電子測量儀器

1、電子測量儀器 李明生 主編 高等教育出版社9/20/20221目錄第1章 電子測量和儀器的基本知識第2章 信號源第3章 示波測量技術(shù)第4章 電壓測量第5章 頻率、時間和相位的測量第6章 頻域測量技術(shù)第7章 電子元器件參數(shù)測量第8章 邏輯分析儀第9章 基于(Based on)計算機的儀器 結(jié)束放映第1章電子測量與儀器基本知識1.1 測量及電子測量的意義1.2 電子測量的內(nèi)容和特點1.3 電子測量方法的分類1.4 測量誤差的基本概念1.5 測量結(jié)果的表示及有效數(shù)字1.6 電子測量儀器的基本知識結(jié)束放映9/20/20223 測量：測量是人類對客觀事物取得數(shù)量概念的認(rèn)識過程。 電子測量：即以電子技術(shù)為

2、手段的測量。它是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志。1.1 測量及電子測量的意義 測量結(jié)果=數(shù)值（大小及符號）+相應(yīng)的單位注意：沒有單位的量值是沒有物理意義的返回9/20/202241.2.1 電子測量的內(nèi)容 頻率、電壓、時間、阻抗等是基本電參數(shù)，對它們的測量是其它許多派生參數(shù)測量的基礎(chǔ)。 電能量的測量：如I、U、P等的測量；電路、元器件參數(shù)的測量：如R、L、C、Q、D等；電信號特性的測量：如f、 T 、波形、時間等；電路性能的測量：如放大倍數(shù)、衰減量、靈敏度等； 特性曲線的測量：如幅頻特性、相頻特性等。1.2 電子測量的內(nèi)容和特點9/20/202251.2.2 電子測量的特點1、測量頻率范圍寬；

3、2、儀器量程寬；3、測量準(zhǔn)確度高；4、測量速度快；5、易于實現(xiàn)遙測；6、易于實現(xiàn)測量自動化和測量儀器微機化。9/20/202261.3.1 按測量方式分類 1、直接測量：用預(yù)先按已知標(biāo)準(zhǔn)量定度好的測量儀器，對某一未知量直接進行測量，從而得到被測量值的測量方法稱為直接測量。2、間接測量：對一個與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的物理量進行直接測量，然后通過代表該函數(shù)關(guān)系的公式、曲線或表格，求出被測量值的方法，稱為間接測量。3、組合測量：是一種兼用直接測量與間接測量的方法 。 本課程中討論的測量內(nèi)容基本都屬于直接測量。1.3 電子測量方法的分類 返回9/20/202271.3.2 按被測信號的性質(zhì)分類 1、時

4、域測量 ：測量被測量對象在不同時刻的特性，這時把被測量對象看成時間的函數(shù)；2、頻域測量 ：測量被測量對象在不同頻率的特性，這時把被測量對象看成頻率的函數(shù)；3、數(shù)據(jù)域測量 ：對數(shù)字系統(tǒng)邏輯特性的測量。4、隨機測量 ：例如各類噪聲、干擾信號等，利用噪聲信號源進行動態(tài)測量，這是一種比較新的測量技術(shù)。 9/20/202281.4.1 測量誤差的表示方法 1.絕對誤差 （1）定義：由測量所得到的被測量值x與其真值A(chǔ)0之差，稱為絕對誤差，即 式中的真值A(chǔ)0是一個理想概念，無法得到，實際應(yīng)用中通常用實際值A(chǔ)來代替真值A(chǔ)0。實際值也稱為約定真值。 特點：絕對誤差既有大小，又有符號和量綱。1.4 測量誤差的基本

5、概念 返回9/20/20229 （2）修正值：與絕對誤差的絕對值大小相等，但符號相反的量值，稱為修正值，用c表示。 測量儀器的修正值可以通過上一級標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達式等形式。在日常測量中，利用其儀器的修正值C和該已檢儀器的示值，可求得被測量的實際值 A= xC 。 9/20/202210（1）相對真誤差：絕對誤差與被測量的真值之比，稱為相對誤差，用表示 。 特點：只有大小和符號，沒有單位。 （2）實際相對誤差：真值是不能確切得到的，通常用實際值A(chǔ)代替真值來表示相對誤差 。 2.相對誤差9/20/202211 （3）示值相對誤差：誤差較小、要求不太嚴(yán)格的場合，也

6、可以用測量值x代替實際值A(chǔ) 。 （4）引用相對誤差：經(jīng)常用絕對誤差與儀器滿刻度值x m之比來表示相對誤差，稱為引用相對誤差（或稱滿度相對誤差）。9/20/202212 電工儀表按mm值分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5及5.0七級。準(zhǔn)確度等級常用符號S表示。測量儀器使用最大引用相對誤差來表示它的準(zhǔn)確度。9/20/202213 例：鑒定一個1.5及100mA的電流表，發(fā)現(xiàn)在50mA處的誤差最大，為1.4mA，其它刻度處的誤差均小于1.4mA，問這塊電流表是否合格？ 解：所以：該電流表合格。9/20/2022141.4.2 測量誤差的來源1、儀器誤差：由于測量儀器及其附件的設(shè)計、制造

7、、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。 2、影響誤差：由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等）與測量要求的條件不一致而引起的誤差。 3、理論誤差和方法誤差：由于測量原理、近似公式、測量方法不合理而造成的誤差。 4、人身誤差：由于測量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。 9/20/2022151.4.3 測量誤差的分類 1、系統(tǒng)誤差：在同一測量條件下，多次測量重復(fù)同一量時，測量誤差的絕對值和符號都保持不變，或在測量條件改變時按一定規(guī)律變化的誤差，

8、稱為系統(tǒng)誤差。 2、隨機誤差：在同一測量條件下，多次重復(fù)測量同一量值時（等精度測量），每次測量誤差的絕對值和符號都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機誤差。3、粗大誤差（疏失誤差）：粗大誤差是一種顯然與實際值不符的誤差。含有粗差的測量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)剔除掉。 9/20/2022161.5.1 測量結(jié)果的表示 1.5 測量結(jié)果的表示及有效數(shù)字 一、 測量結(jié)果的表示測量結(jié)果表示為：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計量單位。例：40KV、465KHz等。 1.5.2 有效數(shù)字及有效數(shù)字位 1、定義：對于包含的誤差不大于末位單位數(shù)字的一半的數(shù)，從它最左端一位非零數(shù)字起，到最末一位所有數(shù)字都稱為有

9、效數(shù)字。返回9/20/2022172、知識點： 1）可以從有效數(shù)字的位數(shù)估計出測量誤差，一般規(guī)定誤差不超過有效數(shù)字末位單位的一半。 2） “0”在最左面為非有效數(shù)字。 3）有效數(shù)字不能因選用單位的變化而變化。 例：0.1030A 表示含有誤差：0.1/2，舍去且往前位增1)16.43 16.46 16.35 16.45 16.4501 16.4 (0.030.1/2，舍去且往前位增1) 16.4 (0.05=0.1/2，3為奇數(shù)，舍去且往前位增1) 16.4 (0.05=0.1/2，4為偶數(shù)，舍去)9/20/202219保留的位數(shù)原則上取決于各數(shù)中準(zhǔn)確度最差的那一項。 1、加減規(guī)則：以小數(shù)點后

10、位數(shù)最少的為準(zhǔn)（各項無小數(shù)點則 以有效位數(shù)最少者為準(zhǔn)），其余各數(shù)可多取一位。 2、乘除規(guī)則：以有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)，其余參與運算的數(shù)字及結(jié)果中的有效數(shù)字位數(shù)與之相等或多保留一位有效數(shù)字。1.5.4 數(shù)字近似運算規(guī)則例2：進行下列運算：1）13.44+20.382+4.62）原式原式9/20/2022201.6.1 電子測量儀器的分類 一般分為專用儀器和通用儀器兩大類，本課程主要討論后者。 1.6 電子測量儀器的基本知識 通用儀器(按照功能分類)1.信號發(fā)生器2.電平測量儀器3. 信號分析儀器4. 頻率、時間和相位測量儀器5. 網(wǎng)絡(luò)特性測量儀6. 電子元器件測試儀7. 電波特性測試儀8. 邏

11、輯分析儀9. 輔助儀器10. 基于(based on)計算機的儀器返回9/20/2022211.6.2 電子測量儀器的誤差 1、固有誤差：2、工作誤差：3、穩(wěn)定誤差：4、變動量：指在基準(zhǔn)工作條件下測量儀器的誤差。是在額定工作條件內(nèi)任一值上測得的某一性能特性的誤差。由于測量儀器穩(wěn)定性不好引起性能特性的變化產(chǎn)生的誤差稱為穩(wěn)定誤差。 當(dāng)同一個影響量相繼取兩個不同值時，對于被測量的同一數(shù)值，測量儀器給出的示值之差，稱為電子測量儀器的變動量。9/20/2022221.6.3 電子測量儀器的正確使用 1、儀器儀表的使用環(huán)境2、儀器儀表的維護措施（1）防塵與去塵（2）防潮與驅(qū)潮（3）防熱與排熱 （4） 防震與防松 （5）防腐蝕 （6） 防漏電9/20/2022233、使用儀器的注意事項（1）儀器的正確選用和連接（2）儀器開機前注意事項（3）儀器開機后注意事項（4）儀器使用時注意事項（5）儀器使用后注意事項4、儀器儀表的計量檢定（1）周期檢定 （2）修理檢定 （3）驗收檢定 儀器的選用 儀器的連接9/20/202224本章