《第1章电子测量基本知识09版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章电子测量基本知识09版（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页电子测量技术电子测量技术教师教师教师教师: : 陈科山陈科山陈科山陈科山电话电话电话电话: 51688627,: 51688627, 13681570653 13681570653Email: Email: 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页u助教老助教老师：丁猛：丁猛uu邮箱：箱：u实验室：新楼室：新楼电话：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页 授课计划授课计划第1章电子测量基本知识（2学时）第2章时域测量（示波器）（6学时）第3章模拟测量方法(电压)（4学时）第4章信号源（4学时）第5章数字测量
2、方法(频率、时间)（4学时）第6章频域测量技术（扫描仪、频谱分析仪）（2学时）第7章非电量测量技术（2学时）课程实验四项（8学时）合计（32学时）电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第4页实验项目与安排实验项目与安排u实验一：示波器原理及一：示波器原理及应用用 （1.5学学时）u实验二：二：电压表原理及表原理及应用用 （1.5学学时）u实验三：虚三：虚拟信号信号发生器生器设计 （2学学时）u实验四：基于微四：基于微处理器的理器的频率率测量量 （3学学时）u实验教教师：焦：焦风川川 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页课程考核安排课程考核安排1 1 总总成成成成绩绩
3、：平：平：平：平时时占占占占30%30%，笔，笔，笔，笔试试考考考考试试占占占占70%70%；2 2 平平平平时时成成成成绩绩包括有：包括有：包括有：包括有： 平平平平时时上上上上课课： 10%10% 平平平平时时作作作作业业： 10%10% 课课程程程程实验实验： 10%10%3考考考考试试形式：半开卷，形式：半开卷，形式：半开卷，形式：半开卷， 70% 70% 。 即即即即强调应强调应用，又关照基本知用，又关照基本知用，又关照基本知用，又关照基本知识识。 注：各班班注：各班班注：各班班注：各班班长课间长课间与我与我与我与我联联系系系系电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页调
4、课安排调课安排u由于受学校安排，本人到西安由于受学校安排，本人到西安铁路局路局进行挂行挂职锻炼半年，本科需要半年，本科需要调课，安排如下：，安排如下：u（1）本周四的）本周四的课按按课程表照上；程表照上；u（2）从第二周开始，周一和周四的）从第二周开始，周一和周四的课停上，停上，调到每周的周六下午到每周的周六下午2:006:00上上课，实验课除外；除外；u（3）实验课安排在安排在对应周的周一和周四上周的周一和周四上课，实验课的分的分组与具体与具体实验时间安排，各班班安排，各班班长与与负责实验的郭老的郭老师协调。u（4）本）本课程由我和程由我和齐红元副教授共同完成。元副教授共同完成。电子测量原理
5、电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页参考书参考书u林占江林占江林占江林占江 编编著著著著. . 电电子子子子测测量技量技量技量技术术( (第第第第2 2版版版版). ). 电电子工子工子工子工业业出版社出版社出版社出版社. 2007.4. 2007.4u秦云秦云秦云秦云 主主主主编编. . 电电子子子子测测量技量技量技量技术术. .西安西安西安西安电电子科技大子科技大子科技大子科技大学出版社学出版社学出版社学出版社. 2008.4. 2008.4u蒋蒋蒋蒋焕焕文文文文 孙续孙续 编编著著著著. . 电电子子子子测测量量量量( (第第第第3 3版版版版). ). 中国中国中国中国计计量出版
6、社量出版社量出版社量出版社. 2008.2. 2008.2电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页第第1章章 电子测量基本知识 内容提要：本章主要介绍学习本课程必备的基本知识。本章内容主要有：测量的基本概念；电子测量的内容、特点和基本方法；测量误差的来源、分类和表示方法；有效数字的概念和测量结果的处理；电子测量仪器有关知识。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页1.1 1.1 测量的基本概念测量的基本概念u1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 测测量的意量的意量的意量的意义义 日常生活中日常生活中日常生活中日常生活中处处处处离不开离不开离不开离不开测测量
7、量量量科学的科学的科学的科学的进进步和步和步和步和发发展离不开展离不开展离不开展离不开测测量，量，量，量， 离开离开离开离开测测量就不会有真正的科学。量就不会有真正的科学。量就不会有真正的科学。量就不会有真正的科学。 没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学，没有显微天文学，没有显微镜就没有细胞学，镜就没有细胞学，没有指南针就没有没有指南针就没有航海事业航海事业 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页 1.1.1 1.1.1 测量的意义测量的意义（续）（续）（续）（续）生生生生产发产发展离不开展离不开展离不开展离不开测测量量量量 农业农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就社会中
8、，需要丈量土地、衡量谷物，就社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产产生了生了生了生了长长度、面度、面度、面度、面积积、容、容、容、容积积和重量的和重量的和重量的和重量的测测量；掌握季量；掌握季量；掌握季量；掌握季节节和和和和节节候，候，候，候，出出出出现现了原始的了原始的了原始的了原始的时间测时间测量器具，并有了天文量器具，并有了天文量器具，并有了天文量器具，并有了天文测测量。量。量。量。现现代化的工代化的工代化的工代化的工业业生生生生产产中，中，中，中，处处处处离不开离不开离不开离不开测测量量量量 例如，一个大型例如，一个大型例如，一个大型例如，一个大型钢铁钢
9、铁厂需要厂需要厂需要厂需要约约2 2 2 2万个万个万个万个测测量点量点量点量点在高新技在高新技在高新技在高新技术术和国防和国防和国防和国防现现代化建代化建代化建代化建设设中中中中则则更是离不开更是离不开更是离不开更是离不开测测量量量量例如，每种新例如，每种新例如，每种新例如，每种新设计设计的的的的飞飞机，需要机，需要机，需要机，需要测试飞测试飞机高速机高速机高速机高速飞飞行中行中行中行中受气流冲受气流冲受气流冲受气流冲击击作用下的性能，通作用下的性能，通作用下的性能，通作用下的性能，通过风过风洞洞洞洞试验测试验测定机身、定机身、定机身、定机身、机翼的受力和振机翼的受力和振机翼的受力和振机翼的
10、受力和振动动分布情况，以分布情况，以分布情况，以分布情况，以验证验证和改和改和改和改进设计进设计。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义 uu1.1.1.1.狭狭狭狭义测义测量的定量的定量的定量的定义义测测量是量是量是量是为为了了了了确定被确定被确定被确定被测对测对象的量象的量象的量象的量值值而而而而进进行的行的行的行的实验过实验过程。程。程。程。在在在在测测量量量量过过程程程程中中中中，人人人人们们借借借借助助助助专专门门的的的的设设备备，把把把把被被被被测测对对象象象象直直直直接接接接或或或或间间接接接接地地地地与与与与同同同同
11、类类已已已已知知知知单单位位位位进进行行行行比比比比较较，取取取取得得得得用用用用数数数数值值和和和和单单位位位位共共共共同同同同表表表表示示示示的的的的测测量量量量结结果。果。果。果。 测量结果测量数值测量结果测量数值. .测量单位，测量单位，即：即：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页1.1.2 1.1.2 测量的基本概念测量的基本概念（续）（续）（续）（续）u测测量的内涵量的内涵量的内涵量的内涵 测测量量量量对对象象象象：被：被：被：被测测客体中的相客体中的相客体中的相客体中的相应应的量的量的量的量值值信息；信息；信息；信息；测测量目的：从被量目的：从被量目的：从被量
12、目的：从被测对测对象取得一个定量的象取得一个定量的象取得一个定量的象取得一个定量的认识认识；测测量量量量过过程程程程: : : : 通通通通过实验过实验去去去去认识对认识对象的象的象的象的过过程程程程测测量方法量方法量方法量方法：比：比：比：比较较；A.A.A.A.直接比直接比直接比直接比较较 B.B.B.B.间间接比接比接比接比较较；C.C.C.C.需要需要需要需要测测量量量量仪仪器；器；器；器；测测量量量量标标准准准准：同：同：同：同类类已知已知已知已知单单位。位。位。位。测测量量量量结结果果果果：最：最：最：最终终能表示能表示能表示能表示给测给测量主体（人）量主体（人）量主体（人）量主体
13、（人）电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义（续）（续）（续）（续）被测物体的重量等于标被测物体的重量等于标准砝码的重量准砝码的重量被被测测物物体体的的重重量量从从度度盘盘上上读读数数，因因为为，弹弹簧簧秤秤度度盘盘上上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。的刻度是事先与标准量进行比较的结果。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义（续）（续）（续）（续）u2.2.2.2.广广广广义测义测量的定量的定量的定量的定义义广广广广义义地地地地讲讲，测测量不量不量不量不仅对仅对被被被
14、被测测的物理量的物理量的物理量的物理量进进行定量的行定量的行定量的行定量的测测量，量，量，量，而且而且而且而且还还包括包括包括包括对对更广泛的被更广泛的被更广泛的被更广泛的被测对测对象象象象进进行定性、定位的行定性、定位的行定性、定位的行定性、定位的测测量。量。量。量。例如故障例如故障例如故障例如故障诊诊断、无断、无断、无断、无损损探探探探伤伤、遥感遥、遥感遥、遥感遥、遥感遥测测、矿矿藏勘探、地藏勘探、地藏勘探、地藏勘探、地震源震源震源震源测测定、定、定、定、卫卫星定位等。星定位等。星定位等。星定位等。而而而而测测量量量量结结果也不果也不果也不果也不仅仅仅仅是由量是由量是由量是由量值值和和和和
15、单单位来表征的一位来表征的一位来表征的一位来表征的一维维信信信信息，息，息，息，还还可以用二可以用二可以用二可以用二维维或多或多或多或多维维的的的的图图形、形、形、形、图图像来像来像来像来显显示被示被示被示被测对测对象的属性特征、空象的属性特征、空象的属性特征、空象的属性特征、空间间分布、拓朴分布、拓朴分布、拓朴分布、拓朴结结构等。构等。构等。构等。 广广广广义测义测量原理可以从信息量原理可以从信息量原理可以从信息量原理可以从信息获获取取取取过过程来程来程来程来说说明，包括信息明，包括信息明，包括信息明，包括信息的感知和信息的感知和信息的感知和信息的感知和信息识别识别两个两个两个两个环节环节。
16、 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素u1.1.测量的基本要素量的基本要素被被被被测对测对象、象、象、象、测测量量量量仪仪器、器、器、器、测测量技量技量技量技术术、测测量人量人量人量人员员和和和和测测量量量量环环境境境境 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第17页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）u2.2.2.2.测测量量量量过过程程程程
17、基本要素之基本要素之基本要素之基本要素之间间的互的互的互的互动动关系关系关系关系 论证阶论证阶段段段段: : : : 测测量的主体（量的主体（量的主体（量的主体（测测量人量人量人量人员员）根据）根据）根据）根据测试测试任任任任务务的要求、被的要求、被的要求、被的要求、被测测对对象的特点、属性，及象的特点、属性，及象的特点、属性，及象的特点、属性，及现现有有有有仪仪器器器器设备设备状况，状况，状况，状况，拟拟定合理定合理定合理定合理的的的的测试测试方案。方案。方案。方案。 设计阶设计阶段段段段* * * * 选择测试仪选择测试仪器，器，器，器，组组建建建建测试测试系系系系统统。* * * * 制
18、定出制定出制定出制定出测试测试策略（策略（策略（策略（测测量算法）和操作步量算法）和操作步量算法）和操作步量算法）和操作步骤骤（测试测试程序）程序）程序）程序） 实实施施施施阶阶段段段段* * * * 对仪对仪器和系器和系器和系器和系统实统实施施施施测试测试操作（操作（操作（操作（发发控制命令），按照控制命令），按照控制命令），按照控制命令），按照逻辑逻辑和和和和时时序完成序完成序完成序完成测测量量量量过过程，取得程，取得程，取得程，取得测测量数据量数据量数据量数据; ; ; ;* * * * 分析分析分析分析测测量量量量误误差并差并差并差并显显示示示示测测量出量出量出量出结结果。果。果。果。
19、 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第18页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）uu3.3.3.3.被被被被测对测对象象象象信息信息信息信息广广广广义义的的的的测测量量量量是是是是信信信信息息息息的的的的获获取取取取，信信信信息息息息反反反反映映映映了了了了事事事事物物物物的的的的运运运运动动的的的的状状状状态态及其及其及其及其变变化方式。信息又可分化方式。信息又可分化方式。信息又可分化方式。信息又可分为为自然
20、信息和社会信息两大自然信息和社会信息两大自然信息和社会信息两大自然信息和社会信息两大类类。uu4.4.4.4.测测量量量量仪仪器系器系器系器系统统量具和量具和量具和量具和仪仪器器器器测测量量量量仪仪器系器系器系器系统统包括量具、包括量具、包括量具、包括量具、测试仪测试仪器、器、器、器、测试测试系系系系统统及附件等及附件等及附件等及附件等uu5.5.5.5.测测量的主体量的主体量的主体量的主体测测量人量人量人量人员员手手手手动动：由：由：由：由测测量主体（量主体（量主体（量主体（测测量人量人量人量人员员）直接参与完成）直接参与完成）直接参与完成）直接参与完成自自自自动动：测测量量量量主主主主体体
21、体体交交交交给给智智智智能能能能设设备备（计计算算算算机机机机等等等等）完完完完成成成成，但但但但测测量量量量策略、策略、策略、策略、软软件算法、程序件算法、程序件算法、程序件算法、程序编编写需由写需由写需由写需由测测量人量人量人量人员员事先事先事先事先设计设计好。好。好。好。uu6.6.6.6.测试测试技技技技术术测测量中所采用的原理、方法和技量中所采用的原理、方法和技量中所采用的原理、方法和技量中所采用的原理、方法和技术术措施，措施，措施，措施，总总称称称称为测试为测试技技技技术术。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素
22、（续）（续）（续）（续）u7.7.7.7.测测量量量量环环境境境境uu测测量量量量环环境是指境是指境是指境是指测测量量量量过过程中人程中人程中人程中人员员、对对象和象和象和象和仪仪器系器系器系器系统统所所所所处处空空空空间间的一切物理和化学条件的的一切物理和化学条件的的一切物理和化学条件的的一切物理和化学条件的总总和。和。和。和。uu测测量量量量环环境包括温度、湿度、力境包括温度、湿度、力境包括温度、湿度、力境包括温度、湿度、力场场、电电磁磁磁磁场场、辐辐射、化学气射、化学气射、化学气射、化学气雾雾和粉和粉和粉和粉尘尘，霉菌以及有关，霉菌以及有关，霉菌以及有关，霉菌以及有关电电磁量（工作磁量（
23、工作磁量（工作磁量（工作电压电压、源阻抗、源阻抗、源阻抗、源阻抗、负负载载阻抗、地磁阻抗、地磁阻抗、地磁阻抗、地磁场场、雷、雷、雷、雷电电等）的数等）的数等）的数等）的数值值、范、范、范、范围围及其及其及其及其变变化。化。化。化。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第21页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）uu环环境境境境对测对测量的影响量的影响量的影响量的影响uuA. A. A. A. 环环境境境境对对被被被被测测对对象象象象的的的的影影影影响响响响：某某某某些些些些被被被被测测对对象象象象客客客客体体体体（如如如如器器器器件件件件、电
24、电路路路路或或或或系系系系统统）的的的的性性性性能能能能特特特特性性性性对对环环境境境境变变化化化化较较为为敏敏敏敏感感感感或或或或非非非非常常常常敏敏敏敏感感感感，因因因因此此此此，原原原原则则上上上上测测量量量量应应在在在在被被被被测测对对象象象象的的的的正正正正常常常常或或或或额额定定定定工工工工作作作作条条条条件件件件下下下下进进行。行。行。行。uuB. B. B. B. 环环境境境境对对仪仪器器器器系系系系统统的的的的影影影影响响响响：环环境境境境可可可可能能能能直直直直接接接接或或或或间间接接接接地地地地影影影影响响响响到到到到仪仪器器器器系系系系统统本本本本身身身身的的的的某某某
25、某个个个个工工工工作作作作特特特特性性性性，进进而而而而影影影影响响响响测测量量量量结结果果果果，造造造造成成成成测测量量量量误误差差差差。特特特特别别是是是是某某某某些些些些测测量量量量器器器器具具具具的的的的量量量量程程程程广广广广、频频段段段段宽宽，而而而而内内内内部部部部的的的的元元元元器器器器件件件件数数数数目目目目甚甚甚甚多多多多，且且且且对对外外外外界界界界影影影影响响响响相相相相当当当当敏敏敏敏感感感感，错错综综复复复复杂杂的影响量所的影响量所的影响量所的影响量所产产生的不良效生的不良效生的不良效生的不良效应应有有有有时时会成会成会成会成为测为测量的量的量的量的严严重重重重问题
26、问题。uuC. C. C. C. 环环境境境境对对测测量量量量人人人人员员的的的的影影影影响响响响：高高高高温温温温、严严寒寒寒寒、潮潮潮潮湿湿湿湿、闷闷气气气气、嘈嘈嘈嘈杂杂、照照照照明明明明不不不不适适适适当当当当等等等等不不不不良良良良工工工工作作作作环环境境境境，会会会会对对测测量量量量人人人人员员的的的的身身身身心心心心产产生不良影响，从而引起不同程度的人身生不良影响，从而引起不同程度的人身生不良影响，从而引起不同程度的人身生不良影响，从而引起不同程度的人身误误差乃至差差乃至差差乃至差差乃至差错错。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第22页1.1.3 1.1.3 测量的
27、基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）u应应采采采采取取取取适适适适当当当当的的的的控控控控制制制制措措措措施施施施，尽尽尽尽量量量量减减减减少少少少由由由由于于于于环环境境境境影影影影响而响而响而响而产产生的生的生的生的误误差。差。差。差。u恒温、恒湿、恒温、恒湿、恒温、恒湿、恒温、恒湿、稳压稳压和防震。和防震。和防震。和防震。u抗抗抗抗干干干干扰扰、防防防防噪噪噪噪声声声声的的的的措措措措施施施施，如如如如接接接接地地地地、屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽、隔隔隔隔离离离离、滤滤波等。波等。波等。波等。u仪仪器器器器应应能能能能尽量适尽量适尽量适尽量适应恶应恶劣劣劣劣环环境和大范境和大范境和大范境
28、和大范围变围变化化化化环环境境境境。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素（续）（续）（续）（续）u仪仪器以工作器以工作器以工作器以工作环环境条件的不同要求分境条件的不同要求分境条件的不同要求分境条件的不同要求分为为三三三三组组：I I I I组组：良良良良好好好好的的的的环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度+10+10+10+10+35+35+35+35o o o oC C C C，相相相相对对湿湿湿湿度度度度80%80%80%80%（在（在（在（在35353535o o o oC C C C上），只允上），只
29、允上），只允上），只允许许有有有有轻轻微的振微的振微的振微的振动动。IIIIIIII组组：一一一一般般般般的的的的环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度10101010+40+40+40+40o o o oC C C C，相相相相对对湿湿湿湿度度度度80%80%80%80%（在（在（在（在40404040o o o oC C C C上），允上），允上），允上），允许许一般的振一般的振一般的振一般的振动动和冲和冲和冲和冲击击。IIIIIIIIIIII组组：恶恶劣劣劣劣的的的的环环境境境境条条条条件件件件，温温温温度度度度40404040+55+55+55+55o o o oC C C C
30、，相相相相对对湿湿湿湿度度度度90%90%90%90%（在在在在35353535o o o oC C C C上上上上），允允允允许许频频繁繁繁繁的的的的搬搬搬搬动动和和和和运运运运输输中中中中受受受受到到到到较较大大大大的冲的冲的冲的冲击击和振和振和振和振动动。uI I I I组组高精度高精度高精度高精度计计量用量用量用量用仪仪器器器器uIIIIIIII组组通用通用通用通用仪仪器器器器uIIIIIIIIIIII组组野外、机野外、机野外、机野外、机载载等等等等仪仪器器器器电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第24页 1.2 电子测量的内容和特点电子测量的内容和特点电子测量：即以电子技
31、术为手段的测量。它是衡量一个国家科学技术发展的标志。内容：电能量的测量：如I、U、P等的测量；电路、元器件参数的测量：如R、L、C、Q、D等；电信号特性的测量：如f、T、波形、时间等；电路性能的测量：如放大倍数、衰减量、灵敏度等；特性曲线的测量：如幅频特性、相频特性等。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第25页特点：特点：1.测量频率范围宽；2.仪器量程宽；3.测量准确度高；4.测量速度快；5.易于实现遥测；6.易于实现测量自动化和测量仪器微机化。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第26页 1.3电子测量方法的分类电子测量方法的分类一、按测量方式分类一、按测量方式分
32、类1、直接测量：直接测量是指用已标定的仪器，直接地测量出某一待测未知量的量值的方法，例如用电压表直接测量电压。2、间接测量：测量某未知量y，必须先对与未知待测量y有确切函数关系的其他变量x（或n个变量）进行直接测量，然后再通过函数计算出待测量y，称为间接测量。如：电功率P的测量。3、组合测量：如有若干个待求量，把这些待求量用不同方式组合（或改变测量条件来获得这种不同的组合）进行测量（直接或间接），并把测量值与待求量之间的函数关系列成方程组,只要方程式的数量大于待求量的个数,可以求出各待求量的数值，这种方法叫组合测量或联立测量。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第27页二、按被测信
33、号性质分类二、按被测信号性质分类二、按被测信号性质分类二、按被测信号性质分类1、时域测量 ：测量被测量对象在不同时刻的特性，这时把被测量对象看成时间的函数；2、频域测量 ：测量被测量对象在不同频率时的特性，这时把被测量对象看成频率的函数；3、数据域测量 ：又称数字测量技术，是对数字系统逻辑特性的测量。4、随机测量 ：随机测试技术是认识含有不确定性的事物的重要手段。最普遍存在、最有用的随机信号是各类噪声。所以随机测量技术又称为噪声测试技术。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第28页 1.4 测量误差的基本概念测量误差的基本概念 1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 测量误
34、差的定义1、真值（A0）:在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。（实际中不可知）2、实际值（A）：根据测量误差的要求，用高一级或数级的标准仪器或计量器具测量所得之值。（实际应用中可代替真值）例：微安电流表相比毫安电流表就是高一级测量仪器。3、示值（X）：被测量的量值。读数：从仪器刻度盘、显示器等读数装置上直接读来的数字。例：用一电流表测量某电流值，量程选择10mA档。刻度盘指示如下图所示：其读数为：8；示值为：8mA4、标称值：被测量上标示的数值。例：电阻器的色环标示其阻值；0108电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第29页1.4.2 1.4.2 测量误差的表
35、示方法测量误差的表示方法测量误差的表示方法测量误差的表示方法 式中的真值A0是一个理想概念，无法得到，实际应用中通常用实际值A来代替真值A0。实际值也称为约定真值。测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。1绝对误差1）定义：由测量所得到的被测量值x与其真值A0之差，称为绝对误差，即特点：绝对误差既有大小，又有符号和量纲。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第30页2 2 2 2）修正值）修正值）修正值）修正值 与绝对误差的绝对值大小相等，但符号相反的量值，称为修正值，用C表示为C=Ax=x 测量仪器的修正值可以通过上一级标准的检定给出，修正值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式
36、。在日常测量中，利用其仪器的修正值C和该已检仪器的示值，可求得被测量的实际值 A=xC。例：某台电流表的修正值由以下表格给出，求示值分别为0.4mA和0.8mA时的实际值各为多少？X/mA0.02-0.04C/mA00.40.8解：A1=X1+C1=0.4+0.02=0.42mA;A2=X2+C2=0.8-0.04=0.76mA电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第31页2 2、相、相、相、相对误对误差差差差意意意意义义：相：相：相：相对误对误差可以更准确地差可以更准确地差可以更准确地差可以更准确地说说明明明明测测量的准确度。量的准确度。量的准确度。量的准确度。例：例：例：例：测测
37、量两个量两个量两个量两个频频率率率率值值：f f 1=1000Hz1=1000Hz，f f 2=100000Hz,2=100000Hz,得得得得绝对误绝对误差分差分差分差分别为别为 f f 1 1 =1 =1HzHz， f f 2=10Hz2=10Hz，问问那次那次那次那次测测量的准确度更高？量的准确度更高？量的准确度更高？量的准确度更高？解：比解：比解：比解：比较绝对误较绝对误差可得：差可得：差可得：差可得： f f 1 1 f f 2 2，第一次，第一次，第一次，第一次测测量量量量误误差差差差较较小；小；小；小； 但：但：但：但：可可可可见见：第二次的：第二次的：第二次的：第二次的误误差与
38、差与差与差与实际值实际值相比所占比例比第一次的小，第二相比所占比例比第一次的小，第二相比所占比例比第一次的小，第二相比所占比例比第一次的小，第二 次的次的次的次的测测量准确度高些。量准确度高些。量准确度高些。量准确度高些。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第32页绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差，用表示。分类：1)相对真误差:特点：只有大小和符号，没有单位。真值是不能确切得到的，通常用实际值A代替真值来表示相对误差2)实际相对误差误差较小、要求不太严格的场合，也可以用测量值X代替实际值A3)示值相对误差电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第33页实际中，也常用
39、测量仪器在一个量程范围内出现的最大绝对误差xm与该量程的满刻度值（该量程的上限值与下限值之差）Xm之比来表示的相对误差。4）满度相对误差（引用相对误差）由上式可知，通过满度误差实际上给出了仪表各量程内绝对误差的最大值。电工仪表就是按引用误差m之值进行分级的。我国电工仪表共分七级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5及5.0。如果仪表为S级，则说明该仪表的最大引用误差不超过S%。因此，在使用这类仪表测量时，应选择适当的量程，使示值尽可能接近于满度值，指针最好能偏转在不小于满度值2/3以上的区域。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第34页5 5）相）相）相）相对误对误差的差
40、的差的差的对对数表达形式数表达形式数表达形式数表达形式电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第35页例例1： 鉴鉴定一个定一个定一个定一个1.51.5及及及及100mA100mA的的的的电电流表，流表，流表，流表，发现发现在在在在50mA50mA处处的的的的误误差最大，差最大，差最大，差最大，为为1.4mA,1.4mA,其它刻度其它刻度其它刻度其它刻度处处的的的的误误差均小于差均小于差均小于差均小于1.4mA,1.4mA,问这块电问这块电流表是否合格？流表是否合格？流表是否合格？流表是否合格？解：解：解：解：所以：该电流表合格。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第36页
41、例例2：某待测电流约为100mA，现有0.5级量程为400mA和1.5级量程为100mA的两个电流表，问用哪一个电流表测量较好？解：用400mA、0.5级电流表，可求得测量的最大误差和相对误差为:用100mA、1.5级电流表，可求得测量的最大误差和相对误差为:可见.应选1.5级100mA电流表。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第37页1.4.3 1.4.3 测量误差的来源测量误差的来源测量误差的来源测量误差的来源1、仪器误差：由于测量仪器及其附件的设计、制造、检定等不完善，以及仪器使用过程中老化、磨损、疲劳等因素而使仪器带有的误差。2、影响误差：由于各种环境因素（温度、湿度、振
42、动、电源电压、电磁场等）与测量要求的条件不一致而引起的误差。3、理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方法不合理而造成的误差。4、人身误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第38页1.4.4 1.4.4 测量误差的分类测量误差的分类测量误差的分类测量误差的分类 1、系统误差：系统误差的定义：在同一测量条件下，多次测量重复同一量时，测量误差的绝对值和符号都保持不变，或在测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。2、随机误差
43、：随机误差的定义：在同一测量条件下（指在测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同的条件下），多次重复测量同一量值时（等精度测量），每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。3、粗大误差：粗大误差是一种显然与实际值不符的误差，又称疏失误差。含有粗差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第39页 1.5 1.5 测量结果的表示及有效数字测量结果的表示及有效数字测量结果的表示及有效数字测量结果的表示及有效数字一、 测量结果的表示测量结果表示为：一定的数值和相应的计量单位。例：40KV、465KHz等。二、 有
44、效数字和有效数字位1、定义：对于包含的误差不大于末位单位数字的一半的数，从它最左端一位非零数字起，到最末一位所有数字都称为有效数字。2、知识点：1）可以从有效数字的位数估计出测量误差，一般规定误差不超过有效数字末位单位的一半。2）“0”在最左面为非有效数字：3）有效数字不能因选用单位的变化而变化。例：0.1030A表示含有误差：0.0001/2=0.00005A；有效数字位：1、0、3、0(最左端的0非有效数字)；用mA单位表示：103.0mA;而不是103mA,末位的0不能去掉。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第40页若保留N位有效数字，N位以后的数字，若大于保留数字末位单位
45、的一半，则舍去的同时第N位加1；若小于保留数字末位单位的一半，则舍去的同时第N位不变；若等于保留数字末位单位的一半，如第N位原为奇数则加1变为偶数，原为偶数不变。即：1）小于5舍去，末位不变；2）大于5进1，在末位增1；3）等于5时，取偶数，则当末位是偶数，末位不变；末位是奇数，在末位增1。例1：将下列数据舍入保留三位有效数字：16.4316.4(0.030.1/2=0.05,舍去且往前位增1)16.3516.4(0.05=0.1/2,3为奇数，舍去且往前位增1)16.4516.4(0.05=0.1/2,4为偶数，舍去)16.450116.5(0.05010.1/2=0.05,舍去且往前位增1
46、)38050(50=100/2,0为偶数，舍去)三、数字的舍入规则三、数字的舍入规则三、数字的舍入规则三、数字的舍入规则电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第41页四、数字近似运算规则四、数字近似运算规则四、数字近似运算规则四、数字近似运算规则原则上取决于各数中准确度最差保留的位数的那一项。1、加减规则：以小数点后位数最少的为准（各项无小数点则以有效位数最少者为准），其余各数可多取一位。2、乘除规则：以有效数字位数最少的数为准，其余参与运算的数字及结果中的有效数字位数与之相等或多保留一位有效数字。例2：进行下列运算：1）2）电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第42页 u
