第12章電子測(cè)量技術(shù)的綜合運(yùn)用12.1科學(xué)制訂測(cè)量方案12.2正確使用和維護(hù)電子測(cè)量?jī)x器12.3電子測(cè)量設(shè)備的優(yōu)化配置與優(yōu)化設(shè)計(jì)

12.1科學(xué)制訂測(cè)量方案

12.1.1測(cè)量任務(wù)的分析在受理了測(cè)量任務(wù)之后,第一件工作就是要對(duì)該任務(wù)進(jìn)行詳盡的分析。要分清楚所要進(jìn)行的是電量測(cè)量,還是非電量測(cè)量;是簡(jiǎn)單的直接測(cè)量,還是復(fù)雜的組合測(cè)量;是時(shí)間域測(cè)量、頻率域測(cè)量,還是調(diào)制域測(cè)量;是低頻測(cè)量,還是高頻測(cè)量。此外,還要進(jìn)一步分析該測(cè)量對(duì)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確度的具體要求。

12.1.2測(cè)量工具的選擇

電子測(cè)量?jī)x器是完成電子測(cè)量任務(wù)的基本工具。

在具體的選擇過(guò)程中要注意兩方面的問(wèn)題:

一是測(cè)試功能的針對(duì)性,如測(cè)量波形要選用示波器,測(cè)量頻率特性要選用掃頻儀;

二是技術(shù)等級(jí)的一致性。

具有相同功能的電子測(cè)量?jī)x表,其技術(shù)指標(biāo)往往差異很大,精度高的儀表價(jià)格昂貴,精度差的儀表技術(shù)指標(biāo)較低。

12.1.3測(cè)量環(huán)境的準(zhǔn)備

任何測(cè)量都是有條件的測(cè)量。測(cè)量環(huán)境主要包括測(cè)量設(shè)備工作的溫度、濕度、壓力,供電電源的頻率、幅度、平穩(wěn)性等。有些對(duì)電磁干擾比較敏感的測(cè)量要在電磁屏蔽室里進(jìn)

行。另外,有些測(cè)量(如產(chǎn)品的可靠性測(cè)量)要在特定條件下長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)進(jìn)行。

12.1.4測(cè)量系統(tǒng)的建立

實(shí)際的測(cè)量,可以是由一臺(tái)儀器去測(cè)試一個(gè)或多個(gè)參數(shù),也可以是由多臺(tái)儀器相互配合測(cè)量一個(gè)過(guò)程的多個(gè)參數(shù)。現(xiàn)代電子測(cè)量更多的是將帶有接口的程控儀器和被測(cè)對(duì)象、

通用計(jì)算機(jī)組成測(cè)量系統(tǒng)。單一的測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成如圖12.1所示。

圖12.1單一的測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成

多儀器組成的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)如圖12.2所示。圖12.2多儀器組成的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

12.1.5測(cè)量流程的設(shè)定

用單一儀器進(jìn)行單一參數(shù)的測(cè)量,往往按儀器的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行操作。對(duì)于較為復(fù)雜的測(cè)量,特別是一些非標(biāo)準(zhǔn)和非常規(guī)的測(cè)量,在確定測(cè)量方案時(shí),要制訂具體的操作步驟、方法,形成測(cè)量程序,也稱操作定義,以書面的形式,讓實(shí)際測(cè)量者在測(cè)量時(shí)嚴(yán)格照章執(zhí)行。

例如,為測(cè)定某壓控振蕩器的壓控特性,假定被測(cè)壓控振蕩器的工作電壓為+12V,壓控范圍為5~10V,制訂如下測(cè)量流程(見(jiàn)圖12.3):

(1)將E312A型數(shù)字頻率計(jì)接于壓控振蕩器的輸出端;

(2)用YB3203型直流電源給壓控振蕩器加上+12V直流電源;

(3)將YB3203型直流電源的可調(diào)電壓加于壓控振蕩器的壓控電壓端口,使控制電壓

為零;

(4)可調(diào)電壓調(diào)整穩(wěn)定為5V,記錄E312A的數(shù)值;

(5)每次可調(diào)電壓增加0.5V,重復(fù)(4)的操作過(guò)程;

(6)經(jīng)過(guò)10次測(cè)試,按照記錄的可調(diào)電壓值和E312A的對(duì)應(yīng)讀數(shù)值,繪出U－f曲線。

圖12.3壓控振蕩器的壓控特性測(cè)量

12.2正確使用和維護(hù)電子測(cè)量?jī)x器

12.2.1電子測(cè)量?jī)x表的基本運(yùn)用和基本操作

除了少數(shù)綜合性電子測(cè)量?jī)x器,一般的電子測(cè)量?jī)x表僅具有相對(duì)單一的基本功能和明顯的局部適應(yīng)性。

一般來(lái)說(shuō),元件類測(cè)試儀器功能比較單一,容易選擇。比如電阻可用數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量,電感與電容可以用電橋或LC測(cè)試儀表來(lái)測(cè)量。如果我們要測(cè)量一個(gè)電阻,選擇萬(wàn)用表還是電橋,主要考慮精度問(wèn)題,若精度要求不高,則取前者;若精度要求很高,則應(yīng)取后者。對(duì)電信號(hào)參數(shù)的測(cè)量,情況要相對(duì)復(fù)雜。

在選擇合適的測(cè)量工具去完成確定測(cè)量任務(wù)的過(guò)程中,測(cè)量工作者還必須足夠地重視測(cè)量?jī)x器對(duì)被測(cè)電路的影響,否則往往會(huì)得出錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果。

例如,有如圖12.4所示的電路圖12.4某放大器電路

12.2.2電子測(cè)量?jī)x表的變通使用與功能擴(kuò)展

在測(cè)量條件受限或測(cè)量精度要求不是十分苛刻的場(chǎng)合,往往可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)有測(cè)量?jī)x表的變通使用或適當(dāng)增加附加設(shè)備來(lái)擴(kuò)展其功能,以完成在通常規(guī)則下難以完成的測(cè)量任務(wù)。例如,選頻電平表是一個(gè)窄帶選頻測(cè)量?jī)x表。

12.2.3電子測(cè)量設(shè)備的檢查、校準(zhǔn)與維護(hù)

作為一種電子產(chǎn)品,電子測(cè)量?jī)x器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用,免不了會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。關(guān)鍵是要及時(shí)發(fā)現(xiàn),并加以維修與校正。按照國(guó)家的有關(guān)規(guī)定,生產(chǎn)企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的電子儀器每年均要經(jīng)過(guò)多級(jí)計(jì)量部門的技術(shù)檢定,以保證測(cè)量結(jié)果的正確性與有效性。

對(duì)電子測(cè)量?jī)x器的維護(hù)包括按技術(shù)規(guī)范進(jìn)行使用和按正常規(guī)程進(jìn)行維修兩個(gè)方面。所謂按技術(shù)規(guī)范進(jìn)行使用,就是要在儀器生產(chǎn)廠家給定的電源、溫度、濕度、氣壓等條件下

使用,并且注意通風(fēng)、散熱,防止震動(dòng)、沖擊等,對(duì)于有機(jī)械裝置的特殊儀器需定期加潤(rùn)滑油,對(duì)于有使用壽命限制的元件(如老式儀表的電子管)要定期更換等。

12.3電子測(cè)量設(shè)備的優(yōu)化配置與優(yōu)化設(shè)計(jì)

12.3.1電子測(cè)量設(shè)備的優(yōu)化配置要做好電子測(cè)量設(shè)備的優(yōu)化配置,大致需遵循以下幾項(xiàng)原則:(1)系統(tǒng)性原則。(2)先進(jìn)性原則。(3)經(jīng)濟(jì)性原則。

12.3.2電子測(cè)量設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了充分提高經(jīng)濟(jì)效益,人們既可以通過(guò)對(duì)單個(gè)儀表的合理組合(即優(yōu)化配置)來(lái)實(shí)現(xiàn),也可以通過(guò)設(shè)計(jì)性能價(jià)格比較高的新型儀表(即優(yōu)化設(shè)計(jì))來(lái)滿足電子測(cè)量工程的需要,而且這是一種更積極、更有效的方法。

電子測(cè)量設(shè)備的總體發(fā)展趨勢(shì)是數(shù)字化、多功能,對(duì)于諸如通信工程領(lǐng)域的專業(yè)測(cè)量?jī)x表,其技術(shù)水準(zhǔn)上升十分迅速,多種數(shù)字化、綜合性專用測(cè)試儀器層出不窮。相對(duì)來(lái)說(shuō),

常用電子測(cè)量設(shè)備雖然也在不斷進(jìn)步,但前進(jìn)的步伐要慢得多。常用電子測(cè)量?jī)x表品種繁多、功能單一、體積較大的缺陷仍未得到根本改觀,而目前微電子技術(shù)與電子測(cè)