第1章 電子測量概述

1、第一章第一章 電子測量概述電子測量概述1.1 電子測量技術(shù)的基礎(chǔ)知識電子測量技術(shù)的基礎(chǔ)知識1.1.1 電子測量技術(shù)的意義與特點電子測量技術(shù)的意義與特點1. 測量頻率范圍寬 2. 量程范圍廣3. 測量準(zhǔn)確度高 4. 測量速度快5. 可以實現(xiàn)遙測并實現(xiàn)測試過程的自動化6. 易于實現(xiàn)儀器小型化1.1.2 電子測量的內(nèi)容和測量單位制1. 1. 電子測量的內(nèi)容電子測量的內(nèi)容（1） 電能量的測量 （2） 元件和電路參數(shù)的測量（3） 電信號特性的測量 （4） 電子電路性能的測量（5） 特性曲線的顯示（6） 非電量的測量2測量單位制l測量單位是確定一個被測量的標(biāo)準(zhǔn)，因此測量單位的確定和統(tǒng)一是非常重要的。l國際

2、單位制（SI）的組成 國際單位制是由國際單位制單位、國際單位制詞頭和國際單位制的十進(jìn)制倍數(shù)單位三部分組成。l國際單位制單位包括了基本單位、導(dǎo)出單位和輔助單位三類?；締挝还财邆€，其名稱及符號列于表1-1中。量的名稱量的名稱單位名稱單位名稱單位符號單位符號長度米m質(zhì)量千克（公斤）kg時間秒s電流安培A熱力學(xué)溫度開爾文K物質(zhì)的量摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度坎德拉cd表表1-1國際單位制基本單位國際單位制基本單位1. 電子測量的方法 （1）按測量方法分類 1）直接測量）直接測量 2）間接測量）間接測量 3）組合測量）組合測量（2）按測量的性質(zhì)分類）按測量的性質(zhì)分類1）時域測量）時域測量 2） 頻域測量頻域測量

3、 3）數(shù)據(jù)域測量）數(shù)據(jù)域測量 4） 隨機(jī)測量隨機(jī)測量 1.1.3 電子測量的方法與儀器1模擬儀器 這類儀器在多數(shù)實驗室仍然看到，如指針式萬用表、晶體管電壓表等。它們的基本結(jié)構(gòu)是電磁機(jī)械式的，利用電磁技術(shù)將被測電磁量轉(zhuǎn)換為指針的偏轉(zhuǎn)角，再通過角位移在標(biāo)尺位置上來顯示測量結(jié)果。2數(shù)字化儀器 這類儀器目前相當(dāng)普及，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計等。這類儀器將模擬信號的測量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的測量，并以數(shù)字方式輸出測量結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測量。數(shù)字技術(shù)、鎖相技術(shù)、頻率合成技術(shù)、取樣技術(shù)等的出現(xiàn)，提高了電子測量儀器水平。1.1.4 電子測量技術(shù)與儀器發(fā)展3智能儀器 這類儀器內(nèi)置微處理器，既能進(jìn)行自動

4、測試又具有一定的數(shù)據(jù)處理，可以取代部分腦力勞動。它的功能塊是以硬件或固化軟件的形式存在，在開發(fā)和應(yīng)用上缺乏靈活性。自動測試系統(tǒng)的出現(xiàn)是電子測量技術(shù)、自動控制及計算機(jī)技術(shù)密切結(jié)合的成果，是電子測量儀器數(shù)字化與數(shù)字信息系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它真正實現(xiàn)了高速度、高精確度、多參數(shù)和多功能測試。4虛擬儀器（VI，Virtual Instruments） 是檢測技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器是指在通用計算機(jī)上添加一層軟件和一些硬件模塊，使用戶操作這臺通用計算機(jī)就像操作一臺真實的儀器一樣。虛擬儀器技術(shù)強(qiáng)調(diào)軟件的作用，提出了“軟件就是儀器”的概念。虛擬儀器的軟件體系結(jié)構(gòu)，使得不管虛擬儀器使用的

5、計算機(jī)或操作系統(tǒng)是什么，所編寫的用戶應(yīng)用程序都是可以移植的，軟件模塊具有通用性。5網(wǎng)絡(luò)化儀器趨勢 通過局域網(wǎng)或Internet 來控制和使用電子儀器，可以使工程技術(shù)人員遠(yuǎn)在千里之外仍能遙控儀器和獲取結(jié)果。1.2 測量誤差的基本概念測量誤差的基本概念實際值實際值：被測量的實際值。常用高一級標(biāo)：被測量的實際值。常用高一級標(biāo) 準(zhǔn)儀器的示值來代替真值。準(zhǔn)儀器的示值來代替真值。標(biāo)稱值標(biāo)稱值：測量器具上標(biāo)定的數(shù)值。不一定：測量器具上標(biāo)定的數(shù)值。不一定 等于它的真值或?qū)嶋H值。等于它的真值或?qū)嶋H值。示值示值：由測量器具指示出的量值。包括數(shù)：由測量器具指示出的量值。包括數(shù) 值和單位。值和單位。1. 絕對誤差絕對

6、誤差若被測量的真值為若被測量的真值為A0，測量儀器的示值為，測量儀器的示值為x ，則得到絕對誤差則得到絕對誤差 x為為 x = x A0 x = x A由于真值由于真值A(chǔ)0一般無法求得，故常用高一級標(biāo)準(zhǔn)儀一般無法求得，故常用高一級標(biāo)準(zhǔn)儀器的示值器的示值A(chǔ)代替真值，代替真值，x與與A之差稱為儀器的示值之差稱為儀器的示值誤差，記為誤差，記為絕對誤差是有大小有單位的量。絕對誤差是有大小有單位的量。1.2.1 絕對誤差與相對誤差絕對誤差與相對誤差絕對值與絕對值與 x相等但符號剛好相反的值，相等但符號剛好相反的值，稱為稱為修正值修正值，一般用，一般用C表示表示 在測量時，利用示值與已知的修正值相加，在測

7、量時，利用示值與已知的修正值相加，即可計算出被測量的實際值。即可計算出被測量的實際值。C = x = A xA = x + C2. 相對誤差相對誤差（1）實際相對誤差用A表示：00100AX%100 xxx%100mmxxm（2）示值相對誤差用x表示： （3）滿度相對誤差用m 表示 : 3. 容許誤差 1）工作誤差）工作誤差2） 固有誤差固有誤差3）影響誤差）影響誤差4） 穩(wěn)定誤差穩(wěn)定誤差 1.2.2 系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差測量值明顯偏離實際值的誤差。測量值明顯偏離實際值的誤差。 在相同或改變條件時，按一定規(guī)律在相同或改變條件時，按一定規(guī)律變化的誤差。變化的誤差。1.系統(tǒng)誤差：2.隨機(jī)誤差 ：相同

8、條件下多次測量，誤差的絕對相同條件下多次測量，誤差的絕對值和符號均以不可預(yù)定的方式變化。值和符號均以不可預(yù)定的方式變化。3.粗大誤差：1.3 誤差數(shù)據(jù)的處理方法誤差數(shù)據(jù)的處理方法1. 有效數(shù)字的概念有效數(shù)字的概念有效數(shù)字有效數(shù)字：即從左邊第一個非零數(shù)字開：即從左邊第一個非零數(shù)字開 始，直至右邊最后一個數(shù)字始，直至右邊最后一個數(shù)字 為止的所有數(shù)字為止的所有數(shù)字。 對測量結(jié)果有效數(shù)字的處理原則是：對測量結(jié)果有效數(shù)字的處理原則是：根據(jù)測量的準(zhǔn)確度來確定有效數(shù)字的位數(shù)根據(jù)測量的準(zhǔn)確度來確定有效數(shù)字的位數(shù)（允許保留一位欠準(zhǔn)數(shù)字）；（允許保留一位欠準(zhǔn)數(shù)字）；再根據(jù)舍入規(guī)則將有效位以后的數(shù)字作舍入處理。再根

9、據(jù)舍入規(guī)則將有效位以后的數(shù)字作舍入處理。2. 有效數(shù)字的處理有效數(shù)字的處理 保留位數(shù)的總原則是：運算過程中保留位數(shù)的總原則是：運算過程中的有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)按其中準(zhǔn)確度最的有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)按其中準(zhǔn)確度最差的數(shù)據(jù)的有效數(shù)字進(jìn)行取舍。差的數(shù)據(jù)的有效數(shù)字進(jìn)行取舍。 刪略多余的有效數(shù)字應(yīng)按刪略多余的有效數(shù)字應(yīng)按“四舍五入四舍五入”的原則進(jìn)行。的原則進(jìn)行。 （1）5后面有數(shù)字，則舍后面有數(shù)字，則舍 5 入入1。（2）5后面沒有數(shù)字或為后面沒有數(shù)字或為0，當(dāng)，當(dāng)5之前是奇之前是奇 數(shù)則舍數(shù)則舍 5入入1，是偶數(shù)則舍去，是偶數(shù)則舍去5。即：即： 大于大于5 的數(shù)，向前入的數(shù)，向前入1； 小于小于5 的數(shù)，舍去

10、；的數(shù)，舍去； 等于等于5 的數(shù)，有兩種情況：的數(shù)，有兩種情況：本章小結(jié) 本章作為緒論，介紹了電子測量技術(shù)的基本概念及電子本章作為緒論，介紹了電子測量技術(shù)的基本概念及電子測量的主要內(nèi)容；介紹了電子測量的重要意義與基本特點；測量的主要內(nèi)容；介紹了電子測量的重要意義與基本特點；介紹了電子測量的主要方法和測量單位制；本章還介紹了電介紹了電子測量的主要方法和測量單位制；本章還介紹了電子測量儀器如信號源、電壓表、示波器等主要儀器類型及應(yīng)子測量儀器如信號源、電壓表、示波器等主要儀器類型及應(yīng)用場合及電子測量技術(shù)與儀器的發(fā)展等。用場合及電子測量技術(shù)與儀器的發(fā)展等。 本章還介紹了測量誤差和測量數(shù)據(jù)處理的基本知識。研本章還介紹了測量誤差和測量數(shù)據(jù)處理的基本知識。研究誤差的目的就是要尋找誤差的來源，盡可能防止誤差和減究誤差的目的就是要尋找誤差的來源，盡可能防止誤差和減小誤差。同時還應(yīng)對測量誤差進(jìn)行正確地估計和處理。本章小誤差。同時還應(yīng)對測量誤差進(jìn)行正確地估計和處理。本章詳細(xì)