電子測量儀器課件

1、電子測量儀器 江蘇省泗陽中等專業(yè)學(xué)校 綜合部 張永東 教 師 張永東幻燈制作 張永東電子工業(yè)出版社電子測量儀器電子教案中等職業(yè)學(xué)校電子信息類教材（電子技術(shù)應(yīng)用專業(yè)）目錄 目 錄第1章 電子測量與儀器的基本知識 第2章 電子電壓表 第3章 信號源 第4章 電子示波器 第5章 電子計數(shù)器 第6章 頻域測量儀器 第7章 電子元器件測量儀器 第8章 邏輯分析儀第9章 數(shù)字存儲示波器 第10章 微計算機化儀器和系統(tǒng) 1.1 電子測量的特點、內(nèi)容和基本方法1.1.1 電子測量的意義和特點1.1.2 電子測量的內(nèi)容1.1.3 電子測量的基本方法1.2測量誤差的基本概念1.2.1 測量誤差的表示方法1.2.2

2、 測量誤差的來源 1.2.3 測量誤差的分類1.3測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理1.3.1 數(shù)字的舍入規(guī)則1.3.2 有效數(shù)字1.3.3 測量數(shù)據(jù)的處理1.4 電子測量儀器的基本知識1.4.1 電子測量儀器的分類1.4.2 電子測量儀器的誤差 第一章電子測量與儀器的基本知識 1.1 電子測量的特點、內(nèi)容和基本方法測量人類認(rèn)識自然和改造自然的重要手段，是為了確定被測對象的量值或量值的依從關(guān)系而進行的實驗過程。電子測量泛指以電子技術(shù)為手段而進行的測量。有以下幾個明顯的特點：（1）測量頻率范圍寬 （2）量程范圍廣 （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)自動化和微機化 1.1.1 電子

3、測量的意義和特點第一章電子測量與儀器的基本知識 電子測量的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：（1）電能量的測量（2）電路元器件參數(shù)的測量（3）電信號特征的測量（4）電路參數(shù)的測量（5）特性曲線的顯示1.1.2 電子測量的內(nèi)容 1.1.3 電子測量的基本方法1.按測量手段分類直接測量、間接測量、組合測量 2.按被測量性質(zhì)分類時域測量、頻域測量、數(shù)據(jù)域測量、隨機測量返回第一章電子測量與儀器的基本知識 1.2 測量誤差的基本概念（1）絕對誤差（2）相對誤差相對真誤差（或稱相對誤差）實際相對誤差示值相對誤差引用相對誤差（或稱滿度相對誤差）1.2.1 測量誤差的表示方法測量結(jié)果與被測量的真值之間的差異稱為測量誤

4、差。有絕對誤差和相對誤差兩種表示方法：第一章電子測量與儀器的基本知識 最大引用相對誤差電工儀表按mm值分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共7級。1.0級表示該儀表最大引用相對誤差值不超過1.0%，也稱準(zhǔn)確度等級為1.0級，常用符號s表示?！纠?.1】測量兩個電壓，分別得到它們的測量值為U1x=103V，U2x=12V，實際值為U1=100V，U2=10V ，求兩次測量的絕對誤差和相對誤差。 解：兩次測量的絕對誤差、相對誤差分別為 U1=U1x - U1 =103100 =3V U2=U2x U2 =1210 =2V A1 =3/100=3% A2 =2/10=20% 第

5、一章電子測量與儀器的基本知識 【例1.2】已知某被測電壓為8V，用1.5級10V量程的電壓表測量，若只做一次測量就把該測量值作為測量結(jié)果，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為多少？解：1.5級的儀表的引用相對誤差不超過1.5%。該儀表可能出現(xiàn)的最大絕對誤差 xmax =1.5%10=0.15V有： x xmax xms x =x/x ( xms )/x第一章電子測量與儀器的基本知識 測量誤差的主要來源:（1）儀器誤差 （2）影響誤差（3）方法誤差和理論誤差 （4）人身誤差（5）測量對象變化誤差 1.2.2 測量誤差的來源1.2.3 測量誤差的分類 根據(jù)性質(zhì)，測量誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、疏失誤差三類。

6、（1）系統(tǒng)誤差（也稱為確定性誤差）系統(tǒng)誤差分為恒值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。第一章電子測量與儀器的基本知識 圖1.1 系統(tǒng)誤差的特征 如圖1.1變值系統(tǒng)誤差常見的有： 線性系統(tǒng)誤差 周期性系統(tǒng)誤差 復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差第一章電子測量與儀器的基本知識 常用來判別是否存在系統(tǒng)誤差的方法有：預(yù)檢法、剩余誤差觀察法、馬利科夫判據(jù)和阿卑-赫梅特判據(jù)等。消除或削弱系統(tǒng)誤差的影響的方法：零示法、代替法（又稱置換法）、交換法（又稱對照法）和微差法等。系統(tǒng)誤差常用來表示測量的正確度。（2）隨機誤差（又稱為偶然誤差）隨機誤差反映了測量結(jié)果的精密度。準(zhǔn)確度用來反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合影響，準(zhǔn)確度越高，表示正確度

7、和精密度都高，意味著系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小。（3）疏失誤差（又稱粗大誤差或粗差）在一定的測量條件下，測量值明顯偏離實際值所造成的測量誤差。第一章電子測量與儀器的基本知識 系統(tǒng)誤差、隨機誤差和疏失誤差三者對測量結(jié)果的影響，如圖1.2所示。 僅存在隨機誤差時 如圖1.2（a）所示。僅存在系統(tǒng)誤差時如圖1.2（b）、（c）所示。同時存在三種誤差時 如圖1.2（d)）、(e) 所示。在剔除壞值之后，測量值一般可以表示為: x=A| 圖1.2返回第一章電子測量與儀器的基本知識 1.3 測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理 1.數(shù)字的舍入規(guī)則 “小于5舍，大于5入，等于5時看奇偶”?！纠?.3】對以下數(shù)據(jù)進行舍入處理，要求

8、小數(shù)點后只保留2位。16.372 016.3732.455 032.46 4.545 24.55 3.854 63.85 1.995 2.00 1.9851.98【例1.4】將15.4546進行舍入處理，要求保留整數(shù)。不對的做法：15.454615.45515.4615.516正確的做法：15.4546151.3.1 數(shù)字的舍入規(guī)則 第一章電子測量與儀器的基本知識 2.近似運算法則1）近似值相加減【例1.5】13.435 +20.382 + 5.63 + 4.6 =13.44 + 20.38 + 5.63 + 4.6 = 44.0544.0 2）近近似值相乘除3）近似值乘方或開方4）對數(shù)的位數(shù)

9、與其真數(shù)有效數(shù)字的位數(shù)相同。1.3.2 有效數(shù)字 在數(shù)字修約過程中要注意以下幾點。(1)“0”的意義：(2)有單位的數(shù)字更需注意記錄的方法。(3)帶有絕對誤差的數(shù)字應(yīng)和絕對誤差取齊。(4)帶有單位的測量值，有效數(shù)字應(yīng)和絕對誤差取齊。第一章電子測量與儀器的基本知識 【例1.6】用一臺0.5級100V量程的電壓表測量電壓，電壓表指示值為85.35V，試確定有效數(shù)字位數(shù)。 解：該表在100V量程擋最大絕對誤差 Um= 0.5%Um = 0.5%100 =0.5V誤差為0.5V ，測量記錄值為85.4V。1.3.3 測量數(shù)據(jù)的處理（1）求n個測量值的算術(shù)平均值：第一章電子測量與儀器的基本知識 （5）求

10、算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差的估計值： （6）求算術(shù)平均值的不確定度 （7）給出測量結(jié)果的報告值 （3）按照貝塞爾公式計算n次測量時標(biāo)準(zhǔn)差的估計值。（2）計算任意一次測量值與算術(shù)平均值之差即剩余誤差（或稱為殘差）i：（4）采用3準(zhǔn)則（萊特準(zhǔn)則）判斷是否存在疏失誤差第一章電子測量與儀器的基本知識 【例1-7】對某電壓進行10次等精密度測量，利用修正值對測量值進行修正后，具體數(shù)值如下：510.4，509.8，509.7，509.6，510.3，510.0，509.9，510.2，509.9，510.1（電壓單位為V），要求對測量數(shù)據(jù)進行處理。表1.1 測量數(shù)據(jù) n Uxi i i21 510.4 0.4 0.

11、162 509.8 -0.2 0.043 509.7 -0.3 0.094 509.6 -0.4 0.165 510.3 0.3 0.096 510.0 0 07 509.9 -0.1 0.018 510.2 0.2 0.049 509.9 -0.1 0.01解：(1)由測量值Uxi求算術(shù)平均值、剩余誤差i及i2，將計算結(jié)果填入表1.1中。(2)計算標(biāo)準(zhǔn)差估計值第一章電子測量與儀器的基本知識 全部數(shù)據(jù)的i0.78 ，表明測量值都為合格數(shù)據(jù)，無疏失誤差。(4)計算算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差的估計值和不確定度= (3)判斷疏失誤差(5)測量結(jié)果的報告返回第一章電子測量與儀器的基本知識 1.4 電子測量儀器的基本知識通用儀器按照功能，可分以下幾類：(1)信號發(fā)生器(2)信號分析儀器(3)電平測量儀器(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)邏輯分析儀(9)輔助儀器1.4.1 電子測量儀器的分類第一章電子測量與儀器的基本知識 儀器誤差也稱為容許誤差，是指測量儀器在規(guī)定的使用條件下可能產(chǎn)生的最大誤差范圍，它是衡量電子測量儀器質(zhì)量的一項最重要指標(biāo)。我國標(biāo)準(zhǔn)電子測量儀器誤差的一般規(guī)定GB6592-1986中規(guī)定：用工作誤差、固有誤差、影響誤差、穩(wěn)定誤差來描述測量儀器誤差。 例如，DS-33型交流數(shù)字電壓表按上述四種誤差標(biāo)注。工作誤差：50Hz1M