電子測(cè)量與儀器教學(xué)第1章電子測(cè)量和儀器的基本知識(shí)ppt課件

1、第一章 電子測(cè)量和儀器的基本知識(shí)課程：電子測(cè)量與儀器測(cè)量及其定義電子測(cè)量的意義和特點(diǎn)測(cè)量方法的分類(lèi)誤差的表示方法測(cè)量結(jié)果的表示及其有效數(shù)字電子測(cè)量的基本知識(shí)電子測(cè)量?jī)x器的日常維護(hù)電子測(cè)量?jī)x器的工作環(huán)境 1.1測(cè)量及其意義1測(cè)量的定義：對(duì)客觀(guān)事物取得數(shù)量概念的認(rèn)識(shí)過(guò)程。2測(cè)量結(jié)果的量值組成：數(shù)值和相應(yīng)的單位名稱(chēng)。3測(cè)量的實(shí)質(zhì)：是一種比較過(guò)程，把被測(cè)的量與同種類(lèi)的作為單位的量，通過(guò)一定的測(cè)量方法進(jìn)比較，以確定被測(cè)的量是該單位的若干倍。1.2電子測(cè)量的意義和特點(diǎn) 1.2.1電子測(cè)量的意義1.2.2電子測(cè)量的內(nèi)容1.2.3電子測(cè)量的特點(diǎn)1.2.1電子測(cè)量的意義從某種意義上說(shuō)，近代科學(xué)技術(shù)的水平是由電子

2、測(cè)量的水平來(lái)保證和實(shí)現(xiàn)的，電子測(cè)量水平是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)水平的重要標(biāo)志。 1.2.2電子測(cè)量的內(nèi)容1電能量的測(cè)量如電流，電壓，功率等的測(cè)量。2電路、元器件參數(shù)的測(cè)量如電阻，電感，電 容，阻抗的品質(zhì)因數(shù)等的測(cè)量。3電信號(hào)特性的測(cè)量如頻率、波形、周期、邏 輯狀態(tài)等的測(cè)量。4電路性能的測(cè)量如放大倍數(shù)、衰減量、噪聲 指數(shù)等的測(cè)量。5特性曲線(xiàn)的顯示如幅頻特性、器件特性等的 顯示。1.2.3電子測(cè)量的特點(diǎn)1測(cè)量頻率范圍寬。2儀器的測(cè)量范圍廣。3測(cè)量準(zhǔn)確度高4測(cè)量速度快5易于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)。6易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化和測(cè)量?jī)x器的微機(jī)化電子測(cè)量通過(guò)各種類(lèi)型的傳感器實(shí)現(xiàn)遙測(cè)的如：測(cè)量中自動(dòng)量程的轉(zhuǎn)化、自動(dòng)校準(zhǔn)和微處理器的自

3、動(dòng)化示波器等1.3測(cè)量方法的分類(lèi)1.3.1按測(cè)量方式的分類(lèi)1.3.2被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)1.3.1按測(cè)量方式的分類(lèi)1直接測(cè)量：用按已知標(biāo)準(zhǔn)定都好的測(cè)量?jī)x器，對(duì)某一未知量直接進(jìn)行測(cè)量。2間接測(cè)量：對(duì)一個(gè)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系物理量進(jìn)行直接測(cè)量，然后通過(guò)函數(shù)關(guān)系公式、曲線(xiàn)或表格，求出被測(cè)量（直接測(cè)量不能使用時(shí)采用）。3組合測(cè)量：兼用直接測(cè)量和間接測(cè)量的方法（優(yōu)點(diǎn)：精密）。 1.3.2被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)1時(shí)域測(cè)量：測(cè)量被測(cè)對(duì)象在不同時(shí)間上的特性，將被測(cè)信號(hào)看成是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)。2頻域測(cè)量：測(cè)量對(duì)象在不同的頻率時(shí)的特性，被測(cè)對(duì)象看成是一個(gè)頻率的函數(shù)。3數(shù)據(jù)域測(cè)量：對(duì)數(shù)字系統(tǒng)邏輯特性進(jìn)行的測(cè)量。利用邏

4、輯分析儀能夠分析離散信號(hào)組成的數(shù)據(jù)流，可以觀(guān)察多個(gè)輸入通道的并行數(shù)據(jù)，也可以觀(guān)察一個(gè)通道的串行數(shù)據(jù)。1.4.1測(cè)量誤差的表示方法1.4 測(cè)量誤差的基本概念1.4.2測(cè)量誤差的來(lái)源1.4.3測(cè)量誤差的分類(lèi)1.4.1測(cè)量誤差的表示方法測(cè)量誤差的表示方法：絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。1絕對(duì)誤差（量綱和測(cè)量值相同）式中 x 絕對(duì)誤差（可正可負(fù)）。注意： 被測(cè)值：儀器的示值（不是讀數(shù)）。（2）修正值：注意：（1）定義：由測(cè)量所得到的被測(cè)值與其真值之差，即： 另一求法：2相對(duì)誤差（1）定義：絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比，用 表示。即 ：（2）幾種相對(duì)誤差的求法： 稱(chēng)為實(shí)際相對(duì)誤差 稱(chēng)為示值相對(duì)誤差（適用于近似測(cè)量）

5、。 式中， xm 儀器滿(mǎn)刻度值。稱(chēng)為引用相對(duì)誤差。（3）電工測(cè)量?jī)x表電工測(cè)量?jī)x表按mm 分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 七級(jí)。 1.0 級(jí)表示該儀表的最大引用相對(duì)誤差不會(huì)超過(guò)1.0%。但超過(guò)0.5% ，也稱(chēng)準(zhǔn)確等級(jí)為 0.1 級(jí)。等級(jí)用符號(hào) S 表示。例 1.1兩個(gè)電壓的實(shí)際值分別為 1=100 V，U2A=100 V；測(cè)量值分別為 U1X=98 V，U2X=9 V。求兩次測(cè)量的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 解。兩者的相對(duì)誤差分別為 。說(shuō)明2測(cè)量準(zhǔn)確度低于U1例 1.2已知某被測(cè)鍛壓為,用 1.0 級(jí) 100 V 量程的電壓表測(cè)量.若只做一次測(cè)量就把該測(cè)量值作為測(cè)量結(jié)果,可能

6、產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差是多少?解：將依次直接測(cè)量的結(jié)果作為最終結(jié)果, 儀表的準(zhǔn)確度登記表示：該儀表的最大引用相對(duì)誤差和可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為:由（1.1）可知，測(cè)量的絕對(duì)誤差 x xm S % x（xm S %）/ x式中 ，S 儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)。結(jié)論：選擇儀表量程時(shí)，應(yīng)使指針盡量接近滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)，指示在滿(mǎn)刻度的 2 / 3 以上的區(qū)域。例 1.3被測(cè)電壓的實(shí)際值在 10 V 左右，現(xiàn)有 150 V、0.5 級(jí)和 15 V、1.5 級(jí)兩塊電壓表，問(wèn)選用哪塊表更為合適?解：若用 150 V、0.5 級(jí)電壓表，由式（1.1）可求得測(cè)量的最大絕對(duì)誤差為：式值范圍為（10 0.75）V，則測(cè)量的相對(duì)誤差為用

7、15 V、1.5 級(jí)電壓表測(cè)量， ，示顯然應(yīng)用 15 V、1.5 級(jí)電壓表測(cè)量。值范圍為（10 0.225）V。1.4.2測(cè)量誤差的來(lái)源1儀器誤差：儀器本身及其附件的電氣和機(jī)械性能不完善而引起的誤差。2理論誤差和方法誤差：由于測(cè)量所依據(jù)的理論不夠嚴(yán)密或用近似公式、近似值計(jì)算測(cè)量結(jié)果所引起的誤差。3影響誤差：溫度、濕度、振動(dòng)、電源電壓、電磁場(chǎng)等各種環(huán)境因素與儀器儀表要求的條件不一致而引起的誤差。 4人身誤差：測(cè)量人員的分辨力、視覺(jué)疲勞、不良習(xí)慣或缺乏責(zé)任心等因素引起的誤差。 1.4.3測(cè)量誤差的分類(lèi) 1系統(tǒng)誤差：在一定的條件下，誤差的數(shù)值保持恒定或按照一定規(guī)律變化的誤差（決定測(cè)量的準(zhǔn)確度）。消除

8、方法：引入修正值。2隨機(jī)誤差（又稱(chēng)偶然誤差）：在相同的條件下進(jìn)行多次測(cè)量，每次測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的隨機(jī)變化的誤差（決定測(cè)量結(jié)果的精密度）。消除方法：多次測(cè)量求平均。 3疏失誤差（粗大誤差）：在一定的條件下，測(cè)量值明顯偏離實(shí)際時(shí)所對(duì)應(yīng)的誤差（數(shù)值遠(yuǎn)大于前兩者）。經(jīng)確認(rèn)，立即剔出。 1.5測(cè)量結(jié)果的表示及有效數(shù)字1測(cè)量結(jié)果的表示：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計(jì)量單位（為說(shuō)明可信度，注明其測(cè)量誤差或范圍）。 2有效數(shù)字及有效數(shù)字位（1）有效數(shù)字：從最左邊一位非零數(shù)字算起，到含有誤差的那位存疑數(shù)字為止的所有各位數(shù)字。有效數(shù)字的確定方法： 有效數(shù)字位與測(cè)量誤差的關(guān)系原則可從有效數(shù)字的位數(shù)估計(jì)出測(cè)量誤差，一般規(guī)定誤

9、差不超過(guò)有效數(shù)字末位單位的一半。 “0” 在最左面為非有效數(shù)字。 有效數(shù)字不能因選用的單位變化而改變。 3數(shù)字的舍入原則： 需保留 n 位有效數(shù)字，n 位以后余下的數(shù)。 大于保留數(shù)字末位（即第 n 位）單位的一半，則在舍去同時(shí)在第 n 位上加 1 。 小于該位一半，則第 n 位不變，后面的數(shù)字全部舍去。 剛好等于該單位的一半。如第 n 位原為奇數(shù)則加 1 變?yōu)榕紨?shù)，原為偶數(shù)不變，后面的數(shù)字全部舍去。 例1.4將下列數(shù)字保留三位：25.53，33.46，53.45，68.4501，43.35。 解：25.5325.5，33.4633.553.4553.4 ，68.450168.4，43.3543

10、.4。1.6.1電子測(cè)量?jī)x器的分類(lèi) 1.6.2電子測(cè)量?jī)x器的誤差 1.6電子測(cè)量?jī)x器的基本知識(shí)1.6.1電子測(cè)量?jī)x器的分類(lèi) 1信號(hào)發(fā)生器 2電平測(cè)量發(fā)生器 3信號(hào)分析儀器 4頻率、時(shí)間和相位測(cè)量?jī)x器 5網(wǎng)絡(luò)特性測(cè)量?jī)x 6電子元器件測(cè)試儀 7電波特性測(cè)試儀 8邏輯分析儀 9輔助儀器 10智能儀器 11虛擬儀器 1.6.2電子測(cè)量?jī)x器的誤差 1固有誤差：基準(zhǔn)工作條件下測(cè)量?jī)x器的誤差。 2工作誤差：在額定工作條件內(nèi)任一值上測(cè)得的某一性能特性的誤差。 3穩(wěn)定誤差：由于測(cè)量?jī)x器穩(wěn)定性不好引起性能特性的變化產(chǎn)生的誤差。 4變動(dòng)量：當(dāng)同一個(gè)影響量相繼取兩個(gè)不同值時(shí)，對(duì)于被測(cè)量的同一數(shù)值，測(cè)量?jī)x器給出的示值之

11、差。 1.7 電子測(cè)量?jī)x器的日常維護(hù) 1、保持清潔2、保持干燥及通風(fēng)3、防腐4、防振動(dòng)5、防漏電6、定期計(jì)量7、合理放置 1.8 電子測(cè)量?jī)x器的工作環(huán)境組：應(yīng)在良好環(huán)境中使用，操作要細(xì)心，只允許受到輕微的振動(dòng)。計(jì)量用的高精度儀器屬于本組。組：可在一般環(huán)境中使用，允許受到一般的振動(dòng)和沖擊。通用儀器屬于本組。組：可在惡劣環(huán)境中使用，允許在頻繁的搬動(dòng)和運(yùn)輸過(guò)程中受到較大的振動(dòng)和沖擊。 本章小節(jié)1電子測(cè)量的內(nèi)容：電能量測(cè)量；電路、元器件參數(shù)的測(cè)量；電信號(hào)特性的測(cè)量；電路性能的測(cè)量；特性曲線(xiàn)的顯示。2電子測(cè)量的特點(diǎn)：測(cè)量頻率范圍寬；儀器測(cè)量范圍廣；測(cè)量準(zhǔn)確度高；測(cè)量速度快；易于實(shí)現(xiàn)遙測(cè)；易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量自動(dòng)化和測(cè)量?jī)x器微機(jī)化。3測(cè)量方法分類(lèi)：直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量。4按被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)：時(shí)域測(cè)量、頻域測(cè)量、數(shù)據(jù)域測(cè)量。 5測(cè)量誤差幾個(gè)重要的計(jì)算公式：絕對(duì)誤差：修正誤差： 相對(duì)誤差：