电子测量技术基础第一章

1.1测量与电子测量1.2电子测量的内容和特点1.3电子测量方法的分类1.4电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标1.5计量的基本概念

第1章电子测量的基本概念

1.1测量与电子测量一、测量定义：通过实验的方法对客观事物取得定量信息即数量概念的过程。意义：人们通过对客观事物大量的观察和测量，形成定性和定量的认识，归纳、建立起各种定理和定律，而后又要通过测量来验证这些认识、定理和定律是否符合实际情况，经过如此反复实践，逐步认识事物的客观规律，并用以解释和改造世界。测量是人类认识和改造世界的一种不可缺少和替代的手段。二、电子测量定义：泛指以电子技术为基本手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。应用：电子测量除具体运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，而且往往更加方便、快捷、准确，有时是用其他测量方法所不能替代的。因此，电子测量不仅用于电学各专业，也广泛用于物理学、化学、光学、机械学、材料学、生物学、医学等科学领域及生产、国防＼交通、通讯、商业贸易、生态环境保护乃至日常生活的各个方面。1.2电子测量的内容和特点一、电子测量的内容1、电能量的测量2、电信号特性测量3、电路元件参数测量4、电子设备的性能测量二、电子测量的特点1、测量频率范围宽2、测量量程宽3、测量准确度高低相差悬殊4、测量速度快5、可以进行遥测6、易于实现测试智能化和测试自动化7、影响因素众多、误差处理复杂1.3电子测量方法的分类一、按测量过程分类1、直接测量2、间接测量3、组合测量二、按测量方式分类1、偏差式测量法2、零位式测量法3、微差式测量法三、按被测量的性质分类1、时域测量2、频域测量3、数据域测量4、随机测量四、测量方法的选择原则1、被测量本身的特性2、所要求的测量准确度3、测量环境4、现有测量设备1.4电子测量仪器的功能、分类

和主要性能指标一、测量仪器的功能1、变换功能2、传输功能3、显示功能1.4电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标精度1）精密度2）准确度3）正确度1.4电子测量仪器的功能、分类和主要性能指标2.稳定性输入阻抗灵敏度线性度1.5计量的基本概念1.5.1计量一个被测量是否可以测量，必须满足两个基本的前提条件：（1）被测量必须有明确的定义；（2）测量标准必须建立，并被大家公认。计量的定义：利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。计量的三个主要特征：统一性、准确性和法制性

度量衡1.5计量的基本概念1.5.1计量计量与测量的关系：（1）测量是用被测未知量和同类已知的标准单位量比较，这时认为被测量的真实数值是存在的。（2）计量是用法定标准的已知量与同类的未知量（如受检仪器）比较，这时标准量是准确的、法定的。1.5计量的基本概念1.5.2单位制单位：单位分类：1）基本单位：彼此无关、分别加以确定的物理量单位。7个2）导出单位：由基本单位通过定义、定律或其它函数关系派生出来的各种导出量值。19个3）辅助单位：既可作为基本单位又可作为导出单位。2个有明确定义和名称并令其数值为1的固定的量1.5计量的基本概念1.5.2单位制单位制

：由基本单位、辅助单位和导出单位构成的完整体系1.5计量的基本概念1.5.4量值的传递总结（1）电量子测肚量的郊内容（2）电碎子测末量的贪特点（3）测阴量方胁法的前分类（4）测糊量仪制器的默主要训性能甩指标（5）计鹅量2.质1误差算的基更本概天念2.辩2测量狐误差绸的来怕源2.福3误差泊的分启类2.贤4随机辜误差菊分析2.削5系统晴误差桂分析2.移6系统厉误差顷的合裁成2.灿7测量勇数据滥的处丙理第2章邀测秒量误替差和战测量丽结果颗处理2.汗1误遵差2.误1.被1误差贷的概率念1）真畜值:被测榜物理贷量具谦有的愿客观造大小偶或真台实数未值。2）指讽定值米：国轿家设惊定的志，以毯法令举的形滴式指查定3）实狸际值A：以枝上一念级为滥标准4）标瓶称值谁：测植量器猪具上奇标定衫的数宏值5）示拍值：剪测量陶器具盒指示喝的被艇测量次量值测量泳误差:测量大示值郊与被阶测物目理量晓真值啄间的姐差别魄。所有浙测量赌结果顺都带借有误瓜差。2.袄1.扫2测量知误差霜的表撤示方滨法1.绝对妖误差（1）定伯义：由测罗量所描得的携被测扶量值磨（示焦值）舞与其卸真值炮之差桃，即实际类应用醉中常箭用实伸际值A（高一财级以声上的掀测量会仪器高或计累量器率具测某量所轧得之盯值）阵来代下替真脑值，委即注意：△x有大未小、也符号葛和量君纲；捉直观董，但呜不反返映测刘量的荡准确饥程度怕。2.怖1.砍2测量蔬误差住的表汇示方熔法（2）修戏正值与绝废对误矩差的徐绝对伟值大内小相石等，些但符拆号相拦反的窃量值渣，称狂为修汁正值测量找仪器缎的修辞正值赚可以躲通过毙上一险级标收准的耀检定驶给出赏，它锈可以物是数零值表辉格、裙曲线助或函鸽数表楼达式股等形踩式；嘉对自晚动测吧量仪煮器，易可将胆修正磨值编缘瑞程贮蔽于仪步器中川，测货量时地仪器伟自动休进行恒修正杆。被测副量的邪实际绑值2.纸1.捡2测量亦误差孩的表兼示方宵法2.相对袜误差相对誓误差菌主要阻有三垂种形助式：（1）实贵际相架对误点差：示值隶相对依误差：特点血：相对以误差芽、引宫用误扬差、邻分贝纺误差市。它指冒绝对链误差旷与被他测量鱼实际奶值的便比,通常兴用百恳分数苍表示相对侵误差无量证钢，只肾有大小春和符细号，但侧反映坟出测律量的准确往程度。2.绿1.帝2测量炭误差桨的表剩示方石法（2）满度轨相对聚误差（引用泼误差丙和满宴度误贝差）定义持：用测储量仪为器在录一个智量程捞范围州内出壳现的棚最大飘绝对酷误差臂与该量程艇值（晌上限殖值－圾下限器值，陶满度挂值）很之比央来表昆示的搂相对恐误差拣。仪表本各量稳程内康绝对地误差老的最大梅值2.跑1.奴2测量巨误差走的表污示方蛮法根据厦国标GB槐77洽6－65滨《电气雹测量读指示促仪表命通用恰技术仓条例》规定视，电壳气测坚量指吃示仪菜表按愁最大尊引用与误差塘划分斜准确迹度的沿等级翻，即±s％，s为等梢级分秋为0.劫1、0.通2、0.拦5、1.蛮0、1.裳5、2.灵5、5.稍0等七梅个等授级。0.矩2级仪旨表的偷最大浊引用小误差箩在±0凤.1沃%到±0现.2轮%之间滑，其涝它等拜级类慎推。注意，一乓旦仪蒙表的伟等级胖选定哄后(即s一定)，被忽测值较越接哈近所窑选仪枪表的拉量程桐，其浸示值伍相对由误差庙越小训。一尿般情休况下况应使启测量腥的示是值尽萌可能阅在仪裕表满袋刻度(量限)的三秩分之拍二以些上。2.道1.闯2测量新误差蜻的表浮示方惩法例1：某刷电压殊表s=禽1.盲5，试笑算出忘它在0~稻10暖0V量程猾中的睁最大秧绝对迁误差异。例2：某1.四0级电艇流表新的满毅度值xm=1丑00师uA，求握测量辰值分巡寿别为x1=8夫0u表A，x2=2亏0u碍A时的悄绝对寄误差需和示扩值相拐对误对差。例3：要桂测量10笼0℃的温蹦度，鸭现有0.隶5级、岂测量六范围躺为0～30精0℃和1.塔0级、尖测量常范围私为0～10答0℃的两厦种温狗度计找，试玩分析畏各自达产生堤的绝申对误描差和蒜示值革误差丽。2.涉1.辈2测量浊误差赵的表贵示方正法（3）分罢贝误需差——相对比误差恨的对穷数表孤示分贝市误差春是用信对数闷形式券（分屈贝数分）表束示的核一种榨相对滑误差蜓，单装位为烈分贝链（dB）。电压妖增益蒙的测层得值窜为哈，踢误差炭为用对巧数表栏示为丘增益易测得搏值的泥分贝蓄值分贝南误差2.更1.乳3容许毛误差容许拖误差歼定义迟：是指挪测量懂仪器桌在规做定使古用条锣件下可能铃产生侧的最菜大误爆差范史围容许攀误差狡构成榜：工作愧误差毙：在誉额定假工作霜条件老下仪终器误萌差的缠极限箭值固有护误差伐：影效响量艘和影永响特只性处茶于基与准条饭件时影响侮误差扛：一愧影响由量在碧范围璃内取板任一据值，赌其他打处在基准救条件稳定炭误差拍：标勉称值成在影住响量病和影驳响特只性保特持恒形定2.刺1.咳3容许暮误差例5：用以船上电赞压表2V挡和20狱0V挡测留量1V电压零，该岭电压喊表各皂档容尤许误跌差均许为±0广.0坐3%讨±盼1个字魄，试格分析粪用上武述两铲挡分领别测堵量时扁的相锦对误殊差2.膝2测量明误差多的来永源仪器啄误差福：（采读书腔误差魄、内订部噪扔声误届差、炭稳定妇误惭差、态动态榴误差遍等）集设计尼制造恰不完薯善、柱元器虹件老培化、朋机锅械部堡件磨伸损使用孔误差阴：（匆操作净误差级）对拒测量伍设备碧操作抹不当人身铲误差同：测颗量者得感官拜分辨垦能力著、视还觉疲欠劳、寻固有果习惯影响协误差杯：环雅境因指素与绿要求京条件帅不一断致方法今误差齐：测血量方谦法不投当、疲依据游理论蜂不严丛密、报测量生公式齿不适激当简古化2.意3误差钉分类1.按误恩差性重质和另特点桂分系统隶误差肢、随迅机误蒸差、敬粗大羽误差1）系疫统误集差定义：等精糠度条励件下炮多次伙测量株同一鞭量，万误差捎的绝涛对值霜和符阁号保械持恒舅定，熄或在刷条件哲改变脱时按续一定案规律米变化肉的误搜差，浩叫系除统误屯差。治系统耍误差好简称错“系叔差”嘉，用ε来表腹示。恒定容系差：就厌是当着测量敞条件乱一经终确定挨，系徐统误偏差就抵是一仔个客企观上毛恒定拌的值蛾，多声次测冰量取工平均毒值并尚不能廉改变冷其大县小。变值作系差：就巴是在涛测量烛条件压改变万时，拦一般际来说什系统偏误差劲是变间化的讯，其辛规律孩有累诱进性盛的，久也有浩周期甘性的骂，还死有复顽杂规普律变继化的斯。系差以特点斯：具有艇规律茧性，财恒定残性，质可重医复性溪，可用申特定省方法教消除罢或减效小产生政原因礼：（1）测吸量仪蜜器设攀备在粒设计弟和制补作上励有缺旷陷保；（2）测扫量时失环境枕条件特与仪腿器要软求不武一致蓬；（3）测准量方山法不定完善疲，色测量辈设备斑的安株装、群放置紫和使立用不朴当添；（4）测艺量人常员的撞不良柏习惯左及生禾理上卧的限寸制稼。2.眨3误差符分类2.随机绪误差定义：等近精度撞条件充下多东次测麻量同依一量涉，误话差的削绝对值和层符号苍均以扫不可砍预定胃方式卖变化匆的误夹差，绩叫随机志误差峰。随欺机误溉差简疤称“私随差碍”，具用δ表示，洞一般擦是绝搅对误框差形坐式。特点:有界伍性、参对称贱性、辣抵偿乘性。产生促原因：主手要是际那些辞对测荐量影仁响微特小而疫又互丸不相关的航多种承因素骆共同军造成温的，支也就目是随机因海素的膝影响彼。处理始方法：多寺次测棍量取傻平均川值来羽削弱从，即应数据羊处理，勿而非伯测量暮技术。2.旦3误差胜分类3.粗大彼误差定义：在荡一定面测量依条件嗓下，鞭测量梁示值修明显拘偏离异被测咽实际值俗所形先成的圾误差询。产生朱原因：1）测携量方寇法不索当或渐失误哈；2）测有量操释作疏堵忽或爷失误刮；3）测闲量条萝件的些突然板变化升。处理摊方法：粗大鞠误差烧对应瓣的测允量值会称为竟坏值挡，在络测量结果战中应授予以吨剔除末。2.挑3误差梅分类2.扇4随机数误差匠分析2.疑4.震1测量堡值的疏数学苏期望吗和标源准差1.数学捕期望1）n个测匠量值瘦的算降术平临均值夜（硬有限备次）2）n为无退限次岗，即n→谣∞2.拉4随机肿误差掩分析2.面4.拣1测量谷值的拴数学映期望根和标绘准差3）随款机误条差的替算术信平均虏值2.剩余工误差(有限踩次测灾量)2.筝4随机担误差决分析2.住4.字1测量婚值的宪数学叼期望捧和标镜准差3.方差灭与标宵准差涛（n趋于订无穷拜）表征剪分散翁程度表征锡精密证度2.蛙4.膨2随机济误差两的正呀态分么布1.正态掩分布随机爱误差随的正常态分疗布：-KK2.祥4.寄2随机乞误差壁的正舅态分雪布3.极限糠误差1）置掉信概改率与素置信顷区间：置信泰度：对测量匹结果职的可盾信程愿度，丛包括琴置信驶区间让和置追信概就率。置信匪区间:测量盈值存讲在于纽奉数学朗期望笔值附此近的某一约确定膝范围绞。置信垦概率：测冬量值汇存在喜于此梅范围乐的可翁能性。置信钳限：k为置信辨系数偿（或熄置信制因子狱）置信兔概率象是图系中阴纠影部赢分面寨积2）正雅态分仇布的禾置信岛概率当分疼布和k值确晌定之斯后，鸟则置拥信概喝率可岂定正态尸分布,当k=司3时置信因子k置信概率Pc10.68320.95530.997区间眼越宽逼，置信声概率臂越大2.粗4.胃2随机呼误差猎的正悬态分球布3）非图正态择分布钩的置漠信因哨子由于申常见跪的非棒正态号分布诉都是草有限拉的，惧设其产置信吨限为揪误差冤极限便，蛛即误影差的钓置信爬区间农为置信饮概率燥为10终0％。例：均匀分布

有故:2.他4.椒2随机焦误差萌的正仍态分察布4）极薯限误着差莱特允准则莱特救准则：正记态分奏布可役取3σ(x蚕)作为警判别酒异常什数据婚的界罢限。对应将的为爷坏值骂（异况常数缓据）警，应孔剔除攀。2.谅4.休2随机犯误差铜的正饶态分佩布4.贝赛游尔公膝式根据混有限杠次测舍量的慌残差厨估计手方差剑或标脾准差2.贵4.脊2随机也误差份的正摊态分矿布2.唤5系统终误差纹分析2.袖5.置1系统跃误差伞的特性排除境粗差堡后，延测量锯误差恩等于杠随机需误差δi和系历统误误差εi的代侮数和症即2.缓5系统塞误差熟分析2.匪5.量1系统埋误差屑的特勺性假设拖进行n次等税精度踏测量息，并贷设系誉差为柏恒值贸系差享或变很化非茎常缓产慢即εi=ε，则Δxi的算基术平得均值娘为当n足够苍大时全，由描于随沈机误斥差的霜抵偿役性，δi的算番术平弦均值君趋于崖零，煌于是绳得到可见第当系驴差与那随机从误差窗同时划存在潮时，扒若测据量次缸数足待够多暗，则殖各次丑测量杯绝对踏误差继的算盘术平槽均值讲等于膝系差.这说遇明测姓量结镜果的申准确罗度不犯仅与订随机筹误差镇有关逆，更客与系瓣统误搏差有阔关。2.兰5.丘2系统射误差穿的判逝断1．理幻玉论分推析法凡属节由于编测量闯方法羞或测荷量原候理引裕入的妻系差尝，不搅难通矿过对印测量极方法跪的定如性定劳量分适析发贞现系杆差，巧甚至含计算斜出系漆差的配大小.2．申改变偏测量价条件长法系差门常与敲测量梦条件临有关丸，如鹅果能亚改变桌测量庄条件榨，比拉如更妈换测强量人租员、劳测量含环境少、测聚量方壮法等型，根忽据对庄分组世测量橡数据杠的比返较，拒有可锤能发秘现系劳差。2.哗5.候2系统蜘误差登的判辰断3.校准貌和比丘对法当怀薯疑测牌量结胁果可狭能会嫌有系华差时且，可削用准加确度既更高禾的测映量仪疮器进紧行重梨复测莫量以养发现樱系差秤。测卸量仪愚器定僻期进游行校肯准或跟检定牌并在骑检定筑证书怜中给挂出修宵正值谅，目行的就奔是发撇现和丘减小悠使用稀被检沫仪器脂进行爸测量啦时的傲系统恰误差治。也可攀以采换用多决台同水型号渗仪器射进行要比对苏，观炸察比珍对结添果以墓发现排系差主，但脊这种颂方法咐通常腔不能芝查觉泻和衡丈量理伶论误掏差。2.痒5.愈2系统挪误差花的判塌断4.剩余士误差抚观察炼法当系拦差明刺显大哀于随伏差时晨，有规腾律地惯变化杏某一恶测量日条件趣进行黄测量泉，求啊出残陪差，震并按先列后次咸序列极表或披作图无，观豪察各扰残差黎大小蹈和符杜号的氧变化畅。再判贡断是蜜累进封性的其还是慨周期姨性变化系差使。2.慈5.昌3消除系统堡误差缺产生场的根独源1.从产厉生系绿差根拆源上幻玉采取撑措施捕减小摘系差①遗要从热测量友原理承和测参量方掠法尽吴力做战到正笔确、再严格想。②肥测量池仪器忧定期帝检定贴和校歌准，虫正确贱使用李仪器品。③订注意为周围鸽环境约对测皮量的胃影响冰，特懒别是医温度详对电肥子测延量的剧影响个较大观。④局尽菠量减潮少或鲁消除示测量睁人员衰主观派原因鸣造成工的系久统误烫差。列应提懒高测乞量人唉员业贴务技轮术水东平和哥工作陆责任柱心，寻改进啊设备伴。2.用修芹正方氏法减嗽少系急统误烘差修正行值＝煌－误适差=－（姑测量堂值－横真值例）实际蕉值＝屠测量秩值＋乓修正叔值2.兴5.幸4削弱孕系统畏误差粒的典匀型测率量技芹术1.零示买法在测胆量中鲜，把杏待测祖量与榜已知谊标准档量相端比较卫，当喷二者呼的效细应互驰相抵书消时归，零稼示器体示值盾为零见，此您时已鼓知标抹准量浓的数云值就棒是被电测量木的数销值。2.替代退法：又称誉置换询法。魔它是河在测挡量条分件不昏变的谨情况纯下，绳用一庙标准活已知销量去小替代伐待测苗量，歌通过磁调整覆标准杏量而笨使仪页器的爱示值巴不变耍，于逐是标身准量尤的值夹即等它于被慰测量眠值。2.券5.估4削弱山系统窗误差灾的典折型测怪量技赌术3．补绍偿法补偿挽法相爸当于束部分谊替代棕法或询不完债全替智代法最。这逐种方竞法常幼用在豆高频掘阻抗诱、电骑压、啦衰减差量等遣测量凤中。4.对照浓法对照采法又机叫交译换法论。适捏于在读对称闲的测梦量装爷置中跨用来近检查委其对项称性晋是否长良好档，或汇从两岭次测网量结惜果的币处理棉中，对消弱郑或消拢除系把统误束差。2.贯6系统姐误差醋的合按成实际乞工作皮中，图考虑侨总误剩差与赏分误伸差的言关系振：（1）如忌何根罗据各持分误兆差来桑确定路总误剪差，忙即误差哭的合萍成。（2）当愧总误济差一舰定，泄如何设确定株各分爽项误调差，恨即误差睁的分赠配。前者归主要挪在设酱计测省量、茄仪器符设备碧时用彻，后驰者主晶要在洁测量瞎时用把。2.坛6.晨1误差搅的综坡合1.绝对李误差教传递惑公式对直钻接量x1、x2、……xn有误墨差Δ奋x1、Δ默x2、……怜Δxn，则惠间接纳量y就有观误差Δ渗y。对亡（y+Δ纱y）按炸级数公展开藏，只使考虑秘一阶欧微分垦项，鉴得绝票对误味差传科递公富式2.塞6系统策误差蹈的合龄成2.相对悬误差麻的传港递公埋式由定链义有注意：误坊差合通成时笨，间蜻接函旨数关顷系为木和、吧差类个，先嫂求绝屈对误不差合馅成方耕便，卵而积岗、商牲或乘骡方、荷开方须类先们求相难对误反差合本成方统便。2.墓6.蓝3系统牲不确托定度1.绝对共值合考成法2.均方哑根合芳成法1.有效尸数字若截盗取得运到的风近似盆数其截取蹦或舍杆入误旷差的款绝对航值不陵超过材近似篮数末捆位的垄半个霸单位，则慌该近麻似数湿从左拜边第沉一个集非零哀数字狐到最禽末一牲位数各为止眠的全动部数贱字，删称之血为有想效数丹字。例如隶：3.哀14叠2四位著有效费数字盼，极爬限误能差≤0.呈00间058.陪70悔0四位洒有效设数字工，极掉限误剑差≤0.岔00荐058.兔7×飞103二位蔬有效紧数字渗，极做限误棋差≤0.煮05丙×1岁030.债08钱07三位幸有效惧数字忠，极浸限误飞差≤0.串00堆00蜓52.戚7测量馅数据禽的处惑理2.辩7.宜1有效下数字碗的处谦理2.培7测量蝴数据师的处糖理2.多余牧数字借的舍鞋入规食则由于苍测量牙数据只和测教量结酿果均娘是近愧似数僵，其抢位数交各不更相同积。为钉了使轨测量吃结果际的表昨示准艺确唯雨一，许计算映简便倡，在嘉数据誉处理平时，纵需对慕测量朽数据察和所六用常关数进买行修现约处蝇理。数据垦修约规则：（1）小于5舍去——保留鼠的末冷位不援变。（2）大于5进1——在保留型的末位惩增1。（3）等于5时，绿取偶裹数——保留导的末位融是偶死数，订则末堂位不饿变；妨末位盾是奇滨数，仪则在她末位慎增1（将秩末位印凑为暂偶数量）。例：奶将下猪列数归据舍光入到越小数扣第二写位。12钱.4严344→63渗.7仗350啦1→0.鸣6949纽奉9→25怕.3250→17简.6延955→12醉3.喜1150→2.艇7测量榜数据援的处厌理3.有效社数字干的运榜算法积则保留垮的位民数原众则上郑取决寨于各好数中贡准确印度最婶差的潮那一乌项。（1）加庭法运少算以小漠数点奶后位类数最欧少的足为准残（各近项无木小数寺点则捐以有栋效位俩数最酿少者膊为准瓣），云其余敬各数秃可多兰取一纠位。朱例如于：（2）减吧法运叙算当两娇