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測量儀器的入門知識-特點、分類和發展趨勢

來源:北京申泰自動化設備有限公司   2025年06月25日 07:30  

    利用電子器件和線路技術組成的裝置,用以測量各種電磁參量或產生供測量用的電信號。電子測量儀器配上適當的換能器,能測量幾乎一切非電物理量,是測量儀器中性能,用途和發展迅速的一類。狹義的電子測量儀器,通常指電子技術領域中測量電信號、電子線路、電子元件器件和材料的電性能和參數的儀器。

  測量儀器的作用是將被測量變換成為示值或其等效信息,或者產生出測量所需的激勵信號。無論是測出的量值或產生的信號參數都要求精確和重復性好。為了保證儀器能經常保持良好的工作狀態和性能指標,須按技術條件要求定期進行維護、修理和周期檢定。

  特點  電子測量儀器具有其他測量儀器不可比擬的優點:①利用放大、衰減電路可以測量極微和極大的電量,即儀器的靈敏度高,量程寬。例如,新型的數字電壓表的測量范圍,可從10納伏直至1千伏,量程達11個數量級(220分貝);②可測頻率范圍寬,從直流到數百吉赫;③采用靈敏傳感器件,從被測對象獲取的能量極微,基本上不騷動被測對象的原始狀態,能保證測量值的精確性和在線測量的可行性;④對測量數據用模擬或數字電路進行數學處理(如放大、過濾、加權、相關等)、取得高精確度的測量結果;⑤測量速度快,測量過程是用電子在電路中運動而完成的,能進行實時或準實時的測量;⑥測量結果精確易讀,可用指針指示、熒光屏顯示、數字屏顯示和打印記錄;⑦易于利用電子技術成就實現測量系統的自動化、智能化,使儀器量程能自動轉換,自動調節修整系統誤差,自動診斷故障和自動修復等。

  分類  各種電子測量儀器不下數千種之多。特別是60年代數字測量儀器的出現,為自動測試系統的實現奠定了基礎。70年代出現了帶母線接口(GP-IB)的數字測量儀器,帶接口的數字測量儀器已超過2000種。測量儀器可粗分為專用和通用兩大類。專用儀器指各個專業領域中測量特殊參量所用的儀器(如雷達、導航、通信、廣播、電視用的專用測量儀器)。通用儀器指電子學研究中測量電路及元件參量所用的儀器。通用儀器見的分類法是按具體測量對象,即按參量來分類。在測量和計量中習慣把被測參量分為四大類:①有關電磁能的量,如電流、電壓、功率、場強、干擾和噪聲等;②有關電信號特征的量,如頻率、相位、波形參數、脈沖參數、調制參數、頻譜、相關系數、信號噪聲比等;③有關電路元件和材料的參數的量,如阻抗或導納、電阻或電導、電抗或電納、電感、電容、品質因數(Q值)、介質損耗角正切 (tgδ)、介電常數、導磁率等;④有關無源或有源網絡性能特性的量,如反射參數(反射系數、電壓駐波比等)、傳輸參數(衰減或增益、相位移、群時延等)、靈敏度、分辨力、頻帶寬度、噪聲系數、電子管參數、晶體管參數等。

  對于具體的測量對象必須備有相應的測量器具。在日常測量工作中,還必須有輔助儀器,包括信號變換、調節設備(各種衰減器、放大器、轉接器、變頻器等),還有顯示、記錄、電源以及接口和傳輸設備等。通用儀器大致可分為十幾類。

  任何一種測量儀器的設計和生產,都必須考慮其用途、性能、使用環境條件和經濟技術指標,即性能費用比。同樣功能的測量儀器從結構上又分為袖珍式、便攜式、臺式、立架式、插件式或多功能組合式等。根據工作環境條件,測試儀器可分為在野外、實驗室和工廠條件使用的幾類。工作環境條件與測量儀器的測量精確度并無直接聯系。

  發展趨勢  電子測量儀器的發展趨勢主要表現在以下幾個方面。①體積小,重量輕,耗電省,線路板的元件和器件安裝密度高,且性能穩定可靠,有利于測量儀器結構的積木化、集成化和性能的多功能化。原來為測量某一參數,須將數臺儀器布置起來進行測量,隨著儀器小型化便可以用插件或積木化形式將數臺儀器裝成一整套測量系統。例如,新型的波形分析儀集中可程控示波器、波形采樣模數轉換器、通用計數器、模擬比較器于一體,性能大大超過原來的波形分析器。②提高測量儀器的自動化程度,大量采用自動電平調整、自動增益調整、自動頻率調整、自動平衡、自動置零、自動讀數和打印、自動校準等技術,提高測量精確度,減輕操作人員的勞動強度和降低對操作人員技術熟練程度的要求。③向數字化、智能化發展。數字化儀器的優點在于:所有測量結果、預置值都可用數字顯示和存儲;測量數據可用儀器內部的計算機或送到外部計算機進行處理;通過標準接口可由外部信號控制或調節儀器,組成自動測試系統;提高測量精度、擴展測量量程和頻段范圍。 

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