电子测量仪器的原理

　　一般电子测量仪器的技术基础是微电子技术、数字信号处理(DSP)技术和计算机技术。它的演变和发展从总体上看沿两条主线展开，一是从所采用的技术上看，经历了模拟仪器、数字化仪器、智能仪器的发展过程;二是从仪器结构(可扩展性)和实现形式上看，经历了单台仪器、模块化仪器和虚拟仪器的发展过程。但无论仪器*终如何发展，任何一台仪器测量系统都包括下面三个作用模块：信号采集模块(包括传感器电路、信号调理电路)、信号分析和处理模块、结果表达和输出模块。

　　针对不同的测量对象，测量仪器的传感器的形式也不同，但各传感器的作用都是相同的，即把自然界的模拟量(信号)转换成电信号(电压或电流);信号变换和调理电路对来自传感器的电信号进行放大、衰减、变换(包括变频、检波等)、滤波以及调整到适合于模拟数字转化的状态。在可以预见的未来，各种传感器、放大器、变换器还是模拟器件，传感器是关键，它决定了仪器的应用范围;模拟数字转换器和信号变换调理电路共同决定仪器频带宽度和测量精度，当然模拟数字转换的作用更为关键。

　　信号处理部分的数字化、软件化是仪器发展的必然选择，也是虚拟仪器(VI)的发展基础。数字信号处理(DSP)技术的应用，大大拓展了仪器的作用，仪器作用大小更多地取决于仪器的数字信号处理能力。另外高速模拟数字转换器(ADC)也是决定未来测试仪器、特别是电子测试仪器发展方向的重要因素，目前高速ADC的采集带宽已开始进入微波波段。

　　信号数字处理的实现途径主要有两种：一种是基于数字信号处理器(DSP)的形式，一种是基于微处理器(或单片机)的形式。采用数字信号处理(DSP)或者是微处理器(MCU)结构要针对不同的测量对象而定。通常，DSP主要针对运算复杂，实时性要求高、但程序不太大，任务相对单一的场合：如频谱分析仪，信号分析仪等。微处理器主要针对运算复杂，需要大量的数据和程序存储器，实时性要求适中，需要对测量数据进行复杂的分析和处理的场合上：如逻辑分析仪，网络分析仪，生化分析仪等。

　　仪器在形式上不断翻新，从独立仪器、基于PC的卡式仪器、到基于VXI、CPCI、PXI模块化的虚拟仪器，层出不穷，但其关键技术都是相通的。目前制约我国仪器发展行业发展的关键技术，主要是对高速、高精度模拟数字转换器(A/D)、数字模拟转换器(D/A)、数字信号处理(DSP)技术开发能力不足。A/D、D/A、DSP即是电子仪器的关键技术，也是通用技术，这几项技术在电子仪器中的应用，必然带动电子仪器的性能指标的突破。

电子测量仪器的分类

　　电子测量仪器按其工作原理和用途，大致划为以下几类。

　　一、多用电表

　　模拟式电压表、模拟多用表(即指针式万用表VOM)、数字电压表、数字多用表(即数字万用表DMM)都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。

　　二、示波器

　　示波器是一种测量电压波形的电子仪器，它可以把被测电压信号随时间变化的规律，用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌，而且可以通过它显示的波形，测量电压和电流，进行频率和相位的比较，以及描绘特性曲线等。

　　三、信号发生器

　　信号发生器(包括函数发生器)为检修、调试电子设备和仪器时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如：产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。

　　四、晶体管特性图示仪

　　晶体管特性图示仪是一种专用示波器，它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如：晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性;二极管的正向、反向特性;稳压管的稳压或齐纳特性;它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、β或α参数等。

　　五、兆欧表

　　兆欧表(俗称摇表)是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表，通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电，故称摇表。由于它的刻度是以兆欧(MΩ)为单位，故称兆欧表。

　　六、红外测试仪

　　红外测试仪是一种非接触式测温仪器，它包括光学系统、电子线路，在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种，主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。

　　七、集成电路测试仪

　　该类仪器可对TTL、PMOS、CMOS数字集成电路作用和参数测试，还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线作用测试、在线状态测试。

　　八、LCR参数测试仪

　　电感、电容、电阻参数测量仪，不仅能自动判断元件性质，而且能将符号图形显示出来，并显示出其值。其还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Cp、Cs、Kp、Ks等参数，且显示出等效电路图形。

　　九、频谱分析仪

　　频谱分析仪在频域信号分析、测试、研究、维修中有着广泛的应用。它能同时测量信号的幅度及频率，测试比较多路信号及分析信号的组成。还可测试手机逻辑和射频电路的信号。例如：逻辑电路的控制信号、基带信号，射频电路的本振信号、中频信号、发射信号等。

　　除以上常用的电子测量仪器外，还有时间测量仪、电桥、相位计、动态分析器、光学测量仪、应变仪、流量仪等。

电子测量仪器之分析电磁流量计运行期故障

　　经初期调试并正常运行一段时期后在运行期间出现的故障，常见故障原因有：流量传感器内壁附着层，雷电击，环境条件变化。

　　1、内壁附着层

　　由于电磁流量计测量含有悬浮固相或污脏体的机会远比其他流量仪表多，出现内壁附着层产生的故障概率也就相对较高。若附着层电导率与液体电导率相近，仪表还能正常输出信号，只是改变流通面积，形成测量误差的隐性故障;若是高电导率附着层，电极间电动势将被短路;若是绝缘性附着层，电极表面被绝缘而断开测量电路。后两种现象均会使仪表无法工作。

　　2、雷电击

　　雷电击在线路中感应瞬时高电压和浪涌电流，进入仪表就会损坏仪表。雷电击损仪表有3条引入途径：电源线，传感器勺转换器间的流量信号线和激磁线。然而从雷电故障中损坏零部件的分析，引起故障的感应高电压和浪涌电流大部分足从控制室电源线路引入的，其他两条途径较少。还从发生雷击事故现场了解到，不仅电磁流量计出现故障，控制室中其他仪表电常常同时出现雷击事故。因此使用单位要认识设置控制室仪表电源线防雷设施的重要性。现任已有若于设计单位队识和探索解决这一问题。

　　3、环境条件变化

　　主要原因同上节调试期故障环境方面，只是干扰源不在调试期出现而在运行期间再介入的。例如一台接地保护并不理想的电磁流量计，调试期因无厂扰源，仪表运行正常，然而在运行期出现新干扰源(例如测量点附近管道或较远处实施管道电焊)干扰仪表正常运行，出现输出信号大幅度波动。

　　JGLDJ型分体式电磁流量计测量原理是基于法拉第电磁感应定律，分体型电磁流量计由传感器和转换器组成，传感器安装在测量管道上，转换器被安装在离传感器30米内或100米内的场合，两者间由屏蔽电缆连接。(中国教育装备采购网整理)

电子测量仪器工业的发展

　　我国电子测量仪器工业的发展从技术发展和产品生产两个方面来看，新中国电子测量仪器工业，经历了以下四个发展阶段：

　　一、1950年至1956年是**个发展阶段，这个阶段是电子测量仪器工业处于萌芽，技术上处于探索时期;

　　二、1957年至1965年是**个发展阶段，这一时期地方电子测量仪器企业迅速发展，技术上以仿制为主的时期;

　　三、1966年至1977年是第三个发展阶段，这个阶段是以骨干厂为龙头，技术上追求自行设计，形成电子测量仪器门类比较齐全的产品体系时期;

　　四、1978年至今是第四个发展阶段，这个阶段是以调整电子测量仪器工业产业结构，产品结构，技术上以追赶******为目标的发展时期。

电子测量仪器的选购技巧

　　电子测量仪器红外测温仪根据原理可分为单色测温仪和双色测温仪(辐射比色测温仪)。对于单色测温仪，在进行测温时，被测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视声符支干扰测温读数，造成误差。相反，如果目标大于测温仪的视场，测温仪就不会受到测量区域外面的背景影响。对于比色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，不充满视场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡，对辐射能量有衰减时，都不对测量结果产生重大影响。对于细小而又处于运动或震动之中的目标，比色测温仪是*佳选择。这是由于光线直径小，有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量。

　　电子测量仪器之测温仪确定测温范围：测温范围是测温仪*重要的一个性能指标。如Raytek(雷泰)产品覆盖范围为-50℃- +3000℃，但这不能由一种型号的红外测温仪来完成。每种型号的测温仪都有自己特定的测温范围。因此，用户的被测温度范围一定要考虑准确、周全，既不要过窄，也不要过宽。根据黑体辐射定律，在光谱的短波段由温度引起的辐射能量的变化将超过由发射率误差所引起的辐射能量的变化，因此，测温时应尽量选用短波较好。一般来说，测温范围越窄，监控温度的输出信号分辨率越高，精度可靠性容易解决。测温范围过宽，会降低测温精度。例如，如果被测目标温度为1000摄氏度，首先确定在线式还是便携式，如果是便携式。满足这一温度的型号很多，如3iLR3，3i2M，3i1M。如果测量精度是主要的，*好选用2M或1M型号的，因为如果选用3iLR型，其测温范围很宽，则高温测量性能便差一些;如果用户除测量1000摄氏度的目标外，还要照顾低温目标，那只好选择3iLR3。

　　对于Raytek(雷泰)双色测温仪，其温度是由两个独立的波长带内辐射能量的比值来确定的。因此当被测目标很小，没有充满现场，测量通路上存在烟雾、尘埃、阻挡对辐射能量有衰减时，都不会对测量结果产生影响。甚至在能量衰减了95%的情况下，仍能保证要求的测温精度。对于目标细小，又处于运动或振动之中的目标;有时在视场内运动，或可能部分移出视场的目标，在此条件下，使用双色测温仪是*佳选择。如果测温仪和目标之间不可能直接瞄准，测量通道弯曲、狭小、受阻等情况下，双色光纤测温仪是*佳选择。这是由于其直径小，有柔性，可以在弯曲、阻挡和折叠的通道上传输光辐射能量，因此可以测量难以接近、条件恶劣或靠近电磁场的目标。