测量方法与测量系统剖析.pptx

电子测量电子测量电子测量电子测量第1页第第2 2章章 测量方法与量方法与测量系量系统2 2 2 21 1 1 1 电电子子子子测测量的基本原理量的基本原理量的基本原理量的基本原理2 2 2 22 2 2 2 电电子子子子测测量的量的量的量的对对象象象象信号与系信号与系信号与系信号与系统统2.3 2.3 2.3 2.3 测测量方法的分量方法的分量方法的分量方法的分类类概述概述概述概述 2 2 2 24 4 4 4 测测量系量系量系量系统统的静的静的静的静态态特性特性特性特性2.5 2.5 2.5 2.5 测测量系量系量系量系统统的的的的动态动态特性特性特性特性 电子测量电子测量电子测量电子测量第2页2.1 电子子测量的基本概念量的基本概念2.1.1 2.1.1 电子子测量的意量的意义20202020世世世世纪纪30303030年代，便开始了年代，便开始了年代，便开始了年代，便开始了测测量科学与量科学与量科学与量科学与电电子科学的子科学的子科学的子科学的结结合，合，合，合，产产生了生了生了生了电电子子子子测测量技量技量技量技术术 处处理信息最有效、最成功的是理信息最有效、最成功的是理信息最有效、最成功的是理信息最有效、最成功的是电电子科学技子科学技子科学技子科学技术术 具有极快的速度具有极快的速度具有极快的速度具有极快的速度 具有极精具有极精具有极精具有极精细细的分辨能力，很的分辨能力，很的分辨能力，很的分辨能力，很宽宽的作用范的作用范的作用范的作用范围围。极有利于信息极有利于信息极有利于信息极有利于信息传递传递 极极极极为为灵活的灵活的灵活的灵活的变换变换技技技技术术。巨大的信息巨大的信息巨大的信息巨大的信息处处理能力理能力理能力理能力 电子测量电子测量电子测量电子测量第3页2.1.2 电子子测量的特点量的特点（1 1 1 1）测测量量量量频频率范率范率范率范围宽围宽。被。被。被。被测测信号的信号的信号的信号的频频率范率范率范率范围围除除除除测测量直流量直流量直流量直流外，外，外，外，测测量交流信号的量交流信号的量交流信号的量交流信号的频频率范率范率范率范围围低至低至低至低至10101010-6-6-6-6HzHzHzHz以下，高至以下，高至以下，高至以下，高至THzTHzTHzTHz（1THz=101THz=101THz=101THz=1012121212HzHzHzHz）（2 2 2 2）量程范）量程范）量程范）量程范围宽围宽。如数字万用表。如数字万用表。如数字万用表。如数字万用表对电压测对电压测量由量由量由量由纳纳伏伏伏伏（nVnVnVnV）级级至千伏（至千伏（至千伏（至千伏（kVkVkVkV）级电压级电压，量程达，量程达，量程达，量程达12121212个数量个数量个数量个数量级级 （3 3 3 3）测测量准确度高量准确度高量准确度高量准确度高。例如，用。例如，用。例如，用。例如，用电电子子子子测测量方法量方法量方法量方法对频对频率和率和率和率和时时间进间进行行行行测测量量量量时时，由于采用原子，由于采用原子，由于采用原子，由于采用原子频标频标和原子秒作和原子秒作和原子秒作和原子秒作为为基准，基准，基准，基准，可以使可以使可以使可以使测测量准确度达到量准确度达到量准确度达到量准确度达到10101010-13-13-13-1310101010-14-14-14-14的数量的数量的数量的数量级级。（4 4 4 4）测测量速度快量速度快量速度快量速度快。因。因。因。因为电为电子子子子测测量是通量是通量是通量是通过电过电子运子运子运子运动动和和和和电电磁磁磁磁波波波波传传播播播播进进行工作行工作行工作行工作 （5 5 5 5）易于）易于）易于）易于实现实现遥遥遥遥测测 （6 6 6 6）易于）易于）易于）易于实现测实现测量量量量过过程的自程的自程的自程的自动动化和化和化和化和测测量量量量仪仪器智能化器智能化器智能化器智能化电子测量电子测量电子测量电子测量第4页2.1.3 2.1.3 电子子测量的内容量的内容从广从广从广从广义义上上上上说说，电电子子子子测测量是泛指以量是泛指以量是泛指以量是泛指以电电子科学技子科学技子科学技子科学技术术为为手段而手段而手段而手段而进进行的行的行的行的测测量，即以量，即以量，即以量，即以电电子科技理子科技理子科技理子科技理论为论为依依依依据，以据，以据，以据，以电电子子子子测测量量量量仪仪器和器和器和器和设备为设备为工具，工具，工具，工具，对电对电量和量和量和量和非非非非电电量量量量进进行的行的行的行的测测量。量。量。量。从狭从狭从狭从狭义义上上上上讲讲，电电子子子子测测量量量量则则是利用是利用是利用是利用电电子技子技子技子技术对电术对电子学中有关的子学中有关的子学中有关的子学中有关的电电量所量所量所量所进进行的行的行的行的测测量。量。量。量。电子测量电子测量电子测量电子测量第5页2.1.3 2.1.3 电子子测量的内容量的内容（续续）u电电子子子子测测量的内容是：量的内容是：量的内容是：量的内容是：（1 1 1 1）按具体的按具体的按具体的按具体的测测量量量量对对象来分象来分象来分象来分类类，包括下列，包括下列，包括下列，包括下列电电参数的参数的参数的参数的测测量量量量电电能能能能量量量量的的的的测测量量量量 包包包包括括括括各各各各种种种种频频率率率率及及及及波波波波形形形形下下下下的的的的电电压压、电电流流流流、功率、功率、功率、功率、电场强电场强度等的度等的度等的度等的测测量。量。量。量。电电路路路路参参参参数数数数的的的的测测量量量量 包包包包括括括括电电阻阻阻阻、电电感感感感、电电容容容容、阻阻阻阻抗抗抗抗、品品品品质质因数、因数、因数、因数、电电子器件参数等的子器件参数等的子器件参数等的子器件参数等的测测量。量。量。量。电电信信信信号号号号特特特特征征征征的的的的测测量量量量 包包包包括括括括信信信信号号号号、频频率率率率、周周周周期期期期、时时间间、相相相相位位位位、调调幅幅幅幅度度度度、调调频频指指指指数数数数、失失失失真真真真度度度度、噪噪噪噪音音音音以以以以及及及及数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的逻辑逻辑状状状状态态等的等的等的等的测测量。量。量。量。电电子子子子设设备备性性性性能能能能的的的的测测量量量量 包包包包括括括括放放放放大大大大倍倍倍倍数数数数、衰衰衰衰减减减减、灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、频频率特性、通率特性、通率特性、通率特性、通频带频带、噪声系数的、噪声系数的、噪声系数的、噪声系数的测测量。量。量。量。特特特特性性性性曲曲曲曲线线的的的的测测量量量量 包包包包括括括括幅幅幅幅频频特特特特性性性性曲曲曲曲线线、晶晶晶晶体体体体管管管管特特特特性性性性曲曲曲曲线线等的等的等的等的测测量和量和量和量和显显示。示。示。示。电子测量电子测量电子测量电子测量第6页2.1.3 2.1.3 电子子测量的内容量的内容（续续）u（2 2 2 2）按按按按基基基基本本本本的的的的测测量量量量对对象象象象来来来来看看看看，电电子子子子测测量量量量是是是是对对电电信号和信号和信号和信号和电电系系系系统统的的的的测测量：量：量：量：u电电子子子子测测量的量的量的量的基本基本基本基本对对象是未知象是未知象是未知象是未知的信号与系的信号与系的信号与系的信号与系统统 u电电子子子子测测量的量的量的量的基本工具是已知基本工具是已知基本工具是已知基本工具是已知的信号与系的信号与系的信号与系的信号与系统统 u电电子子子子测测量的量的量的量的基本工作机理基本工作机理基本工作机理基本工作机理是信号与系是信号与系是信号与系是信号与系统统的相的相的相的相互作用互作用互作用互作用电子测量电子测量电子测量电子测量第7页2.2 2.2 电子子测量的量的对象象信号与系信号与系统 2.2.1 2.2.1 2.2.1 2.2.1 信号的基本概念信号的基本概念信号的基本概念信号的基本概念u测测量的目的是量的目的是量的目的是量的目的是获获取被取被取被取被测对测对象的信息，信息描述象的信息，信息描述象的信息，信息描述象的信息，信息描述了被了被了被了被测对测对象的状象的状象的状象的状态态及其及其及其及其变变化方式。化方式。化方式。化方式。u信号就是信息的某种物理表信号就是信息的某种物理表信号就是信息的某种物理表信号就是信息的某种物理表现现方式，信号是信方式，信号是信方式，信号是信方式，信号是信息的息的息的息的载载体，是物体，是物体，是物体，是物质质，具，具，具，具备备能量。能量。能量。能量。u同一个信息可以用不同的信号来运同一个信息可以用不同的信号来运同一个信息可以用不同的信号来运同一个信息可以用不同的信号来运载载，反之，反之，反之，反之，同一种信号也可以运同一种信号也可以运同一种信号也可以运同一种信号也可以运载载不同的信息。不同的信息。不同的信息。不同的信息。电子测量电子测量电子测量电子测量第8页2.2.1 2.2.1 被被测对象象信号与系信号与系统的特点及分的特点及分类信号的特点是：信号的特点是：信号的特点是：信号的特点是：u信信信信号号号号是是是是用用用用变变化化化化着着着着的的的的物物物物理理理理量量量量来来来来表表表表示示示示信信信信息息息息的的的的一一一一种种种种函函函函数；数；数；数；u信信信信号号号号中中中中包包包包含含含含着着着着信信信信息息息息，它它它它是是是是信信信信息息息息的的的的载载体体体体，具具具具有有有有能能能能量量量量（有有有有能能能能源源源源）。被被被被测测对对象象象象的的的的信信信信息息息息感感感感知知知知阶阶段段段段的的的的任任任任务务，是要把信息是要把信息是要把信息是要把信息变换变换成信号；成信号；成信号；成信号；u信信信信号号号号不不不不是是是是信信信信息息息息本本本本身身身身，必必必必须须对对信信信信号号号号进进行行行行测测量量量量后后后后，才才才才能能能能从从从从信信信信号号号号中中中中提提提提取取取取出出出出信信信信息息息息，这这是是是是电电子子子子测测量量量量的的的的根根根根本本本本目的。目的。目的。目的。电子测量电子测量电子测量电子测量第9页2.2.2 2.2.2 信号的分信号的分类1.1.1.1.确定性信号和非确定性信号确定性信号和非确定性信号确定性信号和非确定性信号确定性信号和非确定性信号电电子子子子测测量量量量中中中中被被被被测测信信信信号号号号大大大大多多多多是是是是时时间间的的的的函函函函数数数数x x x x(t t t t)，按按按按其其其其性性性性质质不同可分不同可分不同可分不同可分类类如下：如下：如下：如下：确确确确定定定定性性性性信信信信号号号号：在在在在相相相相同同同同试试验验条条条条件件件件下下下下，能能能能够够重重重重复复复复实实现现的的的的信信信信号号号号。确确确确定定定定性性性性信信信信号号号号又又又又分分分分为为：恒恒恒恒定定定定（直直直直流流流流）信信信信号号号号；周周周周期期期期信信信信号号号号（简简谐谐周周周周期期期期信信信信号号号号和和和和复复复复杂杂周周周周期期期期信信信信号号号号）；非非非非周周周周期期期期信信信信号号号号（准周期信号和瞬（准周期信号和瞬（准周期信号和瞬（准周期信号和瞬变变冲激信号）；冲激信号）；冲激信号）；冲激信号）；非非非非确确确确定定定定性性性性（随随随随机机机机）信信信信号号号号：在在在在相相相相同同同同试试验验条条条条件件件件下下下下，不不不不能能能能够够重重重重复复复复实实现现的的的的信信信信号号号号。随随随随机机机机信信信信号号号号又又又又分分分分为为：平平平平稳稳随随随随机机机机信信信信号号号号；非平非平非平非平稳稳随机信号。随机信号。随机信号。随机信号。电子测量电子测量电子测量电子测量第10页2.2.2 2.2.2 信号的分信号的分类（续续）u2.2.2.2.周期性信号与非周期性信号周期性信号与非周期性信号周期性信号与非周期性信号周期性信号与非周期性信号 u3.3.3.3.连续连续信号与离散信号信号与离散信号信号与离散信号信号与离散信号 电子测量电子测量电子测量电子测量第11页2.2.2 2.2.2 信号的分信号的分类（续续）4.4.4.4.时时限信号和限信号和限信号和限信号和频频限信号限信号限信号限信号u时时限限限限信信信信号号号号是是是是指指指指信信信信号号号号在在在在时时间间的的的的有有有有限限限限区区区区间间（t t t t1 1 1 1，t t t t2 2 2 2）内内内内有有有有定定定定义义、在在在在区区区区间间之之之之外外外外信信信信号号号号值值恒恒恒恒等等等等于于于于零零零零的的的的信信信信号号号号，称称称称为时为时域有限信号。域有限信号。域有限信号。域有限信号。例例例例如如如如，矩矩矩矩形形形形脉脉脉脉冲冲冲冲、正正正正弦弦弦弦脉脉脉脉冲冲冲冲等等等等。而而而而周周周周期期期期信信信信号号号号、指指指指数数数数信信信信号、随机信号等，号、随机信号等，号、随机信号等，号、随机信号等，则为时则为时域无限信号。域无限信号。域无限信号。域无限信号。u频频限限限限信信信信号号号号是是是是指指指指在在在在频频率率率率域域域域内内内内只只只只占占占占据据据据有有有有限限限限的的的的带带宽宽（f f f f1 1 1 1f f f f2 2 2 2）、在在在在这这一一一一带带宽宽之之之之外外外外信信信信号号号号值值恒恒恒恒等等等等于于于于零零零零的的的的信信信信号号号号，称称称称为频为频域有限信号。域有限信号。域有限信号。域有限信号。电子测量电子测量电子测量电子测量第12页2.2.2 2.2.2 信号的分信号的分类（续续）（5 5 5 5）信号的）信号的）信号的）信号的时间时间特性和特性和特性和特性和频频率特性率特性率特性率特性uu时时间间特特特特性性性性：反反反反映映映映在在在在信信信信号号号号随随随随时时间间变变化化化化的的的的波波波波形形形形上上上上，包包包包括括括括信信信信号号号号出出出出现现时时间间的的的的先先先先后后后后、持持持持续续时时间间的的的的长长短短短短、重重重重复复复复周周周周期期期期的的的的大大大大小小小小、随随随随时时间变间变化速率的快慢、幅度的大小等等。化速率的快慢、幅度的大小等等。化速率的快慢、幅度的大小等等。化速率的快慢、幅度的大小等等。uu频频率率率率特特特特性性性性：一一一一个个个个复复复复杂杂信信信信号号号号可可可可以以以以分分分分解解解解成成成成许许多多多多不不不不同同同同频频率率率率的的的的正正正正弦弦弦弦分分分分量量量量，即即即即具具具具有有有有一一一一定定定定的的的的频频率率率率成成成成分分分分。将将将将各各各各个个个个正正正正弦弦弦弦分分分分量量量量的的的的幅幅幅幅度度度度和和和和相相相相位位位位分分分分别别按按按按频频率率率率高高高高低低低低依依依依次次次次排排排排列列列列就就就就成成成成为为频频谱谱。信信信信号号号号的的的的频频谱谱包包包包含了信号的全部信息。含了信号的全部信息。含了信号的全部信息。含了信号的全部信息。（6 6 6 6）信号的空）信号的空）信号的空）信号的空间间分布分布分布分布结结构构构构 许许多信号，既具有多信号，既具有多信号，既具有多信号，既具有时间时间特性、也特性、也特性、也特性、也还还具有空具有空具有空具有空间间特性特性特性特性例例例例如如如如描描描描述述述述大大大大气气气气压压随随随随海海海海拔拔拔拔高高高高度度度度变变化化化化的的的的信信信信号号号号，其其其其自自自自变变量量量量表表表表示示示示海海海海拔拔拔拔高高高高度度度度；描描描描述述述述飞飞机机机机机机机机翼翼翼翼上上上上应应变变分分分分布布布布的的的的信信信信号号号号，其其其其自自自自变变量量量量表示表示表示表示结结构尺寸；构尺寸；构尺寸；构尺寸；电子测量电子测量电子测量电子测量第13页2.2.3 2.2.3 系系统的基本概念的基本概念 信号的信号的信号的信号的产产生、生、生、生、传输传输、处处理、存理、存理、存理、存储储和再和再和再和再现现都需要一定都需要一定都需要一定都需要一定的物理装置，的物理装置，的物理装置，的物理装置，这这种装置通常就称种装置通常就称种装置通常就称种装置通常就称为为系系系系统统。从一般意从一般意从一般意从一般意义讲义讲，系，系，系，系统统是由若干相互依是由若干相互依是由若干相互依是由若干相互依赖赖、相互作用的、相互作用的、相互作用的、相互作用的事物事物事物事物组组合而成的具有特定功能的整体。合而成的具有特定功能的整体。合而成的具有特定功能的整体。合而成的具有特定功能的整体。1.1.1.1.系系系系统统的外部特性的外部特性的外部特性的外部特性即系即系即系即系统统的的的的输输入与入与入与入与输输出之出之出之出之间间的关系或系的关系或系的关系或系的关系或系统统的功能。的功能。的功能。的功能。电子测量电子测量电子测量电子测量第14页2.2.3 2.2.3 系系统的基本概念的基本概念（续续）2.2.2.2.系系系系统统的内部的内部的内部的内部结结构构构构测测量系量系量系量系统统的内的内的内的内 部特性是由其内部参数也即系部特性是由其内部参数也即系部特性是由其内部参数也即系部特性是由其内部参数也即系统统本身的本身的本身的本身的固有属性决定。固有属性决定。固有属性决定。固有属性决定。系系系系统统模型指系模型指系模型指系模型指系统统物理特性的数学抽象，即以数学表达物理特性的数学抽象，即以数学表达物理特性的数学抽象，即以数学表达物理特性的数学抽象，即以数学表达式或具有理想特性的符号式或具有理想特性的符号式或具有理想特性的符号式或具有理想特性的符号组组合合合合图图形来表征系形来表征系形来表征系形来表征系统统的的的的输输入入入入-输输出特性出特性出特性出特性 电子测量电子测量电子测量电子测量第15页2.2.4 2.2.4 被被测系系统的分的分类1.1.1.1.单输单输入入入入/输输出与多出与多出与多出与多输输入入入入/输输出系出系出系出系统统 2.2.2.2.线线性系性系性系性系统统与非与非与非与非线线性系性系性系性系统统 线线性系性系性系性系统满统满足两个基本条件：足两个基本条件：足两个基本条件：足两个基本条件：叠加原理。叠加原理。叠加原理。叠加原理。系系系系统统的响的响的响的响应应与与与与输输入信号的作用无关。入信号的作用无关。入信号的作用无关。入信号的作用无关。线线性系性系性系性系统对统对任意任意任意任意输输入的响入的响入的响入的响应应都可用傅氏都可用傅氏都可用傅氏都可用傅氏变换变换表示。表示。表示。表示。输输出信号的出信号的出信号的出信号的频谱频谱函数函数函数函数为为 uu线线性性性性系系系系统统具具具具有有有有频频率率率率保保保保持持持持性性性性。测测量量量量、分分分分析析析析或或或或比比比比较较线线性性性性系系系系统统在在在在正正正正弦弦弦弦信信信信号号号号激激激激励励励励下下下下的的的的响响响响应应，就就就就可可可可以以以以对对系系系系统统的的的的各各各各种种种种电电气气气气特特特特性性性性作作作作出全面的出全面的出全面的出全面的评评价价价价电子测量电子测量电子测量电子测量第16页2.2.4 2.2.4 被被测系系统的分的分类（续续）3.3.3.3.即即即即时时系系系系统统与与与与动态动态系系系系统统即即即即时时系系系系统统（瞬瞬瞬瞬时时系系系系统统或或或或无无无无记记忆忆系系系系统统）：系系系系统统在在在在任任任任何何何何时时刻刻刻刻t t t t的的的的输输出都只与出都只与出都只与出都只与该时该时刻的刻的刻的刻的输输入有关；入有关；入有关；入有关；动动态态系系系系统统（存存存存储储系系系系统统或或或或有有有有记记忆忆系系系系统统）：在在在在时时刻刻刻刻t t t t的的的的输输出出出出不不不不仅仅与与与与该该时时刻刻刻刻的的的的输输入入入入有有有有关关关关，而而而而且且且且还还与与与与该该时时刻刻刻刻以以以以前前前前或或或或以以以以后后后后的的的的输输入入入入有有有有关关关关。记记忆忆系系系系统统的的的的输输入入入入输输出出出出关关关关系系系系是是是是一一一一般是微分或差分方程般是微分或差分方程般是微分或差分方程般是微分或差分方程 。4.4.4.4.模模模模拟拟系系系系统统与数字系与数字系与数字系与数字系统统 模模模模拟拟系系系系统统是分析和是分析和是分析和是分析和处处理模理模理模理模拟拟信号的系信号的系信号的系信号的系统统，数字系数字系数字系数字系统统是分析和是分析和是分析和是分析和处处理脉冲与数字信号的系理脉冲与数字信号的系理脉冲与数字信号的系理脉冲与数字信号的系统统。电子测量电子测量电子测量电子测量第17页2.2.5 2.2.5 系系统的可的可测性与可控性性与可控性u系系系系统统可可可可观测观测系系系系统统的属性（事物内部自身运的属性（事物内部自身运的属性（事物内部自身运的属性（事物内部自身运动动的表的表的表的表现现）能通）能通）能通）能通过过周周周周围环围环境表境表境表境表现现出来，也就是出来，也就是出来，也就是出来，也就是说说，能通能通能通能通过过外部世界外部世界外部世界外部世界观测观测到。到。到。到。u系系系系统统是可控是可控是可控是可控系系系系统统（事物内部运（事物内部运（事物内部运（事物内部运动动）能接收周）能接收周）能接收周）能接收周围环围环境的影响，境的影响，境的影响，境的影响，变变更系更系更系更系统统的运的运的运的运动动状状状状态态。电子测量电子测量电子测量电子测量第18页2.3 2.3 测量方法的分量方法的分类概述概述2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 直接直接直接直接测测量与量与量与量与间间接接接接测测量量量量（1 1 1 1）直直直直接接接接测测量量量量用用用用已已已已标标定定定定的的的的仪仪器器器器，直直直直接接接接地地地地测测量量量量出出出出某某某某一一一一待待待待测测未未未未知量的量知量的量知量的量知量的量值值。（2 2 2 2）间间接接接接测测量量量量对对与与与与未未未未知知知知待待待待测测量量量量y y y y有有有有确确确确切切切切函函函函数数数数关关关关系系系系的的的的其其其其他他他他变变量量量量x x x x（或或或或n n n n个个个个变变量量量量）进进行行行行直直直直接接接接测测量量量量，然然然然后后后后再再再再通通通通过过函函函函数数数数 ，计计算出待算出待算出待算出待测测量量量量y y y y。（3 3 3 3）组组合合合合测测量量量量 电子测量电子测量电子测量电子测量第19页2.3.2 2.3.2 有源参量与无源参量的有源参量与无源参量的测量量被被被被测对测对象可按有源量或无源量划分象可按有源量或无源量划分象可按有源量或无源量划分象可按有源量或无源量划分为为两大两大两大两大类类 1.1.1.1.有源量的有源量的有源量的有源量的测测量量量量2.2.2.2.无源量的无源量的无源量的无源量的测测量量量量 电子测量电子测量电子测量电子测量第20页2.3.2 2.3.2 有源参量与无源参量的有源参量与无源参量的测量量（续续）3.3.3.3.电电子子子子测测量量量量仪仪器的功能器的功能器的功能器的功能结结构构构构 被被被被测对测对象的有源与无源特性决定了象的有源与无源特性决定了象的有源与无源特性决定了象的有源与无源特性决定了测测量系量系量系量系统统的的的的组组成方法和成方法和成方法和成方法和功能功能功能功能结结构构构构 uu信信信信号号号号特特特特性性性性参参参参量量量量为为常常常常见见的的的的有有有有源源源源量量量量，主主主主要要要要包包包包含含含含信信信信号号号号的的的的电电压压与与与与功功功功率、率、率、率、频频率与波率与波率与波率与波长长、周期与、周期与、周期与、周期与时间时间、波形与、波形与、波形与、波形与频谱频谱等；等；等；等；电电压压表表表表、电电流流流流表表表表、功功功功率率率率计计、频频率率率率计计、示示示示波波波波器器器器、频频谱谱仪仪、逻逻辑辑分析分析分析分析仪仪等等等等仪仪器不含激励信号源器不含激励信号源器不含激励信号源器不含激励信号源uu系系系系统统特特特特性性性性参参参参数数数数为为常常常常见见的的的的无无无无源源源源量量量量，包包包包括括括括集集集集总总与与与与分分分分布布布布参参参参数数数数系系系系统统的的的的特特特特性性性性，例例例例如如如如，电电阻阻阻阻、电电感感感感、电电容容容容、品品品品质质因因因因数数数数、阻阻阻阻抗抗抗抗、导导纳纳、介介介介电电常常常常数数数数、导导磁磁磁磁率率率率、驻驻波波波波比比比比、反反反反射射射射系系系系数数数数、散散散散射射射射系系系系数数数数、衰衰衰衰减减减减以以以以及及及及单单位位位位阶阶跃跃响响响响应应或或或或单单位位位位冲冲冲冲激激激激（脉脉脉脉冲冲冲冲）响响响响应应与与与与传传递递函函函函数等。数等。数等。数等。RLCRLCRLCRLC测测试试仪仪、阻阻阻阻抗抗抗抗分分分分析析析析仪仪、网网网网络络分分分分析析析析仪仪、频频率率率率特特特特性性性性测测试试仪仪（扫扫频仪频仪）、晶体管特性）、晶体管特性）、晶体管特性）、晶体管特性图图示示示示仪仪等等等等仪仪器，均包含有激励信号源。器，均包含有激励信号源。器，均包含有激励信号源。器，均包含有激励信号源。电子测量电子测量电子测量电子测量第21页2.3.3 2.3.3 集中式与分布式的多路集中式与分布式的多路测量量u1.1.1.1.集中式多路集中式多路集中式多路集中式多路测试测试系系系系统统 电子测量电子测量电子测量电子测量第22页2.3.3 2.3.3 集中式与分布式的多路集中式与分布式的多路测量量（续续）u2.2.2.2.分布式多路分布式多路分布式多路分布式多路测测量系量系量系量系统统 （a a a a）网）网）网）网络络化化化化测测量系量系量系量系统统 （b b b b）无）无）无）无线电线电遥遥遥遥测测系系系系统统 电子测量电子测量电子测量电子测量第23页2.3.4 2.3.4 频域、域、时域、数域及随机域域、数域及随机域测量量1.1.1.1.频频域域域域测测量技量技量技量技术术：幅：幅：幅：幅值值和相位随和相位随和相位随和相位随频频率的率的率的率的变变化化化化（1 1 1 1）正弦波点）正弦波点）正弦波点）正弦波点频频法法法法（2 2 2 2）正弦波）正弦波）正弦波）正弦波扫频扫频法法法法 2.2.2.2.时时域域域域测测量技量技量技量技术术：幅幅幅幅值值随随随随时间时间的的的的变变化化化化测试测试信号是脉冲、方波及信号是脉冲、方波及信号是脉冲、方波及信号是脉冲、方波及阶跃阶跃信号信号信号信号3.3.3.3.频频域域域域测测量和量和量和量和时时域域域域测测量比量比量比量比较较频频域域域域测测量和量和量和量和时时域域域域测测量是量是量是量是测测量量量量线线性系性系性系性系统统性能的两种方法，是性能的两种方法，是性能的两种方法，是性能的两种方法，是从两个不同的角度去从两个不同的角度去从两个不同的角度去从两个不同的角度去观测观测同一个被同一个被同一个被同一个被测对测对象，其象，其象，其象，其结结果果果果应应该该是一致的。是一致的。是一致的。是一致的。从理从理从理从理论论上上上上讲讲，时时域函数的付里叶域函数的付里叶域函数的付里叶域函数的付里叶变换变换就是就是就是就是频频域函数，而域函数，而域函数，而域函数，而频频域函数的付里叶逆域函数的付里叶逆域函数的付里叶逆域函数的付里叶逆变换变换也就是也就是也就是也就是时时域函数。域函数。域函数。域函数。电子测量电子测量电子测量电子测量第24页2.3.4 2.3.4 频域、域、时域、数域及随机域域、数域及随机域测量量（续续）4.4.4.4.随机随机随机随机测测量技量技量技量技术术：测测量噪声信号和使用随机信号源量噪声信号和使用随机信号源量噪声信号和使用随机信号源量噪声信号和使用随机信号源噪噪噪噪声声声声是是是是一一一一种种种种与与与与时时间间因因因因素素素素有有有有关关关关的的的的随随随随机机机机变变量量量量，对对噪噪噪噪声声声声的的的的研研研研究究究究使使使使用用用用概率概率概率概率统计统计方法方法方法方法 主要包括下述三个内容：主要包括下述三个内容：主要包括下述三个内容：主要包括下述三个内容：（1 1 1 1）噪噪噪噪声声声声信信信信号号号号统统计计特特特特性性性性的的的的测测量量量量，如如如如时时域域域域中中中中的的的的均均均均值值、均均均均方方方方根性，根性，根性，根性，频频域中的域中的域中的域中的频谱频谱密度函数、功率密度函数、功率密度函数、功率密度函数、功率谱谱密度函数等；密度函数等；密度函数等；密度函数等；（2 2 2 2）将将将将已已已已知知知知特特特特性性性性的的的的噪噪噪噪声声声声作作作作激激激激励励励励源源源源对对被被被被测测系系系系统统进进行行行行统统计计性性性性测测量，研究被量，研究被量，研究被量，研究被测测系系系系统统的特性；的特性；的特性；的特性；（3 3 3 3）在在在在背背背背景景景景噪噪噪噪声声声声信信信信号号号号不不不不可可可可忽忽忽忽略略略略时时对对信信信信号号号号、特特特特别别是是是是微微微微弱弱弱弱信信信信号的精确号的精确号的精确号的精确测测量。量。量。量。电子测量电子测量电子测量电子测量第25页2.3.4 2.3.4 频域、域、时域、数域及随机域域、数域及随机域测量量（续续）5.5.5.5.数字数字数字数字测测量技量技量技量技术术：测测量数字系量数字系量数字系量数字系统统的功能和故障的功能和故障的功能和故障的功能和故障诊诊断断断断 对对数字系数字系数字系数字系统进统进行行行行测测量的基本方法是：量的基本方法是：量的基本方法是：量的基本方法是：uu在在在在输输入端加激励信号，入端加激励信号，入端加激励信号，入端加激励信号，观观察由此察由此察由此察由此产产生的生的生的生的输输出响出响出响出响应应，并与，并与，并与，并与预预期的正确期的正确期的正确期的正确结结果果果果进进行比行比行比行比较较，一致，一致，一致，一致则则表示系表示系表示系表示系统统正常；不一致正常；不一致正常；不一致正常；不一致则则表示系表示系表示系表示系统统有故障。有故障。有故障。有故障。LSILSI测试系统的简化框图测试系统的简化框图 电子测量电子测量电子测量电子测量第26页2.3.5 2.3.5 静静态、稳态和和动态测量量（续续）1.1.1.1.静静静静态测态测量与量与量与量与动态测动态测量的基本概念量的基本概念量的基本概念量的基本概念静静静静态态测测量量量量：对对不不不不随随随随时时间间变变化化化化的的的的（静静静静止止止止的的的的）物物物物理理理理量量量量进进行行行行的的的的测测量量量量动态测动态测量：量：量：量：对对随随随随时间时间不断不断不断不断变变化的物理量化的物理量化的物理量化的物理量进进行的行的行的行的测测量。量。量。量。u在在在在电电子子子子测测量中常量中常量中常量中常见见的的的的动态动态信号有两种：信号有两种：信号有两种：信号有两种：幅幅幅幅值值随随随随时间变时间变化的信号：化的信号：化的信号：化的信号：指非周期性信号、幅指非周期性信号、幅指非周期性信号、幅指非周期性信号、幅值值瞬瞬瞬瞬变变或或或或跃变跃变信号信号信号信号 ；频频率随率随率随率随时间变时间变化的信号：化的信号：化的信号：化的信号：指正弦波指正弦波指正弦波指正弦波扫频扫频信号或信号或信号或信号或频频率瞬率瞬率瞬率瞬变变的周期性信号的周期性信号的周期性信号的周期性信号 。电子测量电子测量电子测量电子测量第27页2.3.5 2.3.5 静静态、稳态和和动态测量量（续续）2.2.2.2.静静静静态态、稳态稳态和和和和动态测动态测量的基本方法量的基本方法量的基本方法量的基本方法静静静静态态（直流）（直流）（直流）（直流）测试测试技技技技术术测测量量量量原原原原理理理理、方方方方法法法法、手手手手段段段段最最最最简简单单，测测量量量量过过程程程程不不不不受受受受时时间间限限限限制制制制，测测量量量量系系系系统统的的的的输输出出出出与与与与输输入入入入二二二二者者者者之之之之间间有有有有着着着着简简单单的的的的一一一一一一一一对应对应的关系和理想的特性，而的关系和理想的特性，而的关系和理想的特性，而的关系和理想的特性，而测测量精度也最高。量精度也最高。量精度也最高。量精度也最高。稳态稳态（交流）（交流）（交流）（交流）测试测试技技技技术术：正弦：正弦：正弦：正弦测试测试技技技技术术 用幅用幅用幅用幅值值随随随随时间时间按正弦按正弦按正弦按正弦规规律律律律变变化的化的化的化的电电信号（最信号（最信号（最信号（最简单简单的周的周的周的周期性信号）作被期性信号）作被期性信号）作被期性信号）作被测测系系系系统统的激励，然后的激励，然后的激励，然后的激励，然后观测观测在此激励下在此激励下在此激励下在此激励下的的的的输输出响出响出响出响应应，以，以，以，以频频率率率率为变为变量量量量对对被被被被测线测线性系性系性系性系统进统进行行行行测测量。量。量。量。正弦正弦正弦正弦测试测试技技技技术术可以可以可以可以测线测线性系性系性系性系统统的的的的稳态稳态参数，参数，参数，参数，线线性系性系性系性系统统的的的的稳态稳态参量是指系参量是指系参量是指系参量是指系统统的阻抗、增益或的阻抗、增益或的阻抗、增益或的阻抗、增益或损损耗、相移、群耗、相移、群耗、相移、群耗、相移、群延延延延迟迟和非和非和非和非线线性失真度，以及性失真度，以及性失真度，以及性失真度，以及这这些参量随些参量随些参量随些参量随频频率率率率变变化的情化的情化的情化的情况况况况 电子测量电子测量电子测量电子测量第28页2.3.5 2.3.5 静静态、稳态和和动态测量量动态动态（脉冲）（脉冲）（脉冲）（脉冲）测试测试技技技技术术，自自自自然然然然界界界界存存存存在在在在大大大大量量量量瞬瞬瞬瞬变变冲冲冲冲激激激激的的的的物物物物理理理理现现象象象象，如如如如力力力力学学学学中中中中的的的的爆爆爆爆炸炸炸炸、冲冲冲冲击击、碰碰碰碰撞撞撞撞等等等等，电电学学学学中中中中的的的的放放放放电电、闪闪电电、雷雷雷雷击击等等等等，对对这这类类随随随随时时间间瞬瞬瞬瞬变变对对象象象象进进行行行行测测量量量量，称称称称为为动动态态测测量量量量和和和和瞬瞬瞬瞬态测态测量。量。量。量。瞬瞬瞬瞬态测试态测试技技技技术术有两种方式：有两种方式：有两种方式：有两种方式：一一一一种种种种是是是是测测量量量量有有有有源源源源量量量量，测测量量量量幅幅幅幅值值随随随随时时间间呈呈呈呈非非非非周周周周期期期期形形形形变变化化化化（突（突（突（突变变、瞬、瞬、瞬、瞬变变）的）的）的）的电电信号；信号；信号；信号；另另另另一一一一种种种种是是是是测测量量量量无无无无源源源源量量量量，是是是是以以以以最最最最典典典典型型型型的的的的脉脉脉脉冲冲冲冲或或或或阶阶跃跃信信信信号号号号作作作作被被被被测测系系系系统统的的的的激激激激励励励励，观观察察察察系系系系统统的的的的输输出出出出响响响响应应（随随随随时时间间的的的的变变化关系），即研究被化关系），即研究被化关系），即研究被化关系），即研究被测测系系系系统统的瞬的瞬的瞬的瞬态态特性。特性。特性。特性。电子测量电子测量电子测量电子测量第29页2.4 2.4 测试系系统的静的静态特性特性2.3.1 2.3.1 2.3.1 2.3.1 测试测试系系系系统统的静的静的静的静态态特性和特性和特性和特性和动态动态特性概述特性概述特性概述特性概述测测量量量量系系系系统统(广广广广义义)指指指指单单台台台台的的的的测测量量量量仪仪器器器器，和和和和由由由由多多多多台台台台仪仪器器器器及及及及设设备备等等等等组组成成成成的的的的完完完完整整整整测测试试系系系系统统，也也也也可可可可指指指指组组成成成成测测量量量量系系系系统统中的某一中的某一中的某一中的某一环节环节或或或或单单元。元。元。元。测测