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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材第第3 3章章 测量基础知识测量基础知识在在测量量实实训训中中，由由于于采采用用测量量仪表表的的不不同同以以及及测量量结果如何取得等，就形成了不同的果如何取得等，就形成了不同的测量方法量方法。选选择择合合适适的的测测量量方方法法是是测测量量的的关关键键；选选择择合合适适的数据表达方式是测量结果描述的关键。的数据表达方式是测量结果描述的关键。普通高等教育“十一五”国家级规划教材了了解解电电路路测测量量和和误误差差处处理理的的基基本本方方法法，掌掌握握数数据据处理与图表绘制方法。处理与图表绘制方法。1.1.实训目的实训目的普通高等教育“十一五”国家级规划教材1）
2、测量误差。测量误差。2）测量误差的处理。测量误差的处理。3）数据处理与图表绘制。数据处理与图表绘制。2. 2. 实训内容实训内容普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.1 3.1 测量误差测量误差 1.1.真值（真值（ ） 真真值值是是表表征征物物理理量量与与给给定定量量的的量量值值，它它是是客客观观存存在在的的，也也是是不不能能完完全全确确定定的的，只只能能随随着着测测量量技技术术的的提提高高，使使其其测测量量值值越越来来越越逼逼近近真真值值。由由于于真真值值的的不不可可确确定定性性，在在实实际际的的测测量量和和计计量量工工作作中中，经经常常使使用用“约约定定真真值值”和和“相相对对真真值值
3、”的概念，即通常用标准计量器具所测得的数值代替真值。的概念，即通常用标准计量器具所测得的数值代替真值。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2.2.测量值（测量值（ ）由测量器具测出的量值称为测量值，也称示值。由测量器具测出的量值称为测量值，也称示值。 3.3.仪表满刻度值（仪表满刻度值（ ）仪表指针满偏时的刻度值，一般对应量程值。仪表指针满偏时的刻度值，一般对应量程值。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 4. 4. 绝对误差（绝对误差（ ） 测量值与真值之间的差值。绝对误差表示为：测量值与真值之间的差值。绝对误差表示为： 可见具有大小、可见具有大小、正负正负和单位的数值，它的大小和单位的数
4、值，它的大小和符号分别表示测量值偏离真值的程度和方向。和符号分别表示测量值偏离真值的程度和方向。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 5. 5. 修正值（修正值（ ） 修修正正值值是是指指绝绝对对值值与与绝绝对对误误差差相相等等，而而符符号号相相反反的的值值，通常用通常用C C表示，即表示，即 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 6.6.相对误差（相对误差（ ）（1 1）实际相对误差：）实际相对误差：（2 2）示值相对误差：）示值相对误差：普通高等教育“十一五”国家级规划教材一一般般电电工工仪仪表表的的基基本本误误差差通通常常用用 来来表表示示准准确确度度等等级级，即，即 我国的仪表按其准确
5、度等级，共分为我国的仪表按其准确度等级，共分为0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、5.05.0等七个等级。等七个等级。（3 3）引用误差：）引用误差：（4 4）最大引用误差：）最大引用误差：普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.2 3.2 测测量量误误差差处处理理 测测量量误误差差虽虽然然是是不不可可避避免免的的，但但可可以以采采用用某某些些措措施施来减少误差。来减少误差。 1.1.测量仪表测量仪表 1 1）对测量仪表要经常进行校正；）对测量仪表要经常进行校正； 2 2）尽可能选择小量程进行测量；）尽可能选择小量程进行测量； 3 3）考虑仪表内
6、阻和稳压源内阻对测量值的影响；）考虑仪表内阻和稳压源内阻对测量值的影响； 4 4）测量仪表放置方法和位置要正确。）测量仪表放置方法和位置要正确。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2.2.测量线路与测量方法测量线路与测量方法 1 1）选择选择合适的合适的测测量量线线路路； 2 2）采用特殊的测量方法；）采用特殊的测量方法； 3 3）多次测量求平均值可以减少偶然误差的影响。）多次测量求平均值可以减少偶然误差的影响。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 测量数据通常采用数字和图形两种形式来表示。测量数据通常采用数字和图形两种形式来表示。 1. 1. 数据处理数据处理 测测量量数数据据通通常常由由
7、准准确确数数字字和和欠欠准准数数字字两两部部分分组组成成。通通常常得得到到的的测测量量数数据据和和测测量量结结果果均均为为近近似似数数，为为了了使使测测量量结结果表示统一，计算简便，要进行舍入处理。果表示统一，计算简便，要进行舍入处理。 舍入规则如下：舍入规则如下： 小于小于5 5，舍去；，舍去；大于大于5 5，进，进1 1；等于等于5 5，采用偶数法则。，采用偶数法则。3.3 3.3 数据数据处处理与理与图图表表绘绘制制普通高等教育“十一五”国家级规划教材 例如，将下列数据舍入到小数点后第二位。例如，将下列数据舍入到小数点后第二位。29.821229.8229.821229.82（舍去）（舍
8、去）23.528923.5323.528923.53（进（进1 1）18.235518.2418.235518.24（3 3为奇数，进为奇数，进1 1）18.245518.2418.245518.24（4 4为偶数，不变）为偶数，不变）普通高等教育“十一五”国家级规划教材 l l舍入时要一步到位，不能逐位舍入。舍入时要一步到位，不能逐位舍入。22.294822.2948（保保留留小小数数点点后后第第二二位位）22.29522.30 22.29522.30 （错误）（错误）22.294822.2948（ 保保 留留 小小 数数 点点 后后 第第 二二 位位 ） 22.29 22.29 （正确）（
9、正确）普通高等教育“十一五”国家级规划教材 2. 2. 有效数字的运算规则有效数字的运算规则 近近似似数数从从左左边边第第一一个个非非零零数数到到最最末末一一位位数数字字为为止止的的全全部部数数字字，称称为为有有效效数数字字。有有效效数数字字跟跟数数据据的的准准确确度度密密切相关。例如切相关。例如3.143.143.1403.140两两者者在在数数值值大大小小上上是是相相等等的的，但但由由于于有有效效位位数数的的不不同，代表的测量精度是相差很大。同，代表的测量精度是相差很大。3.14 3.14 （三位有效数字，绝对误差（三位有效数字，绝对误差0.0050.005）3.140 3.140 （四位
10、有效数字，绝对误差（四位有效数字，绝对误差0.00050.0005）普通高等教育“十一五”国家级规划教材 3.3.图形处理图形处理 在在分分析析两两个个或或多多个个电电量量之之间间的的关关系系时时，用用曲曲线线表表示示比比用数字表示更加形象直观。曲线绘制的方法：用数字表示更加形象直观。曲线绘制的方法： （1 1）坐标和图纸的选择）坐标和图纸的选择 首首先先应应根根据据被被测测量量选选择择合合适适坐坐标标，然然后后根根据据所所选选坐坐标标系确定图纸和比例尺。系确定图纸和比例尺。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （2 2）测量数据的图解法分析）测量数据的图解法分析 测测量量的的目目的的往往往往
11、不不只只是是单单纯纯地地获获得得某某个个量量值值，而而是是找找出出某某两两个个量量x x和和y y（或或更更多多个个量量）之之间间的的函函数数关关系系，例例如如测测量元件的伏安特性曲线。量元件的伏安特性曲线。对对于于这这种种要要求求确确定定函函数数关关系系的的测测量量，一一般般都都需需要要根根据据测测量量数数据据来来绘绘制制实实验验曲曲线线，称称为为测测量量数数据据图图解解法法，并并对对该该曲线进行定量分析。曲线进行定量分析。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 （3 3）绘制实验曲线的具体方法）绘制实验曲线的具体方法 整理实验数据，并将数据列表。整理实验数据，并将数据列表。 选选择择合合适适
12、的的x x轴轴测测试试点点，应应使使各各数数据据点点大大体体上上沿沿曲曲线线均均匀匀分分布布。对对于于分分布布不不均均的的数数据据，可可通通过过变变换换方方法法解解决决。在在曲曲线线出出现现数数据据拐拐点点之之处处，应应增增加加x x轴轴的的测测量量点点，以以便便更更确确切地显示曲线的变化细节。切地显示曲线的变化细节。 通通常常在在测测试试数数据据之之前前，进进行行预预测测，如如二二极极管管伏伏安安特特性性测测试试，以以便便掌掌握握实实验验数数据据的的详详细细分分布布和和数数据据拐拐点点，做做到到心心中有数。中有数。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 在在适适当当的的坐坐标标系系上上标标出出
13、数数据据点点。当当把把多多种种数数据据绘绘制制在同一图上进行比较时，最好采用不同的标记表示。在同一图上进行比较时，最好采用不同的标记表示。 纵纵、横横坐坐标标比比例例尺尺不不必必相相同同，也也不不一一定定从从坐坐标标原原点点（零零值值点点）开开始始。坐坐标标比比例例尺尺的的选选择择，应应以以便便于于读读数数和和分分析为原则。析为原则。 注注意意曲曲线线的的重重要要细细节节。在在极极值值附附近近，应应尽尽可可能能测测出出真真正正的的极极值值，为为此此，测测点点需需更更细细密密，否否则则可可能能得得不不到到正正确确的结果。的结果。普通高等教育“十一五”国家级规划教材图图3-1 3-1 最大功率传输
14、曲线最大功率传输曲线 在最大功率传输在最大功率传输的实验中，假定虚线的实验中，假定虚线是正确的曲线。由于是正确的曲线。由于选择的测试点间隔较选择的测试点间隔较大（大（ACAC两点），则描两点），则描绘出来的曲线就是实绘出来的曲线就是实线部分，曲线的最高线部分，曲线的最高点变成了点变成了A A，这就影响这就影响了测量准确度，所以了测量准确度，所以应该在应该在ACAC之间多取几之间多取几个测量点。个测量点。普通高等教育“十一五”国家级规划教材 做做出出拟拟合合曲曲线线。测测量量数数据据是是一一些些离离散散点点，一一般般不不应应把把各各数数据据点点直直接接连连成成一一条条波波动动的的折折线线，也也不不应应做做出出一一条条弯弯曲曲甚甚多多的的曲曲线线通通过过数数据据点点。而而应应该该运运用用有有关关的的误误差差理理论论，做做出出一一条条尽尽可可能能靠靠近近各各数数据据点点），而而又又比较平滑的拟合曲线。比较平滑的拟合曲线。普通高等教育“十一五”国家级规划教材1-3实训项目完实训项目完机械工业出版社印制机械工业出版社印制
