測量技術(shù)技術(shù)措施

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(dǎo)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(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、信號處理乃至微處理機應(yīng)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(luò)分析和六端口技術(shù)可用于網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)、遙測、自動控制、光導(dǎo)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(yīng)用。2100433B

測量的目標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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。

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(biāo)準(zhǔn)和測量器具在較低頻率（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(dǎo)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。

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(biāo)準(zhǔn)量值的不確定度和比較器的靈敏度和分辨力，它可克服由于測量裝置的動態(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　非直接比較測量技術(shù)：不是將被測量的全值與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(dāng)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(yīng)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(dāng)方式激勵一個特性已知的無源網(wǎng)絡(luò)，通過后者的響應(yīng)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(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。

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(luò)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)。

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(yīng)變測量技術(shù)應(yīng)變測量技術(shù)可分為靜態(tài)應(yīng)變測量和動態(tài)應(yīng)變測量兩類：

電阻應(yīng)變計測量技術(shù)l 靜態(tài)應(yīng)變測量

工作過程如下：

應(yīng)用電阻應(yīng)變計測量常溫下的靜態(tài)應(yīng)變時，可達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)變計可測到結(jié)果為20%的應(yīng)變值。常溫箔式電阻應(yīng)變計柵長可短到0.178毫米，適于測量應(yīng)力梯度較大的構(gòu)件的應(yīng)變。采用應(yīng)變花，可方便地測定平面應(yīng)變狀態(tài)下構(gòu)件上一點的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)變計，由于敏感柵的電阻溫度效應(yīng)，以及敏感柵和被測構(gòu)件材料的線脹系數(shù)不同，電阻應(yīng)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(yīng)變計產(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(yīng)變計的規(guī)格性能相同的電阻應(yīng)變計（稱為補償應(yīng)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(yīng)變計和補償應(yīng)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(yīng)變計。③采用熱輸出曲線修正法，將和工作應(yīng)變計規(guī)格性能相同的應(yīng)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(yīng)變計的熱輸出和溫度的關(guān)系曲線。在現(xiàn)場測量應(yīng)變的同時，測定相應(yīng)的溫度，根據(jù)上述曲線對測得的應(yīng)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(yù)先抵消。一般在常溫條件下測量應(yīng)變時，采用第一種方法;在高溫或低溫條件下測量應(yīng)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(yīng)變數(shù)據(jù)修正。

另外，在使用長導(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)變計時，對測量結(jié)果要進行修正。

電阻應(yīng)變計測量技術(shù)l 動態(tài)應(yīng)變測量

工作過程如下：

電阻應(yīng)變計的頻率響應(yīng)時間約為10^-7秒，半導(dǎo)體應(yīng)變計可達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)變計有一定柵長，當(dāng)構(gòu)件的應(yīng)變波沿柵長方向傳播時，應(yīng)變計的瞬時應(yīng)變讀數(shù)為應(yīng)變波在柵長間距內(nèi)的應(yīng)變平均值。這會給測量結(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1毫米的應(yīng)變計對鋼構(gòu)件進行測量，則當(dāng)應(yīng)變頻率達25萬赫時，應(yīng)變測量誤差小于一般機械的應(yīng)變頻率都不超過25萬赫，應(yīng)變測量誤差也不超出上值。高頻應(yīng)變測量的范圍，主要受電阻應(yīng)變儀和記錄器的限制，在測量動態(tài)應(yīng)變時，要根據(jù)被測應(yīng)變的頻率，對應(yīng)變計進行動態(tài)標(biāo)定及選擇合適的電阻應(yīng)變儀和記錄器。對于隨機應(yīng)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。

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