測(cè)量技術(shù)測(cè)量介紹

測(cè)量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施。電子測(cè)量的對(duì)象是材料、元件、器件、整機(jī)和系統(tǒng)的特征電磁量。這些電磁量大致包括：①基本參量，如電壓、功率、頻率、阻抗、衰減和相移等;②綜合參量,如網(wǎng)絡(luò)參量、信號(hào)參量、波形參量和晶體管參量等；③特殊頻段的參量，如激光頻率、光纖電特性、亞毫米波參量和甚低頻參量等。

對(duì)于某一測(cè)量對(duì)象，一般有多種測(cè)量技術(shù)可供選擇，而某一種測(cè)量技術(shù)又往往可用于不同的測(cè)量對(duì)象。用于同一測(cè)量對(duì)象，不同測(cè)量技術(shù)的效果可能大致相同，也可能大不相同。在電子測(cè)量中，對(duì)于不同參量、不同量程、不同頻段以至不同傳輸線形式，往往要采用不同的測(cè)量技術(shù)。

按照測(cè)量的實(shí)測(cè)對(duì)象

按照測(cè)量的實(shí)測(cè)對(duì)象，測(cè)量技術(shù)可分為以下兩種。

①　直接測(cè)量技術(shù)：在測(cè)量中，無需通過與被測(cè)量成函數(shù)關(guān)系的其他量的測(cè)量而直接取得被測(cè)量值。如用電壓表直接測(cè)量電壓。其測(cè)量不確定度主要取決于測(cè)量器具的不確定度，在一般測(cè)量中普遍采用。

②　間接測(cè)量技術(shù)：在測(cè)量中, 通過對(duì)與被測(cè)量成函數(shù)關(guān)系的其他量的測(cè)量而取得被測(cè)量值。如通過測(cè)量電阻R 兩端的電壓υ和流經(jīng)電阻R的電流I，然后利用R=υ/I 的關(guān)系求得電阻值。其測(cè)量不確定度分量的數(shù)目要多一些，一般在被測(cè)量不便于直接測(cè)量時(shí)采用。

按照測(cè)量的進(jìn)行方式

按照測(cè)量的進(jìn)行方式，測(cè)量技術(shù)可分為以下兩種。

①　直接比較測(cè)量技術(shù)：在測(cè)量中，將被測(cè)量與已和其值的同一種量相比較。其測(cè)量不確定度主要取決于標(biāo)準(zhǔn)量值的不確定度和比較器的靈敏度和分辨力，它可克服由于測(cè)量裝置的動(dòng)態(tài)范圍不夠和頻率響應(yīng)不好所引入的非線性誤差。替代法、換位法等屬于這一類。

②　非直接比較測(cè)量技術(shù)：不是將被測(cè)量的全值與標(biāo)準(zhǔn)量值相比較的比較測(cè)量。微差法、符合法、補(bǔ)償法、諧振法、衡消法等屬于這一類。

在建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量中，經(jīng)常采用基本測(cè)量技術(shù)，即絕對(duì)測(cè)量技術(shù)。這是通過對(duì)有關(guān)的基本量的測(cè)量來確定被測(cè)量值。其測(cè)量不確定度一般是通過實(shí)驗(yàn)、分析和計(jì)算得出，精度高，但所需裝置復(fù)雜。

按照測(cè)量對(duì)象的性質(zhì)

按照測(cè)量對(duì)象的性質(zhì)，測(cè)量技術(shù)可分為以下兩種。

①　無源參量測(cè)量技術(shù)：無源參量表征材料、元件、無源器件和無源電路的電磁特性，如阻抗、傳輸特性和反射特性等。它只在適當(dāng)信號(hào)激勵(lì)下才能顯露其固有特性時(shí)進(jìn)行測(cè)量。這類測(cè)量技術(shù)常稱為激勵(lì)與響應(yīng)測(cè)量技術(shù)。由于測(cè)量時(shí)必需使用激勵(lì)源，它又稱為有源測(cè)量技術(shù)。

②　有源參量測(cè)量技術(shù)：有源參量表征電信號(hào)的電磁特性，如電壓、功率、頻率和場(chǎng)強(qiáng)等。它的測(cè)量可以采用無源測(cè)量技術(shù)，即讓被測(cè)的有源參量以適當(dāng)方式激勵(lì)一個(gè)特性已知的無源網(wǎng)絡(luò)，通過后者的響應(yīng)求得被測(cè)參量的量值，如通過回路的諧振測(cè)量信號(hào)頻率。有源參量的測(cè)量也可采用有源測(cè)量技術(shù)，即把作為標(biāo)準(zhǔn)的同類有源參量與它相比較，從而求得其量值。

此外，電子測(cè)量技術(shù)還可有許多分法，如模擬和數(shù)字測(cè)量技術(shù);動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)量技術(shù);接觸和非接觸測(cè)量技術(shù)；內(nèi)插和外推測(cè)量技術(shù);實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù);電橋法、Q表法、示波器法和反射計(jì)法等測(cè)量技術(shù);時(shí)域、頻域和數(shù)據(jù)域測(cè)量技術(shù)；點(diǎn)頻、掃頻和廣頻等測(cè)量技術(shù)等。

在電子測(cè)量中，為了繞過在某些量程、頻段和測(cè)量域上對(duì)某些參量的測(cè)量困難和減小測(cè)量的不確定度，廣泛采用下列各種變換測(cè)量技術(shù)。

①　參量變換測(cè)量技術(shù)：把被測(cè)參量變換為與它具有確定關(guān)系但測(cè)量起來更為有利的另一參量進(jìn)行測(cè)量，以求得原來參量的量值。例如，功率測(cè)量中的量熱計(jì)是把被測(cè)功率變換為熱電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量，而測(cè)熱電阻功率計(jì)是把被測(cè)功率變換為電阻值進(jìn)行測(cè)量；相移測(cè)量中可把被測(cè)相位差變換為時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)量；截止衰減器是把衰減量變換為長(zhǎng)度量進(jìn)行測(cè)量；有些數(shù)字電壓表是把被測(cè)電壓變換為頻率量進(jìn)行測(cè)量。

②　頻率變換測(cè)量技術(shù)：利用外差變頻把某一頻率（一般是較高頻率或較寬頻段內(nèi)頻率）的被測(cè)參量變換為另一頻率（一般是較低頻率或單一頻率）的同樣參量進(jìn)行測(cè)量。這樣做的一個(gè)重要原因是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量器具在較低頻率（尤其是直流）或單一頻率上的準(zhǔn)確度通常會(huì)更高一些。例如，在衰減測(cè)量中的低頻替代法和中頻替代法就是在頻率變換基礎(chǔ)上的比較測(cè)量技術(shù)；采樣顯示、采樣鎖相在原理上也是利用了采樣變頻的頻率變換測(cè)量技術(shù)。

③　量值變換測(cè)量技術(shù)：把量值處于難以測(cè)量的邊緣狀態(tài)（太大或太小）的被測(cè)參量，按某一已知比值變換為量值適中的同樣參量進(jìn)行測(cè)量。例如，用測(cè)量放大器、衰減器、分流器、比例變壓器或定向耦合器，把被測(cè)電壓、電流或功率的量值升高或降低后進(jìn)行測(cè)量；用功率倍增法測(cè)噪聲和用倍頻法測(cè)頻率值等。

④　測(cè)量域變換測(cè)量技術(shù): 把在某一測(cè)量域中的測(cè)量變換到另一更為有利的測(cè)量域中進(jìn)行測(cè)量。例如，在頻率穩(wěn)定度測(cè)量中，為了更好地分析導(dǎo)致頻率不穩(wěn)的噪聲模型，可以從時(shí)域測(cè)量變換到頻域測(cè)量；在電壓測(cè)量中，為了大幅度地提高分辨力，可以從模擬域測(cè)量變換到數(shù)字域測(cè)量。

測(cè)量的目標(biāo)是以盡量小的不確定度求出被測(cè)量值。在電子測(cè)量中，為了減小測(cè)量的不確定度，還可以采用以下的一些測(cè)量技術(shù)。

①　雙通道相關(guān)測(cè)量技術(shù)：在比較測(cè)量中，為了減小電路和環(huán)境條件的變化所引入的誤差，可采用雙通道相關(guān)測(cè)量技術(shù)，也就是為被測(cè)的量和標(biāo)準(zhǔn)量建立兩個(gè)相同的通道，從而使電路和環(huán)境條件的變化對(duì)它們的影響基本相同并相互抵消。衛(wèi)星時(shí)間頻率同步測(cè)量中，為抵消通道時(shí)延而采用的雙向法就是一例。

②　自校準(zhǔn)技術(shù)：為了消除某些測(cè)量器具在檢定了一段時(shí)間之后所產(chǎn)生的誤差，如溫漂和時(shí)漂等誤差，可以為它們配備自校準(zhǔn)（包括自調(diào)零）裝置，以保證繼續(xù)準(zhǔn)確。例如高精度數(shù)字電壓表一般都具備自校準(zhǔn)能力。

③　實(shí)時(shí)誤差修正技術(shù):在測(cè)量被測(cè)參量的同時(shí),也測(cè)出它的影響量，并對(duì)它所引入的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)修正。例如，衛(wèi)星時(shí)間頻率同步測(cè)量中對(duì)多普勒效應(yīng)誤差的實(shí)時(shí)修正。

④　墊整和誤差倍增技術(shù)：在測(cè)量中，可以采用墊整和誤差倍增技術(shù)以增大誤差與信息的比值，從而提高對(duì)誤差的分辨力。例如，測(cè)量電壓時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)電壓墊整技術(shù)和測(cè)量頻率穩(wěn)定度時(shí)所采用的頻差倍增技術(shù)。

⑤　測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)：過去對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的處理總是在測(cè)量之后在紙面上進(jìn)行。隨著計(jì)算機(jī)在測(cè)量中的應(yīng)用，一些根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，如粗差的剔除、加權(quán)平均、阿侖方差的計(jì)算等已能在測(cè)量時(shí)進(jìn)行。

在電子測(cè)量中，還有一些基本技術(shù)措施對(duì)于低電平、高頻率、高精度的測(cè)量十分重要。

①　接地：接地不良會(huì)導(dǎo)致地回路電流，這將改變測(cè)量狀態(tài)和影響測(cè)量結(jié)果。因此，對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)的低電平部分要采用單點(diǎn)接地或浮地等技術(shù)措施。

②　防干擾：為了減弱電磁干擾，須對(duì)敏感的輸入部分采用電磁屏蔽，要在模擬和數(shù)字兩部分之間采用光電隔離，并采取去耦、濾波和同步抑制等技術(shù)措施以減弱或去除市電和無用信號(hào)等干擾。此外，增強(qiáng)有用信號(hào)以提高信噪比也是防干擾的另一重要措施。

③　阻抗匹配：阻抗匹配在電子測(cè)量中是一個(gè)重要問題。它牽涉到能否取得最佳功率和防止反射、駐波的產(chǎn)生。為此還可以采用阻抗變換和緩沖隔離等技術(shù)措施。

④　在集總參數(shù)的高頻測(cè)量中，須采取防止和消除寄生分布參量影響的技術(shù)措施。

電子測(cè)量技術(shù)對(duì)電子技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)的新原理、新方法、新器件和新工藝十分敏感并且反應(yīng)很快。例如，電子技術(shù)中的采樣、鎖相、頻率合成、數(shù)字化、信號(hào)處理乃至微處理機(jī)應(yīng)用等技術(shù)，已廣泛地用于電子測(cè)量技術(shù)中。此外，全景和分段的頻譜分析技術(shù)可用于信號(hào)特性的測(cè)量；時(shí)域反射和快速傅里葉變換技術(shù)可用于脈沖特性的測(cè)量；網(wǎng)絡(luò)分析和六端口技術(shù)可用于網(wǎng)絡(luò)特性的測(cè)量；程序控制和實(shí)時(shí)處理采用計(jì)算機(jī)技術(shù)等。至于激光、超導(dǎo)、遙測(cè)、自動(dòng)控制、光導(dǎo)傳輸和圖像顯示等新成就，也都在電子測(cè)量技術(shù)中得到了應(yīng)用。2100433B

通常指一公式可以快速的解答一種高深的題目，或者用某一儀器精確的完成某一測(cè)量，在國(guó)際或國(guó)內(nèi)有著領(lǐng)先的地位等。

在這技術(shù)中大致有

溫度測(cè)量技術(shù)，電子測(cè)量技術(shù)，工程測(cè)量技術(shù)，公差配合與技術(shù)測(cè)量等2100433B

—般應(yīng)變測(cè)量技術(shù)應(yīng)變測(cè)量技術(shù)可分為靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量和動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量?jī)深悾?h3 class="title-text">電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)量技術(shù)l 靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量

工作過程如下：

應(yīng)用電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)量常溫下的靜態(tài)應(yīng)變時(shí)，可達(dá)到較高的靈敏度和精度，其最小應(yīng)變讀數(shù)為1微應(yīng)變，一般精度為1~2%，應(yīng)變測(cè)量范圍從1微應(yīng)變到2萬微應(yīng)變，特殊的大應(yīng)變電阻應(yīng)變計(jì)可測(cè)到結(jié)果為20%的應(yīng)變值。常溫箔式電阻應(yīng)變計(jì)柵長(zhǎng)可短到0.178毫米，適于測(cè)量應(yīng)力梯度較大的構(gòu)件的應(yīng)變。采用應(yīng)變花，可方便地測(cè)定平面應(yīng)變狀態(tài)下構(gòu)件上一點(diǎn)的應(yīng)變。多點(diǎn)巡回的測(cè)量裝置，可在數(shù)分鐘內(nèi)自動(dòng)記錄上千個(gè)應(yīng)變數(shù)據(jù)。如果采用存儲(chǔ)器，由于每抄可存儲(chǔ)數(shù)萬個(gè)數(shù)據(jù)，適合測(cè)量測(cè)點(diǎn)較多的大型構(gòu)件的應(yīng)變。

環(huán)境溫度變化時(shí)，安裝在可自由膨脹的構(gòu)件上的電阻應(yīng)變計(jì)，由于敏感柵的電阻溫度效應(yīng)，以及敏感柵和被測(cè)構(gòu)件材料的線脹系數(shù)不同，電阻應(yīng)變計(jì)的電阻將發(fā)生變化，其值為：

式中

溫度的變化使電阻應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生的指示應(yīng)變值，稱為熱輸出（或稱視應(yīng)變），它和所需的應(yīng)變無關(guān)，必須消除。消除的方法：①采用補(bǔ)償塊線路補(bǔ)償法。在一塊和構(gòu)件材料，同但不受力的補(bǔ)償塊上，安裝一個(gè)和工作電阻應(yīng)變計(jì)的規(guī)格性能相同的電阻應(yīng)變計(jì)（稱為補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)），將補(bǔ)償塊和構(gòu)件置于溫度相同的環(huán)境中，并將工作應(yīng)變計(jì)和補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)分別接入電橋的相鄰橋臂，利用電橋特性消除熱輸出。②采用特殊的溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)。③采用熱輸出曲線修正法，將和工作應(yīng)變計(jì)規(guī)格性能相同的應(yīng)變計(jì)，安裝在材料和被測(cè)構(gòu)件相同的試件上，在和實(shí)測(cè)相似的熱循環(huán)情況下，測(cè)取應(yīng)變計(jì)的熱輸出和溫度的關(guān)系曲線。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量應(yīng)變的同時(shí)，測(cè)定相應(yīng)的溫度，根據(jù)上述曲線對(duì)測(cè)得的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。④采用溫差電偶補(bǔ)償法。在直流的電橋電路中，用溫差電偶的熱電動(dòng)勢(shì)將熱輸出的電壓變化預(yù)先抵消。一般在常溫條件下測(cè)量應(yīng)變時(shí)，采用第一種方法;在高溫或低溫條件下測(cè)量應(yīng)變時(shí)，采用第一、第二或第四種方法，也可在用第二種方法之后，再用第三種方法將前法測(cè)得的應(yīng)變數(shù)據(jù)修正。

另外，在使用長(zhǎng)導(dǎo)線及與電祖應(yīng)變儀的電阻不匹配或靈敏系數(shù)不相同的應(yīng)變計(jì)時(shí)，對(duì)測(cè)量結(jié)果要進(jìn)行修正。

電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)量技術(shù)l 動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量

工作過程如下：

電阻應(yīng)變計(jì)的頻率響應(yīng)時(shí)間約為10^-7秒，半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)可達(dá)10^-11秒，構(gòu)件應(yīng)變的變化幾乎立即傳遞給敏感柵，但由于應(yīng)變計(jì)有一定柵長(zhǎng)，當(dāng)構(gòu)件的應(yīng)變波沿柵長(zhǎng)方向傳播時(shí)，應(yīng)變計(jì)的瞬時(shí)應(yīng)變讀數(shù)為應(yīng)變波在柵長(zhǎng)間距內(nèi)的應(yīng)變平均值。這會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來誤差。假設(shè)應(yīng)變波為正弦波，其傳播速度與聲波在材料中傳播速度相同，若采用柵長(zhǎng)1毫米的應(yīng)變計(jì)對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行測(cè)量，則當(dāng)應(yīng)變頻率達(dá)25萬赫時(shí)，應(yīng)變測(cè)量誤差小于一般機(jī)械的應(yīng)變頻率都不超過25萬赫，應(yīng)變測(cè)量誤差也不超出上值。高頻應(yīng)變測(cè)量的范圍，主要受電阻應(yīng)變儀和記錄器的限制，在測(cè)量動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)，要根據(jù)被測(cè)應(yīng)變的頻率，對(duì)應(yīng)變計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定及選擇合適的電阻應(yīng)變儀和記錄器。對(duì)于隨機(jī)應(yīng)變信號(hào)，采用數(shù)據(jù)處理裝置，可大大減少整理工作的時(shí)間。

內(nèi)容介紹

本書為一部重點(diǎn)論述多種工程領(lǐng)域主要測(cè)量技術(shù)的工具書。全書共分八章，主要包括工程測(cè)量概念，壓力和壓差測(cè)量技術(shù)，溫度測(cè)量技術(shù)，流量和流速測(cè)量技術(shù)，特種工況測(cè)量技術(shù)、物質(zhì)物性和傳遞特性測(cè)量技術(shù)、流體成分測(cè)量技術(shù)和物位測(cè)量技術(shù)，本書取材力求反映國(guó)內(nèi)外測(cè)量技術(shù)的新成就，如對(duì)各種先進(jìn)儀表、多相流測(cè)量技術(shù)和特種工況測(cè)量技術(shù),均有專門章節(jié)論述。本書計(jì)算式及圖表齊全，采用法定計(jì)量單位，編排上便于查閱。

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