《电子测量仪器与应用 教学课件 ppt 作者 李福军 第1章 基础知识》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子测量仪器与应用 教学课件 ppt 作者 李福军 第1章 基础知识（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,李福军,电子测量仪器与应用,前 言,本教材以先进性和实用性为宗旨，力求将电子测量技术与相关电子仪器有机融合，介绍各种电子测量仪器的使用与操作方法，内容先进实用，可操作性强。书中对现代电子测量仪器的特点与应用作了介绍，反映了电子测量技术的最新成果和实际仪器。每章有目标规划、拓展学习及实训操作，附有自测题习题答案，对于在生产岗位上进行实际操作的人员，具有实际的指导意义。 欢迎使用本教材的广大老师和学生对本书中存在的问题提出批评、建议和意见，以便进一步修订和完善教材（编者信箱：L）。,学习导航：全书的知识结构框架图,第1章 电子测量与仪器基础知识,（一）学习目标 基本了解：电子测量技术发展历程和应
2、用前景； 电子测量误差的表示与分类。 重点掌握：测量结果的表示与有效数字处理。 （二）技能目标 掌握电子测量的方法、测量误差的基本计算； 掌握仪表准确度等级、量程选择的一般原则。,1.1 电子测量技术的基本知识 1.2 电子测量仪器的基本知识 1.3 电子测量的误差和处理方法 自测题解答,1.1 电子测量技术的基本知识,1.1.1 电子测量的基本概念 测量就是人类获取客观事物的量值而进行 的认识过程。测量的结果一般有两部分组成：数值和单位，而且测量的结果必须是有理数才有意义。 从广义来说，凡是以电子技术为手段来进行的测量都可以说是电子测量。,电子测量与仪器的原理框图,1.电能量的测量 2.电子
3、元件和电路参数的测量 3.电信号特征的测量 4.特性曲线显示,1.1.2 电子测量技术的内容,1.1.3 电子测量技术的特点和应用,1.测量频率范围宽 2.量程宽 3.准确度高 4.速度快 5.易于实现遥测 6.易于实现测量过程的自动化和测量仪器的智能化,1.按测量手段分类 对同一类性质的被测量进行测量时，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。 2. 按被测量性质分类 1.时域测量：如用示波器测交流电压波形 2.频域测量：如用扫频仪测幅频特性 3.数据域测量：如用逻辑分析仪测多路逻辑信号 4.随机域测量：如噪声、干扰信号的测量,1.1.4 电子测量技术的分类,1.
4、2 电子测量仪器的基本知识,1.2.1 电子测量仪器的分类 根据测量精度的要求不同，有高精度、普通和简易三种；按显示方式不同，有模拟式和数字式两大类；根据用途分类有专业用仪器和通用仪器。 通用仪器按其功能可分为以下几类： 1.信号发生器 2.信号分析仪 3.电平测量仪器 4.时间、频率和相位测量仪器 5.网络参数测量仪器 6.电子元件参数测量仪 7.数据域测试仪器 8.电波特性测试仪 9.虚拟仪器,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
5、量和监控。,电子测量技术与仪器的发展,主要经历以下几个阶段：,1.2.2 电子测量仪器的主要技术指标,1.频率范围 频率范围是指能保证电子测量仪器正常工作的有效频率。 2.准确度 测量准确度又称测量精度，主要指测量结果受各种因素的影响而产生的测量误差。 3.测量功能、范围 测量的功能是指能测量什么被测量，测量范围是指仪器适合测量的数值大小。 4.量程与分辨力 量程是指测量仪器的测量范围。分辨力是指测量仪器所能直接反映出的被测量变化的最小值，如指针式仪表刻度盘标尺上最小刻度（1个格）所代表的被测量大小或数字仪表最低位显示变化1个字所代表被测量大小。 【注意】同一台仪器在不同量程上的分辨力却不同，
6、一般以仪器最小量程的分辨力（最高分辨力）作为该仪器的分辨力。,例1-1 MF-47型指针式万用表盘上的刻度线如图，问该表在直流电压档10V量程的分辨力为多少？直流电压档的（最高）分辨力为多少？,答：直流电压档10V量程的分辨力为0.2V （1个格为0.2V） ；直流电压档的最小量程为0.25V，所以其最高分辨力为0.005V，即5mV。,直流电压挡区域,真值的概念：在一定的条件下，被测量的真实大小或真实数值称为这个量的真值。,1.3 电子测量的误差和处理方法,1.3.1 常用测量术语 1.实际值：满足规定精确度的用来代替真值的量值。实际值一般由实验获得，在一定程度上很接近真值。通常将上一级计量
7、标准所确定的量值称为下一级计量器具的实际值。 2.示值：示值也称为测量值，示值测量仪器的读数装置所显示出的被测量的量值，一般用x表示。 3.读数：读数是指有仪器刻度盘或数字显示器上直接读到的数字，有时读数值并不一定代表测量值的大小。 例如，指针式万用表测干电池1.5V直流电压，选用250刻度线，当指针指在150处时，读数是150，而测量值（示值）却为1.5V。,1.3.2 测量误差及其表示方法,1.绝对误差及其表示法 （1）定义：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。即,测量误差的来源 所有的测量结果都有误差，不
8、存在没有误差的测量。测量时首先应充分考虑引起误差的因素，从源头堵住测量误差的产生！,绝对误差x既有大小、量纲，又有正负。,例1-2用电压表测电压，示值为16V ，而用标准表测得的结果为15V，则绝对误差为多少？ 解：x= x A = 1615= 1（V） （2）修正值 与x相等但符号刚好相反的值，称为修正值，一般用C表示。 C = -x = A x 测量仪器在使用前都要由上一级标准给出受检仪器的修正值，它通常以表格、曲线或公式的形式给出。由修正值，可以求出实际值 A = C + x,2.相对误差及其三种表示法,（1）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。 （2）示值相对误差
9、或称标称相对误差，定义为绝对误差与读数值的百分比。 （3）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。,（4）仪表准确度等级,最大满度相对误差的分子、分母都由仪器的固有性能所决定，所以常用它来对电子仪器进行分级。常用字母s表示。 式中 s仪表等级；m最大满度相对误差。 常用电工仪表的准确度等级可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七级。例如，s=1.0，表示仪表的满刻度相对误m1.0%。仪表等级越大，满度相对误差越大，准确度越低。,表1.1 仪表等级与最大引用误差,3.仪表选择的一般原则,（1）量程的选择 【重要结论】当仪表的准确等级确定后，示
10、值越接近满刻度，示值相对误差越小。所以，在选用仪表时，应当根据测量值的大小来选择仪表的量程，尽量使测量的示值在仪表满刻度值（即量程）的2/3以上区域为宜。,（2）仪表等级的选择,例1-6 要测量一个10V左右的电压，现有两块电压表。其中一块量程为100V、1.0级，另一块量程为15V、2.5级，问选用哪块电压表合适？ 解：（1）对100V、1.0级电压表，因为 （2）对15V、2.5级电压表，同理有 选用15V、2.5级电压表较为合适。可见，尽管15V电压表的准确度低，但被测电压示值x接近满刻度值xm，符合前面讨论的量程选择原则。,1.3.3 测量误差的来源和分类,1.误差的来源 仪器误差、方
11、法误差、影响误差、人为误差。 2.误差分类 （1）系统误差：主要由仪器设备因素引起的，如零点偏移、刻度不准等，具有确定性。 （2）随机误差：主要由外部干扰引起的，如噪声干扰、电磁场微变、大地微震等，具有不确定性 （3）粗大误差：主要是操作不当引起的，如读数错误、记录错误等 ，它严重歪曲了测量结果，应当剔除。,1.3.4 测量误差的分析和处理,1. 测量结果的评价 （1）正确度：系统误差越小，正确度就越高。 （2）精密度：随机误差越小，精密度就越高。 （3）准确度：是系统误差和随机误差的综合。 以射击打靶为例,3.测量结果的处理,（1）有效数字 从左边第一个非零数字算起，直到右边最后一位数字为止
12、的所有数字。 有效数字中非零数字后的0不能随意省略，例如2000V可以写成2.000kV，2.000103V，而不能写成2 kV、2.0 kV或2.00 kV。 科学记数法：对位数较多的数据，易采用有效数字10的幂的形式，其中有效数字只保留1位整数。例如1060000Hz，如要保留4位有效数字，应写成 Hz。,（）数据的舍入规则,当只需要保留N位有效数字时，对第N1位及其后面的各位数字就要根据舍入规则进行处理。 4舍6入：当第N1位小于5时，舍掉；大于5时，N位加1。 当第N1位恰为5时：若5后面只要有非零数字时，则第N位加1；若5后面无数字或全为0时，则由5之前的数的奇偶性来决定舍入，如果5
13、之前为奇数则舍5且第N位加1，如果5之前为偶数则舍5，第N位不变。 例1.8 将下列数字保留3位有效数字。 25.54 76.252 28.250 3.995 196500 0.006325 解：25.54 25.5 76.252 76.3 28.250 28.2 3.995 4.00 196500 0.006325 0.00632或,【自测题】解答,1. 答：常用的电子测量仪器及其测量内容如表所示。,2 解：x=x-A=100V-98V=2V C=-x=-2V A=x+C=100V-2V=98V x=-C=2V 3 答：在选用仪表时，应当根据测量值的大小来选择仪表的量程，尽量使测量的示值在仪
14、表满刻度值（即量程）的2/3以上区域为宜。可以看出：示值x越接近满刻度值xm，示值误差x值越小，测量的准确度就越高。 4 答：正确度表示测量结果中存在的系统误差的大小程度，是衡量测量结果正确性的尺度。精密度表示测量结果中存在的随机误差的大小程度。准确度是测量结果中系统误差和随机误差的综合，表示测量结果与真值的一致程度。 5 答：（1）（3）， （4）， （2）。,6 .解： x=x-A=94.7mA-90mA=4.7mA 因为 所以被校表的准确度等级应定为5.0级。 7 .解： 37.69437.7 86.372 86.4 3.175 3.18 23000 0.0003215 58350 500.026500 33.650233.6 8.解：相同数据有3.600 kHz 3600 Hz 3.600103Hz。,
