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1、电子测量与仪器复习提纲（20125）第1章 绪论、真值、约定真值、实际值、示值（详见P1-2）真值：某量在所处的条件下被完美地确定或严格定义的量值；约定真值：为约定目的而取的可以代替真值的量值。实际值：满足规定精确度的用来代替真值的量值。示值：对于测量仪器，是指示值或记录值；对于标准器具是标称值或名义值；对于供给量仪器是设置值或标称值。、电子测量包含的内容（见P2）电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、电功率等）；电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪声及逻辑状态等）；电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件的参数等）；导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；特性曲线的显示（幅频特性、
2、相频特性及器件特性等）。、电子测量仪器的分类（见P4）按使用范围分为专用仪器和通用仪器，其中通用仪器按功能又可分为以下几种：（1）信号发生器；（2）信号分析仪；（3）频率、时间及相位测量仪器；（4）网络特性测量仪；（5）电子元器件测试仪；（6）电波特性测试仪；（7）辅助仪器。测量仪器的分类方法不止一种，还有比如：按显示方式分为模拟式和数字式等。、电子测量方法按测量性质分类（见P6）时域测量；频域测量；数据域测量；随机量测量。、计量的特点，计量基准的划分和用途（详见P8-9）计量的特点：统一性、准确性、法制性；测量基准划分和用途：（1）国家基准（主基准）：用来复现和保存的计量单位，不轻易使用，只
3、用于对副基准、工作基准的定度或校准，不直接用于日常计量；（2）副基准：主要是为了维护主基准而设计的，一般亦不用于日常计量；（3）工作基准：用以检定计量标准的计量器具，设立工作基准的目的是不使国家基准由于使用频繁而丧失其应有的精确度或遭到破坏；（4）作证基准：计量特性相当于主基准，主要是用以验证主基准的计量特性，必要时代替主基准工作。第2章：测量误差分析和数据处理 重点：误差理论与误差计算，测量数据处理。误差的概念一、 误差的基本概念和定义；误差的来源、分类及各种误差的特性。测量误差概念及定义：在实际测量过程中，人没对于客观事物认识的局限性，测量工具不准确，测量手段不完善，受环境影响或测量工作中
4、的疏忽等，都会使测量结果与被测量的真值在数值上存在差异，这个差异称为测量误差。（P12）1、按误差表示方法分为：绝对误差、修正值、相对误差、实际相对误差、示值相对误差（P13-14题设可出填空题）（1）绝对误差：x=x-A0；（2）修正值（校正值）：C=-x=A-x；（3）相对误差：0=（x/A0）*100%（4）实际相对误差、示值相对误差：与相对误差的区别仅仅在分母，母为分别为实际值A和示值x。注意他们之间的区别和联系。2、仪器误差的表示方法。（详见P16）工作误差、影响误差，满度相对误差(电工仪表的等级含义)意义。（见P17）表示方法：（1）工作误差：额定工作条件下测定的一起误差极限；（2
5、）固有误差：是当仪器的各种影响量与影响特性处于基准条件时，仪器所具有的误差；（3）影响误差：是当一个影响量在其额定使用范围内（或一个影响特性在其有效范围内）取任一值，而其他影响量和影响特性均处于基准条件下所测得的误差；（4）稳定误差：是仪器的标称值在其他影响量及影响特性保持恒定的情况下，于规定时间内所产生的误差极限。关于满度相对误差：是绝对误差与测量范围上限值或量程满度值xm的比值m=（|xm|/xm）*100%电工仪表上等级含义就是指满度相对误差，即等级加上百分号就是满度相对误差。3、如何合理的选择指针式仪表、数字式仪表的量程,使测量误差较小。（P18）有出简答题的可能性：当仪器仪表的准确度
6、给定时，示值愈接近满度值，示值的准确度愈高。当使用一般电压或电流表时，应尽可能使指针偏转位置在靠近满度值的1/3区域内（偏转大于2/3以上为佳）。反之，在选择仪表量程时，应该使其满度值尽量接近被测量的值，至少不应比被测量的值大得太多，最终目标是使满度误差的影响最小。测量误差的分析1、误差来源（P18-19）（1）仪器误差：仪器仪表本身及其附件所引入的误差；（2）影响误差：由于各种环境因素与要求的条件不一致所造成的误差（要与仪器误差的表示法中的影响误差区分）；（3）方法误差和理论误差：由于测量方法不合理所造成的误差称为方法误差；（4）人身误差：由于测量者的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯或缺乏责任心
7、等因素引起的误差。2、按误差性质分为：随机误差、 系统误差、疏失误差。系统误差、随机误差、疏失误差的特点和产生的主要原因。（1）系统误差：在相同条件下，多次测量同一个量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差。特点是测量条件一经确定，误差就为一确切的数值。产生原因有：（详见P19）测量仪器设计原理及制作上的缺陷；测量时的实际温度、湿度及电源电压等环境条件与仪器要求的条件不一致等；采用近似的测量方法或近似的计算公式等；测量人员估计读数时，喜欢偏于某一方向或有滞后倾向等原因所引起的误差。（2）随机误差（偶然误差）：在相同条件下，多次测量同一个量值时，误差的绝对值和符号
8、均以不可预定方式变化的误差。随机误差多服从正态分布，特点是波动有界性、对称性。产生原因有：（P20）测量仪器中零部件配合的不稳定或有摩擦，仪器内部器件产生噪声等；温度及电源电压的频繁波动，电磁场干扰，地基振动等；测量人员感觉器官的无规则变化，读书不稳定等原因所引起的误差均可造成随机误差，使测量值上下起伏。（3）疏失误差（粗大误差）：在一定的测量条件下，测量值明显地偏离实际值所形成的误差。特点是疏失误差导致坏值出现，应剔除不用。产生原因：（P20）一般情况下，他不是仪器本身固有的，主要是测量过程中由于疏忽而造成的；由于测量条件的突然变化，如电源电压、机械冲击等引起仪器示值的改变。3、随机误差的特
9、点；用数理统计方法可以减小对测量结果的影响。算术平均值和标准差估计值的计算。特点见上2中的（2）随机误差（有界性、对称性）。算术平均值：标准差估计值（贝塞尔公式）：4、系统误差的特征。特点见上2中的（1）系统误差（测量条件一经确定，误差就为一确切的数值）。二、随机误差、系统误差和疏失误差的判断和处理方法。（P19-21）划分方法是相对的，并可以相互转化。较大的系统误差或随机误差也可以视为疏失误差。系统误差与随机误差之间也不存在严格的界限。判断依据主要根据它们各自的特点，结合实际情况界定。对于疏失误差的测量值，一经确认后，应当首先予以剔除；对于随机误差采用统计学求平均值的方法来消弱它的影响；系统
10、误差难以发现，是测量中的最大危险，需要在测量工作之前或在测量工作过程中采取一定的技术措施来减少它的影响。（本题答案仅供参考）5、减小系统误差的方法，零示法，替代法，微差法。（P32-34）（1）从产生系统误差的根源上采取措施。如测量方法及原理正确，仪器准确度满足，应用范围满足，使用条件和方法满足，仪器摆放位置正确，工作环境合适，测量人员技术水平符合要求；（2）用修正法减少系统误差。预先将测量仪器的系统误差检定出来，整理出误差表格或误差曲线，作为修正值，与测量值相加，即可得到基本上不包含系统误差的结果；（3）减少恒值误差的技术措施。示零法、替代法、微差法。示零法：将被测量与已知标准量相比较，当二
11、者的效应互相抵消时，指零仪器示值为0，达到平衡，这时已知量的数值就是被测量的数值，如电位差计；替代法：用已知标准量替代被测量，通过改变已知量使两次的指示值相同，则可根据已知标准量的数值得到被测量；微差法：将被测量x与已知量B比较，只要求二者接近，而不必完全抵消，其差值可由小量程仪表读出或指示。6、测量结果的评定方法，准确度、精密度、精确度。（P21-22）通常用准确度、精密度和精确度来评定测量结果，它们的意义如下：（1）准确度：是指测量值与真值的接近程度。反映系统误差的影响，系统误差小则准确度高；（2）精密度：是指测量值重复一致的程度。说明测量过程中，在相同的条件下用同一方法对某一量进行重复测
12、量时，所测得的数值相互之间接近的程度。数值愈接近，精密度愈高。（3）精确度：它反映系统误差和随机误差综合的影响程度。7、置信概率与标准差的关系。不确定度与坏值的剔除准则（3准则）。置信概率与标准差都是用来衡量测量结果的置信问题。（具体关系不清楚，阅P34-37）不确定度与坏值的剔除准则（3准则）即拉依达准则：如果出现大于3的误差，可以认为是坏值。三、等精度测量结果的计算。8、测量数据的处理：有效数字、0.5误差原则，等精度测量结果的处理步骤。曲线修匀方法（不要求）。数据的舍入规则，小于5舍，大于5入，等于5时采取偶数的法则。（偶数法则即看次末尾，若为奇数，等于5的末尾进位；若为偶数，不进位）等
13、精度测量结果处理步骤如下（P40-43）：用修正值等方法，减少恒值系统误差的影响；求算术平均值；求剩余误差；求标准差的估计值；判断疏失误差，剔除坏值（=3）；重复剩下样本的算术平均值、剩余误差和标准差估计值，再次判断至无坏值；判断系统有无变值系统误差（利用马利科夫判据和阿赫判据）；求算术平均值的标准差估计值；求算术平均值的不确定度；给出测量结果的表达式。9、测量误差的合成与分配（不要求）。10、测量过程有哪几个阶段？各阶段完成什么工作？（P59）（1）准备阶段：主要是选择测量方法及仪器仪表；（2）测量阶段：注意测量的准确度、精密度、测量速度及正确记录等；（3）数据处理阶段：将测量数据进行整理，
14、给出正确的测量结果，绘制表格、曲线，做出分析和结论。11、标准仪器的容许误差限如何确定？（不要求）求习题2.14完整答案第3章 模拟测量方法 1、交流电压表征和测量方法，峰值、平均值、有效值、波形系数、波峰系数定义。（P63-64）交流电压可以用峰值、平均值、有效值、波形系数及波峰系数来表征；交流电压的测量方法主要是用检波器吧交流电压转换为直流电压，然后再接到直流电压表进行测量，根据检波特性不同，有峰值检波、平均值检波和有效值检波。峰值UP：交变电压在所观察的时间或一个周期内所能达到的最大值；平均值：平均值在数学上的定义为对周期信号而言，T为信号的周期。从交流电压的测量观点来看，是指检波后的平
15、均值，不加说明时，通常指全波平均值，即：；有效值U：一个交流电压和一个直流电压分别加在同一电阻上，若他们产生的热量相等，则交流电压的有效值U等于该直流电压，可表示为：当不特别指明时，交流电压的量值均指有效值；波形系数KF：KF=U/电压的有效值与其平均值之比；波峰系数KP：KP=UP/U电压的峰值与其有效值之比。2、平均值检波电压表的定度系数，特点、典型规则波形测量结果的波形换算方法。定度系数K满足关系式：U=K；利用平均值表测量非正弦波形电压时，其示值一般没有直接意义，只有吧示值经过换算后，才能得出被测电压的有效值。特点：（P69）可测交、直流电压，电压表均为线性指示，便于测读。电压极性由发光二极管指示；量程范围宽，交、直流电压分为0.1V,1V,10V,100V和500V共5档，准确度均优于2%；采用双运放集成电路块SF747，不仅简化了电路，而且具有很高的输入阻抗，使测量的准确度大为提高；具有输入保护，保证集成块正常工作；用电省，体积小。首先按“平均值相等，示值也相等”的原则将示值折算成被测电压的平均值，再用波形系数KF求出
