電子測量與儀器第1章

1.1?丈量及其定義1.2電子丈量的意義和特點1.3丈量方法的分類1.4誤差的表示方法1.5丈量結(jié)果的表示及其有效數(shù)字1.6電子丈量一同的根本知識本章小節(jié)第1章電子丈量和儀器的根本知識1.1丈量及其意義1．丈量的定義：對客觀事物獲得數(shù)量概念的認識過程。2．丈量結(jié)果的量值組成：數(shù)值和相應(yīng)的單位稱號。3．丈量的本質(zhì)：是一種比較過程，把被測的量與同種類的作為單位的量，經(jīng)過一定的丈量方法進比較，以確定被測的量是該單位的假設(shè)干倍。1.2?電子丈量的意義和特點1.2.1電子丈量的意義1.2.2?電子丈量的內(nèi)容1.2.3電子丈量的特點1.2.1電子丈量的意義從某種意義上說，近代科學(xué)技術(shù)的程度是由電子丈量的程度來保證和實現(xiàn)的，電子丈量程度是衡量一個國家科學(xué)程度的重要標志。1.2?電子丈量的意義和特點1.2.2?電子丈量的內(nèi)容1．電能量的丈量如電流，電壓，功率等的丈量。2．電路、元器件參數(shù)的丈量如電阻，電感，電容，阻抗的質(zhì)量因數(shù)等的丈量。3．電信號特性的丈量如頻率、波形、周期、邏輯形狀等的丈量。4．電路性能的丈量如放大倍數(shù)、衰減量、噪聲指數(shù)等的丈量。5．特性曲線的顯示如幅頻特性、器件特性等的顯示。1.2?電子丈量的意義和特點1.2.3電子丈量的特點1．丈量頻率范圍寬。3．丈量準確度高〔重要特點〕。2．儀器的丈量范圍廣。4．丈量速度快〔重要特點〕。1.2?電子丈量的意義和特點如：數(shù)字電壓表從納伏級到千伏級，達9個數(shù)量級。適宜：直交流電，頻率范圍為10-4Hz～1012Hz。如：對頻率和時間的丈量，誤差可減小到10-13數(shù)量級。由于電子丈量是經(jīng)過電子運動和電磁波的傳播來進展的。5．易于實現(xiàn)遙測。1.2?電子丈量的意義和特點6．易于實現(xiàn)丈量自動化和丈量儀器的微機化電子丈量經(jīng)過各種類型的傳感器實現(xiàn)遙測的如：丈量中自動量程的轉(zhuǎn)化、自動校準和微處置器的自動化示波器等1.3丈量方法的分類1.3.1按丈量方式的分類1.3.2被測信號的性質(zhì)分類1.3.1按丈量方式的分類1．直接丈量：用按知規(guī)范定都好的丈量儀器，對某一未知量直接進展丈量。2．間接丈量：對一個與被測物理量有確定函數(shù)關(guān)系物理量進展直接丈量，然后經(jīng)過函數(shù)關(guān)系公式、曲線或表格，求出被丈量〔直接丈量不能運用時采用〕。3．組合丈量：兼用直接丈量和間接丈量的方法〔優(yōu)點：精細〕。1.3丈量方法的分類1.3.2被測信號的性質(zhì)分類1．時域丈量：丈量被測對象在不同時間上的特性，將被測信號看成是一個時間的函數(shù)。2．頻域丈量：丈量對象在不同的頻率時的特性，被測對象看成是一個頻率的函數(shù)。3．數(shù)據(jù)域丈量：對數(shù)字系統(tǒng)邏輯特性進展的丈量。利用邏輯分析儀可以分析離散信號組成的數(shù)據(jù)流，可以察看多個輸入通道的并行數(shù)據(jù)，也可以察看一個通道的串行數(shù)據(jù)。1.3丈量方法的分類1.4.1丈量誤差的表示方法1.4?丈量誤差的根本概念1.4.2丈量誤差的來源1.4.3丈量誤差的分類1.4.1丈量誤差的表示方法丈量誤差的表示方法：絕對誤差和相對誤差。1．絕對誤差〔量綱和丈量值一樣〕式中x——絕對誤差〔可正可負〕。留意：①被測值：儀器的示值〔不是讀數(shù)〕。〔2〕修正值：留意：〔1〕定義：由丈量所得到的被測值與其真值之差，即：②另一求法：1.4?丈量誤差的根本概念2．相對誤差〔無量綱〕1.4?丈量誤差的根本概念〔1〕定義：絕對誤差與被丈量的真值之比，用表示。即：〔2〕幾種相對誤差的求法：稱為實踐相對誤差稱為示值相對誤差〔適用于近似丈量〕。式中，xm——儀器滿刻度值。稱為援用相對誤差。1.4?丈量誤差的根本概念1.4?丈量誤差的根本概念〔3〕電工丈量儀表電工丈量儀表按mm分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七級。1.0級表示該儀表的最大援用相對誤差不會超越±1.0%。但超越±0.5%，也稱準確等級為0.1級。等級用符號S表示。例1.1兩個電壓的實踐值分別為Ｕ1Ａ=100V，U2A=100V；丈量值分別為U1X=98V，U2X=9V。求兩次丈量的絕對誤差和相對誤差。解。兩者的相對誤差分別為。闡明Ｕ2丈量準確度低于U11.4?丈量誤差的根本概念例1.2知某被測鍛壓為,用1.0級100V量程的電壓表丈量.假設(shè)只做一次丈量就把該丈量值作為丈量結(jié)果,能夠產(chǎn)生的最大絕對誤差是多少?1.4?丈量誤差的根本概念解：將依次直接丈量的結(jié)果作為最終結(jié)果,儀表的準確度登記表示：該儀表的最大援用相對誤差和能夠出現(xiàn)的最大絕對誤差為:由〔1.1〕可知，丈量的絕對誤差x≤xmS%x≤〔xmS%〕/x式中，S——儀表的準確度等級。結(jié)論：選擇儀表量程時，應(yīng)使指針盡量接近滿偏轉(zhuǎn)，指示在滿刻度的2/3以上的區(qū)域。例1.3?被測電壓的實踐值在10V左右，現(xiàn)有150V、0.5級和15V、1.5級兩塊電壓表，問選用哪塊表更為適宜?解：假設(shè)用150V、0.5級電壓表，由式〔1.1〕可求得丈量的最大絕對誤差為：式值范圍為〔100.75〕V，那么丈量的相對誤差為用15V、1.5級電壓表丈量，，示顯然運用15V、1.5級電壓表丈量。值范圍為〔100.225〕V。1.4?丈量誤差的根本概念1.4.2?丈量誤差的來源2．實際誤差和方法誤差：由于丈量所根據(jù)的實際不夠嚴密或用近似公式、近似值計算丈量結(jié)果所引起的誤差。1．儀器誤差：儀器本身及其附件的電氣和機械性能不完善而引起的誤差。3．影響誤差：溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等各種環(huán)境要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：丈量人員的分辨力、視覺疲勞、不良習(xí)慣或缺乏責(zé)任心等要素引起的誤差。1.4?丈量誤差的根本概念1.4.3?丈量誤差的分類1．系統(tǒng)誤差：在一定的條件下，誤差的數(shù)值堅持恒定或按照一定規(guī)律變化的誤差〔決議丈量的準確度〕?！椒ǎ阂胄拚?。2．隨機誤差〔又稱偶爾誤差〕：在一樣的條件下進展多次丈量，每次丈量結(jié)果出現(xiàn)無規(guī)律的隨機變化的誤差〔決議丈量結(jié)果的精細度〕?！椒ǎ憾啻握闪壳笃骄?．疏失誤差〔粗大誤差〕：在一定的條件下，丈量值明顯偏離實踐時所對應(yīng)的誤差〔數(shù)值遠大于前兩者〕?！?jīng)確認，立刻剔出。1.4?丈量誤差的根本概念1.5?丈量結(jié)果的表示及有效數(shù)字1．丈量結(jié)果的表示：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計量單位〔為闡明可信度，注明其丈量誤差或范圍〕。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)字為止的一切各位數(shù)字。有效數(shù)字確實定方法：①有效數(shù)字位與丈量誤差的關(guān)系?原那么可從有效數(shù)字的位數(shù)估計出丈量誤差，普通規(guī)定誤差不超越有效數(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)字不能因選用的單位變化而改動。3．數(shù)字的舍入原那么：1.5?丈量結(jié)果的表示及有效數(shù)字①需保管n位有效數(shù)字，n位以后余下的數(shù)。②大于保管數(shù)字末位〔即第n位〕單位的一半，那么在舍去同時在第n位上加1。④剛好等于該單位的一半。如第n位原為奇數(shù)那么加1變?yōu)榕紨?shù)，原為偶數(shù)不變，后面的數(shù)字全部舍去。③小于該位一半，那么第n位不變，后面的數(shù)字全部舍去。例1.4?將以下數(shù)字保管三位：25.53，33.46，53.45，68.4501，43.35。解：25.5325.5，33.4633.553.4553.4，68.450168.4，43.3543.4。1.6.1?電子丈量儀器的分類1.6?電子丈量儀器的根本知識1.6.2?電子丈量儀器的誤差1.6.1?電子丈量儀器的分類1．信號發(fā)生器2．電平丈量發(fā)生器3．信號分析儀器4．頻率、時間和相位丈量儀器5．網(wǎng)絡(luò)特性丈量儀6．電子元器件測試儀1.6?電子丈量儀器的根本知識7．電波特性測試儀8．邏輯分析儀9．輔助儀器10．智能儀器11．虛擬儀器1.6?電子丈量儀器的根本知識1.6.2?電子丈量儀器的誤差2．任務(wù)誤差：在額定任務(wù)條件內(nèi)任一值上測得的某一性能特性的誤差。1．固有誤差：基準任務(wù)條件下丈量儀器的誤差。3．穩(wěn)定誤差：由于丈量儀器穩(wěn)定性不好引起性能特性的變化產(chǎn)生的誤差。4．變動量：當同一個影響量相繼取兩個不同值時，對于被丈量的同一數(shù)值，丈量儀器給出的示值之差。1.6?電子丈量儀器的根本知識本章小節(jié)2．電子丈量的特點：丈量頻率范圍寬；儀器丈量范圍廣；丈量準確度高；丈量速度快；易于實現(xiàn)遙測；易于實現(xiàn)丈量自動化和丈量儀器微機化。1．電子丈量的內(nèi)容：電能量丈量；電路、元器件參數(shù)的丈量；電信號特性的丈量；電路性能的丈量；特性曲線的顯示。3．丈量方法分類：直接丈量、間接丈量、組合丈量。4．按被測信號的性質(zhì)分類：時域丈量、頻域丈量、數(shù)據(jù)域丈量。5．丈量誤差幾個重要的計算公式：絕對誤差：修正誤差：相對誤差：本章小節(jié)6．丈量誤差的分類：系統(tǒng)誤差、隨機誤差、疏失誤差。7．丈量結(jié)果的表示：一定的數(shù)值和相應(yīng)的計量單位〔為闡明可信度，注明其丈量誤差或范圍〕。8．有效數(shù)字確實定方法：