电子测量与仪器应用
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1.3 电子测量方法的分类

一个电参量的测量可以通过不同的方法来实现。电子测量方法的分类形式有多种,这里仅就最常用的分类形式作简要介绍。

1.3.1 按测量方式分类

1)直接测量

用预先按已知标准量定度好的测量仪器对某一未知量直接进行测量,从而得到被测量值的测量方法称为直接测量。例如,用通用电子计数器测频率,用电压表测量电路中的电压,都属于直接测量。

2)间接测量

对一个与被测量有确定函数关系的物理量进行直接测量,然后通过代表该函数关系的公式、曲线或表格,求出被测量值的方法称为间接测量。例如,要测量已知电阻R上消耗的功率,先测量加在R两端的电压U,然后再根据公式P=U2/R,求出功率P的值。

3)组合测量

在某些测量中,被测量与几个未知量有关,测量一次无法得出完整的结果,则可改变测量条件进行多次测量,然后按被测量与未知量之间的函数关系组成联立方程,求解得出有关未知量。此种测量方法称为组合测量,它是一种兼用直接测量与间接测量的方法。

上面介绍的三种方法中,直接测量的优点是测量过程简单迅速,在工程技术中采用比较广泛。间接测量多用于科学实验,在生产及工程技术中应用较少,只有当被测量不便于直接测量时才采用。组合测量是一种特殊的精密测量方法,适用于科学实验及一些特殊的场合。

1.3.2 按被测信号的性质分类

1)时域测量

时域测量是测量被测对象在不同时间的特性,这时把被测信号看成时间的函数。例如,使用示波器显示被测信号的瞬时波形,测量它的幅度、宽度、上升沿和下降沿等参数。时域测量还包括一些周期性信号的稳态参量测量,如正弦交流电压,虽然它的瞬时值会随时间变化,但是交流电压的振幅值和有效值是稳态值,可用指针式仪表测量。

2)频域测量

频域测量是测量被测对象在不同频率时的特性,这时把被测对象看成频率的函数。信号通过非线性电路会产生新的频率分量,能用频谱分析仪进行分析。放大器的幅频特性可用频率特性图示仪予以显示。放大器对不同频率的信号会产生不同的相移,可使用相位计测量放大器的相频特性。

3)数据域测量

数据域测量是对数字系统逻辑特性进行的测量。利用逻辑分析仪能够分析离散信号组成的数据流,可以观察多个输入通道的并行数据,也可以观察一个通道的串行数据。

4)随机测量

随机测量是利用噪声信号源进行动态测量,如各类噪声、干扰信号等。这是一种比较新的测量技术。

电子测量技术还有许多分类方法,如动态与静态测量技术、模拟和数字测量技术、实时与非实时测量技术、有源与无源测量技术等。

1.3.3 选择测量方法的原则

根据被测量本身的特性、所需要的精确程度、环境条件及所具有的测量设备等因素,综合考虑,选择合适的测量方法。只有选择正确的测量方法,才能使测量得到精确的测量结果;否则,可能会出现下列问题。

(1)出错误的测量数据,测量结果不能信赖。

(2)损坏测量仪器、仪表或被测设备、元器件。

在选择测量方法时,如果必要,还要制订正确的测量方案。

错误的测量方法会导致某些不良后果,这可以通过下例来说明:测量某高内阻(如500kΩ)电路的电压,应该使用高输入电阻的数字式电压表,才能使测量结果较为准确。如果使用普通的模拟式电压表,则会产生很大的误差,得到偏离实际的测量结果。

由此可以看出,选择正确的测量方法、仪器设备及编制准确的测试程序是十分重要的。