑分析仪的基本工作原理1.8.5 逻辑分析仪的主要电路1.8.6 主要工作方式1.8.7 逻辑分析仪的应用（2）技能实训内容2.1 电子测量基本知识2.2 电子测量原理与方法2.2.1 实训课题1—正弦信号发生器的使用2.2.2 实训课题2—低频信号发生器的使用2.2.3 实训课题3—用示波器测量信号的时间2.2.4 实训课题4—用示波器测量脉冲的上升沿和下降沿时间，以及脉冲宽度2.3 电子电压表2.3.1 实训课题1—直流数字电压表的使用2.4 电子示波器2.4.1 实训课题1—电子示波器多波形显示2.5 电子计数器2.5.1 实训课题1—电子计数器的使用2.6 频谱分析仪2.6.1 实训课题1—频谱分析仪的使用2.7 频率特性测试仪（扫频仪）2.8 逻辑分析仪2.8.1 实训课题1—逻辑分析仪的使用3、培训方式建议（1）理论教学：除一般常规课堂教学方式外，部分培训内容可利用多媒体教学工具，达到形象化教学目的。
吕国泰《电子技术》第9章-非电量电侧技术精选全文
18
第二节 温度传感器
2.伏安特性U ＝ƒ（Ⅰ）
在稳定状态下，通过热敏电阻的电流I与其 两端之间的电压U的关系。
19
第二节 温度传感器
注意：当热敏电阻的电流很小时其伏安特性 符合欧姆定律，是曲线的线性上升段；当电流 增大到一定值时，引起热敏电阻自身温度升高， 出现了负阻特性，即虽电流增大电阻却减小， 端电压反而下降。因此，在具体使用中，应尽 量减小通过热敏电阻的电流，以减小自热效应 的影响。
输入特性 基本性能：
输出特性
（一）静态特性
静态特性 动态特性 静态特性 动态特性
1.定义—— 被测量的各个值处于稳态或随
时间非常缓慢地变化的状态下，传感器输出 与输入信号之间的关系。
2.表示方式：曲线、数学表达式、表格。
7
第一节 非电量电侧技术概述
3.衡量静态特性的主要参数
(1)测量范围：各种传感器都有一定测量范围， 超过规定的测量范围，测量结果会有较大的误 差或造成传感器的损坏。
＋
E
－
第二节 温度传感器
R1
b E1
R5 RCu
R2
A a＋
R3
－
R1、R2、R3是用电阻温度系数极小的锰铜线 B
绕成，RCu是用电阻温度系数较大的铜导线绕
成，其特性与所配
27
第二节 温度传感器
在200C时，电桥平衡无需进行补偿。 当冷端温度升高时，RCu的阻值随之增大，Uab 增大；而热电偶的电动势E却减小。若Uab增加 量与E减小量相等，则热电偶输出的电压UAB的 大小将不随冷端温度变化而变化。 若冷端温度降低时，则RCu阻值减小，而E则 增大，也可使UAB的大小与冷端温度无关。 此外，还有热电偶补偿法、湿度修正法、热电 动势修正法等补偿和修正方法。
《电子测量技术》教案
只要有测量,必须有测量结果,有测量结果必然产生误差。误差影响测量精度。
对误差的特点,性质及分类要有全面系统的了解,最后找出合理的、科学的办法加以消除。
思考题、讨论题、作业：
参考资料（含参考书、文献等）：
1.《电子测量技术》夏哲雷主编，机械工业出版社
2.《电子测量技术基础》杨吉祥编著，东南大学出版社
电子测量技术课程教案
授课题目（教学章节或主题）：
第3章电压测量
3.1概述
3.2电压的模拟测量
3.3电压的数字化测量
授课类型
理论课
授课时间
第1周周3第6-7节
重点：
测量误差的估计和处理，测量不确定度的评定在科学研究和生产中的重要作用。
难点：
根据误差的性质，将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三类，这三类误差的概念和来源；
与测量结果有关的三个术语：准确度、精密度、精确度，及它们与系统误差、随机误差和总误差的关系。
教学手段与方法：
教学方式：讲授
教学资源：多媒体
教学手段与方法：
教学方式：讲授
教学资源：多媒体
思考题、讨论题、作业：
3-4
参考资料（含参考书、文献等）：
1.《电子测量技术》夏哲雷主编，机械工业出版社
2.《电子测量技术基础》杨吉祥编著，东南大学出版社
电子测量技术课程教案
授课题目（教学章节或主题）：
第4章时间频率测量及调制域分析
4.1时间频率测量
4.2电子计数器
非电量电测PPT课件
电量 传感器技术
第1页/共16页
传感器
传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为
与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理
量的测量装置。 传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传
送出去。
电学量
电测方法的优点
物理量 化学量
便于传输、转换、 处理、显示
•控制方便
生物量
•灵敏度高
被测量
传感器
测量电路
•反应速度快 •能进行动态测量
标定方法 1. 定点法：利用已知固定点温度，如水的沸点、三相点，
氮的三相点等作已知温度，测出温差电偶在这些温度的 电动势，用最小二乘法拟合实验曲线，求出温差电系数 等常数. 2. 比较法：将标准测温仪与未知温差电偶置于同一恒温加 热器中，改变温度进行对比，作出Ｅ～ｔ定标曲线，本 实验即采用此法对E型温差热电偶进行标定
“0”，同时读读数盘数值。 3. 读数：步进+读数盘，单位毫伏，有效数字到0.001mV
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实验仪器
铜电阻、电阻箱、标准电阻、 微安表、稳压电源、开关；
E型温差电偶 、电势差计、 保温瓶、标准测温仪
（智能温控辐射式加热器）
炉内温度
设定温度
温度设定
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升温电 压调节
实验内容与步骤
T
T0 ( A B )dt
总电势等于接触电势+温差电势
σA,σB：两种导体的 汤姆逊系数
E
U
U ,
k e
(T
T0 ) ln
nA nB
T
T0 ( A B )dt
f (T ) F(T0 ) F(T )
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热电偶的标定
非电量电测技术的PPT课件
对于传感器而言，一般：
b0 0,b1 b2 ... bm 0
常见的传感器，其物理模型通常可以简化为：
零阶模型： 一阶模型： 二阶模型：
a0 y b0x
a1
dy dt
a0
y
b0 x
d2y dy a2 dt2 a1 dt a0 y b0 x
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二、传递函数
1、拉普拉兹变换：
II
1
1 1
KI K
（1－31）
式中 0 为系统总相对误差,
I 为前向环节总相对误差,
为反馈环节总相对误差
第30页/共41页
反馈系统的误差(相对误差）： 讨论
o
I
1
1 KI K
II
1
1 1
KI K
1、引入负反馈环节，即能减小误差的影响； 2、设法增加正向环节的传递函数KI，即：
d
n y(t) dtn
an1
d
n1 y(t) d t n 1
...
a1
dy(t) dt
a0 y(t)
bm
d m x(t) dtm
bm1
d m1x(t) d t m1
...
b1
dx(t) dt
b0 x(t)
x(t)_输入信号；
电子测量技术课后习题答案林占江版-17页文档资料
4.14 P144
4.15 0.05%, 20%
4.16 0.056% 4.17 100kHz, 40μs, 10
4.18 9.4ns 4.19 用外触发方式 4.20 滞后电源电压 45°
超前 45°
第5章 时域测量
5.1,5.2 参阅本间相关内容 5.3 李沙育图形，是圆形。 5.4 李沙育图形（1）椭圆形（2）“8”字形 5.5 被测信号频率与扫描信号频率不成整数倍，图形向左“跑动”。 5.6 被测信号频率与扫描信号频率不成整数倍，波形紊乱。 5.7 前沿有上冲，前沿弯曲。 5.8 最小周期T=0.2μs×10×10=20μs, 频率50k 5.9 最高工作频率是20MHz 5.10 最低工作频率是0.4Hz
2.14 正态分布,1215.01±6.11,
2.15 86.4, 3.18, 0.00312, 5.84E4
2.16 3.3, 38 2.17 mγA+n γB, ±9.5% 2.18 ±4% 2.19 160±0.16%, 9.4±1.0%, 2.20 ±5%, ±5% 2.21 2级
第3章模拟测量方法
第6章 频域测量
7.1 P236 7.2 P237 7.3 P238 7.4 P241 7.5 P243 7.6 P246 7.7 P249 7.8 P265
第7章 逻辑分析仪
8.1 P270 8.2 P272 8.3 P272 8.4 P274 8.5 P275 8.6 P276 8.7 P277
第2章 测量误差分析与数据处理
2.1 绝对误差：0.05V 修正值：-0.05V 实际相对误差：1.01% 示值相对误差：1.00% 电压表应定为0.5级
2.2 15V,2.5级 2.3 ±10% 2.4 绝对误差：-0.2mA；修正值：0.2mA
传感技术与电子测量复习要点(电量测量与非电量测量)资料
能值， 即ΔN＝0，1，-1。所以，脉冲计数最大绝对误差
即±1误差：ΔN＝±1
所以，
N 1 1
N
N
f xT
fx为被测量信号频率； T为闸门时间。（
fx
N T
）
结论： 脉冲计数相对误差与被测信号频率fx和闸门时间T成反
相对误差， 所以也称时基误差，与分频系数k无关。
• 选用标准频率的原则：
• 1）为了使标准频率误差对测量结果的影响最小， 要求标准频率误差应比±1误差引起的量化误差小 一个数量级。
• 2）计数式频率计的测频准确度主要取决于仪器本 身闸门时间的准确度、稳定度和恰当选择闸门时 间。用优质的石英晶体振荡器可以满足一般电子 测量对闸门时间准确度、 稳定度的要求。
1. 量化误差——±1 来源：主门的开启时刻与计数脉冲之间的时间关系是 不相关的， 即在时间轴上的相对位置是随机的。 特点：N不管多大， ΔN＝0，1，-1 产生原因：在相同的主门开启时间T内， 计数器所计 得的数却不一定相同， 从而形成的误差便是计数器计数 误差， 由于在相同的主门开启时间T计数器最多多计一个 数或最少少计一个数， 所以， 也称±1误差或称量化误差。
• 选择闸门时间的原则：
• 1）在不使计数器产生溢出的前提下，应取闸 门时间尽量大一些，减少量化误差的影响，使 测量的准确度最高。
• 2）闸门时间是由高精度的晶振信号分频而得， 采取防干扰措施以及稳定触发器的触发电平
3.
f x 1 f s
fx
Tf x f s
考虑到Δfs有可能大于零， 也有可能小于零。 若按最 坏情况考虑，
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9.1.3 非电量检测的主要优点
① 便于实现连续测量； ② 便于实现远距离测量和集中控制； ③ 便于实现静态和动态测量； ④ 便于实现大范围测量； ⑤ 便于实现计算机辅助检测。
9.2 非电量测量的组成与基本工作原理
9.3 传感器的分类
1.根据传感器感应外界信息所依据的基本效应分类 2.按工作原理分类 3.根据传感器使用的敏感材料分类 4.按照被测量分类 5.按能量关系分类 6.按传感器是利用场的定律还是利用物质的定律分类 7.按是否依靠外加能源工作分类 8.按输出量是模拟量还是数字量分类 9.按内部结构和工艺分类
第9章 非电量测量
9.1 非电量及其检测的分类
9.1.1 非电量的分类
非电量主要可归纳为以下四类: (1)热工量 (2)机械量 (3)物理和成分量 (4)状态量
9.1.2 非电量检测的分类
非电量检测技术：用电测技术的方法对非电量进行 测量。 (1)电磁检测:电阻式,电感式,电容式,磁电式,热电式,
1. HMC系列磁敏电阻(MR)的性能特点 ①传感器内部有一个由4只半导体磁敏电阻构成的 MR电桥，当受到外部磁场作用时桥臂电阻随之发生 变化，使MR电桥输出一个差分电压信号。 ②内部有补偿和置位/复位两组线圈，可实现多种功 能测量。 ③灵敏度高，测量范围宽。 ④正常工作电压为+5V电源供电，最高电源电压分别 为+12V、+25V。 ⑤不同型号的产品在技术指标上存在着差异，选用时 要重点考虑。
(3)集成化智能传感器 ①高精度 ②宽量程 ③多功能 ④自适应能力强 ⑤可靠性高、寿命长，具有自检与自校准功能 ⑥微功耗 ⑦高信噪比 ⑧超小型化、微型化
9.5 非电量测量的应用
9.5.1接触式测温电路
1.热电阻测温电路
2.热敏电阻测温电路
9.5.2热电阻数字式测温电路
MAX138
9.5.3 集成磁场测量电路
2.基本工作原理
3.集成磁场传感器应用电路
9.4 传感器的特性
1.传感器的静态特性
(1)线性度
L
Δmax YFS
100%
(2)迟滞误差(回程误差)
H
1 2
ΔH max YFS
100%
(3)重复性
R
ΔR max YFS
100%
(4)灵敏度与灵敏度误差
k y x
(5)分辨力与阈值
S
k k
100%
(6)稳定性
(7)温度稳定性
(8)抗干扰稳定性
(9)静态误差
1 n
n 1 i1
yi
2
3 YFS 100%
2 L
2 H
2 R
2 S
2.传感器的动态特性 (1)传感器的频率响应特性
G
j
bm an
j m j n
bm1 jm1 b1 j b0 an1 jn1 a1 j a0
(2)传感器的阶跃响应特性
utΒιβλιοθήκη 0, t 1, t0 0
3.集成传感器的性能特点 (1)集成传感器
与传统的由分立元件构成的传感器相比，集成传感器具 有功能强、精度高、响应速度快、体积小、微功耗、价格低、 适合远距离信号传输等特点。集成传感器的外围电路简单， 具有很高的性价比，为实现测控系统的优化设计创造了有利 条件。
(2)智能传感器
①具有自动调零、自动校准、自动标定功能 ②具有逻辑判断和信息处理功能 ③具有自诊断功能 ④具有组态功能，使用灵活 ⑤具有数据存储和记忆功能 ⑥具有双向通信功能