電子測(cè)量儀器

電子測(cè)量儀器

李明生主編

高等教育出版社1/15/20231目錄第1章電子測(cè)量和儀器的基本知識(shí)第2章

信號(hào)源第3章示波測(cè)量技術(shù)第4章電壓測(cè)量第5章頻率、時(shí)間和相位的測(cè)量第6章頻域測(cè)量技術(shù)第7章電子元器件參數(shù)測(cè)量第8章

邏輯分析儀第9章

基于(Basedon)計(jì)算機(jī)的儀器

結(jié)束放映第1章

電子測(cè)量與儀器基本知識(shí)1.1

測(cè)量及電子測(cè)量的意義1.2

電子測(cè)量的內(nèi)容和特點(diǎn)1.3

電子測(cè)量方法的分類1.4

測(cè)量誤差的基本概念1.5

測(cè)量結(jié)果的表示及有效數(shù)字1.6

電子測(cè)量儀器的基本知識(shí)結(jié)束放映1/15/20233

測(cè)量：測(cè)量是人類對(duì)客觀事物取得數(shù)量概念的認(rèn)識(shí)過程。

電子測(cè)量：即以電子技術(shù)為手段的測(cè)量。它是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志。1.1測(cè)量及電子測(cè)量的意義

測(cè)量結(jié)果=數(shù)值（大小及符號(hào)）+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1/15/202341.2.1電子測(cè)量的內(nèi)容

頻率、電壓、時(shí)間、阻抗等是基本電參數(shù)，對(duì)它們的測(cè)量是其它許多派生參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。

電能量的測(cè)量：如I、U、P等的測(cè)量；電路、元器件參數(shù)的測(cè)量：如R、L、C、Q、D等；電信號(hào)特性的測(cè)量：如f、T

、波形、時(shí)間等；電路性能的測(cè)量：如放大倍數(shù)、衰減量、靈敏度等；

特性曲線的測(cè)量：如幅頻特性、相頻特性等。1.2電子測(cè)量的內(nèi)容和特點(diǎn)1/15/202351.2.2

電子測(cè)量的特點(diǎn)1、測(cè)量頻率范圍寬；2、儀器量程寬；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)量儀器微機(jī)化。1/15/202361.3.1

按測(cè)量方式分類

1、直接測(cè)量：用預(yù)先按已知標(biāo)準(zhǔn)量定度好的測(cè)量儀器，對(duì)某一未知量直接進(jìn)行測(cè)量，從而得到被測(cè)量值的測(cè)量方法稱為直接測(cè)量。2、間接測(cè)量：對(duì)一個(gè)與被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的物理量進(jìn)行直接測(cè)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(cè)量值的方法，稱為間接測(cè)量。3、組合測(cè)量：是一種兼用直接測(cè)量與間接測(cè)量的方法。

本課程中討論的測(cè)量內(nèi)容基本都屬于直接測(cè)量。1.3電子測(cè)量方法的分類

返回1/15/202371.3.2

按被測(cè)信號(hào)的性質(zhì)分類

1、時(shí)域測(cè)量：測(cè)量被測(cè)量對(duì)象在不同時(shí)刻的特性，這時(shí)把被測(cè)量對(duì)象看成時(shí)間的函數(shù)；2、頻域測(cè)量：測(cè)量被測(cè)量對(duì)象在不同頻率的特性，這時(shí)把被測(cè)量對(duì)象看成頻率的函數(shù)；3、數(shù)據(jù)域測(cè)量：對(duì)數(shù)字系統(tǒng)邏輯特性的測(cè)量。4、隨機(jī)測(cè)量：例如各類噪聲、干擾信號(hào)等，利用噪聲信號(hào)源進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量，這是一種比較新的測(cè)量技術(shù)。

1/15/202381.4.1

測(cè)量誤差的表示方法

1.絕對(duì)誤差

（1）定義：由測(cè)量所得到的被測(cè)量值x與其真值A(chǔ)0之差，稱為絕對(duì)誤差，即式中的真值A(chǔ)0是一個(gè)理想概念，無法得到，實(shí)際應(yīng)用中通常用實(shí)際值A(chǔ)來代替真值A(chǔ)0。實(shí)際值也稱為約定真值。

特點(diǎn)：絕對(duì)誤差既有大小，又有符號(hào)和量綱。1.4測(cè)量誤差的基本概念

返回1/15/20239

（2）修正值：與絕對(duì)誤差的絕對(duì)值大小相等，但符號(hào)相反的量值，稱為修正值，用c表示。

測(cè)量儀器的修正值可以通過上一級(jí)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(dá)式等形式。在日常測(cè)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(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)=x＋C。

1/15/202310（1）相對(duì)真誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比，稱為相對(duì)誤差，用γ表示。

特點(diǎn)：只有大小和符號(hào)，沒有單位。

（2）實(shí)際相對(duì)誤差：真值是不能確切得到的，通常用實(shí)際值A(chǔ)代替真值來表示相對(duì)誤差。

2.相對(duì)誤差1/15/202311

（3）示值相對(duì)誤差：誤差較小、要求不太嚴(yán)格的場合，也可以用測(cè)量值x代替實(shí)際值A(chǔ)

。

（4）引用相對(duì)誤差：經(jīng)常用絕對(duì)誤差與儀器滿刻度值x

m之比來表示相對(duì)誤差，稱為引用相對(duì)誤差（或稱滿度相對(duì)誤差）。1/15/202312

電工儀表按γmm值分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5及5.0七級(jí)。準(zhǔn)確度等級(jí)常用符號(hào)S表示。測(cè)量儀器使用最大引用相對(duì)誤差來表示它的準(zhǔn)確度。1/15/202313

例：鑒定一個(gè)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。1/15/2023141.4.2

測(cè)量誤差的來源1、儀器誤差：由于測(cè)量儀器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、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(dòng)、電源電壓、電磁場等）與測(cè)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(cè)量原理、近似公式、測(cè)量方法不合理而造成的誤差。4、人身誤差：由于測(cè)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(cè)量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。

1/15/2023151.4.3

測(cè)量誤差的分類

1、系統(tǒng)誤差：在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量重復(fù)同一量時(shí)，測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都保持不變，或在測(cè)量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。2、隨機(jī)誤差：在同一測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量值時(shí)（等精度測(cè)量），每次測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差。3、粗大誤差（疏失誤差）：粗大誤差是一種顯然與實(shí)際值不符的誤差。含有粗差的測(cè)量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除掉。

1/15/2023161.5.1

測(cè)量結(jié)果的表示

1.5測(cè)量結(jié)果的表示及有效數(shù)字

一、

測(cè)量結(jié)果的表示測(cè)量結(jié)果表示為：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計(jì)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(duì)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)字都稱為有效數(shù)字。返回1/15/2023172、知識(shí)點(diǎn)：

1）可以從有效數(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：<0.0001/2=0.00005A；

有效數(shù)字位：1、0、3、0(最左端的0非有效數(shù)字)；用mA單位表示：103.0mA，而不是103mA，末位的0不能去掉。1/15/2023181.5.3

數(shù)字的舍入規(guī)則

保留N位有效數(shù)字，N位以后的數(shù)字：1）小于5舍去，末位不變；2）大于5進(jìn)1，末位增1；3）等于5時(shí)，末位是偶數(shù)，末位不變；末位是奇數(shù)，末位增1。

例1：將下列數(shù)據(jù)舍入保留三位有效數(shù)字：

16.5(0.0501>0.1/2，舍去且往前位增1)

16.43→16.46→16.35→16.45→16.4501→16.4(0.03<0.1/2，舍去)16.5(0.06>0.1/2，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)1/15/202319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(xiàng)。

1、加減規(guī)則：以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的為準(zhǔn)（各項(xiàng)無小數(shù)點(diǎn)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(yùn)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(yùn)算規(guī)則例2：進(jìn)行下列運(yùn)算：1）13.44+20.382+4.62）原式原式1/15/2023201.6.1

電子測(cè)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(cè)量儀器的基本知識(shí)

通用儀器(按照功能分類)1.信號(hào)發(fā)生器2.電平測(cè)量儀器3.信號(hào)分析儀器4.頻率、時(shí)間和相位測(cè)量儀器5.網(wǎng)絡(luò)特性測(cè)量儀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.基于(basedon)計(jì)算機(jī)的儀器返回1/15/2023211.6.2

電子測(cè)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(dòng)量：指在基準(zhǔn)工作條件下測(cè)量儀器的誤差。是在額定工作條件內(nèi)任一值上測(cè)得的某一性能特性的誤差。由于測(cè)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(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)量儀器給出的示值之差，稱為電子測(cè)量儀器的變動(dòng)量。1/15/2023221.6.3

電子測(cè)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(hù)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1/15/2023233、使用儀器的注意事項(xiàng)（1）儀器的正確選用和連接（2）儀器開機(jī)前注意事項(xiàng)（3）儀器開機(jī)后注意事項(xiàng)（4）儀器使用時(shí)注意事項(xiàng)（5）儀器使用后注意事項(xiàng)4、儀器儀表的計(jì)量檢定（1）周期檢定（2）修理檢定

（3）驗(yàn)收檢定

①儀器的選用②儀器的連