1H412010 测量技术
前言
本节的重点是：机电工程项目工程测量技术、起重技术、焊接技术，也是机电工程一级建造师必备的基本专业技术知识。
工程测量是指遵照施工图纸的要求，使用精密的测量仪器和工具，将工程项目的建(构)筑物、机电工程工艺生产线上的设备、系统管线等的坐标位置、几何形状、相关数据等准确地测量、放样到实地，并在施工全过程中进行测量控制。
本目重点是：
机电工程测量的方法；
测量的要求；
测量仪器的应用。
1H412011测量的方法
工程测量是按照设计和施工的要求将设计的建筑物、构筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，作为施工的依据，并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导各工序之间的施工。
本条主要知识点是：
工程测量的目的和内容；工程测量的特点、工程测量的原则和要求；工程测量的基本原理及方法；工程测量的程序；竣工图的绘制；常见的机电工程中的测量。
一、工程测量的目的和内容
1. 工程测量的目的
(1) 工程测量的首要工作也是要做好控制点布测。工程测量包括对建(构)筑
物施工放样、建(构)筑物变形监测、工程竣工测量等，以保证将设计的建(构)筑物位置正确地测设到地面上，作为施工的依据。
(2) 工程测量贯穿于整个施工过程中。从场地平整、建筑物定位、基础施工、建筑物构件安装等，都需要进行工程测量，以使建筑物、构筑物各部分的尺寸、位置符合设计要求。
2．主要内容
(1) 建立施工控制网。
(2) 建筑物、构筑物的详细测设。
(3) 检查、验收。每道施工工序完工之后，都要通过测量检查工程各部位的实际位置及高程是否与设计要求相符合。
(4) 变形观测。随着施工的进展，测定建筑物在平面和高程方面产生的位移和沉降，收集整理各种变形资料，作为鉴定工程质量和验证工程设计、施工是否合理的依据。
二、工程测量的特点
与测图工作相比，具有如下特点：1．目的不同。测图工作是将地面上的地物、地貌测绘到图纸上，而工程测量是将图纸上设计的建筑物或构筑物测设到实地。
2．精度要求不同。工程测量的精度要求取决于工程的性质、规模、材料、施工方法等因素。
一般高层建筑物的工程测量精度要求高于低层建筑物的工程测量精度，钢结构工程测量精度要求高于钢筋混凝土结构的工程测量精度，装配式建筑物的工程测量精度要求高于非装配式建筑物的工程测量精度。
此外，由于建筑物、构筑物的各部位相对位置关系的精度要求较高，因而工程的细
部放样精度要求往往高于整体放样精度。
3 .工程测量工序与工程施工工序密切相关。
三、工程测量的原则和要求
1?工程测量的原则。
工程测量应遵循“由整体到局部，先控制后细部”的原则，即先在施工现场建
立统一的施工控制网，然后以此为基础，测设出各个建筑物和构筑物的细部位置。
2?工程测量的要求。
工程测量的要求是：
（1）保证测设精度，满足设计要求，减少误差累积，免除因建筑物众多而引起测设工作的紊乱。
（2）检核是测量工作的灵魂，必须加强外业和内业的检核工作。
四、工程测量的基本原理与方法
（一）水准测量原理
水准测量的原理是利用水准仪提供的一条水平视线，测出两地面点之间的高
差，然后根据已知点的高程和高差，推算出另一个点的高程。
测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。
1?高差法一一采用水准仪和水准尺测定待测点与已知点之间的高差，通过计算得到待定点的高程的方法。
2?仪高法一一采用水准仪和水准尺，只需计算一次水准仪的高程，就可以简便地测算几个前视点的高程。
当安置一次仪器，同时需要测出数个前视点的高程时，使用仪高法是比较方便的。所以，在工程测量中仪高法被广泛地应用。
高差法和视线高法的测量原理是相同的，区别在于计算高程时次序上的不同。在安置一次仪器需求出几个点的高程时，视线高法比高差法方便，因而视线高法在建筑施工
中被广泛采用。
（二）基准线测量原理
基准线测量原理是利用经纬仪和检定钢尺，根据两点成一直线原理测定基准线。
测定待定位点的方法有水平角测量和竖直角测量，这是确定地面点位的基本方法。
1?保证量距精度的方法
返测丈量，当全段距离量完之后，尺端要调头，读数员互换，按同样方法进行返测。往返丈量一次为一测回，一般应测量两测回以上。量距精度以两测回的差数与距离之比表示。
2?安装基准线的设置
安装基准线一般都是直线，只要定出两个基准中心点，就构成一条基准线。平
面安装基准线不少于纵横两条。
3. 安装标高基准点的设置
相邻安装基准点高差应在0.5mm以内。
4?沉降观测点的设置
沉降观测采用二等水准测量方法。每隔适当距离选定一个基准点与起算基准点组成水准环线。
五、工程测量的程序（核心考点）
无论是建筑安装还是工业安装的测量，其基本程序都是：
建立测量控制网——设置纵横中心线——设置标高基准点——设置沉降观测点——安装过程测量控制——实测记录等。
六、工程测量竣工图的绘制
(一)绘制竣工总平面图的目的编绘竣工总平面图的目的：
(1) 在施工过程中可能由于设计时没有考虑到的问题而使设计有所变更，这种临时变更
设计的情况必须通过测量反映到竣工总平面图上；
(2) 它将便于以后进行各种设施的维修工作，特别是地下管道隐蔽工程的检查和维修工作；
(3) 为企业的扩建提供了原有各项建筑物、构筑物、地上和地下各种管线及交通线路的坐标、高程等资料。
新建的企业竣工总平面图的编绘，最好是随着工程的陆续竣工相继进行编绘。边竣工边编绘的优点是：当企业全部竣工时，竣工总平面图也大部分编绘完成，既可作为交工验收的资料，又可大大减少实测工作量，节约了人力和物力。
竣工总平面图的编绘，包括室外实测和室内资料编绘两方面的内容。 (二)测量竣工图的作用1．机电工程测量竣工图是进行交竣工验收时的重要资料之一。2．测量竣工图绘制的内容及深度反映出机电工程施工质量是否符合设计和规范的要求。竣工图既是机电工程施工过程及结果的真实记录，也是机电工程投产后是否能达产达标的重要保障内容之一。
例如(案例知识点) ：对某汽轮发电机组在负荷运行时，其振幅严重超标导致无法进行正常运行的情况进行分析时，将依据安装测量竣工图及数据来复测汽轮机底座及发电机底座的纵横中心线和标高以及联轴器的径向和轴向的同心度，以此来判定安装质量是否符合设计和规范的要求。
(三)竣工测量内容
在每一个单项工程完成后，必须由施工单位进行竣工测量。提交工程的竣工测量成果。其内容包括：
1．工业厂房及一般建筑物，包括房角坐标，各种管线进出口的位置和高程；并附房屋编号、结构层数、面积和竣工时间等资料；
2．铁路和公路，包括起止点、转折点、交叉点的坐标，曲线元素，桥涵等构筑物的位置和高程；
3．地下管网，窖井、转折点的坐标，井盖、井底、沟槽和管顶等的高程；并附注管道及窖井的编号、名称、管径、管材、间距、坡度和流向；
4．架空管网，包括转折点、结点、交叉点的坐标，支架间距，基础面高程；
5．其他，竣工测量完成后，应提交完整的资料，包括工程名称，施工的依据，施工成果，作为编绘竣工总平面图的依据。
(四)测量竣工图的绘制
1．绘制测量竣工图要求：
(1) 实测数据与竣工图上的坐标点必须是一
一对应的关系。
(2) 竣工图中所采用的坐标、图例、比例尺、符号等一般应与设计图相同，以便设计单位、建设单位使用。
2．机电工程测量竣工图的绘制内容。包括安装测量控制网的绘制，安装过程及结果的测量图的绘制。
3. 竣工总平面图的绘制
（1）竣工总平面图上包括内容
1）建筑方格网点。水准点、厂房、辅助设施、生活福利设施、架空及地下管线、
铁路等建筑物或构筑物的坐标和高程。
2）厂区内空地和未建区的地形。有关建筑物、构筑物的符号应与设计图例相同，有关地形图的图例应使用国家地形图图式符号。
（2）竣工总平面图的要求
1）厂区地上和地下所有建筑物、构筑物绘在一张竣工总平面图上时，如果线条过
于密集而不醒目，则可采用分类编图。如综合竣工总平面图，交通运输竣工总平面图
和管线竣工总平面图等。
2）比例尺一般采用1: 1000。如不能清楚地表示某些
特别密集的地区，也可局部采用1:500的比例尺。
3）若施工的单位较多，多次转手，造成竣工测量资料不全，图面不完整或与现场情况不符时，只好进行实地施测，这样绘出的平面图，称为实测竣工总平面图。
七、机电工程中常见的工程测量
（一）设备基础施工的测量
设备基础的测量工作大体包括以下步骤：1?测量设置大型设备内控制网。
2?进行基础定位，绘制大型设备中心线测设图。
3?进行基础开挖与基础底层放线。
4. 进行设备基础上层放线。
（二）连续生产设备安装的测量
1?安装基准线的测设：
中心标板应在浇灌基础时，配合土建埋设，也可待基础养护期满后再埋设。
放线就是根据施工图，按建筑物的定位轴线来测定机械设备的纵、横中心线并标注在中心标板上，作为设备安装的基准线。
设备安装平面基准线不少于纵、横两条。
2. 安装标高基准点的测设：
标高基准点一般埋设在基础边缘且便于观测的位置。
标高基准点一般有两种：一种是简单的标高基准点；另一种是预埋标高基准点。采用
钢制标高基准点，应是靠近设备基础边缘便于测量处，不允许埋设在设备
底板下面的基础表面。
例如：简单的标高基准点一般作为独立设备安装的基准点；预埋标高基准点主要用于连续生产线上的设备在安装时使用。
（三）管线工程的测量
1 .测量内容。
管线工程测量包括：给排水管道、各种介质管道、长输管道等的测量。
2?测量步骤
（1）根据设计施工图纸，熟悉管线布置及工艺设计要求，按实际地形作好实测数据，绘制施工平面草图和断面草图。
（2）按平、断面草图对管线进行测量、放线并对管线施工过程进行控制测量。
（3）在管线施工完毕后，以最终测量结果绘制平、断面竣工图。
3. 测量方法
(1) 管线中心定位的测量方法
定位的依据：定位时可根据地面上已有建筑物进行管线定位，也可根据控制点
进行管线定位。
例如：
其位置已在设计管线的起点、终点及转折点称为管道的主点。时确定，管线中心定位就是将主点位置测设到地面上去，并用木桩或混凝土桩标定。
(2) 管线高程控制的测量方法
为了便于管线施工时引测高程及管线纵、横断面测量，应设管线敷设临时水准
点。其定位允许偏差应符合规定。
例如：
水准点一般都选在旧建筑物墙角、台阶和基岩等处。
如无适当的地物，应提前埋设临时标桩作为水准点。
(3) 地下管线工程测量
地下管线工程测量必须在回填前，测量出起、止点，
窨井的坐标和管顶标高，应根据测量资料编绘竣工平
面图和纵断面图。
(四)长距离输电线路钢塔架(铁塔)基础施工的测量
1?长距离输电线路定位并经检查后，可根据起、止点和转折点及沿途障碍物的实际情况，测设钢塔架基础中心桩，其直线投点允许偏差和基础之间的距离丈量允许偏差应符合规定。
中心桩测定后，一般采用十字线法或平行基线法进行控制，控制桩应根据中心
桩测定，其允许偏差应符合规定。
2?当采用钢尺量距时，其丈量长度不宜大于80m，同时，不宜小于20m。
3?考虑架空送电线路钢塔之间的弧垂综合误差不应超过确定的裕度值，一段架空送电线路，其测量视距长度，不宜超过400m。
4?大跨越档距测量。在大跨越档距之间，通常采用电磁波测距法或解析法测量。
1H412012测量的要求
工程测量由控制网测量和施工过程控制测量两大部分组成。
它们之间的相互关系是：控制网测量是工程施工的先导，施工过程控制测量是
施工进行过程的眼睛，两者的目标都是为了保证工程质量。
本条主要知识点是：
水准测量法的主要技术要求；控制网的测设；高程控制网的测量方法和要求；施工过程控制测量的基本要求；工程测量精度的分析和验算。
一、水准测量法的主要技术要求
1?各等级的水准点，应埋设水准标石。
原则：
水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。
墙水准点应选设于稳定的建筑物上，点位应便于寻找、保存和引测。
一个测区及其周围至少应有3个水准点。
水准点之间的距离，一般地区应为1?3km，工厂区宜小于1km。
2?水准观测应在标石埋设稳定后进行。
二等水准应选取两次异向合格的结果。当重测结果与原测结果分别比较，其较
差均不超过限值时，应取三次结果的平均数。
3 ?设备安装过程中，测量时应注意：最好使用一个水准点作为高程起算点。
当厂房较大时，可以增设水准点，但其观测精度应提高。
4 ?水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：
(1) 水准仪视准轴与水准管轴的夹角，DS1型不应超过15”；DS3型不应超过20”
(2) 水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于铟钢尺，不应超过0.15mm, 对于双面水准尺，不应超过0.5mm。
二、控制网的测设
(一)平面控制网的测量方法和要求
1.平面控制网测量方法：三角测量法、导线测量法、三边测量法等。
2 ?平面控制网的等级划分
(1) 三角测量、三边测量等级，依次为二、三、四等和一、二级小三角、小三边；
(2) 导线测量等级，依次为三、四等和一、二、三级。
3 ?平面控制网测量的主要技术要求
平面控制网的布设，其坐标系统，应满足测区内投影长度变形值不大于
2.5cm/km。
各测量法的主要技术要求如下：
(1) 三角测量法的主要技术要求
1) 各等级的首级控制网，均宜布设为近似等边三角形的网(锁) 。
2) 其三角形的内角不应小于30°;当受地形限制时，个别角可放宽，但不应
小于25 °。
3) 加密的控制网，可采用插网、线形网或插点等形式。
4) 各等级的插点宜采用加强图形布设。
5) —、二级小三角的布设，可采用线形锁。线形锁的布设，宜近于直伸。
(2) 导线测量法的主要技术要求
1) 当导线平均边长较短时，应控制导线边数。
2) 导线宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大。
3) 当导线网用作首级控制时，应布设成环形网，网内不同环节上的点不宜相距
过近。
(3) 三边测量的主要技术要求
1) 各等级三边网的起始边至最远边之间的三角形个数不宜多于10个。
2) 各等级三边网的边长宜近似相等，其组成的各内角宜为30°?100 °。当受
条件限制
时，个别角可放宽，但不应小于25°。
4 .平面控制网的基本精度要求
(1) 应使四等以下的各级平面控制网的最弱边边长中误差不大于0.1mm。因此,
二、三、四等三角网的建立，取四等三角网最弱边边长中误差为5cm;
(2) 一般工程的施工放样，要求新设的建筑物与相邻已有建筑物的相关位置误
差(或相对主轴线)应小于10?20cm；
⑶在改、扩建厂的施工图设计时，尚需测定主要地物点的解析坐标，其点位对于最近解析图根点的点位中误差约为5?10cm；
⑷二、三、四等三角网，一、二级小三角的测角中误差，分别为：土 1.0”、±
1.8 ”、±
2.5”、± 5．0”、± 10”。
（二）高程控制网的测量方法和要求
1．高程测量的方法：水准测量、电磁波测距三角高程测量。常用水准测量法。
2．高程控制测量等级划分：依次为二、三、四、五等。
三、施工过程控制测量的基本要求1．施工过程控制网的定位，可以利用原区域已建立的平面和高程控制网，当满足施工测量技术要求时，应予利用。
2．当地势平坦，建筑物、构筑物布置整齐，应尽量布设建筑方格网作为厂区
平面控制网．以便施工工作容易进行。
建筑方格网的主要技术要求是：
1）从一般性建筑物定位需要满足的精度出发，进行精度估算而制定的；
2）其布设采用二次布网加密的方案；
3）建筑方格网的首级控制，可采用轴线法或布网法。
3．建筑场地大于1km2 或重要工业厂区，宜建立相当于一级导线精度的平面控制网；
建筑场地小于1km2 或一般性建筑区，可根据需要建立相当于二、三级导线精度的平面控制网。
4．建筑物的控制测量，应按设计要求布设，点位应选择在通视良好、利于长期保存的地方。
控制网加密的指示桩，宜建在建筑物行列线或主要设备中心线方向上。主要的控制网
点和主要设备中心线端点，应埋设混凝土固定标桩。
5．建筑物高程控制的水准点，可单独埋设在建筑物的平面控制网的标桩上，也可利用场地附近的水准点，其间距宜在200mm 左右。
当施工中水准点不能保存时，应将其高程引测至稳固的建筑物或构筑物上。引测的精度，不应低于原水准的等级要求。
四、工程测量精度的分析和验算
1．影响工程测量精度因素的分析经分析主要有：测角投点判断精度；前视点、后视点设备投点精度；100m 视线长中测量角精度；测站和后视两点精度；尺的比尺精度；用鉴定钢尺到现场量尺精度；电脑型测量仪器的软件、硬件及处理器设置的档次等。另外，测量环境中的气温温差以及测量人员本身测量技术水平的高低等。
2．测量结果的验算
以平面测量控制网建立为例。
（1）首先应对所选择的测量仪器和量具的精度是否能满足设计对工程施工精度的要求进行验算。
（2）对于施工过程测量结果的验算，应根据影响测量结果的相关因素按对应的计算公式进行验算，并将数据填写在标准的测量记录表格内及附图上。
1H412013 常用测量仪器的应用
本条主要知识点是：水准仪、经纬仪、全站仪及其他测量仪器的介绍及应用等。
一、水准仪
（一）水准仪组成及用途3．水准仪的用途。水准仪是测量两点间高差的仪器，广泛
用于控制、地形和
施工放样等测量工作。在水准仪上附有专用配件时，可组成激光水准仪。
（二）水准仪的应用
水准仪的主要功能是用来测量标高和高程。
1．水准仪的应用范围。主要应用于建筑工程测量控制网标高基准点的测设及厂房、大型设备基础沉降观察的测量。
在设备安装工程项目施工中用于连续生产线设备测量控制网标高基准点的测设及安装过程中对设备安装标高的控制测量。
2．通常标高测量主要分两种：绝对标高测量和相对标高测量。绝对标高是指所测标高
基准点、建（构）筑物及设备的标高相对于国家规定的
± 0.00 标高基准点的高程。
相对标高是指建（构）筑物之间及设备之间的相对高程或相对于该区域设定的
± 0.00 标高基准点的高程。
二、经纬仪
（一）经纬仪的组成及用途3．经纬仪的用途。广泛用于控制、地形和施工放样等测量。在经纬仪上附有专用配件时，可组成：激光经纬仪、坡面经纬仪等。
例如，光学经纬仪（如苏光J2 经纬仪等）：它的主要功能是测量纵、横轴线（中
心线）以及垂直度的控制测量等。
光学经纬仪主要应用于机电工程建（构）筑物建立平面控制网的测量以及厂房（车间）柱安装铅垂度的控制测量，用于测量纵向、横向中心线，建立安装测量控制网并在安装全过程进行测量控制。
（二）经纬仪的应用
经纬仪的主要功能是测量水平角和竖直角的仪器。1．光学经纬仪的应用范围。主要应用于机电工程建（构）筑物建立平面控制网的测量以及厂房（车间）柱安装垂直度的控制测量。
2．在机电安装工程中，用于测量纵向、横向中心线，建立安装测量控制网并在安装全过程进行测量控制。
三、全站仪
（一）全站仪的组成及用途2．全站仪的用途。全站仪具有角度测量、距离（斜距、平距、高差）测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。
（二）全站仪的基本操作与使用方法
1．水平角测量2．距离（斜距、平距、高差）测量
3．坐标测量
（三）全站仪的数据通信1．全站仪的数据通信是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。2．全站仪与计算机之间的数据通信的方式主要有两种：一种是利用全站仪配置的PCMCIA 卡（PCMCIA 插槽对于全站仪来说是最重要的外接接口设备。比方说网卡，一边是PCMCIA 的针脚，另一边是网卡插槽。）进行数字通信，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；
另一种是利用全站仪的通信接口，通过电缆进行数据传输。
四、其他测量仪器
（一）电磁波测距仪
应用电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。
测程在5?20km的称为中程测距仪，测程在5公里之内的为短程测距仪。
精度一般为5mm+5ppm ，具有小型、轻便、精度高等特点。
电磁波测距仪已广泛用于控制、地形和施工放样等测量中，成倍地提高了外业工作效率和量距精度。
（二）激光测量仪器
激光测量仪器装有激光发射器的各种测量仪器。
在大型建筑施工，沟渠、隧道开挖，大型机器安装，以及变形观测等工程测量中应用甚广。
常见的激光测量仪器有：激光准直仪和激光指向仪、激光准直（铅直）仪、激光经纬仪、激光水准仪、激光平面仪。
1．激光准直仪和激光指向仪
用于沟渠、隧道或管道施工、大型机械安装、建筑物变形观测。
2．激光准直（铅直）仪
用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中的垂直定位及以后的倾斜观测，精度可达0.5 X 10-4。
激光准直（铅直）仪的主要应用范围：激光准直（铅直）仪主要应用于大直径、长距离、回转型设备同心度的找正测量以及高塔体、高塔架安装过程中同心度的测量控制。
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1H412010 测量技术
3．激光经纬仪（对比全站仪的选项）
用于施工及设备安装中的：
1 ）定线；
2）定位；
3）测设已知角度。
通常在200m 内的偏差小于1cm。
4．激光水准仪
除具有普通水准仪的功能外，尚可做准直导向之用。如在水准尺上装自动跟踪光电接
收靶，即可进行激光水准测量。
5．激光平面仪适用于提升施工的滑模平台、网形屋架的水平控制和大面积混凝土楼板支模、灌注及抄平工作，精确方便、省力省工用激光准直仪找正高层钢塔架采用的操作方法与光学经纬仪完全相同。
（三）GPS 面积测量仪
1 ．GPS 面积测量仪的用途
（2）高精度GPS 面积测量仪又名测亩仪。测亩仪是一款集面积测量、距离测量、周长测量于一体的电子测量仪器。GPS 面积测量仪由高精度的GPS 定位系统、精确面积计算方法和智能化的掌上电脑系统完美结合。
3．GPS 面积测量仪的技术参数及应用领域
（2） GPS 面积测量仪的相关技术参数
高精度GPS 面积测量仪相关技术参数：测量数据包括面积、距离、周长、时间、经纬度等。
（3） GPS 面积测量仪的特性
1）高精度、误差小。普通精度GPS面积测量仪误差在10%左右，而高精度GPS 面积测量仪误差仅在1%左右。
2）快速测绘、实时掌握接收。高精度GPS 面积
测量仪是采用全球卫星定位系
统、嵌入式单片机、高精度算法等先进技术研发而成的野外面积测量仪器。可快速测绘任意
形状地块的面积、距离、周长等数据。
3）数据优化处理、减小误差。减小了因G PS
信号漂移造成的测量误差。LCD
采用宽屏设计，具有背光功能，屏幕大，显示字迹清晰明了。
4）具有数据记录存储功能，掉电数据不丢失。具有数据记录查询功能，具有价格设置功能。支持电脑USB 接口充电。
（4）GPS 面积测量仪的应用领域适用于工程、农田、绿地、森林、水域、山坡等面
积的测量，一次测量可同时
获得测量面积、周长、距离、坡度等数据，可随时调用测量的面积图形和所有测量数据，便于档案保存。
例如，可在如下领域应用：工程：工矿面积计算、工程管理等；农业：基本农田管理；林业：林地灾害监控；水利：湖泊水域测绘；
土管：土地规划管理。
习题一 1.1 解释名词：①测量；②电子测量。 答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。 1.2 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。 答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P＝UI，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗P；用伏安法测量电阻。 组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。例如，电阻器电阻温度系数的测量。 1.3 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。 答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。例如使用万用表测量电压、电流等。 零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。如利用惠斯登电桥测量电阻。 微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。如用微差法测量直流稳压源的稳定度。 1.4 叙述电子测量的主要内容。 答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。 1.5 列举电子测量的主要特点.。 答：（1）测量频率范围宽；（2）测试动态范围广；（3）测量的准确度高；（4）测量速度
河北农业大学 毕业论文﹙设计﹚开题报告 题目智能型温度测量控制系统-开题报告 学生姓名学号 所在院(系)信息工程学院 专业班级通信工程2010140 指导教师 2014年02月23日
题目基于单片机的温度控制系统设计 一、选题的目的及研究意义 温度的测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到非常重要的作用，是工业对象中主要的被控参数之一。在单片机温度测量系统中的关键是测量温度、控制温度和保持温度。在日常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证快速实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。这次毕业设计选题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学知识应用于生产生活当中，掌握系统总体设计的流程，方案的论证，选择，实施与完善。通过对温度控制通信系统的设计、制作、了解信息采集测试、控制的全过程，提高在电子工程设计和实际操作方面的综合能力，初步培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。培养研发能力，通过对电子电路的设计，初步掌握在给定条件和要求的情况下，如何达到以最经济实用的方法、巧妙合理地去设计工程系统中的某一部分电路，并将其连接到系统中去。提高查阅资料、语言表达能力和理论联系实际的技能。 当今社会温度的测量与控制系统在生产与生活的各个领域中扮着越来越重要的角色，大到工业冶炼，物质分离，环境检测，电力机房，冷冻库，粮仓，医疗卫生等方面，小到家庭冰箱，空调，电饭煲，太阳能热水器等方面都得到了广泛的应用，温度控制系统的广泛应用也使得这方面研究意义非常的重要。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温度测控技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。我国对于温度测控技术的研究较晚，始于20世纪80年代。我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。我国温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制的单参数单回路系统居多，尚无真正意义上的多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。我国温度测量控制现状还远远没有达到工厂化的程度，生产实际中仍然有许多问题困扰着我们，存在着装备配套能力差，产业化程度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺点。在今后的温控系统的研究中会趋于智能化，集成化，系统的各项性能指标更准确，更加稳定可靠。应用领域非常的广泛，①冷冻库，粮仓，储罐，电信机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域。 ②轴瓦，缸体，纺机，空调等狭小空间工业设备测温和控制。③汽车空调，冰箱，冷柜以及中低温干燥箱等。④太阳能供热，制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量等。温度是一种最基本的环
第六章:电子测量 第一节:电子测量的基本概念 一. 电子测量的定义: 测量是用实验方法,将被测量与所选用的作为标准的同类量进行比较,从而确定它的量值的过程. 电子测量是以电子技术理论为依据,以电子测量设备和仪器为手段,对待测的电量或非电量所进行的测量. 二. 电子测量的内容: 根据本课程的任务,这里对电子测量的主要内容加以分类介绍,以使读者在学习测量技术之前,有一个大慨的认识. 1.关于电能量的测量:包括电流,电压,功率等 2.关于电路参数的测量:包括电阻,电感,电容,阻抗,品质因子等. 3.关于电信号波形特征的测量:包括频率,周期,时间,相位等. 4.电路性能方面的测量:包括放大倍数,衰减量,灵敏度. 5.半导体器件方面的测量:包括二极管,三极管,稳压管,场效应管等的各种参数. 三. 电子测量的方法: 采用正确的测量方法,可以得到比较精确的测量结果,否则会出现测量数据不准确或错误,甚至会损坏测量仪器或损坏被测组件和设备等现象.例如用万用表的R x1档测量,小功率三极管的发射结电阻时,由芜仪表的内阻很小,使三极管基极注入的电流过大,结果晶体管尚未使用就会在测试过程中被损坏. 四. 测量数据的舍入规则: 1.有效数字 由于在测量中不可避免地存在误差,并且仪器的分辨能力有一定的限制,测量数据就不可能完全准确.同时,在对测量数据进行计算时,遇到像π,e 等无理数,实际计算时也只能取近似值,因此得到的数据通常只是一个进似
值.当我们用这个数据表示一个量时,为了表示得确切,通常规定误差不得超过末位单位数字的一半.例如末位数字是个位,则包含的误差绝对值应不大于0.5;若末位是十位,则包含的误差绝对值应不大于5.对于这种误差不大于末位单位数字一半的数,从它左边第一个不为零的数字起,直到右面一个数字止,都叫作有效数字.例如375,123.08,3.10等,只要其中误差不大末位数字之半.它们就都是有效数字.值得注意的是,在数据左边的零不是有效数据,而数字中间和右面的零都是有效数字.例0.0038KΩ,左面的三个零就不是有效数字,因为它们可以通过单位变换变为3.8.可见只有两位有效数字.此外,对于像391000HZ这样的数,若实际上在百位数上就包含了误差,即只有四位有效数字,这时百分位数字上的零是有效数字,不能去掉,这时为了区别右面三个 零的不同,10的乘幂的形式,即写为3.910*10 HZ,它清楚地表明有效数字只有四位,误差绝对值不大于50HZ. 1. 数字的舍入规则 当需要几位有效数字时,对超过几位的数字就根据舍入规则进行处理.例如对某电压进形四次测量,每次测量值均可用四位有效数字表示.例如四次测量值分别为U1=38.71V,U2=38.68V,U3=38.70V,U4=38.72V时,它们的平均值为: U=U1+U2+U3+U4/4=38.7052V 所以在小数点后第三,四位可以根据舍入规则处理掉. 五. 误差的基本慨念 一个量值是本身所具有的直实大小,称为真值.在测量过程中,测量工具不准确,测量手段不完善或测量工作中的疏忽等原因,都会使测量结果与被测量的直值不同,这个差异称为误差. 1. 测量误差的表示法 测量的结果与被测量的直值的差异,称为测误差,用△x表示, 即: △x=X-A0 (1-1) 当X>A0时,△x是正值; X 第1章 电子测量的基本概念 测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。 电子测量的特点： ①测量频率范围宽 ②测量量程广 ⑧测量准确度高低相差悬殊 ①测量速度快 ⑤可实现遥测 ⑥易于实现测量智能化和自动化 ⑦测量结果影响因素众多，误差分析困难 测量仪器的主要性能指标： ①精度；②稳定性；③输入阻抗；④灵敏度；⑤线性度；⑥动态特性。 精度： 精密度（精密度高意味着随机误差小，测量结果的重复性好） 正确度（正确度高则说明系统误差小） 准确度（准确度高，说明精密度和正确度都高） 第2章 测量误差和测量结果处理 修正值C = - 绝对误差Δx 示值相对误差（标称相对误差） % 100?= x x x ?γ 满度相对误差 % %100S x x m m m =??=γ 分贝误差 ) )(1lg(20dB x dB γγ+= 当n 足够大时，残差得代数和等于零。 实验偏差与标准偏差： n n x n i i /111 2 σσυσ=-=∑= 极限误差 σ 3=? 常用函数的合成误差 和函数： ???? ??+++±=2 212 12 11x x y x x x x x x γγγ 差函数 ???? ??-+-±=2 212 12 11x x y x x x x x x γγγ 积商函数 () 21x x y γγγ+±= 数据修约规则： (1)小于5舍去——末位不变。 (2)大于5进1——在末位增1。 (3)等于5时，取偶数——当末位是偶数，末位不变；末位是奇数，在末位增1（将末位凑为 偶数） 第3章信号发生器 振荡器是信号发生器的核心。 通常用频率特性、输出特性和调制特性(俗称三大指标)来评价正弦信号发生器的性能。 合成信号发生器 相干式（直接合成）：频率切换迅速且相位噪声很低 锁相式（间接合成）：频率切换时间相对较长但易于集成化 和点频法相比，扫频法具有以下优点： 1.可实现网络的频率特性的自动或半自动测量 2.扫频信号的频率是连续变化的，不会出现由于点频法中的频率点离散而遗漏掉细节的问题 3.扫频测量法是在一定扫描速度下获得被测电路的动态频率特性，而后者更符合被测电路的应用实际 第4章电子示波器 示波器的核心部件是示波管，由电子枪、电子偏转系统和荧光屏三部分组成 电子示波器结构框图： 北京电子科技学院 课程设计报告 ( 2010 – 2011年度第一学期) 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计与制作 学号： 学生姓名： 指导教师： 成绩： 日期：2010年11月17日 目录 一、电子技术课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计名称及设计要求 (3) 三、总体设计思想 (3) 四、系统框图及简要说明 (4) 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4) 六、总体电路 (5) 七、仿真结果 (8) 八、实测结果分析 (9) 九、心得体会 (9) 附录I：元器件清单 (11) 附录II：multisim仿真图 (11) 附录III：参考文献 (11) 一、电子技术课程设计的目的与要求 （一）电子技术课程设计的目的 课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。 按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。 （二）电子技术课程设计的要求 1．教学基本要求 要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。 教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。 2．能力培养要求 （1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。 （2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 （3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。 （4）综合应用课程中学到的理论知识去独立完成一个设计任务。 （5）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二、课程设计名称及设计要求 （一）课程设计名称 设计题目：温度测量控制系统的设计与制作 （二）课程设计要求 1、设计任务 要求设计制作一个可以测量温度的测量控制系统，测量温度范围：室温0～50℃，测量精度±1℃。 2、技术指标及要求： （1）当温度在室温0℃～50℃之间变化时，系统输出端1相应在0～5V之间变化。 （2）当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。 输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。 三、总体设计思想 使用温度传感器完成系统设计中将实现温度信号转化为电压信号这一要求，该器件具有良好的线性和互换性,测量精度高,并具有消除电源波动的特性。因此，我们可以利用它的这些特性，实现从温度到电流的转化；但是，又考虑到温度传感器应用在电路中后，相当于电流源的作用，产生的是电流信号，所以，应用一个接地电阻使电流信号在传输过程中转化为电压信号。接下来应该是对产生电压信号的传输与调整，这里要用到电压跟随器、加减运算电路，这些电路的实现都离不开集成运放对信号进行运算以及电位器对电压调节，所以选用了集成运放LM324和电位器；最后为实现技术指标（当输出端1电压大于3V时，输出端2为低电平；当输出端1小于2V时，输出端2为高电平。输出端1电压小于3V并大于2V时，输出端2保持不变。）中的要求，选用了555定时器LM555CM。 通过以上分析，电路的总体设计思想就明确了，即我们使用温度传感器AD590将温度转化成电压信号，然后通过一系列的集成运放电路，使表示温度的电压放大，从而线性地落在0～5V这个区间里。最后通过一个555设计的电路实现当输出电压在2与3V这两点上实现输出高低电平的变化。 温度测量控制技术 一、目的 1. 学会使用触点温度计，掌握恒温槽的控制技术。 2. 了解恒温槽的构造及各部件的作用，初步掌握其安装和使用方法。 3. 测绘恒温槽的灵敏度曲线。 二、仪器和试剂 玻璃缸恒温槽和超级恒温槽各一套（浴槽、加热器、触点温度计、电子继电器、搅拌器、精密温度计） 三、原理 许多物理化学参数的测定须在恒温条件下进行，一般采用恒温水浴来获得恒温条件，恒温槽是常用的一种以液体为介质的恒温装置，恒温槽包括玻璃缸恒温槽和超级恒温槽。 1．恒温槽的结构 讲解本实验所用玻璃缸恒温槽装置，超级恒温槽的结构。 恒温槽一般由浴槽、温度调节器（水银接点温度计）、继电器、加热器、搅拌器和温度计组成。当浴槽的温度低于恒定温度时，温度调节器通过继电器的作用，使加热器加热；当浴槽的温度高于所恒定的温度时即停止加热。因此，浴槽温度在一微小的区间内波动，而置于浴槽中的系统，温度也被限制在相应的微小区间内而达到恒温的要求。 恒温槽各部分设备介绍如下： ⑴浴槽当控温范围在室温附近时，浴槽常用玻璃槽，便于观察系统的变化情况，浴槽的大小和形状可根据需要而定。在常温下，多采用水作为恒温介质。为避免水分蒸发，当温度高于50℃时，常在水面上加一层石蜡油。 ⑵加热器常用加热器（如电阻丝等）。要求加热器惰性小、导热性好、面积大、功率适当。加热器的功率大小会影响温度控制的灵敏度。 ⑶温度计恒温槽中常以一支0.1℃分度的温度计测量浴槽的温度。 ⑷搅拌器搅拌器以马达带动，常采用调压器调节其搅拌速率，要求搅拌器工作时，震动小、噪声低、能连续运转。搅拌器应安装在加热器的上方或附近，以使加热的液体及时分散，混合均匀。 ⑸温度调节器它是决定恒温槽加热或停止加热的一个自动开关，用于调节恒温槽所要求控制的温度。实验室中常用水银接点温度计（又称水银触点温度计）水银接点温度计下半部为一普通水银温度计，但底部有一固定的金属丝与接点温度计中的水银相连接；在毛细管上部也有一金属丝，借助磁铁转动螺丝杆，可以随意调节改金属丝的上下位置。螺杆的标铁和上部温度标尺相配合可粗略估计所需控制的温度。 浴槽升温时，接点温度计中的水银柱上升，当达到所需恒定的温度时，就与上方的金属丝接触；温度降低时与金属丝断开。通过两引出导线与继电器相连，达到控制加热器回路的断路或通路。 水银接点温度计只能作为温度的调节器，不能作为温度的指示器，恒温槽的温度由精密温度计指示。 水银接点温度计控温精度通常是±0.1℃。当要求更高精度时，可选用控温精度更高的温度调节 1 电子测量试题 一、填空题(每空1分，共25分) 1.测量误差就是测量结果与被测量________的差别，通常可以分为_______和_______两种。 2.多次测量中随机误差具有________性、________性和________性。 3.412 位DVM 测量某仪器两组电源读数分别为5.825V 、15.736V ，保留三位有效数字分别应为________、________。 4.示波器Y 轴前置放大器的输出信号一方面引至触发电路，作为________信号；另一方面经过________引至输出放大器。 5.示波器X 轴放大器可能用来放大________信号，也可能用来放大________信号。 6.在示波器中通常用改变________作为“扫描速度”粗调，用改变________作为“扫描速度”微调。 7.所谓触发极性不是指触发信号本身的正负，而是指由它的________或________触发。 8.测量频率时，通用计数器采用的闸门时间越________，测量准确度越高。 9.通用计数器测量周期时，被测信号周期越大，________误差对测周精确度的影响越小。 10.在均值电压表中，检波器对被测电平的平均值产生响应，一般都采用________电路作为检波器。 11.所有电压测量仪器都有一个________问题，对DVM 尤为重要。 12.________判据是常用的判别累进性系差的方法。 13.________分配是指分配给各分项的误差彼此相同。 14.当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的________方式。 15.频谱仪的分辨力是指能够分辨的________，它表征了频谱仪能将________紧挨在一起的信号区分开来的能力。 二、改错题(每小题3分，共15分。要求在错误处的下方划线，并将正确答案写出) 1.系统误差的大小可用测量值的标准偏差σ(x)来衡量。 2.绝对值合成法通常用于估计分项数目较多的总合不确定度。 3.示波器电子枪中调节A 2电位的旋钮称为“聚焦”旋钮。 4.阴极输出器探头既可起到低电容探头的作用，同时引入了衰减。 5.积分式DVM 的共同特点是具有高的CMR 。 三、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号内。每小题2分，共10分) 1.根据测量误差的性质和特点，可以将其分为( )三大类。 A.绝对误差、相对误差、引用误差 B.固有误差、工作误差、影响误差 C.系统误差、随机误差、粗大误差 D.稳定误差、基本误差、附加误差 2.用通用示波器观测正弦波形，已知示波器良好，测试电路正常，但在荧光屏上却出现了如下波形，应调整示波器( )旋钮或开关才能正常观测。 A.偏转灵敏度粗调 B.Y 轴位移 C.X 轴位移 D.扫描速度粗调 《电子测量技术》课程期末考核试题 1、（10分）某单极放大器电压增益的真值A0为100，某次测量时测得的电压增益A=95，求测量的相对误差和分贝误差。 2、（20分）测量电阻R消耗的功率时，可间接测量电阻值R、电阻上的电压V、流过电阻的电流I，然后采用三种方案来计算功率：(1)请给出三种方案；(2)设电阻、电压、电流测量的相对误差分别为γR=±1%, γv=±2%, γI±2.5%,问采用哪种测量方案较好? 3、（20分）欲用电子计数器测量一个fX=200Hz的信号频率，采用测频(选闸门时间为1s)和测周(选时标为0.1μs)两种方法。(1)试比较这两种方法由±1误差所引起的测量误差；（2）从减少±1误差的影响来看，试问fX在什么频率范围内宜采用测频方法，什么范围内宜采用测周方法？ 4、（15分）利用正弦有效值刻度的均值表测量正弦波、方波和三角波，读数均为1V，试求三种波形信号的有效值分别为多少? 5、（15分）已知示波器偏转灵敏度Dy=0.2V/cm，荧光屏有效宽度10cm。(1)若扫描速度为0.05ms/cm(放“校正”位置)，所观察的波形高度为6div，一个周期的宽度为5div，求被测信号的峰—峰值及频率； (2)若想在屏上显示10个周期该信号的波形，扫描速度应取多大? 6、（20分）（1）设计并画出测量电感（采用串联等效电路）的电桥。 （和被测电感相邻两臂分别为R2和R4，标准电容和标准电阻分别为Cs和Rs）（2）写出电桥平衡方程式。（3）推导出被测元件参数（L、R和Q）的表达式。 参考答案 1、解： △A=A-A0=95-100=-5 ν=-5% ν［dB ］=20lg(1+ν)dB =20lg(1-0.05)dB=0.446dB 2、解：(8分) 方案1： P=VI νP=νI+νV=±(2.5%+2%)=±4.5% 方案2： P=V2/R νP=2νV —νR=±(2×2%+1%)=±5% 方案3： P=I2R νP=2νI+νR=±(2×2.5%+1%)=±6% ∴选择第一种方案P=VI 3、解：(5分) ±5×10-3 0.1×10-6×200=±2×10-5 从结果可知，对于测量低频信号，测周比测频由±1误差所引起的测量误差要 4、解：(6分) 正弦波平均值_ U 正=11.11=0.901V 0.901V=_ U 再通过电压的波形系数计算有效值 V 正=KF ×_U =1.11×0.901=1V V 方=KF 方×_U =1×0.901=0.901V V 三=KF 三×_U =1.15×0.901=1.04V 实验三十二温度传感器温度控制实验 一、实验目的 1.了解温度传感器电路的工作原理 2.了解温度控制的基本原理 3.掌握一线总线接口的使用 二、实验说明 这是一个综合硬件实验，分两大功能：温度的测量和温度的控制。 1.DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压围，使系统设计更灵活、方便。 DS18B20测量温度围为 -55°C～+125°C，在-10～+85°C围,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20部结构 DS18B20部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接 着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验 码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样 就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 232221202-12-22-32-4 Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 S S S S S 262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的 《电子测量技术》课程教学大纲 一、课程的性质与任务 《电子测量技术》是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。该课程包括电子测量的基本原理、测量误差分析，主要电子仪器的工作原理，性能指标，电参数的测试方法，该领域的最新发展等。 电子测量是现代科学获取信息的重要手段，是从事现代电子科学研究的必备基础，也是培养学生“实践动手能力”的重要标志性课程。其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。电子测量技术综合应用了电子、计算机、通信、控制等技术。 通过本课程的学习，培养学生具有电子测量技术和仪器方面的基础知识和应用能力；通过本课程的学习，可开拓学生思路，培养综合应用知识能力和实践能力；培养学生严肃认真，求实求真的科学作风，为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。 二、课程的教学目标 （一）理论知识目标 (1)掌握近代电子测量的基本原理和方法。 (2)掌握测量误差分析和测量数据处理方法。 (3)熟悉常用电子测量仪器的应用技术。 (4)掌握正确选用测量仪器的基本方法。 （二）实践技能目标 (1)能够制订先进、合理的测量和测试方案。 (2)能够正确选用测量仪器。 (3)能够正确操作测量仪器。 (4)能够正确处理测量数据。 三、课程内容及教学要求 （一）绪论 1、主要内容 测量和电子测量；电子测量的内容与特点；电子测量的一般方法；电子测量仪器概述；计量的基本概念。 2、教学要求 了解常用测量方法和测量仪器的分类；掌握计量的概念；掌握电子测量的概念、特点；掌握电子测量常用仪器和常用方法。 3、作业要求 《思考与练习1》中的1.1，1.3，1.5。 4、实践性教学内容及要求 列举常用电子测量的实例，归纳电子测量方法及仪器的类别。 （二）测量误差和测量结果处理 1、主要内容 误差的相关概念；测量误差的来源；误差的分类；随机误差分析；系统误差分析；系统误差的合成；测量数据的处理；测量方案选择等。 2、教学要求 掌握误差的相关概念、分类、表示方法及公式；理解测量误差的来源；掌握随机误差分析方法，会熟练计算，掌握数学期望值、残差等的计算；掌握正态分布、平均分布，会熟练计算，能使用贝塞儿公式，掌握有限次测量的数据处理方法；掌握系统误差分析方法和合成方法，熟练相关计算；熟练消弱系统误差的典型测量技术、原理、计算。 3、作业要求 《思考与练习2》中的2.1，2.4，2.5，2.9，2.11，2.12。 3、实践性教学内容及要求 用万用表交流500V档测量教室内电源插座上的市电交流电压10次，记下每次测量值，最后根据这10个数据写出测量结果表达式。 （三）电路元件参数的测量 1、主要内容 电路元件集中参数测量方法简介；电桥测量元件参数；谐振法测量电感电容及Ｑ值；测量电阻、电感和电容的数字化方法；晶体管特性图示仪测量常用晶体管。 2、教学要求 理解集中参数的几种测量方法的特点；掌握利用直接测量法、并联替代法和 串联替代法测量电容、电感的原理及各种测量方法的优缺点；理解直流、交流电 桥测量元件参数的基本原理；理解Ｑ值的测量原理；理解晶体管参数测量的原理 一 解释名词：①测量；②电子测量。 答：测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。在这个过程中，人们借助专门的设备，把被测量与标准的同类单位量进行比较，从而确定被测量与单位量之间的数值关系，最后用数值和单位共同表示测量结果。从广义上说，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值的测量。 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。 答：直接测量：它是指直接从测量仪表的读数获取被测量量值的方法。如：用电压表测量电阻两端的电压，用电流表测量电阻中的电流。 间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系，间接得到被测量量值的测量方法。如：用伏安法测量电阻消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U，电流I，而后根据函数关系P＝UI，经过计算，间接获得电阻消耗的功耗P；用伏安法测量电阻。 组合测量：当某项测量结果需用多个参数表达时，可通过改变测试条件进行多次测量，根据测量量与参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。例如，电阻器电阻温度系数的测量。 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。 答：偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。例如使用万用表测量电压、电流等。 零位式测量法：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与 标准量相等(平衡)，从而获得被测量从而获得被测量。如利用惠斯登电桥测量电阻。 微差式测量法：通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。如用微差法测量直流稳压源的稳定度。 叙述电子测量的主要内容。 答：电子测量内容包括：（1）电能量的测量如：电压，电流电功率等；（2）电信号的特性的测量如：信号的波形和失真度，频率，相位，调制度等；（3）元件和电路参数的测量如：电阻，电容，电感，阻抗，品质因数，电子器件的参数等：（4）电子电路性能的测量如：放大倍数，衰减量，灵敏度，噪声指数，幅频特性，相频特性曲线等。 列举电子测量的主要特点.。 答：（1）测量频率范围宽；（2）测试动态范围广；（3）测量的准确度高；（4）测量速度快；（5）易于实现遥测和长期不间断的测量；（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能化；（7）影响因素众多，误差处理复杂。 选择测量方法时主要考虑的因素有哪些 答：在选择测量方法时，要综合考虑下列主要因素：①被测量本身的特性； ②所要求的测量准确度；③测量环境；④现有测量设备等。 设某待测量的真值为土0．00，用不同的方法和仪器得到下列三组测量数据。试用精密度、正确度和准确度说明三组测量结果的特点： ①，，，，，，，，，； ② ，，1 ，，，，，．，，； 《电子技术》课程设计报告 题目温度测量与控制电路 学院（部）电子与控制工程学院 专业电子科学与技术 班级 学生姓名郭鹏 学号 13 指导教师（签字） 前言 随着数字时代的到来，人们对于温度的测量与控制的要求越来越高，用传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、精度不够高而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。于是我们提出，测温电路利用温度传感器监测外界温度的变化,通过放大器将温度传感器接收到的信号进行放大，放大到比较有利于我们测量的温度范围,然后利用A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换,最后通过编程让FPGA实现8位二进制数与BCD码之间的转化,实现温度的显示；并利用比较器来实现对放大电压信号的控制，从而实现对温度的控制；再者还加载了报警装置，使它的功能更加完善，使用更加方便。 本设计是采用了温度的测量、信号放大、A/D转换、温度的显示、温度的控制、报警装置六部分来具体实现上述目的。 目录 摘要与设计要求 (4) 第一章：系统概述 (5) 第二章：单元电路设计与分析 (5) 1) 方案选择 (5) 2)设计原理与参考电路 (6) 1 放大电路 (6) 2 低通滤波电路 (7) 3 温度控制电路 (8) 4 报警电路 (9) 5 A/D转换器 (10) 6 译码电路 (11) 第三章：系统综述、总体电路图 (14) 第四章：结束语 (15) 参考文献 (15) 元器件明细表 (15) 收获与体会，存在的问题等 (16) 温度测量与控制电路 摘要： 利用传感器对于外界的温度信号进行收集，收集到的信号通过集成运算放大器进行信号放大，放大后的信号经过A/D转换器实现模拟信号与数字信号间的转换，再通过FPGA编程所实现的功能将转换后的数字信号在数码管上显示出来，实现温度测量过程。放大的信号可以与所预定的温度范围进行比较，如果超出预定范围，则自动实现声光报警功能，实现温度控制过程。 关键字：温度测量温度控制信号放大 A/D转换声光报警 设计要求： 1. 测量温度范围为200C～1650C，精度 0.50C； 2. 被测量温度与控制温度均可数字显示； 3. 控制温度连续可调； 4. 温度超过设定值时，产生声光报警。 安阳师范学院 课程设计报告 名称：模拟电子技术课程设计 题目：温度测量控制系统的设计和制作学号：101102041 学生姓名：刘亚敏 指导老师：李建法 日期：2011/12/14 目录 一、模拟电子技术课程设计的目的和要求...................... - 1 - 二、课程设计名称及设计要求................................ - 1 - 三、总体设计思想.......................................... - 1 - 四、系统框图及简要说明.................................... - 1 - 五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等）................ - 2 - 六、总体电路：............................................ - 6 - 七、仿真结果：............................................ - 6 - 八、实际测量数据分析...................................... - 7 - 九、设计感想.............................................. - 7 - 附录1：元器件清单......................................... - 8 - 附录2：参考文献........................................... - 8 - 课程实训报告 《单片机技术开发》 专业：机电一体化技术 班级： 104201 学号： 10420134 姓名：杨泽润 浙江交通职业技术学院机电学院 2012年5月29日 目录 一、DS18B20温度测量与控制实验目的…………………… 二、DS18B20温度测量与控制实验说明…………………… 三、DS18B20温度测量与控制实验框图与步骤…………………… 四、DS18B20温度测量与控制实验清单…………………… 五、DS18B20温度测量与控制实验原理图………………… 六、DS18B20温度测量与控制实验实训小结……………… 1.了解单总线器件的编程方法。 2.了解温度测量的原理，掌握DS18B20 的使用。 本实验系统采用的温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司推出的增强型单总线数字温度传感器。 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。DS18B20测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然 保存。 DS18B20 内部结构 DS18B20 内部结构主要由四部分组成：64 位光刻ROM、温 度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL、配置寄存器。 DS18B20 的管脚排列如下: DQ 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接 供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 光刻ROM 中的64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以 看作是该DS18B20 的地址序列码。64 位光刻ROM 的排列是： 开始8 位（28H）是产品类型标号，接着的48 位是该DS18B20 自身的序列号，最后8 位是前面56 位的循环冗余校验码 （CRC=X8+X5+X4+1）。光刻OMR 的作用是使每一个DS18B20 都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目 的。 DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以12 位转化为例:用16 位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S 为符号位。 这是12 位转化后得到的12 位数据，存储在18B20的两个8 比特的RAM 中，二进制中的前面5 位是符号位，如果测得的温度大于0，这5 位为0，只要将测到的数值乘于0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于0，这5 位为1，测到的数值需要取反加 1 再乘于0.0625 即可得到实际温度。 电子测量原理 林占江 课后习题答案 第1章绪论 1.1 答：电子测量是以电子技术理论为依据，以电子测量仪器和设备为手段，以电量和非电量为测量对象的测量过程。属于电子测量的是（2）、（3）。 1.2 答：见1.2节与1.3节。 1.3 答：主基准、副基准和工作基准。 第2章测量误差分析与数据处理 2.1 绝对误差：0.05V 修正值：-0.05V 实际相对误差：1.01% 示值相对误差：1.00% 电压表应定为0.5级 2.2 15V,2.5级 2.3 ±10% 2.4 绝对误差：-0.2mA；修正值：0.2mA 实际相对误差：0.25% 0.5级 2.5 14.8V,40.8% 2.6 1.15V,0.99V;23%,19.8% 2.7 5%,0.42dB 2.8 200k,266.7k,25% 2.9 200k,199.973k,0.014% 2.10 微差法、替代法、零示法 2.11 2.5级 2.12 1000.82125, 0.047 2.13 0.9926 ±0.0008 2.14 正态分布,1215.01±6.11, 2.15 86.4, 3.18, 0.00312, 5.84E4 2.16 3.3, 38 2.17 mγA+n γB, ±9.5% 2.18 ±4% 2.19 160±0.16%, 9.4±1.0%, 2.20 ±5%, ±5% 2.21 2级 第3章模拟测量方法 3.1 20%, 4.8%, 4V, 4.76 3.2 1.414, 1.11, 1; 1, 1, 1; 1.73, 1.15, 1 3.3 7.07, 10, 5.78 3.4 2格 3.5 输入已知参数的方波、三角波 3.6 不同，波形系数不同 3.7 平均值表,波形系数更接近1 3.8 见P89 3.9见P108 3.10 0.5%, 2%, 5% 3.11 27.4%, 23.1%, 20.2% 第4章数字测量方法 4.1见P115 4.2见P119 4.3见P115 4.4 4位，4位半，3位半，3位半，0.01mV 4.5 0.005%, 4.6 0.0008V, 8个字 4.7 0.000058V, 0.0032%,0.0000418,0.023% 4.8见P135 4.9见P143 4.10 0.00002%, 0.0002%, 0.002% 4.11 1.01s 4.12 100kHz 4.13 75μs 4.1见P115 电子测量技术大作业 目录 题目一测量数据误差处理 (1) (1)提供测试数据输入、粗大误差判别准则选择等的人机界面； (1) (2)编写程序使用说明； (1) (3)通过实例来验证程序的正确性。 (1) 题目二时域反射计 (1) (1)时域反射计简介 (1) (2)时域反射计原理 (2) (3)时域反射计（TDR）组成 (2) (4)仿真与结果 (2) 附录 (2) 题目一测量数据误差处理 2-21 参考例2-2-6的解题过程，用C语言或Matlab设计测量数据误差处理的通用程序,要求如下： (1)提供测试数据输入、粗大误差判别准则选择等的人机界面； 图 1 测试数据误差处理的输入 (2)编写程序使用说明； 本题用的是C语言编写的数据误差处理的通用程序，调试编译借助了CodeBlocks软件。运行exe文件后，只需输入所需测试数据的数目、各数值大小并选择误差处理方式与置信概率即可得出处理结果。在程序的子函数中已经将t a值表、肖维纳准则表及格拉布斯准则表的所有数据存入，无需人工查表填入。其他具体程序内容可见附录。 图 2 程序运行流程图 (3)通过实例来验证程序的正确性。 例2-2-6中的原始数据如下表1 计算所得结果与图3显示结果近似相等，说明程序编译无误。 图 3 数据处理后的结果显示 题目二时域反射计 6-14 在Multisim环境下，基于Tektronix TDS204虚拟示波器设计一种时域反射计，给出电路原理图和实验仿真结果。（本题设计以时域反射计测量阻抗为例） (1)时域反射计简介 时域反射计(TDR)用来测量信号在通过某类传输环境传导时引起的反射，如电路板轨迹、电缆、连接器等等。TDR仪器通过介质发送一个脉冲，把来自“未知”传输环境的反射与标准阻抗生成的反射进行比较。TDR 显示了在 赣南师院物理与电子信息学院感测技术课程设计报告书 题目：温度测量与控制 姓名： 班级： 指导老师： 时间： 一、系统功能 本温度控制器可以实现以下的功能： （1）采集温度，并通过LED数码管显示当前温度。LED数码管显示温度格式为四位，精确度可达±0.1℃。例如：25℃显示为025.0。 （2）通过按键可自由设定温度的上下限，并能在LED数码管显示设定的温度上下限值。 （3）通过控制三极管的导通与否来控制继电器的关断，继而控制外部加热（电烙铁升温）和制冷（小型电风扇降温）装置，使环境温度保持设定温度范围内。（4）具有温度报警装置。当温度高于上限值，红灯亮起；或者低于下限值，黄灯亮起，并发出报警声。 二、系统原理框图 2.1 系统总体方案 该温度控制器的系统总体方框图如图1所示。该系统主要包含DS18B20温度采集电路、输入控制电路、晶振复位电路、数码管显示电路、继电器控制电路，等外围电路组成。 图1 系统总体方框图 2.2 系统原理图 图2 系统原理图 三、传感器的选用和介绍 综合各方面考虑，本设计我们选择的温度传感器是DS18B20。 3.1 DS18B20的主要特性 DS18B20的主要特性如下。 1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 2）在使用时不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 3）独特的单线接口方式：DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。 4）测温范围：-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。 5）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。 6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。 7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最电子测量技术基础知识点
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