利用電子器件和線路技術(shù)組成的裝置,用以測量各種電磁參量或產(chǎn)生供測量用的電信號。電子測量儀器配上適當(dāng)?shù)膿Q能器,能測量幾乎一切非電物理量,是測量儀器中性能,用途和發(fā)展迅速的一類。狹義的電子測量儀器,通常指電子技術(shù)領(lǐng)域中測量電信號、電子線路、電子元件器件和材料的電性能和參數(shù)的儀器。
測量儀器的作用是將被測量變換成為示值或其等效信息,或者產(chǎn)生出測量所需的激勵信號。無論是測出的量值或產(chǎn)生的信號參數(shù)都要求精確和重復(fù)性好。為了保證儀器能經(jīng)常保持良好的工作狀態(tài)和性能指標(biāo),須按技術(shù)條件要求定期進(jìn)行維護(hù)、修理和周期檢定。
特點 電子測量儀器具有其他測量儀器不可比擬的優(yōu)點:①利用放大、衰減電路可以測量極微和極大的電量,即儀器的靈敏度高,量程寬。例如,新型的數(shù)字電壓表的測量范圍,可從10納伏直至1千伏,量程達(dá)11個數(shù)量級(220分貝);②可測頻率范圍寬,從直流到數(shù)百吉赫;③采用靈敏傳感器件,從被測對象獲取的能量極微,基本上不騷動被測對象的原始狀態(tài),能保證測量值的精確性和在線測量的可行性;④對測量數(shù)據(jù)用模擬或數(shù)字電路進(jìn)行數(shù)學(xué)處理(如放大、過濾、加權(quán)、相關(guān)等)、取得高精確度的測量結(jié)果;⑤測量速度快,測量過程是用電子在電路中運動而完成的,能進(jìn)行實時或準(zhǔn)實時的測量;⑥測量結(jié)果精確易讀,可用指針指示、熒光屏顯示、數(shù)字屏顯示和打印記錄;⑦易于利用電子技術(shù)成就實現(xiàn)測量系統(tǒng)的自動化、智能化,使儀器量程能自動轉(zhuǎn)換,自動調(diào)節(jié)修整系統(tǒng)誤差,自動診斷故障和自動修復(fù)等。
分類 各種電子測量儀器不下數(shù)千種之多。特別是60年代數(shù)字測量儀器的出現(xiàn),為自動測試系統(tǒng)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。70年代出現(xiàn)了帶母線接口(gp-ib)的數(shù)字測量儀器,帶接口的數(shù)字測量儀器已超過2000種。測量儀器可粗分為專用和通用兩大類。專用儀器指各個專業(yè)領(lǐng)域中測量特殊參量所用的儀器(如雷達(dá)、導(dǎo)航、通信、廣播、電視用的專用測量儀器)。通用儀器指電子學(xué)研究中測量電路及元件參量所用的儀器。通用儀器見的分類法是按具體測量對象,即按參量來分類。在測量和計量中習(xí)慣把被測參量分為四大類:①有關(guān)電磁能的量,如電流、電壓、功率、場強(qiáng)、干擾和噪聲等;②有關(guān)電信號特征的量,如頻率、相位、波形參數(shù)、脈沖參數(shù)、調(diào)制參數(shù)、頻譜、相關(guān)系數(shù)、信號噪聲比等;③有關(guān)電路元件和材料的參數(shù)的量,如阻抗或?qū)Ъ{、電阻或電導(dǎo)、電抗或電納、電感、電容、品質(zhì)因數(shù)(q值)、介質(zhì)損耗角正切 (tgδ)、介電常數(shù)、導(dǎo)磁率等;④有關(guān)無源或有源網(wǎng)絡(luò)性能特性的量,如反射參數(shù)(反射系數(shù)、電壓駐波比等)、傳輸參數(shù)(衰減或增益、相位移、群時延等)、靈敏度、分辨力、頻帶寬度、噪聲系數(shù)、電子管參數(shù)、晶體管參數(shù)等。
對于具體的測量對象必須備有相應(yīng)的測量器具。在日常測量工作中,還必須有輔助儀器,包括信號變換、調(diào)節(jié)設(shè)備(各種衰減器、放大器、轉(zhuǎn)接器、變頻器等),還有顯示、記錄、電源以及接口和傳輸設(shè)備等。通用儀器大致可分為十幾類。
任何一種測量儀器的設(shè)計和生產(chǎn),都必須考慮其用途、性能、使用環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),即性能費用比。同樣功能的測量儀器從結(jié)構(gòu)上又分為袖珍式、便攜式、臺式、立架式、插件式或多功能組合式等。根據(jù)工作環(huán)境條件,測試儀器可分為在野外、實驗室和工廠條件使用的幾類。工作環(huán)境條件與測量儀器的測量精確度并無直接聯(lián)系。
發(fā)展趨勢 電子測量儀器的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面。①體積小,重量輕,耗電省,線路板的元件和器件安裝密度高,且性能穩(wěn)定可靠,有利于測量儀器結(jié)構(gòu)的積木化、集成化和性能的多功能化。原來為測量某一參數(shù),須將數(shù)臺儀器布置起來進(jìn)行測量,隨著儀器小型化便可以用插件或積木化形式將數(shù)臺儀器裝成一整套測量系統(tǒng)。例如,新型的波形分析儀集中可程控示波器、波形采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器、通用計數(shù)器、模擬比較器于一體,性能大大超過原來的波形分析器。②提高測量儀器的自動化程度,大量采用自動電平調(diào)整、自動增益調(diào)整、自動頻率調(diào)整、自動平衡、自動置零、自動讀數(shù)和打印、自動校準(zhǔn)等技術(shù),提高測量精確度,減輕操作人員的勞動強(qiáng)度和降低對操作人員技術(shù)熟練程度的要求。③向數(shù)字化、智能化發(fā)展。數(shù)字化儀器的優(yōu)點在于:所有測量結(jié)果、預(yù)置值都可用數(shù)字顯示和存儲;測量數(shù)據(jù)可用儀器內(nèi)部的計算機(jī)或送到外部計算機(jī)進(jìn)行處理;通過標(biāo)準(zhǔn)接口可由外部信號控制或調(diào)節(jié)儀器,組成自動測試系統(tǒng);提高測量精度、擴(kuò)展測量量程和頻段范圍。