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1、在自然界众多的现象与规律中，电和磁自身的规律、它们之间相互转换的规律，以及它们与其他物理、化学等现象间的广泛联系(例如电和磁本身的力学效应、电与磁结合产生作用力的效应、电通过磁的作用改变量值的效应、电热效应、光电效应、光磁效应、电化学效应等)正因为这些规律的存在，使得测量电学量、磁学量和几乎所有非电量提供了多种多样的方法和手段。对于一个量，则可以采用不同的方式进行测量，即使是同一种方式也可以用多种方法、不同的仪表进行测量。,二、电磁测量的对象：,电参量电压、电流、电功率、电能等 电参数电阻、电容、电感、互感、电阻率和介质损耗角 磁学量如磁通、磁通密度、磁通势、磁场强度、磁导率、铁损等。,在电磁
2、测量领域，被测量的对象主要包括有：,三、测量方法,(1)直读(或偏转法) ： 借助测量仪器直接测出测量量的测量值。在电磁测量中，利用模拟式指示电表的指针、光标在刻度盘上所处位置、数字显示装置的读数来显示被测对象量值大小的方法均属于直读(或偏转)法。直读法的优点是观测直观。,(2)比较测量法(简称较量法)： 是将被测的量与标准量直接比较的方法。其特点是标准量直接参与测量过程。经典的较量仪器如电桥、电位差计等都比直读电表的准确度级高, 要求操作人员具备熟练的技巧。,比较测量法可分为以下几种：,1.差值法（微差法）：以测量仪表直接读出差值。x-A=a；x为被测量，A为准确且已知的量。a越小，测量的结
3、果越准确。,2.零示法：即上式时a=0的情况，但A必须是可变量。,3.替代法：以已知量A替代被测量x。,4.重合法：如游标卡尺的制作原理。,电磁测量具有很强的技艺性.比如:在完成同一测量任务,即使是采用同样 的测量方法、同样的测量仪表,熟悉且有经验的工作者与生手相比,所测量的结果可能会有很大的差别.但是由于测量仪表与测量系统的各个环节本身可能具有不完善、又会受到外界干扰等,会使实施测量时产生误差.只要有测量就会有误差。,四、误差,误差：待测量真值与测量值之差。根据测量的特点和性质，一般可将误差分为:系统误差,随机误差和粗差。,1、概念以及分类：,它决定测量的准确度。即测量的准确度反映系统误差对
4、测量结果的影响。在实际测量中可以采用误差限，即正负符号未知而误差值处于一定数值范围以内来表示系统误差的情况。,系统误差：数值和符号恒定或按一定规律变化的误差定义为系统误差。例如电表盘刻度画得不准确、标准元件的实际值与标称值有差异等。,随机误差：在相同的测量条件下多次对同一量进行测量时，其误差值时大时小，符号也时正时负，似乎没有规律的误差称作随机误差。,例如在测量过程中，环境热状态的微变化、空气扰动、电磁干扰的变化等，都可能成为引起这类误差的原因。它一般由精密度来表示（标准误差）,粗差：粗差是指测得值明显歪曲被测对象量值的误差，由于错读数据、记录错误、操作仪器失误及计算错误等造成的误差，均属于粗
5、差。,2、误差与测量结果的关系,精密度:表示重复测量各测量值相互接近的程度,即测量值分布的密集程度,它表征随机误差对测量值的影响,精密度高表示随机误差小,测量重复性好,测量数据比较集中。精密度反映随机误差大小的程度。,为了定性地描述各测量值的重复性及测量结果与其真值的接近程度，常用精密度、正确度、准确度来描述。,正确度：表示测量值或实验所得结果与真值的接近程度，它表征系统误差对测量值的影响，正确度高表示系统误差小，测量值与真值的偏离小，接近真值的程度高。正确度反映系统误差大小的程度。,准确度：描述各测量值重复性及测量结果与真值的接近程度，它反映测量中的随机误差和系统误差综合大小的程度。测量准确
6、度高，表示测量结果既精密又正确，数据集中，而且偏离真值小，测量的随机误差和系统误差都比较小。,下图是以打靶时弹着点的分布为例，说明这三个词的涵义。,精密度高 正确度低,正确度高精密度低,准确度高 既精密又正确,五.测量仪器及其误差,1、测量仪器,为便于表达，人们习惯上将用于测量的装置统称为测量仪器。实际上，它包括了量具、测量仪器和测量转换器。这三者的有机组合体称为测量装置。,（1）量具,是指不经任何转换即可得到物理量值的装置。如尺子是长度量具，砝码是质量量具，时间间隔振荡器是时间量具，标准电池是电压量具等。,（2）测量仪器,能够将测量信号转换为人们感觉器官直接接受的输出信号。如液体温度计可将温
7、度转换为毛细管中液面的高度，电流表能够通过指针和刻度盘将电流大小表示出来，热电偶能够将温度差转换为容易测量的电信号等。,（3）测量转换器,它与测量仪器的区别在于：输出信号适于传输和保存,而不易为人们的感官接受。如热电偶、应变电阻等传感器。,应当指出，同一装置有时既可作为某一量的量具，也可作为测量信号的转换器。因此，人们习惯上将用于测量的装置统称为测量仪器，而不加区分。,2、测量仪器的特性,特性,（1）量 程,（6）精密度,（3）准确度,（4）灵敏度,（5）分度值,（7）分辨力,（2）标称值,（1）量程：即指测量范围的上限与下限值的差值，如从-10V到+10V标称范围的电压表其量程为20V。量程
8、又称量限。仪器不容许在超量程下使用。,（2）标称值：测量仪器凑整的或近似的特性值，以指导其使用。,（3）准确度：被测量与真值的接近能力。很多仪器都给出了仪器的准确度级别。一般包括七个等级，由高到低分别为：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、和5.0。它代表的是仪器基本误差的百分数，级别数越小，准确度与越高。,（4）灵敏度：测量仪器输出信号（称为响应)的变化除以对应的测量系统输入信号（称为激励）的变化，即测量仪器指示器的微小变化与造成该变化所需被测量的变化之比。灵敏度与激励值有关。灵敏度高意味着仪器对被测量的微小变化的响应能力高。灵敏度反映了指示仪表所能测量的最小被测量。当激励和响应
9、为同种量时，灵敏度也可称为放大比或放大倍数，如光杠杆的灵敏度就是光杠杆的放大倍数。,（6）精密度：是指仪器所能分辨物理量的最小值。一般它与仪器的最小分度值一致，该值越小，仪器的精密度越高。如千分尺的最小分度值为0.01mm，其分辨率可以认为0.01mm/刻度，或精密度为100刻度/mm。,（5）分度值：是相邻的两刻线所代表的量值之差称为分度值。与仪器准确度相对应，二者保持在同一数量级。一般仪表分度值取为准确度数值的20.5倍。,（7）分辨力：是指仪器对紧密相邻的量有效分别的能力。一般仪器在全程范围内，各处分辨力是不同的。如万用表测电阻时，低阻值范围分辨力高。,3、仪器误差,仪器 (1) 误差
10、表示,示值误差,最大(极限)允许误差,额定误差,额定误差：国家计量局规定的该项仪器的出厂公差或允差，是一种系统误差。用合格的量具或仪表在正常使用条件下测定，其仪器误差不应超过公差，即公差提供的是仪器的最大误差。,示值误差：测量仪器示值减去对应输入量的真值。由于真值不能确定，经常用标准值等约定真值。即在规定的使用条件下，正确使用仪器时，测量仪器的示值与被测量的真值之间可能出现的最大绝对误差为示值误差。例如，一级千分尺在100mm测量范围以内的示值误差为0.004mm，即表示任一分度上的示值与其真值之差都不会超过0.004mm。,最大(极限)允许误差：技术规范、规程等对给定测量仪器所允许的误差极限
11、值。,(2)直读仪表的误差,根据误差产生的原因可分为基本误差和附加误差两种。基本误差是仪表在规定的正常条件下进行测量时所具有的误差。,正常条件,仪表指针调整到零位,仪表按规定工作位置安放,周围的温度是20C，或仪表所标的温度,除地磁场外没有外来电磁场,附加误差是由于偏离正常条件或在某一影响因素作用下而产生的误差，这个数值变化是相对于正常条件的示值而言的，不是相对于真值。附加误差是一个因素引起的示值变化，而不是两个或两个以上因素引起变化的总和，因此，在附加误差前常冠以产生附加误差因素的名称，如温度附加误差等。,这种误差多以系统误差的形式出现，应按减弱或消除系统误差的方法来处理。,注意: 选择直读
12、仪表时，要根据被测量的最小值来选择具有合适灵敏度的仪表；根据被测量的最大值来选择量程；根据测量误差或不确定度的要求和实验环境来选择适当准确度的仪表。为了减小测量的相对误差，仪表的量程要接近被测量的大小。同时还要注意仪表的工作条件是否正常，使用前指针是否指零，放置方式是否正确，以及怎样正确读取数据等。,用直读仪表直接进行测量时，可以根据仪表准确度等级来估计测量结果的误差。仪表在规定条件下使用时，测量值可能出现的最大绝对误差为,式中 为仪表的准确度等级， 为仪表的量程。,如用量程为10V，准确度等级为1级的电压表测量电压，其测量的最大绝对误差为,又如，电阻箱的绝对误差等于示值乘以等级再加上零值电阻
13、，由于电阻箱各档的等级是不同的，因此在计算时应分别计算。例如常用的ZX21型电阻箱，,其示值为360.5，零值电阻为0.02，则其绝对误差为,应该注意：仪表的准确度并不等于测量结果的准确度（即测量结果的相对误差）。测量结果的准确度与被测量的大小有关，只有仪表使用在满刻度偏转时，测量结果的准确度才等于仪表的准确度。,六、误差的定量描述,(1) 绝对误差,(2) 相对误差,引用误差又称相对额定误差是仪表相对误差的一个特例；是用来判断仪表是否合格的依据。在应用仪表进行测量时，因指示值x总会小于上限值，则实际测量的相对误差可能超过仪表的引用误差。故在选仪表时，被测量值越接近测量上限值，测量误差越小。,
14、(3)引用误差：定义为绝对误差与特定值之比。常取指示仪表的量程上限或满刻度值作为特定值，按定义,常用电表和仪器准确度级 :绝对误差限即在量程有效部分内各处的绝对误差不得超过的限值 :是指示仪表的量程上限或满刻度值。 :准确度等级大小不同，将仪表划分为7个不同的等级:0.1，0.2，0.5，1.0，1.5， 2.0，5.0等., 就是仪表满到刻度处的相对误差限。 如已知仪表的准确度级 和量程 ,则不难计算出该量程的绝对误差限,例如：250V，0.5级的电压表则绝对误差限,在量程范围内，某刻度值 处的相对误差限为：,例1 一待测电压为100V，现用300V（量程）,0.5级和100v,1.0级两块
15、电压表测量它。问哪块表的示值更准确些？,在选择仪表时要尽可能的接近仪表的满量程。,根据上式来计算相对误差限： 第一块表：,第二块表：,即第二块表的示值更准确。,七、单位制,在测量过程中必须有测量对象、测量设备、测量方法。而测量对象必须是一个作为单位的量则相应的测量结果将包括这个量值和单位以及名称。如长度的单位是m 。为了同样一个量在不同时间、不同的地点进行测量得到相同的结果，则必须采用公认的而且固定不变的单位，只有这样才有实际意义。,单位制作为一门课程从1790年开始研究，直至1954年由计量委员会才提出“国际单位制”命名的国际单位。我国于1984年2月开始推行以国际单位制为法定计量单位。即大
16、家熟悉的SI制。,一个物理量只有一个单位。如能量的单位有焦耳、卡、千卡、电子伏、马力小时等，但在国际单位制中仅有焦耳且它是一个导出单位。,由基本单位、导出单位和词头组成。10n为词头,1、SI制作为一种科学单位制的构成原则：,SI制是“一贯制”单位。 “一贯制”单位是采用了它的单位后能使物理量、数字间的关系和物理公式的形式一样。如：,选用“m/s”或“km/h”数字间关系与物理公式形式不同。 如：s=7200m ，t=3600s 则 v=2m/s 或 v=7.2km/h,若采用“km/h”则需要引入换算系数k，即:k1 在SI制中，则换算系数k=1, v=2m/s。,2、七个基本单位和两个辅助单位,基本单位：长度m，质量kg，时间s，电流A， 热力学温度K（开尔文）， 物质的量mol， 发光强度cd（坎德拉） 两个辅助单位：平面角rad（弧度）， 立体角sr（球面度） 其他常用的量都可以用基本单位导出。 如：赫兹： Hz=s
