(精品)现代测试技术讲义(超全讲解)
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精品文档-现代测试技术(何广军)-003
第3章 常用电参数及器件的测量
3) 输出电平的准确度一般在±(3~10)%的范围以内, 即大约 与电压表的准确度相当。它是由0 dB准确度a0、输出损耗衰减换挡 误差ad、表头刻度误差am以及输出电平平坦度ar等四项误差决定的。 根据均方根误差来计算,
a a02 ad2 am2 ar2
此外, 输出电平还随温度与供电电压的波动而变化。
第3章 常用电参数及器件的测量
1. 谐波法常用来产生辅助参考频率, 其工作原理如图 3-1所示, 从基准源来的频率为fr的信号加到谐波发生器上, 形成含有丰富谐波分量的窄脉冲, 然后利用窄带滤波器选出 所需的某次谐波分量。改变滤波器的中心频率, 则可改变输 出频率。显然, 利用谐波法产生的输出频率fo是基准频率fr 的整数倍, 即fo=mfr, 且相邻两输出频率之间的间隔都是相 等的, 都等于fr。谐波法的缺点是在某一特定时刻只能输出 一个频率。
第3章 常用电参数及器件的测量
图 3- 1 谐波法的工作原理图
第3章 常用电参数及器件的测量
2. 在V.F.克罗帕的《频率合成理论、设计与应用》一书 中指出, 为了有效地抑制组合干扰, 混频器的两个输入频率之 间应满足如下关系,
7≤q+1≤19 (3-1) 式中, q为混频器两个输入频率的比值。
第3章 常用电参数及器件的测量
2) 输出电平的频率响应, 也称输出电平的平坦度。它 是指在有效频率范围内调节时输出电平的变化。对电平振荡 器来说, 其输出电平平坦度的要求较高, 一般相对于中频段 的输出电平,其平坦度优于±0.2 dB。输出电平的平坦度与输 出电平的稳定度不同, 输出电平的稳定度反映的是输出电平 随时间的变化情况。 为了提高输出电平的平坦度及稳定度, 在现在的信 号源中, 往往加有自动电平控制电路(ALC)。 加有ALC的信号 源的平坦度一般在±1 dB以内。
现代检测技术PPT课件
(6-16)
为电桥输出电压与各桥臂电阻变化量的一般关系式。由于 RR，
忽略分母中的 R 项和分子中的 R高次项，对于最常用的全等臂电桥，
可写为：
ey4 eR 0R 1R2R3R4
(6-17)
10
6.2.1 测量电桥
（2）直流电桥主要的特点： a) 所需的高稳定度直流电源较易获得； b) 电桥输出是直流量，可以用直流仪表测量，精度较高； c) 对传感器至测量仪表的连接导线要求较低； d) 电桥的预调平衡电路简单，仅需对纯电阻加以调整即可。 但直流放大器比较复杂，易受零漂和接地电位的影响。
解调则是对已调波进行鉴别以恢复缓变的测 量信号（调制波）。
图641高频干扰电压对称滤波器简化的线间电压和对地电压滤波器精选课件ppt54632抑制干扰的基本方法图642对抑止因电源波形失真而含有较多高频谐波的干扰很有效去耦滤波器为了避免通过电源内阻造成几个电路之间互相干扰如图644所图642低频干扰电压滤波器图643高低频干扰电压滤波器图644电源去耦滤波器精选课件ppt55632抑制干扰的基本方法光电耦合光电耦合器对切断地环路电流干扰是十分有效的
则:
Z01Z03 Z02Z04
13 24
(6-24)
图6.10 交流电桥
式(6-24)表明，交流电桥平衡必须满足两个条件：相对两臂阻 抗之模的乘积应相等，并且它们的阻抗角之和也必须相等，前者称 为交流电桥模的平衡条件，后者称为相位平衡条件。
18
6.2.1 测量电桥
图6.11 电容电桥
❖ 图6.11是一种常用电容电桥，R 1、R 4
6
6.2 检测信号的调理电路
6.2.1 测量电桥
• 按照电桥所采用的电源不同可分为： 直流电桥和交流电桥
现代测试技术讲义PPT.
种相平 衡过程
简历的结构在很大程度上反映了应聘者组织和沟通能力。结构合理的简历都比较简练，一般不超过两页。通常应聘煮 了强调自己近期
瑞利分馏——由各种瑞利过程引起的同 的工作，书写教育背景和工作经历时往往采取从现在到过去的时间排列方式。相关经历常被突出表述。其实，书写简历并没有一定规
格，只要通顺易懂即可。
研究这两种作用是稳定同位素地质研究的一个重要组成 部分。
一、同位素分馏
（一）同位素分馏——是指在一系统中，元素的 同位素以不同的比值分配到两种物质或物相中 的现象。
一种元素的各同位素由于其质量差异而 引起物理—化学性质差异，因此在物理—化学 和生物化学过程中，这种差异使共存于同一体 系中的某种物质富集较轻的同位素，而另一种 物质富集较重的同位素；
第二章 同位素地球化学的基本原理
§ 2.1 基本概念 § 2.2 同位素组成的变化机理 § 2-3 同位素组成及表示方法
§ 2.1 基本概念
1、 同位素——指原子核内质子数相同，中子数不同的 一类原子，由于这些原子的质子数相同，因而具有基 本相同的化学性质，在化学元素周期表中占有同一位 置。
2、 同位素分类 （1） 放射性同位素——原子核不稳定，能自发
例如，高温下H2S，SO2共存体系中（封闭）同 位素交换反应使SO2富集较重的34S，H2S富 集较轻的32S。
（二）两种物质间同位素分馏的程度以同 位素分馏系数α 表示，分馏系数又称分离系数。
同位素分馏系数——两种物质间同位素分 馏的程度又称为分馏系数。
αA-B = RA / RB RA , RB 分别表示两种物质 中的同位素比值。
（2）重元素的稳定同位素地球化学
锶 Sr、钕 Nd、铅Pb等质量较大， 87
现代测试技术--概述 ppt课件
ppt课件
17
图1-1测试系统示意图
ppt课件
18
传感器的定义
能感受规定的被测量（物理量、化学量、生
物量等），并按照一定的规律转换成输出信号
（一般为电量）的器件或装置。
从狭义上讲，传感器也可定义为把被测的输入信
号变换为电信号的装置。其输入量可分为机械量 参数、热工参数、物理参数、成份和结构参数等。 输出的电量一般为电阻、电感、电容、电荷、电 压、电流、频率、脉冲等 。
信号调节与转换电路的种类要视传感元件 的类型而定，常用的电路有电桥、放大器、 振荡器、阻抗变换器，等等。
ppt课件
21
信号处理环节接受来自调理环节的信号，
并进行各种运算、滤波、分析，将结果输
至显示、记录或控制系统信号显示、记录
环节，以观察者易于认识的形式来显示测
量的结果，或者将测量结果存贮。
ppt课件
成系统时相互之间接口十分麻烦，而且各模块不
能单独应用，缺乏灵活性。
ppt课件
41
（2）通用接口型测试系统
通用接口型也是由模块（如台式仪器或插件 板）组合而成，不过所有模块的对外接口都是按 规定标准设计，组成系统时，如果模块是台式仪 器，用标准的无源电缆将各模块连接起来就组成 系统；如果模块为标准插板，只要将各插板插入 标准机箱即可。 GPIB系统、CAMAC系统和VXl 总线系统就 属此类系统，这类系统组建方便，但首次投资较 大。通用接口型测试系统一般具有良好的灵活性 和可扩展性。
能做专门的测试，无数据处理能力。 计算机控制型是可编程型，具有数据处理、存贮、 判断、自动校准等功能，有一定的通用性，适合 于完成复杂的综合测试和精密测试。
ppt课件
40
精品文档-现代测试技术(何广军)-005
例如, 锗的Eg为0.7电子伏, 则可计算出其λ0=1.8 μm , 即锗从波长为1.8 μm的红外光处就开始显示光电导特性, 因此锗可
用来检测可见光和红外辐射。
第5章 传感器技术
一般而言, 本征半导体(纯半导体)的临界波长大于掺 杂半导体。当光电导元件在一定强度的光的连续照射下, 元件 达到平衡状态时,
பைடு நூலகம்
从微观上看光照射物体这种现象, 其实质相当于具有能量
E的光子不断轰击物体的表面, 在这种情况下, 物体表面的电子吸
收了入射的光子能量后, 将其转化为克服物质对电子的束缚所做的
功, 而另一部分则转化为逸出电子的动能。如果光子的能量E大于
电子的逸出功A(逸出功A也称为功函数, 是一个电子从金属或半导
体 料表的面表逸面出状时态克有服关表),面则势电垒子所逸需出做。的若功逸,出其电值子与的材动料能有为关v,m02
光的频率低于红限频率时, 不论光强多大, 都不会产生光电发射现
象。反之, 入射光频率高于红限频率, 即使微弱的光强也会有电子
发射出来。
假设入射光的光频为ν, 光功率为P, 则每秒钟到达的光
子数为P/(hν), 假设这些光子中只有一部分(η)能激发电子, 则
可以简单估算出入射光在光电面激发的光电流密度 eP
(2) 按信号变换特征来分, 可以分为物性型传感器和结 构型传感器。所谓物性型传感器, 是利用敏感器件材料本身物理 性质的变化来实现信号检测的。例如, 利用水银温度计测温, 是 利用了水银的热胀冷缩的性质。所谓结构型传感器, 则是通过传 感器本身结构参数的变化来实现信号转换的。例如, 电容式传感 器利用了极板间距离的变化会引起电容量的变化这一性质。
第5章 传感器技术
现代测试的技术ppt课件
6
分析化学的发展及仪器分析的产生
第一次变革
从16世纪天平的发明到20世纪初物理化 学溶液理论（特别是四大反应的平衡理论） 的发展，分析化学引入了物理化学的理论， 也形成了自身的理论。因此，这次变革的 标志是，分析化学从单纯的操作技术变成 为一门学科。
7
分析化学的发展及仪器分析的产生
第二次变革 20世纪中期，由于科学技术的进步，特
放射分析法——利用物质的放射性。它包 括同位素稀释法、活化分析法等。
15
定量分析的评价指标
定量分析是仪器分析的主要任务之一。对于一 种方法的好坏评价可利用其精密度、准确度、 灵敏度、检出限及校准曲线的线性范围等指标 进行评价。
16
定量分析的评价指标——精密度
精密度是指使用同一种方法，对同一样品进行 多次测定所得结果的一致程度，包括重复性和 再现性等。
20
定 量是被分测析物的质评的价浓指度标与—仪—器校响准应曲信线号的关系曲
线，用标准物质或溶液绘制。
线性范围——校准曲线的直线部分所对应 的被测物质的浓度。一般，好的分析方法应 有较宽的线性范围。
。
21
参考资料
1. 《仪器分析》，赵藻潘等编，高等教育出版社，1990年； 2. 《仪器分析教程》，北京大学化学系仪器分析教程组编，
北京大学出版社，1997年； 3. 《仪器分析原理》，方惠群等编，南京大学出版社，1994
年； 4. 《仪器分析》，邓勃等编，清华大学出版社，1991年； 5. 《仪器分析》，赵文宽等编，高等教育出版社，2001年； 6. 《 Principles of Instrumental Analysis 》, D. A. Skoog and J.
14
仪器分析方法——其它
分析化学的发展及仪器分析的产生
第一次变革
从16世纪天平的发明到20世纪初物理化 学溶液理论（特别是四大反应的平衡理论） 的发展，分析化学引入了物理化学的理论， 也形成了自身的理论。因此，这次变革的 标志是，分析化学从单纯的操作技术变成 为一门学科。
7
分析化学的发展及仪器分析的产生
第二次变革 20世纪中期，由于科学技术的进步，特
放射分析法——利用物质的放射性。它包 括同位素稀释法、活化分析法等。
15
定量分析的评价指标
定量分析是仪器分析的主要任务之一。对于一 种方法的好坏评价可利用其精密度、准确度、 灵敏度、检出限及校准曲线的线性范围等指标 进行评价。
16
定量分析的评价指标——精密度
精密度是指使用同一种方法，对同一样品进行 多次测定所得结果的一致程度，包括重复性和 再现性等。
20
定 量是被分测析物的质评的价浓指度标与—仪—器校响准应曲信线号的关系曲
线，用标准物质或溶液绘制。
线性范围——校准曲线的直线部分所对应 的被测物质的浓度。一般，好的分析方法应 有较宽的线性范围。
。
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参考资料
1. 《仪器分析》，赵藻潘等编，高等教育出版社，1990年； 2. 《仪器分析教程》，北京大学化学系仪器分析教程组编，
北京大学出版社，1997年； 3. 《仪器分析原理》，方惠群等编，南京大学出版社，1994
年； 4. 《仪器分析》，邓勃等编，清华大学出版社，1991年； 5. 《仪器分析》，赵文宽等编，高等教育出版社，2001年； 6. 《 Principles of Instrumental Analysis 》, D. A. Skoog and J.
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仪器分析方法——其它
现代测试技术课件第1章测量技术基础
5
1.018590 1.018680
10
1.01855 1.01868
50
1.01880 1.01930
50
1.01855 1.01868
100
1.01880 1.01930
100
10.186
10.196
200
内阻值/ 新生产 使用中
700
700
700
1500
700
2000
500
700
3000
500
现代测试技术课件第1章测量技术 基础
1.3.3 基准和标准
1.基准 用现代科学技术水平所能达到的最高准确度来复现和保存
计量单位的计量器具。只用于鉴定各种量具的准确度，不直接 参加测量。 (1) 一级基准，又称主基准和国家基准。具有最高水平的基准。
一 个国家只有一个。 (2)二级基准，又称副基准. 基准的量值准确度由主基准确定，代
计量装置现性可达1×10-11。这种激光器以米定义为基础，实现、保
千克是存质或量复单现位了，长等度于单国位际量千值克。原器的质量。
“千克”是通过千克原器来复现的。国际千克
以1.固量定具形的式概复念现：量值的计量器具。原个状器，为就它高是是度国用和际9直0质%径量铂均标和为准1309(%基毫铱准米合)的，金圆全精柱世心体界制，只成铂有的铱一形合
米是光在真空中传播一秒的长度的1/299 792 458 。
开尔文等于水三相点热力学温度的1/273.16 。
1901年
1967年
1983年 1967年
1安培的恒定电流，如果使其通过处于真空中的、相距1 米的、无限长的、圆截面可以忽略的两条平行直导线， 则两导线之间产生的力在每米长度上等于2×10-7牛顿。
现代测试技术课件 PPT
I2
R4
ΔU
R2
U0＋ΔU
c Uo
R3
(R(0R0 RR)RR00)(RR0 0RR0 0)Ui
d Ui
R
4R0
2RUi
直流电桥
➢电桥的灵敏度定义为
Ui R 4 R0
(R R0)
SB
Uo R0 / R0
Ui 4
R1+ΔR
单片
R1+ΔR
两片
R1+ΔR R3+ΔR
四片
R3
R4
单臂 半桥
R2
R1
R2-ΔR
c Uo R3
R4 R2
Ui
直流电桥
直流电桥平衡条件推导:
➢当电桥输出端接入仪表或放大器时,电桥输出端可视为开路状
态,电流输出为零。 ➢此时,桥路电流为:
➢a、b之间电位差为:
I1
Ui R1 R2
I2
Ui R3 R4
UabI1R1R1R 1R2Ui
b
➢a、d之间电位差为: ➢电桥输出电压为:
Ua dI2R4 R3R 4R4Ui
2、2、5 仪用放大器
什么是仪用放大器？ 是一类高输入阻抗,高共模抑制比的差分放大
器。具有精度高,稳定性好等特点,经常用于周密 仪器电路与测控电路中,故称为仪用放大器,也称 为仪器放大器。
2、2、5 仪器(仪用)放大器
依照教材中3、2节的约定,同相放大器的输入阻抗为
ri+,不难得出三运放电路的输入阻抗:差动输入阻抗 r r r r id ＝ 2 i+,共模输入阻抗 ic ＝ i+／2。
在最坏的情况下,即所有的电阻都取最大的误差值,同 时取最不利的方向,可得最大的共模电压增益(忽略高阶 小量)
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一、测试技术的作用及其发展
2 .测试技术在国民经济的地位
测试与科学研究 测试与军事 测试与人民生活 测试与贸易
一、测试技术的作用及其发展
3. 测试仪器的发展进程 第一代:以电磁感应定律为基础的模拟指针式仪表; 第二代:以电子管或晶体管为基础的分离元件式仪表;
第三代:以集成电路为基础的数字式仪表;
测不准原理表明，本质上，科学不能做出超越 统计学范围的观测。在许多实际情况中，这并 不构成严重的障碍，统计数目巨大时，统计方 法可以提供比较可靠的依据，但是在牵涉到小 数目的情况下，就靠不住了。事实上在微观体 系里，测不准原理迫使我们不得不抛弃我们的 严格的物质因果观念。这就表明了科学基本观 发生了非常深刻的变化。 其实何止在微观世界，宏观世界也是如此。
现代测试系统的发展趋势
敏 感 元 件
调 理 元 件
多 路 A/D V/F 转 换 器
数 字 信 号 处 理
显 示 元 件
现代测试系统的的发展趋势
敏 感 元 件
调 理 元 件
数 据 采 集 卡
数 字 信 号 处 理
显 示 元 件
现代传统测试系统的的发展趋势
敏 感 元 件
调 理 元 件
数 据 采 集
第四代:以微处理器为基础的智能式仪表和以计算机 为基础的虚拟仪器;
第五代:以标准总线为信号传递路径的现场总线型测 控系统，是测试系统由单体独立式向集散式、分布式 发展的标志，形成了真正意义上的系统化结构。
绪 论
二、现代测试系统的基本结构与类型
1. 现代测试系统的基本组成: • 敏感元件或传感器 • 信号调理电路 • 采集卡 • 计算机。 2. 现代测试系统的基本类型: • 基本型 • 标准接口型 • 闭环控制型
银 河 系 的 恒 星 运 动
为什么科学永远不能 完全测得真实的自然
？
？
人有没有可 能完全了解 真实的自然
复旦大学钱文 忠教授在央视百家 讲坛，讲述“玄奘 法师西游记”时， 特别提到，玄奘法 师在《大唐西域记 》里有一个注解， 观世音实际应该译 为观自在—圆满智 慧。 “风动？帆动 ？心动？”
《金刚经》：“凡所 有相，皆是虚妄。”
数 字 信 号 处 理
显 示 元 件
总 线 通 讯 接 口
绪 论
四、真值不可测 • 测不准原理也叫不确定原理，是海森堡在1927年 首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律 ，是物理学中又一条重要原理，一般认为是科学 中所有道理最深奥、意义最深远的原理之一。 • 测不准原理所起的作用就在于它说明了我们的科 学度量的能力存在局限性，不管对测量仪器做出 何种改进我们都不可能克服这个困难！
绪 论
三、现代测试系统的现状与发展
测试系统的组成
敏 感 元 件 调 理 元 件 信 号 处 理 元 件
执行器
显 示 元 件
传统测试系统的组成
敏 感 元 件
调 理 元 件
信 号 处 理 元 件
显 示 元 件
变送能力。模拟电路变化不大。
现代测试系统的组成与发展
敏 感 元 件 调 理 元 件
多 路 切 换 元 件
银河系的恒星运动
例如，NASA科学家用“黑洞”来形容银河系中 t t 太 空 飞 行 时 间 2 心，还说在黑洞中，时间和空间互换，即时间是空间 v 1 的形状，空间是时间的样子，这很抽象，里面有没有 C 天体就更无法说明了，但是《华严经》却说在银河系 中轴腰部有一天体——四王天，哪里一天是人间的50 年，根据相对论公式可知，那里的运动速度V＞＞光速 C，这说明一旦超光速，那就完全超出三维时域空间范 围了，所以目前科学技术完全不能描述它，只说是黑 洞能把光吸进去。
1.测试的基本任务 测试技术属于信息科学的范畴，是信息技术（传感 技术、计算技术、通讯技术和控制技术）之一。 测试的基本任务: 获取信息. 测试的过程是借助专用仪器设备(传感器)，通过适 当的测量方法与必要的信号分析及数据处理，从而 获得与研究对象有关的量值信息的过程。 测试技术：测量技术与实验技术的综合
现代测试技术
总目录
绪论 第1章 测量与测量系统的基础知识 第2章 测量误差及其分析 第3章 测量系统的基本特性 第4章 现代控制系统集成基础 第5章 虚拟仪器及开发语言 第6章 信号分析与处理 第7章 电参量的传统测量 第8章 电参数的数字化测量 第9章 磁测量 第10章 干扰与抑制
绪
论
一、测试技术的作用及其发展
73% 暗能量 场 23% 暗物质 4%物质
73% 暗能量 场
23% 暗物质
释迦牟尼
4%物质
用当时人们能够理解的最 小物质“灰尘”来说明今天 “物质无限可分”的概念：
物质可以分解为灰尘、微尘、 微微尘、超微尘，一直分下去 直到“临虚尘”，“空”， 但是自性(“能量”)不灭，自性如大海水；自性本 寂(静态场)；自性能生万象(动态场、物质投影) 。
自古以来，测试技术就渗透在人类的生产活 动、科学实验与日常生活的各个方面。 古代利用“绳扣”记录数量； 利用“步弓”丈量土地（feet）； 利用“日晷”计量时间； 秦始皇统一中国，不仅是政权的统一，还 包括语言文字、度量衡等的统一。 由此可见测试计量是古老而又日新月异的 技术。
ห้องสมุดไป่ตู้
一、测试技术的作用及发展
信 号 处 理 元 件
显 示 元 件
光纤技术
现代测试系统的的发展趋势
敏 感 元 件 调 理 元 件
多 路 切 换 元 件 信 号 处 理 元 件
显 示 元 件
MEMS还可以简称为微机电系统，这 是美国的叫法。目前世界上对于微机 电系统，还没有一个统一的定义。在 日本，它通常被称之为叫做“微机械 ”，即“Micro Machine”。在欧洲， 通常称为“微系统”，即“Micro System”。而在中国，我们认同 MEMS这个名称。因为MEMS比较完 整、准确地刻画了微机电系统的主要 特征。
黑 洞
右旋
73% 暗能量 场
23% 暗物质 4%物质
目前科学可以观测 到的自然现象远小于 这里所标明的4%
例如中医所谓经 络的发现，中国古 人对银河系形态的 描述， ……. ，来 源于禅定智慧。
黑 洞
《易经》，无极生太极，太极 生两仪(相对“运动”)，两仪生 四相(地、水、火、风)，四相生 八卦……