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1、项目1,常用电子测量仪器的校准,1.1 项目要求,通过校准，查明和确定被测仪器所指示的量值与标准所复现的量值之间的关系，即确定被测仪表是否符合规定的技术指标要求，是否可以作为工作仪表使用。,对常用电子测量仪器MF14型模拟万用表、数字多用表、SS1972可跟踪直流稳压电源、EM32501DDS任意波形发生器、CA9020型号示波器进行校准。,Why,HOW to do,1.2 相关知识,121 测量、计量和校准基本概念 122 测量的分类 123 电子测量仪器与应用 124 常用测量术语简介 125 测量误差及其表示法 126 仪表选择的一般原则 127 测量误差的估计和处理 128 测量数据
2、的计算机处理和分析,121 测量、计量和校准基本概念,测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。测量的实质就是将被测量与标准量在测量设备上进行比较，得出被测量量值的过程。 为了保证测量结果的准确性和一致性，计量是按计量法规范进行的测量，是测量的一种特殊形式。 校准是在规定条件下，将测量仪器或测量系统所指示的量值，与对应的由标准复现的量值之间关系的一组操作。校准的实质是高层次的测量，比较对象是经过国家计量机构确认和传递的标准。,122 测量的分类,1、按测量性质分类 根据被测量的性质将它们大致分为时域测量、频域测量、数据域测量、调制域测量和随机测量五大类。,2、按测量手段的分类 对同一类性质的
3、被测量进行测量时，采用的测量手段可能不一样。常用的有直接测量、间接测量和组合测量三种。,123 电子测量仪器与应用,传统电子测量的内容主要涉及电能量的测量，电信号特性测量、电子电路性能测量、特性曲线的描述与测量等。,采用计算机测试技术的现代电子测量仪器可广泛用于通信系统，网络系统、过程控制系统、信息处理系统等的测量和监控。,124 常用测量术语简介,（1）一次测量和多次测量 （2）等精度测量和非等精度测量 （3）真值与最佳值 （4）示值 （5）测量误差 （6）测量准确度 （7）测量精度,125 测量误差及其表示法,1、测量误差的来源 所有的测量结果都有误差，不存在没有误差的测量。测量时首先应充
4、分考虑引起误差的因素，从源头堵住测量误差的产生！,2、绝对误差及其表示法 绝对误差定义为测量结果与被测量的真值的差值。绝对误差为实际应用时，常用精度高一级的标准器具的示值作为实际值来代替真值。,4、相对误差及其三种表示法,实际相对误差 定义为绝对误差与被测量的实际值的百分比值。,示值相对误差 或称标称相对误差，定义为绝对误差与读数值的百分比。,满度相对误差 或称引用相对误差，定义为绝对误差与测量仪器满度值的百分比。,126 仪表选择的一般原则,在使用连续正向刻度的一般电压表、电流表时，为了减少测量中的示值误差，在进行量程选择时应尽可能使示值能接近满刻度值，一般示值以不小于满刻度的2/3为宜。
5、同样量程的仪表，仪表等级数越小，测量越准确；而对于不同量程、不同等级的仪表，应该根据被测量的大小，兼顾仪表级别和量程上限，合理选择仪表。,127 测量误差的估计和处理,不同的误差应该采用不同的处理方法。,1、系统误差的判断和处理 系统误差是指等精度测量时，误差的数值保持恒定或按某种函数规律变化的误差。 系统误差主要是仪器误差、环境误差、方法误差以及理论误差等。 一般有两种途径来消除或降低系统误差。 尽量消除系统误差产生的根源 采用典型测量技术消除系统误差,2、随机误差的估计和处理,等精度测量同一个量时，误差的绝对值和符号均以不可预定的方式、无规则变化的误差称为随机误差。 有限次测量随机误差大小
6、用标准差估计值贝塞尔公式计算，大小为随机误差处理：理论上当测量次数n趋于无限大时，随机误差趋于零，选择合适的测量次数，使测量精度满足要求。,随机误差是不可预测和不可避免的。,3、粗大误差的判断和处理,粗大误差又称疏失误差或粗差，它是在一定的测量条件下，测量值明显偏离实际值所造成的测量误差。 粗大误差是可疑数据，应剔除。 剔除原则：按莱特准则。在测量数据为正态分布、且测量次数足够多时，如果某个测量数据的剩余误差的绝对值满足条件,128 测量结果的描述与处理,1、测量结果的评价 对测量结果可采用正确度，精密度和准确度三种评价方法。2、测量数据的整理 凡测量得到的实验数据，都要先经过整理再进行处理。
7、3、测量结果的表示方法 测量结果要正确反映被测量的真实大小和它的可信度，常用被测量的量值和它的不确定度共同表示测量结果。,13 项目实施,131 项目内容分解 一般校准需根据项目要求内容，将项目细分，以确保校准分目标进行。 本项目为验证型实验项目，主要对本教材中涉及到的常用电子测量仪器MF14型模拟万用表、Fluck8505A数字多用表、SS1972可跟踪直流稳压电源、EM32501DDS任意波形发生器、CA9020型号示波器、CA1640型函数发生器/计数器进行校准。,132 所需实验设备和附件,1、MF14型模拟万用表 1台 2、Fluck8505A数字多用表 1台 3、SS1972可跟踪
8、直流稳压电源 1台 4、EM32501DDS任意波形发生器 1台 5、CA9020型号示波器 1台 6、CA1640型函数发生器/计数器 1台 7、信号连接线 若干,133 实施步骤,一般校准仪器都包括下列基本步骤。 首先进行外观检查，外观应无损伤。 仪器按图1.3接线。 对被校准仪器进行自检，自检结果应正常。 正确选择校准仪器和被校准仪器的功能开关、仪器量程档位。 参照国家计量法规、国家无线电仪器检定项目和规则进行校准。,本章主要使用仪表,（a）外形图 （b）表头刻度图1.4 MF14型万用表外形与表头刻度,图1.5 Fluke8505A数字多用表和Fluke5700多功能校准仪,图1.6
9、SS1972可跟踪直流稳压电源与UT56数字多用表,图1.7 SS1972可跟踪直流稳压电源各输出方式接线图,串联输出,独立输出,跟踪输出,图1.8 EM32501任意波形发生器外形图,图1.9 CA9020型号20MHz示波器及自校波形,图1.10 CA1640函数发生器、计数器与校准仪表外形图,14 扩展知识,141 电子测量技术的特点 测量速度快 测量频率范围宽和测试动态范围广 测量准确度高 易于实现遥控 易于实现测量过程自动化和测量仪器的智能化,142 电子测量技术的发展,143 测量误差的合成,误差合成理论研究在间接测量中，如何根据若干个直接测量量的误差求总测量误差的问题。,误差分配
10、理论则研究在给定系统总误差的条件下，如何将总误差分配给各测量分项，即如何对各分项误差提出要求，以达到系统测量精度要求。,1、误差传递公式2、系统误差的合成 总和的系统误差可由各分项系统误差合成。3、随机误差的合成,144 测量误差的分配,1、等准确度分配 当总误差中各分项性质相同（量纲相同）、大小相近时，采用等准确度分法，即分配给各分项的误差彼此相同。 2、等作用分配 当分项误差性质不同时，采用等作用分配方法。在这种分配方式中，分配给各分项的误差在数值上不一定相等，但它们对测量误差总和的作用是相同的。,145 等精度测量结果的数据处理,1将测量数据按先后次序列表。 2用公式 求算术平均值。3用
11、公式 求每一次测量值的剩余误差。4用公式 计算标准差的估计值。5根据 剔除坏值。 6根据系统误差特点，判断是否有系统误差，并修正。7用公式 求算术平均值的标准差估计值。8用公式 求算术平均值的不确定度。 9写出测量结果的表达式。,146 实验曲线的绘制,绘制曲线前将整理好的实验数据按照坐标关系列表，适当选择横坐标与纵坐标的比例关系与分度，将测量的离散实验数据，绘制成一条连续、光滑的曲线并使曲线的变化规律比较明显且误差最小。1、平滑法 2分组平均法,147 最佳测量方案选择,最佳测量方案是使总误差为最小的测量方案，是使系统误差和随机误差都减少到最小的测量方案。即做到,148 测量数据的计算机处理和分析,美国国家仪器LabVIEW软件图标,图1.14 (a) 自动计算平均值、残差、标准差估计值程序前面板,图1.14 (b) 自动计算平均值、残差、标准差估计值程序流程图,
