《測量技術(shù)》

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

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

②　頻率變換測量技術(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）的同樣參量進行測量。這樣做的一個重要原因是計量標準和測量器具在較低頻率（尤其是直流）或單一頻率上的準確度通常會更高一些。例如，在衰減測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量技術(shù)。

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

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

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

①　雙通道相關(guān)測量技術(shù)：在比較測量中，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)測量技術(shù)，也就是為被測的量和標準量建立兩個相同的通道，從而使電路和環(huán)境條件的變化對它們的影響基本相同并相互抵消。衛(wèi)星時間頻率同步測量中，為抵消通道時延而采用的雙向法就是一例。

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

③　實時誤差修正技術(shù):在測量被測參量的同時,也測出它的影響量，并對它所引入的誤差進行實時修正。例如，衛(wèi)星時間頻率同步測量中對多普勒效應誤差的實時修正。

④　墊整和誤差倍增技術(shù)：在測量中，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，從而提高對誤差的分辨力。例如，測量電壓時所采用的標準電壓墊整技術(shù)和測量頻率穩(wěn)定度時所采用的頻差倍增技術(shù)。

⑤　測量數(shù)據(jù)處理技術(shù)：過去對于測量數(shù)據(jù)的處理總是在測量之后在紙面上進行。隨著計算機在測量中的應用，一些根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計原理對測量數(shù)據(jù)的處理，如粗差的剔除、加權(quán)平均、阿侖方差的計算等已能在測量時進行。

測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施。電子測量的對象是材料、元件、器件、整機和系統(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)絡參量、信號參量、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。

對于某一測量對象，一般有多種測量技術(shù)可供選擇，而某一種測量技術(shù)又往往可用于不同的測量對象。用于同一測量對象，不同測量技術(shù)的效果可能大致相同，也可能大不相同。在電子測量中，對于不同參量、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量技術(shù)。

按照測量的實測對象

按照測量的實測對象，測量技術(shù)可分為以下兩種。

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

②　間接測量技術(shù)：在測量中, 通過對與被測量成函數(shù)關(guān)系的其他量的測量而取得被測量值。如通過測量電阻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。其測量不確定度分量的數(shù)目要多一些，一般在被測量不便于直接測量時采用。

按照測量的進行方式

按照測量的進行方式，測量技術(shù)可分為以下兩種。

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

②　非直接比較測量技術(shù)：不是將被測量的全值與標準量值相比較的比較測量。微差法、符合法、補償法、諧振法、衡消法等屬于這一類。

在建立計量標準的測量中，經(jīng)常采用基本測量技術(shù)，即絕對測量技術(shù)。這是通過對有關(guān)的基本量的測量來確定被測量值。其測量不確定度一般是通過實驗、分析和計算得出，精度高，但所需裝置復雜。

按照測量對象的性質(zhì)

按照測量對象的性質(zhì)，測量技術(shù)可分為以下兩種。

①　無源參量測量技術(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。它只在適當信號激勵下才能顯露其固有特性時進行測量。這類測量技術(shù)常稱為激勵與響應測量技術(shù)。由于測量時必需使用激勵源，它又稱為有源測量技術(shù)。

②　有源參量測量技術(shù)：有源參量表征電信號的電磁特性，如電壓、功率、頻率和場強等。它的測量可以采用無源測量技術(shù)，即讓被測的有源參量以適當方式激勵一個特性已知的無源網(wǎng)絡，通過后者的響應求得被測參量的量值，如通過回路的諧振測量信號頻率。有源參量的測量也可采用有源測量技術(shù)，即把作為標準的同類有源參量與它相比較，從而求得其量值。

此外，電子測量技術(shù)還可有許多分法，如模擬和數(shù)字測量技術(shù);動態(tài)和靜態(tài)測量技術(shù);接觸和非接觸測量技術(shù)；內(nèi)插和外推測量技術(shù);實時和非實時測量技術(shù);電橋法、Q表法、示波器法和反射計法等測量技術(shù);時域、頻域和數(shù)據(jù)域測量技術(shù)；點頻、掃頻和廣頻等測量技術(shù)等。

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

①　接地：接地不良會導致地回路電流，這將改變測量狀態(tài)和影響測量結(jié)果。因此，對于測量系統(tǒng)的低電平部分要采用單點接地或浮地等技術(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等干擾。此外，增強有用信號以提高信噪比也是防干擾的另一重要措施。

③　阻抗匹配：阻抗匹配在電子測量中是一個重要問題。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。

電子測量技術(shù)對電子技術(shù)和其他科學技術(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、信號處理乃至微處理機應用等技術(shù)，已廣泛地用于電子測量技術(shù)中。此外，全景和分段的頻譜分析技術(shù)可用于信號特性的測量；時域反射和快速傅里葉變換技術(shù)可用于脈沖特性的測量；網(wǎng)絡分析和六端口技術(shù)可用于網(wǎng)絡特性的測量；程序控制和實時處理采用計算機技術(shù)等。至于激光、超導、遙測、自動控制、光導傳輸和圖像顯示等新成就，也都在電子測量技術(shù)中得到了應用。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量，在國際或國內(nèi)有著領(lǐng)先的地位等。

在這技術(shù)中大致有

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

—般應變測量技術(shù)應變測量技術(shù)可分為靜態(tài)應變測量和動態(tài)應變測量兩類：

電阻應變計測量技術(shù)l 靜態(tài)應變測量

工作過程如下：

應用電阻應變計測量常溫下的靜態(tài)應變時，可達到較高的靈敏度和精度，其最小應變讀數(shù)為1微應變，一般精度為1~2%，應變測量范圍從1微應變到2萬微應變，特殊的大應變電阻應變計可測到結(jié)果為20%的應變值。常溫箔式電阻應變計柵長可短到0.178毫米，適于測量應力梯度較大的構(gòu)件的應變。采用應變花，可方便地測定平面應變狀態(tài)下構(gòu)件上一點的應變。多點巡回的測量裝置，可在數(shù)分鐘內(nèi)自動記錄上千個應變數(shù)據(jù)。如果采用存儲器，由于每抄可存儲數(shù)萬個數(shù)據(jù)，適合測量測點較多的大型構(gòu)件的應變。

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

式中

溫度的變化使電阻應變計產(chǎn)生的指示應變值，稱為熱輸出（或稱視應變），它和所需的應變無關(guān)，必須消除。消除的方法：①采用補償塊線路補償法。在一塊和構(gòu)件材料，同但不受力的補償塊上，安裝一個和工作電阻應變計的規(guī)格性能相同的電阻應變計（稱為補償應變計），將補償塊和構(gòu)件置于溫度相同的環(huán)境中，并將工作應變計和補償應變計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償應變計。③采用熱輸出曲線修正法，將和工作應變計規(guī)格性能相同的應變計，安裝在材料和被測構(gòu)件相同的試件上，在和實測相似的熱循環(huán)情況下，測取應變計的熱輸出和溫度的關(guān)系曲線。在現(xiàn)場測量應變的同時，測定相應的溫度，根據(jù)上述曲線對測得的應變數(shù)據(jù)進行修正。④采用溫差電偶補償法。在直流的電橋電路中，用溫差電偶的熱電動勢將熱輸出的電壓變化預先抵消。一般在常溫條件下測量應變時，采用第一種方法;在高溫或低溫條件下測量應變時，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得的應變數(shù)據(jù)修正。

另外，在使用長導線及與電祖應變儀的電阻不匹配或靈敏系數(shù)不相同的應變計時，對測量結(jié)果要進行修正。

電阻應變計測量技術(shù)l 動態(tài)應變測量

工作過程如下：

電阻應變計的頻率響應時間約為10^-7秒，半導體應變計可達10^-11秒，構(gòu)件應變的變化幾乎立即傳遞給敏感柵，但由于應變計有一定柵長，當構(gòu)件的應變波沿柵長方向傳播時，應變計的瞬時應變讀數(shù)為應變波在柵長間距內(nèi)的應變平均值。這會給測量結(jié)果帶來誤差。假設應變波為正弦波，其傳播速度與聲波在材料中傳播速度相同，若采用柵長1毫米的應變計對鋼構(gòu)件進行測量，則當應變頻率達25萬赫時，應變測量誤差小于一般機械的應變頻率都不超過25萬赫，應變測量誤差也不超出上值。高頻應變測量的范圍，主要受電阻應變儀和記錄器的限制，在測量動態(tài)應變時，要根據(jù)被測應變的頻率，對應變計進行動態(tài)標定及選擇合適的電阻應變儀和記錄器。對于隨機應變信號，采用數(shù)據(jù)處理裝置，可大大減少整理工作的時間。

內(nèi)容介紹

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

2100433B