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测量与环境

[拼音]:celiang yu huanjing

[外文]:measurement and environment

广义的测量系统包括测量者(人员)、测量对象、狭义的测量系统(仪器系统)和测量环境。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(某些场合中还包括生物)条件的总合。它包括温度、湿度、力场(气压、液压、机械作用力、冲击、振动、爆炸加速度和引力等)、电磁场(包括寄生电磁耦合、噪声和干扰等)、辐射(光照、 红外线、 紫外线、宇宙射线和核辐射等)、化学气雾和尘屑(盐雾、灰尘以及各种化学剂的气雾或尘粉),霉菌以及有关电磁量(工作电压、电流、源阻抗和负载阻抗、地磁场等)的精值、范围及其变化。忽视测量环境,常会导致测量误差过大,甚至产生差错,有时也可能对人员、测量对象或仪器系统造成损伤或破坏。

环境的影响

环境对测量的影响包括以下3个方面。

(1)环境对被测对象的影响:被测对象客体一般是指电子器件或系统,其性能特性对环境变化较为敏感或非常敏感。因此,原则上测量应在被测对象的正常或额定工作条件下进行。例如,测量电解电容器的电容量时,应在指定的直流偏压、交流电压和频率下进行;测量有铁芯的电感线圈时,必须在指定的直流偏流、交流电流和频率下进行并注意电磁屏蔽;对高稳定度频率源的测量要在规定的温度下进行,不仅要求有良好的电、磁场屏蔽,还要防止机械振动的影响(包括空气振动,因而有时还需要声屏蔽)。

(2)环境对仪器系统的影响:环境对仪器系统的影响是以影响量的形式构成测量误差的(见测量与计量、测量误差和测量仪器)。

(3)环境对测量人员的影响:高温、 寒冷、 潮湿、闷气、嘈杂、照明过度或不足等不良工作环境,会对测量人员的身心产生不良影响,从而引起不同程度的人身误差乃至差错。

减少环境影响的措施

对测量环境应予以重视,必要时须采取适当的控制措施,以保证人身、设备和被测对象的安全,并且还要考虑减小测量误差。

在保安方面,除了按规范要求采取接地等措施外,还要特别注意微功率微电子电路器件的安全,如抗静电措施(包括人身和工具的放电接地等)和防电源突变措施(避免使用大电感和大电容,甚至考虑采用独立供电电源)等。在减少误差方面,除采取恒温、恒湿、稳压和防震等常规措施外,还要有抗干扰和防噪声等措施(如接地、屏蔽、隔离以及滤波等)。

仪器的设计应能尽量适应恶劣环境和大范围变化。这往往要花很大的代价,对于精密仪器尤为困难,有时还不如控制环境容易实现。从经济的观点来看,常须采取折衷措施,控制局部小环境(如小型恒温槽)往往是可行的办法。被测件应在其正常工作环境下进行测量。野外工作的被测件,较好是放在相当于野外的条件下进行测量。有时为模拟实测情况,也可使仪器处于受控的良好大环境之内(恒温实验室),而被测件置于受控的、人为使之恶劣的小环境中(如在烘箱或水箱中,或在振动台上等)进行测量。根据需要可建立各种人工测量环境,如消声室、电磁屏蔽室、微波暗室、除尘室、抗磁室等。

电子仪器一般可按不同组别的环境条件来设计。以工作环境条件的不同要求可依次分为以下几类:

(1)计量室环境是把影响量控制在很小范围内的环境,以便进行最精密的测量;

(2)实验室环境;

(3)轻工业环境;

(4)重工业环境;

(5)野外工作环境;

(6)称动工作环境,如车载、船载、空载等情况;除了影响量变化范围大之外,震动常是重要问题;

(7)极端恶劣环境,如高温、高压(如内燃机气缸内)、深层地壳内,深海和深空等场合。实验室仪器在野外使用,精确度会大大恶化,甚至不能工作乃至损坏。供野外使用的仪器,放在计量室环境中时性能特性可能有所改善,但也可能不变。一般情况下,仪器应在规定的环境下工作。在受控环境中,在多台仪器设备同时使用时,还须考虑各种仪器与设备之间的电磁辐射、窜漏等电磁兼容问题的影响。不论是在受控环境中或是自然环境中,选择适当的测量技术,也能削弱环境对测量结果的影响。在仪器设备更新换代时,应特别重视测量仪器设备对测量环境的新要求并提出相应的措施。

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