第1章 电子测量概述

1、第一章第一章 电子测量概述电子测量概述1.1 电子测量技术的基础知识电子测量技术的基础知识1.1.1 电子测量技术的意义与特点电子测量技术的意义与特点1. 测量频率范围宽 2. 量程范围广3. 测量准确度高 4. 测量速度快5. 可以实现遥测并实现测试过程的自动化6. 易于实现仪器小型化1.1.2 电子测量的内容和测量单位制1. 1. 电子测量的内容电子测量的内容（1） 电能量的测量 （2） 元件和电路参数的测量（3） 电信号特性的测量 （4） 电子电路性能的测量（5） 特性曲线的显示（6） 非电量的测量2测量单位制l测量单位是确定一个被测量的标准，因此测量单位的确定和统一是非常重要的。l国际

2、单位制（SI）的组成 国际单位制是由国际单位制单位、国际单位制词头和国际单位制的十进制倍数单位三部分组成。l国际单位制单位包括了基本单位、导出单位和辅助单位三类。基本单位共七个，其名称及符号列于表1-1中。量的名称量的名称单位名称单位名称单位符号单位符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安培A热力学温度开尔文K物质的量摩尔mol发光强度坎德拉cd表表1-1国际单位制基本单位国际单位制基本单位1. 电子测量的方法 （1）按测量方法分类 1）直接测量）直接测量 2）间接测量）间接测量 3）组合测量）组合测量（2）按测量的性质分类）按测量的性质分类1）时域测量）时域测量 2） 频域测量频域测量

3、 3）数据域测量）数据域测量 4） 随机测量随机测量 1.1.3 电子测量的方法与仪器1模拟仪器 这类仪器在多数实验室仍然看到，如指针式万用表、晶体管电压表等。它们的基本结构是电磁机械式的，利用电磁技术将被测电磁量转换为指针的偏转角，再通过角位移在标尺位置上来显示测量结果。2数字化仪器 这类仪器目前相当普及，如数字电压表、数字频率计等。这类仪器将模拟信号的测量转化为数字信号的测量，并以数字方式输出测量结果，适用于快速响应和较高准确度的测量。数字技术、锁相技术、频率合成技术、取样技术等的出现，提高了电子测量仪器水平。1.1.4 电子测量技术与仪器发展3智能仪器 这类仪器内置微处理器，既能进行自动

4、测试又具有一定的数据处理，可以取代部分脑力劳动。它的功能块是以硬件或固化软件的形式存在，在开发和应用上缺乏灵活性。自动测试系统的出现是电子测量技术、自动控制及计算机技术密切结合的成果，是电子测量仪器数字化与数字信息系统相结合的产物，它真正实现了高速度、高精确度、多参数和多功能测试。4虚拟仪器（VI，Virtual Instruments） 是检测技术与计算机技术和通信技术有机结合的产物。虚拟仪器是指在通用计算机上添加一层软件和一些硬件模块，使用户操作这台通用计算机就像操作一台真实的仪器一样。虚拟仪器技术强调软件的作用，提出了“软件就是仪器”的概念。虚拟仪器的软件体系结构，使得不管虚拟仪器使用的

5、计算机或操作系统是什么，所编写的用户应用程序都是可以移植的，软件模块具有通用性。5网络化仪器趋势 通过局域网或Internet 来控制和使用电子仪器，可以使工程技术人员远在千里之外仍能遥控仪器和获取结果。1.2 测量误差的基本概念测量误差的基本概念实际值实际值：被测量的实际值。常用高一级标：被测量的实际值。常用高一级标 准仪器的示值来代替真值。准仪器的示值来代替真值。标称值标称值：测量器具上标定的数值。不一定：测量器具上标定的数值。不一定 等于它的真值或实际值。等于它的真值或实际值。示值示值：由测量器具指示出的量值。包括数：由测量器具指示出的量值。包括数 值和单位。值和单位。1. 绝对误差绝对

6、误差若被测量的真值为若被测量的真值为A0，测量仪器的示值为，测量仪器的示值为x ，则得到绝对误差则得到绝对误差 x为为 x = x A0 x = x A由于真值由于真值A0一般无法求得，故常用高一级标准仪一般无法求得，故常用高一级标准仪器的示值器的示值A代替真值，代替真值，x与与A之差称为仪器的示值之差称为仪器的示值误差，记为误差，记为绝对误差是有大小有单位的量。绝对误差是有大小有单位的量。1.2.1 绝对误差与相对误差绝对误差与相对误差绝对值与绝对值与 x相等但符号刚好相反的值，相等但符号刚好相反的值，称为称为修正值修正值，一般用，一般用C表示表示 在测量时，利用示值与已知的修正值相加，在测

7、量时，利用示值与已知的修正值相加，即可计算出被测量的实际值。即可计算出被测量的实际值。C = x = A xA = x + C2. 相对误差相对误差（1）实际相对误差用A表示：00100AX%100 xxx%100mmxxm（2）示值相对误差用x表示： （3）满度相对误差用m 表示 : 3. 容许误差 1）工作误差）工作误差2） 固有误差固有误差3）影响误差）影响误差4） 稳定误差稳定误差 1.2.2 系统误差与随机误差测量值明显偏离实际值的误差。测量值明显偏离实际值的误差。 在相同或改变条件时，按一定规律在相同或改变条件时，按一定规律变化的误差。变化的误差。1.系统误差：2.随机误差 ：相同

8、条件下多次测量，误差的绝对相同条件下多次测量，误差的绝对值和符号均以不可预定的方式变化。值和符号均以不可预定的方式变化。3.粗大误差：1.3 误差数据的处理方法误差数据的处理方法1. 有效数字的概念有效数字的概念有效数字有效数字：即从左边第一个非零数字开：即从左边第一个非零数字开 始，直至右边最后一个数字始，直至右边最后一个数字 为止的所有数字为止的所有数字。 对测量结果有效数字的处理原则是：对测量结果有效数字的处理原则是：根据测量的准确度来确定有效数字的位数根据测量的准确度来确定有效数字的位数（允许保留一位欠准数字）；（允许保留一位欠准数字）；再根据舍入规则将有效位以后的数字作舍入处理。再根

9、据舍入规则将有效位以后的数字作舍入处理。2. 有效数字的处理有效数字的处理 保留位数的总原则是：运算过程中保留位数的总原则是：运算过程中的有效数字的位数应按其中准确度最的有效数字的位数应按其中准确度最差的数据的有效数字进行取舍。差的数据的有效数字进行取舍。 删略多余的有效数字应按删略多余的有效数字应按“四舍五入四舍五入”的原则进行。的原则进行。 （1）5后面有数字，则舍后面有数字，则舍 5 入入1。（2）5后面没有数字或为后面没有数字或为0，当，当5之前是奇之前是奇 数则舍数则舍 5入入1，是偶数则舍去，是偶数则舍去5。即：即： 大于大于5 的数，向前入的数，向前入1； 小于小于5 的数，舍去

10、；的数，舍去； 等于等于5 的数，有两种情况：的数，有两种情况：本章小结 本章作为绪论，介绍了电子测量技术的基本概念及电子本章作为绪论，介绍了电子测量技术的基本概念及电子测量的主要内容；介绍了电子测量的重要意义与基本特点；测量的主要内容；介绍了电子测量的重要意义与基本特点；介绍了电子测量的主要方法和测量单位制；本章还介绍了电介绍了电子测量的主要方法和测量单位制；本章还介绍了电子测量仪器如信号源、电压表、示波器等主要仪器类型及应子测量仪器如信号源、电压表、示波器等主要仪器类型及应用场合及电子测量技术与仪器的发展等。用场合及电子测量技术与仪器的发展等。 本章还介绍了测量误差和测量数据处理的基本知识。研本章还介绍了测量误差和测量数据处理的基本知识。研究误差的目的就是要寻找误差的来源，尽可能防止误差和减究误差的目的就是要寻找误差的来源，尽可能防止误差和减小误差。同时还应对测量误差进行正确地估计和处理。本章小误差。同时还应对测量误差进行正确地估计和处理。本章详细