第1章_电子测量与仪器基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,1,章 电子测量与仪器基础知识,1.1,测量及其意义,1.2,电子测量的意义和特点,1.3,电子测量方法的分类,1.4,测量误差的基本概念,1.5,测量结果的表示及有效数字,1.6,电子测量仪器的基本知识,教学导航,教,知识重点,1.,电子测量的内容。,2.,电子测量方法的分类。,3.,测量误差的表示方法、来源及分类。,4.,测量结果的表示。,5.,电子测量仪器的分类及误差。,知识难点,1.,测量误差的表示方法。,2.,测量结果的表示。,3.,有效数字的处理。,推荐教学方式,1.,从测量误差的实际应用入手，通过对应用的分析，加深对测量误差的感性认识。,2.,另举一实例，进行案例分析，介绍测量误差，巩固理论知识，将理论与实际结合起来，同时拓展学生知识面。,建议学时,4,学时,学,推荐学习方法,1.,本章注重对概念、各种测量仪器分类、误差等的理解。,2.,通过案例，掌握测量误差，并对它进行实际应用。,3.,查有关资料，加深理解，拓展知识面。,必须掌握的,理论知识,1.,测量误差的表示方法、来源及分类。,2.,测量结果的表示。,必须掌握的技能,能够熟练认识各种测量仪器并能正确表示测量结果。,1.1,测量及其意义,测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。在这种认识过程中，人们依据一定的理论，借助于专门的设备，通过实验的方法求出被测量的量值或确定一些量值的依从关系。,测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号）和相应的单位名称。没有单位的量值是没有物理意义的。,测量是一种比较过程，把被测量与同种类的单位量通过一定的测量方法进行比较，以确定被测量是该单位的若干倍。被测量的数值与所选单位成反比。,1.2,电子测量的意义和特点,电子测量涉及极宽频率范围内所有电量、磁量以及各种非电量的测量。目前，电子测量不仅因为其应用广泛而成为现代科学技术中不可缺少的手段，同时也是一门发展迅速、对现代科学技术的发展起着重大推动作用的独立学科。从某种意义上说，近代科学技术的水平是由电子测量的水平来保证和体现的。电子测量的水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。,1,、电子测量的意义,2,、电子测量的内容,1,）、电能量的测量，如电流、电压、功率等的测量。,2,）、电路、元器件参数的测量，电阻、电感、电容、阻抗的品质因数、电子器件参数等的测量。,3,）、电信号特性的测量，如频率、波形、周期、时间、相位、谐波失真度、调幅度及逻辑状态等的测量。,4,）、电路性能的测量，如放大倍数、衰减量、灵敏度、通频带、噪声指数等的测量。,5,）、特性曲线的显示，如幅频特性、器件特性等的显示。,3,、电子测量的特点,1,）、测量频率范围宽,2,）、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,1.3,电子测量方法的分类,1,、按测量方式分类,1,）、直接测量,2,）、间接测量,3,）、组合测量,2,、按被测信号的性质分类,1,）、时域测量,2,）、频域测量,3,）、数据域测量,4,）、随机测量,3,、选择测量方法的原则,根据被测量本身的特性、所需要的精确程度、环境条件及所具有的测量设备等因素，综合考虑，选择合适的测量方法。只有选择正确的测量方法，才能使测量得到精确的测量结果；否则，可能会出现下列问题：,1.,出错误的测量数据，测量结果不能信赖。,2.,坏测量仪器、仪表或被测设备、元器件。,在选择测量方法时，如果必要，还要制订正确的测量方案。,1.4,测量误差的基本概念,1,、测量误差的表示方法,测量误差有两种表示方法：绝对误差和相对误差。,1,）、绝对误差,（,1,）定义：由测量所得到的被测量值,x,与其真值之差，称为绝对误差，即,(2.1),式中，为绝对误差。,由于测量结果,x,总含有误差，,x,可能比大，亦可能比小，因此既有大小，又有正、负。其量纲和测量值相同。,【,例,1-1】,两个电压的实际值分别为,U1A=100V,，,U2A=10V,；测量值分别为,U1x=98V,，,U2x=9V,。求两次测量的绝对误差和相对误差。,解：,U1=U1xU1A=98100=-2V,U2=U2xU2A=910=-1V,|U1|,|U2|,，两者的相对误差分别为,，说明,U2,的测量准确度低于,U1,。,【例1-2】被测电压的实际值在,10V,左右，现有,150V,、,0.5,级和,15V,、,1.5,级两块电压表，问选用哪块表更为合适？,解：若使用,150V,、,0.5,级电压表它的最大绝对误差为：,若表头的示值为,10V,，则测量的相对误差 为,同理，用,15V,、,1.5,级电压表测量，则相对误差 为：,显然，应选用,15V,、,1.5,级电压表。,说明：由此可见，在测量中，应根据被测量的大小，合理选择仪表量程，并兼顾准确度等级，而不能片面追求仪表的级别,1,、测量误差的表示方法,（,2,）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。,（,2.3,）,对测量仪器进行定期检查时，用标准仪器与受检仪器相对比，以表格、曲线或公式的形式给出受检仪器的修正值。在日常测量中，使用该受检仪器测量所得到的结果应加上修正值，以求得被测量的实际值，即,（,2.4,）,1,、测量误差的表示方法,2,）相对误差,绝对误差虽然可以说明测量结果偏离实际值的情况，但不能确切反映测量的准确程度，不便于看出对整个测量结果的影响。因此，除绝对误差外，还有相对误差。,绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差（或称相对真误差），用表示,（,2.5,）,2,、测量误差的来源,1,）、仪器误差,2,）、理论误差和方法误差,3,）、影响误差,4),、人身误差,3,、测量误差的分类,1,）、系统误差,2,）、随机误差,3,）、疏失误差,1.5,测量结果的表示及有效数字,1,、测量结果的表示,测量结果的数字式表示：它包括一定的数值（绝对值的大小及符号）和相应的计量单位。例如,7.1V,、,465kHz,等。,有时为了说明测量结果的可信度，在表示测量结果时，还要同时注明其测量误差值或范围。例如（,4.320.01,）,V,，（,4651,）,kHz,等。,2,、有效数字及有效数字位,有效数字：指从最左面一位非零数字算起，到含有误差的那位存疑数字为止的所有数字。,有效数字位数的确定应掌握以下几方面的内容：,有效数字位与测量误差的关系，原则上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。例如,1.00A,，则测量误差不超过,0.005A,。,2,、有效数字及有效数字位,“0”,在最左面为非有效数字。例如,0.03k,，两个零均为非有效数字。“,0”,在最右面或两非零数字之间均为有效数字，不得在数据的右面随意加“,0”,。,有效数字不能因选用的单位变化而改变。如测量结果为,2.0A,，它的有效数字为二位。如改用,mA,做单位，将,2.0A,改写成,2000mA,，则有效数字变成四位，是错误的，应改写成 ，此时它的有效数字仍为二位。,3,、数字的舍入规则,超过保留位数的有效数字，应予删略。删略的原则如下：,（,1,）四舍六入。,（,2,）若大于保留数字末位数为“,5”,时,如“,5”,后为非,0,数，则“入”,如“,5”,后为,0,则“求偶数法则”，,即是原为奇数则加,1,变为偶数，原为偶数不变。,【,例,1-3】,将下列数字保留三位有效数字。,解：,25.53425.5 33.46133.5,68.4500168.4 43.3543.4,53.4553.4 9000009.00105,由上述可见，经过数字舍入后，末位是欠准数字（或叫存疑数字），末位以前的数字为准确数字，末位欠准的程度不超过该位单位的一半。,4,、有效数字的运算,加、减运算，有效数字的取舍以小数点后有效数字位数最少的那一项为准。乘、除运算，有效数字的取舍决定于有效数字最少的一项数据而与小数点无关。,【,例,1-3】,对下列数据式子进行有效数字的计算：,6.362+2.4+2.315,；,24.310.422.09,。,解：,6.362+2.4+2.355=6.4+2.4+2.4=11,24.310.422.09=240.422.1=27,1.6,电子测量仪器的分类与误差,1,、电子测量仪器的分类,电子测量仪器一般分为专用仪器和通用仪器两大类。本课程主要讨论后者。通用仪器是为了测量某一个或某一些基本电参量而设计的，它能用于各种电子测量。通用仪器按照功能，可作如下分类。,1,）、信号发生器,2,）、电平测量仪器,3,）、信号分析仪器,4,）、频率、时间和相位测量仪器,1,、电子测量仪器的分类,5,）、网络特性测量仪,6,）、电子元器件测试仪,7,）、电波特性测试仪,8,）、逻辑分析仪,9,）、辅助仪器,10,）、微机化仪器,2,、电子测量的误差,在电子测量中，由于电子测量仪器本身性能不完善所产生的误差，称为电子测量仪器的误差。它包括以下几类。,1,）、固有误差,2,）、工作误差,3,）、稳定误差,4,）、变动量,本章知识梳理与总结,1,）、电子测量的意义、内容、特点和分类以及电子测量方法的分类,2,）、测量误差的表示方法有绝对误差和相对误差,3,）、根据性质，可将测量误差分为系统误差、随机误差和疏失误差,4,）、用数字方式表示测量结果时，要根据要求确定有效数字位,5,）、介绍了通用电子测量仪器的分类方法及电子测量仪器的误差：固有误差、工作误差、稳定误差等。,