C1C2電子測量技術

1、電子測量技術是電子信息工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，主要介紹電子測量的一般方法,測量誤差和測量結果的處理，對基本電量進行測量的常用電子測量儀表的工作原理及應用。對測量方法側重歸納、比較，突出簡明、實用；對儀器、儀表突出常規(guī)、典型的操作使用，掌握工作原理框圖，而不過多涉及儀表各單元內(nèi)部具體電路；對誤差分析作定性說明，并進行必耍的數(shù)學推導。本課程實踐性較強，要求學生通過本課程的學習加強對常用電子測量儀表測量原理的理解，通過實驗，使學生掌握基本測量電量的原理、分析方法及其典型應用。第一講緒論目的及要求：了解電子測量的內(nèi)容和特點，了解計量的基本概念，熟悉電子測量的一般方法。1電子測量的內(nèi)容和特點2電子測量

2、的一般方法3電子測量儀器概述4計量的基本概念重點：電子測量的內(nèi)容、特點和方法、計量.1電子測量一、測量測量是通過實驗方法對客觀事物取得定量信息即數(shù)量概念的過程。人們通過對客觀事物大量的觀察和測量，形成定性和定量的認識，歸納、建立起各種定理和定律，而后又要通過測量來驗證這些認識、定理和定律是否符合實際情況，經(jīng)過如此反復實踐，逐步認識事物的客觀規(guī)律，并用以解釋和改造世界。因此可以說，測量是人類認識和改造世界的一種不可缺少和替代的手段。俄國科學家門捷列夫在論述測量的意義時曾說過：“沒有測量，就沒有科學“，”測量是認識自然界的主要工具”。英國科學家?guī)炜?A.H.cook)也認為：“測量是技術生命的神經(jīng)

3、系統(tǒng)”o這些話都極為精辟地闡明了測量的重要意義。歷史事實也已證明：科學的進步，生產(chǎn)的發(fā)展，與測量理論、技術、手段的發(fā)展和進步是相互依賴、相互促進的。測量技術水平是一個歷史時期、一個國家的科學技術水平的一面“鏡子”。正如特爾曼(F,E.Telmen)教授所說：“科學和技術的發(fā)展是與測量技藝并行進步相互匹配的。事實上，可以說，評價一個國家的科技狀態(tài)，最快捷的辦法就是去審視那里所進行的測量以及由測量所累積的數(shù)據(jù)是如何被利用的二、電子測量電子測量是泛指以電子技術為基本手段的一種測量技術。它是測量學和電子學相互結合的產(chǎn)物。電子測量除具體運用電子科學的原理、方法和設備對各種電量、電信號及電路元器件的特性和

4、參數(shù)進行測量外，還可通過各種敏感器件和傳感裝置對非電量進行測量，而且往往更加方便、快捷、準確，有時是用其他測量方法所不能替代的。因此，電子測量不僅用于電學各專業(yè)，也廣泛用于物理學、化學、光學、機械學、材料學、生物學、醫(yī)學等科學領域及生產(chǎn)、國防交通、通訊、商業(yè)貿(mào)易、生態(tài)環(huán)境保護乃至日常生活的各個方面。近幾十年來計算技術和微電子技術的迅猛發(fā)展，為電子測量和測量儀器增添了巨大活力。電子計算機尤其是微型計算機與電子測量儀器相結合，構成了一代嶄新的儀器和測試系統(tǒng)，即人們通常所說的“智能儀器和自動測試系統(tǒng)”，它們具有對若干電參數(shù)進行自動測量、自動量程選擇、數(shù)據(jù)記錄和處理、數(shù)據(jù)傳輸、誤差修正、自檢自校、故障

5、診斷及在線測試等功能，不僅改變了若干傳統(tǒng)測量概念，更對整個電子技術和其他科學技術產(chǎn)生了巨大推動作用?，F(xiàn)在，電子測量技術（包括測量理論、方法，測量儀器裝置等）-形成電子科學領域重要而發(fā)展迅速的分支。.2電子測量的內(nèi)容和特點一、電子測量的內(nèi)容通常人們把電參數(shù)測量分為電磁測量和電子測量兩類。電磁測量主要指交直流電量的指示測量法和比較測量法以及磁量的測量等。電子測量是指以電子技術理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設備為手段，對電量和非電量進行的測量。其中電量測量可分為以下幾個方面.電量測量電量測量包括各種頻率、波形下的電壓、電流、功率等的測量。.電信號特性測量電信號特性測量包括波形、頻率、周期、相位、失真度

6、、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量。.電路元件參數(shù)測量電路元件參數(shù)測量包括電阻、用感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)及電子器件的參數(shù)等的測量.電子設備的性能測量電子設備的性能測量包括增益、衰減、靈敏度、頻率特性、噪聲指數(shù)等的測量。上述各項測量內(nèi)容中，尤以頻率、時間、電壓、相位、阻抗等基本電參數(shù)的測量更為重要，它們往往是其他參數(shù)測量的基礎。如放大器的增益測量實際上就是其輸入、輸出端電壓測量；脈沖信號波形參數(shù)的測量可歸結為電壓和時間的測量；許多情況下電流測量是不方便的，就以電壓測量來代替。同時，由于時間和頻率測量具有其他測量所不可比擬的精確性，因此人們越來越關注把其他待測量的測量轉(zhuǎn)換成時間或頻率

7、的測量的方法和技術。在科學研究和生產(chǎn)實踐中，常常需要對許多非電量進行測量。傳感技術的發(fā)展為這類測量提供了新的方法和途徑?，F(xiàn)在，可以利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量如位移、速度、溫度、壓力、流量、物面高度、物質(zhì)成分等變換成電信號，再利用電子測量設備進行測量。在一些危險的和人們無法進行直接測量的場合，這種方法幾乎成為唯一的選擇。在生產(chǎn)的自動過程控制系統(tǒng)中，將生產(chǎn)過程中各有關非電量轉(zhuǎn)換成電信號進行測量、分析、記錄并據(jù)以對生產(chǎn)過程進行控制是一種典型的方法，如圖1.1-1所示。過 程過 程記錄打印圖1.1-1非電量測量在過程控制中的作用二、電子測量的特點與其他測量方法和測量儀器相比，電子測量和電子測量

8、儀器具有以下特點。.測量頻率范圍寬電子測量中所遇到的測量對象，其頻率覆蓋范圍極寬，低至土10-6以下，高至上1012以上。當然，不能要求同一臺儀器能在這樣寬的頻率范圍內(nèi)工作。通常是根據(jù)不同的工作頻段，采用不同的測量原理和使用不同的測量儀器。例如阻抗的測量，在低頻段多采用電流電壓法，而在微波段則須采用開槽測量線或反射計技術。上述兩者無論在原理上，還是在測量設備上都大不一樣。當然，隨著技術的發(fā)展，能在相當寬的頻率范圍內(nèi)正常工作的儀器不斷地被研制出來，例如，現(xiàn)在一臺較為先進的頻率計，頻率測量范圍可以低至10-6Hz,高至工1011Hz.測量量程寬量程是測量范圍的上下限值之差或上下限值之比。電子測量的

9、另一個特點是被測對象的量值大小相差懸殊。例如，地面上接收到的宇宙飛船自外空發(fā)來的信號功率，低到10-14W數(shù)量級，而遠程雷達發(fā)射的脈沖功率，可高達土108W以上，兩者之比為1：1022。一般情況下，使用同一臺儀器，同一種測量方法，是難以覆蓋如此寬廣的量程的。如前所述，隨著電子測量技術的不斷發(fā)展，單臺測量儀器的量程也可以達到很高。.測量準確度高低相差懸殊就整個電子測量所涉及的測量內(nèi)容而言，測量結果的準確度是不一樣的，有些參數(shù)的測量準確度可以很高，而有些參數(shù)的測量準確度卻又相當?shù)?。例如，對頻率和時間的測量準確度，可以達到10-1310-14的量級，這是目前在測量準確度方面達到的最高指標。作為比較，

10、比如長度測量的最高準確度為主10-18量級。可惜除了頻率和時間的測量準確度很高之外，其他參數(shù)的測量準確度相對都比較低。例如，直流電壓準確度當前達到10-6量級，音頻電壓為104量級，射頻電壓僅為10-3量級，而品質(zhì)因數(shù)Q值和電場強度的測量準確度，只有10-1量級。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于電磁現(xiàn)象本身的性質(zhì),使得測量結果極易受到外部環(huán)境的影響，尤其在較高頻率段，待測裝置和測量裝置之間，裝置內(nèi)部各元器件之間的電磁耦合，外界干擾及測量電路中的損耗等對測量結果的影響，往往不能忽略卻又無法精確估計。為此，對許多電子測量和測量儀器，除規(guī)定了必須滿足的工作條件外，在對電子測量儀器的檢定過程中，還規(guī)定了一套

11、比工作條件更為嚴格的基準條件，如表1.1-1所示。該表摘自國家標準電子測量儀器誤差的一般規(guī)定，它是參照國際電工委員會(1EC)第359號公告電子測量設備工作性能表示而制定的。除了須遵守這些規(guī)定外，為了盡可能減小外部環(huán)境的影響，許多測量都需要良好的電磁屏蔽和接地措施，系統(tǒng)內(nèi)部則應盡量減小寄生電容、電感的影響，而在高頻和微波測量中，阻抗匹配更是必須認真對待的問題。此外，造成電子測量中不同參數(shù)測量準確度相差懸殊的另一個原因是，雖然前面講到頻率和時間的測量準確度可以達到很高，但遺憾的是，電子測量中大多數(shù)待測量的計量單位都是導出單位，而導出單位的準確度，不可能高于它所賴以導出的原始單位的準確度。表1.1

12、-1電子測量設備的基準條件影響最基準數(shù)值或范圍容許公差環(huán)境溫度20C2C相對濕度45%75%大氣壓強650800mm汞柱交流供電電壓220V2%交流供電頻率50Hz1%交流供電波形，正弦波6=0.05交流供電電壓的波紋9無0.%外電磁場干擾避免通風良好陽光照射避免直接照射工作位置按制造廠家規(guī)定.測量速度快由于電子測量是基于電子運動和電磁波的傳播，加之現(xiàn)代測試系統(tǒng)中高速電子計算機的應用，使得電子測量無論在測量速度，還是在測量結果的處理和傳輸，都可以以極高的速度進行，這也是電子測量技術廣泛用于現(xiàn)代科技各個領域的重要原因。比如像衛(wèi)星、飛船等各種航天器的發(fā)射與運行，沒有快速、自動的測量與控制，簡直是無

13、法想象的。.可以進行遙測如前所述，電子測量依據(jù)的是電子的運動和電磁波的傳播，因此可以：現(xiàn)場各待測量轉(zhuǎn)換成易于傳輸?shù)碾娦盘枺糜芯€或無線的方式傳送到測試控制臺（中心），從而實現(xiàn)遙測和遙控。這使得對那些遠距離的，高速運動的，或其他人們難以接近地方的信號測量成為可能.易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化電子測量本身是電子科學一個活躍的分支，電子科學的每一項進步，都非常迅速地在電子測量領域得到體現(xiàn)。隨著電子計算機尤其是功耗低、體積小、處理速度快、可靠性高的微型計算機的出現(xiàn)，給電子測量理論、技術和設備帶來了新的革命。比如微處理器出現(xiàn)于1971。年，而在972年就出現(xiàn)了使用微處理器的自動電容電橋?，F(xiàn)在，已有大量

14、商品化帶微處理器的電子測量儀器面世，許多儀器還帶有GPB標準儀器接口，可以方便地構成功能完善的自動測試系統(tǒng)。無疑，電子測試技術與計算機技術的緊密結合與相互促進，為測量領域帶來了極為美好的前景.影響因素眾多，誤差處理復雜任何測量都不可避免會有誤差，如果不能準確地確定誤差或誤差范圍的大小，那就無法衡量測量結果的準確程度、測量結果的可靠性或可依賴性，從而也就失去了測量的意義和價值。造成測量誤差的原因是多方面的。客觀上影響測量結果及測量誤差的因素大體上可分為外部的和內(nèi)部的。能對測量結果產(chǎn)生影響的量，稱為影響量，它通常來自測量系統(tǒng)的外部，如環(huán)境溫度、濕度、電源電壓，外界電磁F擾等。測量系統(tǒng)內(nèi)部會對測量結

15、果產(chǎn)生影響的工作特性，稱為影響特性。例如交流電壓表中檢波器的檢波特性，會隨著被測電壓的頻率和波形而有所改變，從而影響到測量結果。前面已經(jīng)提到，電子測量中另一個難以避免而又無法準確估算其實際影響大小的因素，是測量儀器內(nèi)部各元器件之間，測量與被測量裝置之間無處無時不在的寄生電容、電感、電導等的不良影響。不難看出，電子測量中的影響量和影響特性眾多而又復雜，其規(guī)律難以確定，這就給測量結果的誤差分析和處理帶來困難。.3電子測量的一般方法一、按測量手續(xù)分類.直接測量它是指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法，比如用電壓表測量晶體管的工作電壓，用歐姆表測量電阻阻值，用計數(shù)式頻率計測量頻率等。直接測量的特

16、點是不需要對被測量與其它實測的量進行函數(shù)關系的輔助運算，因此測量過程簡單迅速，是工程測量中廣泛應用的測量方法.間接測量它是利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關系（可以是公式、曲線或表格等），間接得到被測量量值的測量方法。例如需要測量電阻只上消耗的直流功率P,可以通過直接測量電壓U,電流/,而后根據(jù)函數(shù)關系P=UI,經(jīng)過計算，“間接”獲得功耗尸。間接測量費時費事，常在下列情況下使用：直接測量不方便，或間接測量的結果較直接測量更為準確，或缺少直接測量儀器等。當某項測量結果需用多個未知參數(shù)表達時，可通過改變測量條件進行多次測量，根據(jù)測量量與未知參數(shù)間的函數(shù)關系列出方程組并求解，進而得到未知量，這種測

17、量方法稱為組合測量。一個典型的例子是由阻器電阻溫度系數(shù)的測量。已知電阻器阻值心與溫度間滿足關系R,=/?20+a（t-20）+-20）2（13-1）式中只R20為片20C時的電阻值,一般為已知量a夕稱為電阻的溫度系數(shù),r為環(huán)境溫度。為了獲得值，可以在二個不同的溫度rl、r2下r為環(huán)境溫度。為了獲得接測得）測得相應的二個電阻值次1、M2,代入式（1.31）得到聯(lián)立方程(1.3-2)值。如果R20也未知，顯然可在三個不/?“=R,q+ag_20)+/3(或(1.3-2)值。如果R20也未知，顯然可在三個不、R,2=&0+a(G-2。)+夕(J-20)求解聯(lián)立方程(1.32),就可以得到、B同的溫度

18、下，分別鄴得a2、R,3，列出由三個方程構成的方程組并求解，進而得到只R20、a、0二、按測量方式分類.偏差式測量法在測量過程中，用儀器儀表指針的位移（偏差）表示被測量大小的測量方法，稱為偏差式測量法。例如使用萬用表測量電壓、電流等。由于是從儀表刻度上直接讀取被測量，包括大小和單位，因此這種方法也叫直讀法。用這種方法測量時，作為計量標準的實物并不裝在儀表內(nèi)直接參與測量，而是事先用標準量具對儀表讀數(shù)、刻度進行校準，實際測量時根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)大小確定被測量量值。.零位式測量法零位式測量法又稱作零示法或平衡式測量法。測量時用被測量與標準量相比較（因此也把這種方法叫作比較測量法），用指零儀表（零示器）指示

19、被測量與標準量相等（平衡），從而獲得被測量。利用惠斯登電橋測量電阻（或電容、電感）是這種方法的一個典型例子，如圖1.3-1所不。1.3-1所不。當電橋平衡時，可以得到(1.33)通常是先大致調(diào)整比率A1/R2,再調(diào)整標準電阻R4,直至電橋平衡，充當零示器的檢流計PA指示為零，此時即可根據(jù)式(1.33)由比率和只，值得到被測電阻只Rx值。.微差式測量法偏差式測量法和零位式測量法相結合，構成微差式測量法。它通過測量待測量與際準量之差(通常該差值很小)來得到待測量量值，如圖1.32所示。圖1.3-1惠斯登電橋測量電阻示意圖圖1.3-1惠斯登電橋測量電阻示意圖標準測量6圖1.33用微差法測量直流穩(wěn)壓源

20、的穩(wěn)定度三、按被測量的性質(zhì)分類如果按被測量的性質(zhì)，測量還可以作如下分類。.時域測量時域測量也叫作瞬態(tài)測量,主要測量被測量隨時間的變化規(guī)律。典型的例子如用示波器觀察脈沖信號的升沿、下降沿、平頂降落等脈沖參數(shù)以及動態(tài)電路的暫態(tài)過程等。.頻域測量頻域測量也稱為穩(wěn)態(tài)測量，主要目的是獲取待測量與頻率之間的關系。如用頻譜分析儀分析信號的頻譜、測量放大器的幅頻特性、相頻特性等。.數(shù)據(jù)域測量數(shù)據(jù)域測量也稱為邏輯量測量，主要是用邏輯分析儀等設備時數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進行測量。數(shù)據(jù)域測量可以同時觀察多條數(shù)據(jù)通道上的邏輯狀態(tài)，或者顯示某條數(shù)據(jù)線上的時序波形，還可以借助計算機分析大規(guī)模集成電路芯片的邏輯功能等。隨著

21、微電子技術的發(fā)展需要，數(shù)據(jù)域測量及其測量智能化、自動化顯得愈來愈重要。.統(tǒng)計測量隨機測量統(tǒng)計測量又叫作隨機測量，主要是對各類噪聲信號進行動態(tài)測量和統(tǒng)計分析。這是一項較新的測量技術，尤其在通信領域有著廣泛應用。除了上述幾種常見的分類方法外，還有其他一些分類方法。比如，按照對測量精度的要求，可以分為精密測量和工程測量：按照測量時測量者對測量過程的干預程度分為自動測量和非自動測量；按照被測量與測量結果獲取地點的關系分為木地（原位）測量和遠地測量（遙測），接觸測量和非接觸測量；按照被測量的屬性分為電量測量和非電量測量等等。四、測量方法的選擇原則在選擇測量方法時，要綜合考慮下列主要因素：被測量本身的特性

22、；所要求的測量準確度；測量環(huán)境；現(xiàn)有測量設備等。在此基礎上，選擇合適的測量儀器和正確的測量方法。前面曾提到，正確可靠的測量結果的獲得，要依據(jù)測量方法和測量儀器的正確選擇、正確操作和測量數(shù)據(jù)的正確處理。否則，即便使用價值昂貴的精密儀器設備，也不一定能夠得到準確的結果，甚至可能損壞測量儀器和被測設備。例1直接用萬用表只R1正電阻檔測量晶體管發(fā)射結結電阻，由于限流電阻過小而使基極注入電流很大，很容易將晶體管損壞。例2圖1.3T表示的是用電壓表測量高內(nèi)阻電路端電壓的例子。圖1.34電壓表內(nèi)阻的影響不難看到，電壓表內(nèi)阻的大小將直接影響到測量結果，這種影響通常叫做電壓表的負載效應。圖中虛線框內(nèi)表示放大器輸

23、出端等效電路，Rv表示測量用電壓表內(nèi)阻。忽略其他因素，不難算出：當用內(nèi)阻Rv=10MQ的數(shù)字電壓表測量時，電壓為U =5xIQxlOU =5xIQxlO380 + 10X104 5=4.96V相對誤差而改用內(nèi)阻只Rv=120kQ的萬用表電壓檔測量時，電壓為相對誤差為U =5x12080 + 相對誤差為U =5x12080 + 120=3Vy = xl00% = -40%5第二講信號與系統(tǒng)的基本概念一、教學目的與教學要求：電測量電子測量儀器概述計量的基本概念二、教學重點與教學難點：電子測量儀器電子測量的方法三、復習舊課引入新課；電子測量儀器概述測量儀器是將被測量轉(zhuǎn)換成可供宜接觀察的指示值或等效信

24、息的器具，包括各類指示儀器、比較儀器、記錄儀器、傳感器和變送器等。利用電子技術對各種待測量進行測量的設備,統(tǒng)稱為電子測量儀器。為了正確地選擇測量方法，使用測量儀器和估價測量結果，本節(jié)將對電子測量儀器的一般情況，包括它的主要功能、主要性能指標和分類做一些概括介紹。一、測量儀器的功能各類測量儀表一般具有物理量的變換、信號的傳輸和測量結果的顯示等三種最基本的功能。換功能時于電壓、電流等電學量的測量，是通過測量各種電效應來達到目的的。比如作為模擬式儀表最基本構成單元的動圈式檢流計（電流表），就是將流過線圈的電流強度，轉(zhuǎn)化成與之成正比的扭矩而使儀表指針偏轉(zhuǎn)初始位置一個角度，根據(jù)角度偏轉(zhuǎn)大?。ㄟ@可通過刻度

25、盤上的刻度獲得）得到被測電流的大小，這就是一種很基本的變換功能。對非電量測量，更須將各種非電物理量如壓力、位移、溫度、濕度、亮度、顏色、物質(zhì)成份等，通過各種對之敏感的敏感元件（通常稱為傳感器），轉(zhuǎn)換成與之相關的電壓、電流等，而后再通過對電壓、電流的測量，得到被測物理量的大小。隨著測量技術的發(fā)展和需要，現(xiàn)在往往將傳感器、放大電路及其他有關部分構成獨立的單元電路，將被測量轉(zhuǎn)換成模擬的或數(shù)字的標準電信號，送往測量和處理裝置，這樣的單元電路常稱為變送器，它是現(xiàn)代測量系統(tǒng)中極為重要的組成部分。輸功能在遙測遙控等系統(tǒng)中，現(xiàn)場測量結果經(jīng)變送器處理后，需經(jīng)較長距離的傳輸才能送到測試終端和控制臺。不管采用有線的

26、還是無線的方式，傳輸過程中造成的信號失真和外界干擾等問題都會存在。因此，現(xiàn)代測量技術和測量儀器都必須認真對待測量信息的丫專輸問題。示功能測量結果必須以某種方式顯示出采才有意義。因此，任何測量儀器都必須具備顯示功能。比如模擬式儀表通過指針在儀表度盤上的位置顯示測量結果，數(shù)字式儀表通過數(shù)碼管、液晶或陰極射線管顯示測量結果。除此而外，一些先進的儀器如智能儀器等還具有數(shù)據(jù)記錄、處理及自檢、自校、報警提示等功能。二、測量儀表的主要性能指標從獲得的測量結果角度評價測量儀表的性能，主要包括以下幾個方面。.精度精度是指測量儀器的讀數(shù)或測量結果與被測量真值相一致的程度。對精度目前還沒有一個公認的定量的數(shù)學表達式

27、，因此常作為一個籠統(tǒng)的概念來使用，其含義是：精度高，表明誤差?。壕鹊?，表明誤差大。因此，精度不僅用來評價測量儀器的性能，也是評定測量結果最主要最基本的指標。精度又可用精密度、正確度和準確度三個指標加以表征。(1)精密度精密度說明儀表指示值的分散性，表示在同一測量條件下對同一被測量進行多次測量時，得到的測量結果的分散程度。它反映了隨機誤差的影響。精密度高意味著隨機誤差小，測量結果的重復性好。比如某電壓表的精密度為0.1V,即表示用它對同一電壓進行測量時,得到的各次測量值的分散程度不大于O.lv,(2)正確度正確度說明儀表指示值與真值的接近程度。所謂真值是指待測量在特定狀態(tài)下所具有的真實值的大小

28、。正確度反映了系統(tǒng)誤差(例如儀器中放大器的零點漂移、接觸電位差等等)的影響。正確度高則說明系統(tǒng)誤差小，比如某電壓表的正確度是0.Iv,則表明用該電，壓表測量電壓時的指示值與真值之差不大于0.IV。我國電工儀表的分級，就是按正確度來確定的。(3)準癡度()準確度是精密度和正確度的綜合反映。準確度高，說明精密度和正確度都高，也就意味著系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小，因而最終測量結果的可信賴度也高。在具體的測量實踐中，可能會有這樣的情況：正確度較高而精密度較低，或者情況相反,相當精密但欠正確。當然理想的情況是既正確，又精密，即測量結果準確度高。要獲得理想的結果，應滿足三個方面的條件：即性能優(yōu)良的測量儀器、正

29、確的測量方法和正確細心的測量操作。為了加深對精密度、正確度和準確度三個概念的理解，可以以射擊打靶為例加以比喻。圖1.41中，以靶心比作被測量真值，以靶上的彈著點表示測量結果。其中圖(o)彈著點分散而偏斜，對應測量中既不精密，也不正確，即準確度很低。圖(a)彈著點仍較分散,但總體而言大致都圍繞靶心，屬于正確而欠精密。圖(c)彈著點密集但明顯偏，向一方，屬于精密度高而正確度差。圖(d)彈著點相互很接近且都圍繞靶心，屬于既精密又正確因而準確度很高的情況。圖1.4-1用射擊比喻測量.穩(wěn)定性穩(wěn)定性通常用穩(wěn)定度和影響量兩個參數(shù)來表征。穩(wěn)定度也稱穩(wěn)定誤差，是指在規(guī)定的時間區(qū)間，其他外界條件恒定不變的情況下，

30、儀器示值變化的大小。造成這種示值變化的原因主要是儀器內(nèi)部各元器件的特性、參數(shù)不穩(wěn)定和老化等因素。穩(wěn)定度可用。示值絕對變化量與時間一起表示。圖1.4-2測量儀表的負載效應.靈敏度靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，一般定義為測量儀表指示值（指針的偏轉(zhuǎn)角度、數(shù)碼的變化、位移的大小等）增量y與被測量增量之比。例如示波器在單位輸入電壓的作用下，示波管熒光屏上光點偏移的距離就定義為它的偏轉(zhuǎn)靈敏度，單位為cm/V,cm/mV等。對示波器而言，偏轉(zhuǎn)靈敏度的倒數(shù)稱為偏轉(zhuǎn)因數(shù)，單位為V/cm,mV/cm或mV/diV（每格）等。由于習慣用法和測量電壓讀數(shù)的方便，也常把偏轉(zhuǎn)因素當作靈敏度。比如說SR37A型

31、雙蹤示波器的最高偏轉(zhuǎn)靈敏度是2mV/cm,表示輸入電壓變化2mV時，示波器熒光屏上光點產(chǎn)生1cm的位移，顯然，這里的偏轉(zhuǎn)靈敏度實際上是偏轉(zhuǎn)因數(shù)，不過，這樣一般不會引起人們的誤解。靈敏度的另一種表述方式叫作分辨力或分辨率，定義為測量儀表所能區(qū)分的被測量的最小變化量，在數(shù)字式儀表中經(jīng)常使用。圖1.43歐姆表和數(shù)字電壓表的刻度特性曲線.線性度線性度是測量儀表輸入輸出特性之一，表示儀表的輸出量（示值）隨輸入量（被測量）變化的規(guī)律。若儀表的輸出為y,輸入為2,兩者關系用函數(shù)z=y（x）表示，如果y=/（x）為yx平面上過原點的直線，則稱之為線性刻度特性，否則稱為非線性刻度特性。由于各類測量儀器的原理各異

32、，不向的測量儀器可能呈現(xiàn)不同的刻度特性。如常用的萬用表的電阻檔，具有上凸的非線性刻度特性，而數(shù)字電壓表，具有線性刻度特性，分別如圖1.43中（a）、（b）所示。儀器的線性度可用線性誤差來表示，如SR46雙線示波器垂直系統(tǒng)的幅度線性誤差W5%.動態(tài)特性測量儀表的動態(tài)特性表示儀表的輸出響應隨輸入變化的能力。例如模擬電壓表由于動圈式表頭指針慣性、軸承摩擦、空氣阻尼等因素的作用，使得儀表的指針不能瞬間穩(wěn)定在固定值上。又如示波器的垂直偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由于輸入電容等因素的影響，造成輸出波形對輸入信號的滯后與畸變，示波器的瞬態(tài)響應就表示了這種儀器的動態(tài)特性。最后指出，上述測量儀器的幾個特性，是就一般而論，并非所有

33、儀器都用上述特性加以考核。有些測量儀器除了上述指標特性外，還有其他技術要求，這些具體問題都將在后邊有關章節(jié)中一一加以說明。三、電子測量儀器的分類電子測量儀器的分類方法不一，如果按其功能，大致可分為下面幾類。.電平測量儀器它包括各種模擬式電壓表，毫伏表，數(shù)字式電壓表，電壓標準等。.電路參數(shù)測量儀器它包括各類電橋，。表，/?,L.C測試儀，晶體管或集成電路參數(shù)測試儀，圖示儀等。.頻率、時間、相位測量儀器這主要有電子計數(shù)式頻率計，石英鐘，數(shù)字式相位計，波長計等。.波形測量儀器它主要指各類示波器。如通用示波器，多蹤示波器，多掃描示波器，取樣示波器，以及記憶和數(shù)字存儲示波器等。.信號分析儀器它包括失真度

34、儀，諧波分析儀，頻譜分析儀等。.模擬電路特性測試儀器它包括掃頻儀，噪聲系數(shù)測試儀，網(wǎng)絡特性分析儀等。.數(shù)字電路特性測試儀器它主要指邏輯分析儀。這類儀器內(nèi)部多帶有微處理器或通過接口總線與外部計算機相聯(lián)，是數(shù)據(jù)域測量中不可缺少的設備。.測試用信號源它包括各類低頻和高頻信號發(fā)生器，脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，掃頻和噪聲信號發(fā)生器等。由于它們的主要功能是作為測試用信號源，因此也叫供給量儀器.小結.電子測量的內(nèi)容電能量測量；電信號特性測量；電路元器件參數(shù)測量；電子設備性能測量：非電量測量。.電子測量的特點測量頻率范圍寬：測量量程廣；測量準確度高低相差懸殊：測量速度快；可實現(xiàn)遙測：易于實現(xiàn)測量智能化和自動

35、化；測量結果影響因素眾多，誤差分析困難。.測量方法分類按測量手續(xù)分類一直接測量；間接測量：組合測量。按測量方式分類一偏差式測量；零位式測量；微差式測量。按被測量性質(zhì)分類一時域測量；頻域測量；數(shù)據(jù)域測量；隨機測量。.測量儀器的主要性能指標精度；穩(wěn)定性；輸入阻抗；靈敏度；線性僮；動態(tài)特性。.計量的基本概念計量是用規(guī)定的標準已知量作單位和同類型未知量相比較而加以檢定的過程。國家以法律形式規(guī)定全國統(tǒng)一執(zhí)行的計量單位制及其他有關計量法規(guī)。計量工作是國民經(jīng)濟中一項重要的基礎工作。量值的傳遞和跟蹤，檢定和比對，是國家計量工作統(tǒng)一性和權威性的重要保證。習題一解釋名詞：測量；電子測量.敘述直接測量、間接測量、組

36、合測量的特點，并各舉一兩個測量實例.解釋偏差式、零位式和微差式測量法的含義，并列舉測量實例。敘述電子測量的主要內(nèi)容o列舉電子測量的主要特點.選擇測量方法時主要考慮的因素有哪些？設某待測量的真值為土0.00,用不同的方法和儀器得到下列三組測量數(shù)據(jù)。試用精密度、正確度和準確度說明三組測量結果的特點： TOC o 1-5 h z 10.10,10.07,1.0.12,10,06,10.07,10.12,10.11,10.08,10.09,10.11；9.59,9.71,10.68,10.42,1-0.33,9.60,9.80,10.21.,9.98,10.38；10.05,10.04,9.98,9.

37、99,10.00,10.02,10.01,9.99,9.97,9.99。SX1842數(shù)字電壓表數(shù)碼顯示最大數(shù)為19999,最小一檔量程為20mV,問該電壓表的最高分辨率是多少？SR46示波器垂直系統(tǒng)最高靈敏度為50uV/div,若輸入電壓為120uV,則示波器熒光屏上光點偏移原位多少格？某待測電路如題1.10圖所示。(1)計算負載只1上電壓Uo的值(理論值)。、(2)如分別用輸入電阻只v為120kO.和10MQ的晶體管萬用表和數(shù)字電壓表測量端電壓U。，忽略其他誤差，示值U。各為多少？第二講計量與誤差目的及要求：了解計量的基本概念，理解測量誤差概念，能正確分析測量誤差的來源,了解測量誤差的分類。

38、重、難點：測量誤差概念，測量誤差的來源計量的基本概念在這一章的最后，介紹一些有關計量的基本概念。這些基礎知識是從事電子測量的人員應該了解的。一、計量計量和測量是互有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個概念。測量是通過實驗手段對客觀事物取得定量信息的過程，也就是利用實驗手段把待測量宜接或間接地與另一個同類已知量進行比較，從而得到待測量值的過程。測量過程中所使用的器具和儀器就直接或間接地體現(xiàn)了已知量。測量結果的準確與否，與所采用的測量方法、實際操作和作為比較標準的已知量的準確程度都有著密切的關系。因此，體現(xiàn)一知量在測量過程中作為比較標準的各類量具、儀器儀表，必須定期進行檢驗和校準，以保證測量結果的準確性、可靠性和統(tǒng)

39、一性，這個過程，稱為計量。計量的定義不完全統(tǒng)一，目前較為一致的意見是：“計量是利用技術陽法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。計量可看作測量的特殊形式，在計量：過程中，認為所使用的量具和儀器是標準的，用它們來校準、檢定受檢量具和儀器設備，以衡量和保證使用受檢量具儀器進行測量時所獲得測量結果的可靠性。因此，計量又，是測量的基礎和依據(jù)。計量工作是國民經(jīng)濟中一項極為重要的技術基礎工作，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學技術、國防建設、國內(nèi)外貿(mào)易以及人民生活等各個方面起著技術保證和技術監(jiān)督作用。我國國防科技戰(zhàn)線的卓越領導人聶榮臻元帥生前指出：“科技要發(fā)展，計量要先行”.中華人民共和國計量法第一條就指出，做好計量工

40、作“有利于生產(chǎn)、貿(mào)易和科學技術的發(fā)展,適應社會主義現(xiàn)代化建設的需要，維護國家、人民的利益”，這些都非常深刻地說明了計量工作的重要意義。計量學是研究測量、保證測量統(tǒng)一和準確的科學，它研究的主要內(nèi)容包括：計量和測量的方法、技術、量具及儀器設備等一般理論；計量單位的定義和轉(zhuǎn)換：量值的傳遞和保證量值統(tǒng)一所必須采取的措施、規(guī)程和法制等。二、單位制任何測量都要有一個統(tǒng)一的體現(xiàn)計量單位的量作為標準，這樣的量稱作計量標準。計量單位是有明確定義和名稱并令其數(shù)值為1的固定的量，例如長度單位1米(m),時間單位土秒等。計量單位必須以嚴格的科學理論為依據(jù)進行定義。法定計量單位是國家以法令形式規(guī)定使用的計量單位，是統(tǒng)一

41、計量單位制和單位量值的依據(jù)和基礎，因而具有統(tǒng)一性、權威性和法制性。1984年2月27門國務院在發(fā)布關于在我國統(tǒng)一實行法定計量單位的命令時指出：我國的計量單位一律采用中華人民共和國法定計量單位。三、計量基準基準是指用當代最先進的科學技術和工藝水平，以最高的準確度和穩(wěn)定性建立起來的專門用以規(guī)定、保持和復現(xiàn)物理量計量單位的特殊量具或儀器裝置等。根據(jù)基準的地位、性質(zhì)和用途，基準通常又分為主基準、副基準和工作基準，也分別稱作一級、二級和三級基準.主基準主基準也稱作原始基準，是用來復現(xiàn)和保存計量單位，具有現(xiàn)代科學技術所能達到的最高準確度的計量器具，經(jīng)國家鑒定批準，作為統(tǒng)一全國計量單位量值的最高依據(jù)。因此主

42、基準也叫國家基準。.副基準通過宜接或間接與國家基準比對(意義見后)，確定其量值并經(jīng)國家鑒定批準的計量器具。它在全國作為復現(xiàn)計量單位的副基準，其地位僅次于國家基準，平時用來代替國家基準使用或驗證國家基準的變化.工作基準經(jīng)與主基準或副基準校準(意義見后)或比對，并經(jīng)國家鑒定批準，實際用以檢定下屬計量標準的計量器具。它在全國作為復現(xiàn)計量單位的地位僅在主基準和副基準之下。設置工作基準的目的是不使主基準和副基準因頻繁使用而喪失原有的準確度。應當了解，基準本身并不一定剛好等于一個計量單位。例如艷-133原子頻率基準所復現(xiàn)的時間值不是1s,而是(919261770)-1s,氟86長度基準復現(xiàn)的長度值不是1m

43、。而是(1650763.73)-1m,標準電池復現(xiàn)的電壓值是1.0186V,不是IV等。四、量值的傳遞與跟蹤，檢定與比對首先介紹幾個有關的概念。計量器具友現(xiàn)量值或?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成可直接觀測的指示值或等效信息的量具、儀器、裝置.計量標準器具準確度低于計量基準，用于檢定計量標準或工作計量器具的計量器具。它可按其準確度等級分類，如1級、2級、3級、4級、5級標準祛碼。標準器具按其法律地位可分為三類：社會公用計量標準指縣以上地方政府計量部門建立的，作為統(tǒng)一本地區(qū)量值的依據(jù)，并對社會實施計量監(jiān)督具有公證作用的各項計量標準。部門使用的計量標準是省級以上政府有關主管部門組織建立的統(tǒng)一本部門量值依據(jù)的各項計量標

44、準。企事業(yè)單位使用的計量標準是企業(yè)、事業(yè)單位組織建立的作為本單位量值依據(jù)的各項計量標準.工作計量器具工作崗位上使用，不用于進行量值傳遞而是直接用來測量被測對象量值的計量器具。比對在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器具之間的量值進行比較，其目的是考核量值的一致性。檢定是用高一等級準確度的計量器具對低等級的計量器具進行比較，以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。一般要求計量標準的準確度為被檢者的1/3到1/10o校準校準是指被校的計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定被校計量器具的示值誤差（有時也包括確定被校器具的其他計量性能）的全部工作。一般而言，檢定要比

45、校準包括更廣泛的內(nèi)容。量值的傳遞與跟蹤指的是把一個物理量單位通過各級基準、標準及相應的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。如前所述，測量就是利用實驗手段，借助各種測量儀器量具（它們作為和未知量比較的標準），獲得未知量量值的過程。顯然，為了保證測量結果的統(tǒng)一、準確、可靠，必須要求作為比較標準的準確、統(tǒng)一、可靠。因此，測量儀器量具在制造完畢時，必須按著規(guī)定等級的標準（工作標準）進行校準，該標準又要定期地用更高等級的標準進行檢定，一直到國家級工作基準，如此逐級進行。同樣，測量儀器量具在使用過程中也要按著法定規(guī)程（包括檢定方法，檢定設備，檢定步驟，以及對受檢儀

46、器量具給出誤差的方式等），定期由上級計量部門進行檢定，并發(fā)給檢定合格證書。沒有合格證書或證書失效（比如超過有效期）者，該儀器的精度指標及測量結果只能作為參考。檢定、比對和校準是各級計量部門的重要業(yè)務活動，正是通過這些業(yè)務活動和國家有關法令、法規(guī)的執(zhí)行，將全國各地區(qū)、各部門、各行業(yè)、各單位都納入法律規(guī)定的完整計量體系中，從而保證現(xiàn)代社會中的生產(chǎn)、科研、貿(mào)易、日常生活等各個環(huán)節(jié)的順利運行和健康發(fā)展。2.1誤差一、誤差.真值A0一個物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實數(shù)值稱作它的真值。要想得到真值，必須利用理想的量具或測量儀器進行無誤差的測量。由此可推斷，物理量的真值實際上是無法測得的。這首先因

47、為，“理想”量具或測量儀器即測量過程的參考比較標準（或叫計量標準）只是一個純理論值，例如電流的計量標準安培，按國際計量委員會和第九屆國際計量大會的決議,定義為“安培是一恒定電流，若保持在處于真空中相距1米的兩根無限長而圓截面可忽略的平行直導線內(nèi)，則此兩導線之間產(chǎn)生的力為每米長度上等于2X10-7牛頓”，顯然這樣的電流計量標準是一個理想的而實際上無法實現(xiàn)的理論值，因而，某電流的真值我們無法實際測得，因為沒有符合定義的可供實際使用的測量參考標準，盡管隨著科技水平的提高，可供實際使用的測量參考標準可以愈來愈逼近理想的理論定義值。其次，在測量過程中由于各種土觀、客觀因素的影響，做到無誤差的測量也是不可

48、能的。.指定值4s由于絕對真值是不可知的，所以一般由國家設立各種盡可能維持不變的實物標準（或基準），以法令的形式指定其所體現(xiàn)的量值作為計量單位的指定值，這在第一章中已有敘述。例如指定國家計量局保存的伯鉞合金圓柱體質(zhì)量原器的質(zhì)量為1kg,指定國家天文臺保存的的鐘組所產(chǎn)生的特定條件下艷一133原子基態(tài)的兩個超精細能級之間躍遷所對應的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間為1s（秒）等。國際間通過互相比對保持一定程度的一致。指定值也叫約定真值，一般就用來代替真值。.實際值A實際測量中，不可能都直接與國家基準相比對，所以國家通過一系列的各級實物計量標準構成量值傳遞網(wǎng)，把國家基準所體現(xiàn)的計量單位逐級

49、比較傳遞到日常工作儀器或量具上去。在每一級的比較中，都以上一級標準所體現(xiàn)的值當作準確無誤的值，通常稱為實際值，也叫作相對真值，比如如果更高一級測量器具的誤差為本級測量器具誤差的1/3到I/10,就可以認為更高一級測量器具的測得值（示值）為真值。在本書后面的敘述中，不再對實際值和真值加以區(qū)別。.標稱值測量器具上標定的數(shù)值稱為標稱值。如標準祛碼上標出的lk8,標準電阻上標出的1Q，標準電池上標出來的電動勢1.0186V,標準信號發(fā)生器度盤上標出的輸出正弦波的頻率土00kHz等。由于制造和測量精度不夠以及環(huán)境等因素的影響，標稱值并不一定等于它的真值或?qū)嶋H值。為此，在標由測量器具的標稱值時，通常還要標

50、出它的誤差范圍或準確度等級.示值由測量器具指示的被測量量值稱為測量器具的示值，也稱測量器具的測得值或測量值，它包括數(shù)值和單位。一般地說，示值與測量儀表的讀數(shù)有區(qū)別，讀數(shù)是儀器刻度盤上直接讀到的數(shù)字。例如以100分度表示50mA的電流表，當指針指在刻度盤上的50處時，讀數(shù)是50,而值是25mA.為便于核查測量結果，在記錄測量數(shù)據(jù)時，一般應記錄儀表量程、讀數(shù)和示值（當然還要記載測量方法，連接圖，測量環(huán)境，測量用儀器及編號及測量者姓名、測量日期等），對于數(shù)字顯示儀表，通常示值和讀數(shù)是統(tǒng)一的。.測量誤差在實際測量中，由于測量器具不準確，測量手段不完善，環(huán)境影響，測量操作刁二熟練及工作疏忽等因素，都會導

51、致測量結果與破測量真值不同。測量儀器儀表的測下導值與破測量真值之間的差異，稱為測量誤差。測量誤差的存在具有必然性和普遍性，人們只能根據(jù)需要和可能，將其限制在一定范圍內(nèi)而不可能完全加以消除。人們進行測量的目的，通常是為了獲得盡可能接近真值的測量結果，如果測量誤差超出一定限度，測量工作及由測量結果所得出的結論就失去了意義。在科學研究及現(xiàn)代生產(chǎn)中，錯誤的測量結果有時還會使研究工作誤入歧途甚至帶來災難性后果。因此，人們不得不認真對待測量誤差，研究誤差產(chǎn)生的原因，誤差的性質(zhì)，減小誤差的方法以及對測量結果的處理等.單次測量和多次測量單次（一次）測量是用測量儀器對待測量進行一次測量的過程。顯然，為了得知某一

52、量的大小，必須至少進行一次測量。在測量精度要求不高的場合，可以只進行單次測量。單次測量不能反映測量結果的精密度，一般只能給出一個量的大致概念和規(guī)律。多次測量是用測量儀器對同一被測量進行多次重復測量的過程。依靠多次測量可以觀察測量結果一致性的好壞即精密度。通常要求較高的精密測量都須進行多次測量，如儀表的比對校準等。.等精度測量和非等精度測量在保持測量條件不變的情況下對同一被測量進行的多次測量過程稱作等精度測量。這里所說的測量條件包括所有對測量結果產(chǎn)生影響的客觀和主觀因素如測量中使用的儀器、方法、測量環(huán)境，操作者的操作步驟和細心程度等。等精度測量的測量結果具有同樣的可靠性。如果在同一被測量的多次重

53、復測量中，不是所有測量條件都維持不變(比如，改變了測量方法，或更換了測量儀器，或改變了聯(lián)接方式，或測量環(huán)境發(fā)生了變化，或前后不是一個操作者，或同一操作者按不同的過程進行操作，或操作過程中由于疲勞等原因而影響了細心專致程度等)，這樣的測量稱為非等精度測量或不等精度測量。等精度測量和非等精度測量在測量實踐中部存在，相比較而言，等精度測量意義更為普遍，有時為了驗證某些結果或結論，研究新的測量方法、檢定不同的測量儀器時也耍進行非等精度測量。二、誤差的表示方法.絕對誤差絕對誤差定義為Ax=x4(2.1-1)式中為絕對誤差，x為測得值，40為被測量真值。前面已提到，真值40一般無法得到，所以用實際值A代替

54、40,因而絕對誤差更有實際意義的定義是Ax=xA(2.1-2)對于絕對誤差，應注意下面幾個特點：絕對誤差是有單位的量，其單位與測得值和實際值相同.絕對誤差是有符號的量，其符號表示出測量值與實際值的大小關系，若測得值較實際值大，則絕對誤差為正值，反之為負值.測得值與被測量實際值間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。對于信號源、穩(wěn)壓電源等供給量儀器，絕對誤差定義為k=xA(2.1-3)式中4為實際值，x為供給量的指示值(標稱值).如果沒有特殊說明，本書涉及的絕對誤差，按式(2.12)定義計算。與絕對誤差絕對值相等但符號相反的值稱為修正值，一般用符號c表示c=Ar=4x(2.1-4)測量儀器的修正值

55、，可通過檢定，山上一級標準給出，它可以是表格、曲線或函數(shù)表達式等形式。利用修正值和儀器示值，可得到被測量的實際值A=xc(2.1-5)例如由某電流表測得的電流示值為0.83mA,查該電流表檢定證書，得知該乜流表在0.8mA及其附近的修正值部為一0.02mA,那么被測電流的實際值為A=O.83+(0.02)=0.8M智能儀器的優(yōu)點之一就是可利用內(nèi)部的微處理器，存貯和處理修正值，直接給出經(jīng)過修正的實際值。.相對誤差相對誤差用來說明測量精度的高低，又可分為：(1)實際相對誤差實際相對誤差定義為AxYa/x100%(2.1-6)(2)示值相對誤差示值相對誤差也叫標稱相對誤差，定義為Ax(2.1-7)y

56、x=-xlOO%如果測量誤差不大，可用示值相對謁差代替實際誤差，但若和相差較大，兩者應加以區(qū)別。(3)滿度相對誤差滿度相對誤差定義為儀器量程內(nèi)最大絕對誤差與測量儀器滿度值(量程上限值)的百分比值滿度相對誤差也叫作滿度誤差和引用誤差。由式(2,18)可以看出，通過滿度誤差實際上給出了儀表各量程內(nèi)絕對誤差的最大值滿度相對誤差也叫作滿度誤差和引用誤差。由式(2,18)可以看出，通過滿度誤差實際上給出了儀表各量程內(nèi)絕對誤差的最大值If”(2-9)例某電壓表s=1.5,試算出它在0V100V量程中的最大絕對誤差。解：在0V100V量程內(nèi)上限值xm=100V,由式(2,19),得到1.5X，=100*1=

57、L5V一般講，測量儀器在同量程不同示值處的絕對誤差實際上未必處處相等，但對使用者來講，在沒有修正值可資利用的情況下，只能按最壞情況處理，即認為儀器在同一量程各處的絕對誤差是個常數(shù)且等于xm,人們把這種處理叫作誤差的整量化。由式(2.17)和(2,19)可以看出，為了減小測量中的示值誤差，在進行量程選擇時應盡可能使示值能接近滿度值，一般以示值不小于滿度值的2/3為宜。例2某1.0級電流表，滿度值xm=100uA,求測量值分別為xl=100uA,x2=80uA,x3=20uA時的絕對誤差和示值相對誤差。解：由式(2.19)得絕對誤差1ZmT1nxm=J=1M前已敘述，絕對誤差是不隨測量值改變的。而

58、測得值分別為100A、80A、20A時的示值相對誤差各不相同，分別為Ax1Y#=%x100%可x100%=前x100%=1%Ax1匕2=TX100%=TX100%=而X100%=1.25%AxAxz/J1Y、3=x100%=丁x100%可x100%=5%可見在同量程內(nèi)，測得值越小，示值相時誤差越大。由此我們應當注意到，測量中所用儀表的準確度并不是測量結果的準確度，只有在示值與滿度值相同時，二者才相等(不考慮其他因素造成的誤差，僅考慮儀器誤差)。.否則測得值的準確度數(shù)值：降低于儀表的準確度等級。例3要測量100C的溫度，現(xiàn)有0.5級、測量范圍為0300C和1,0級、測量范圍為0100的兩種溫度計

59、，試分析各自產(chǎn)生的示值誤差。解：對0.5級溫度計，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差S10.5=100Xml=100、3=1.5C按照誤差整量化原則，認為該量程內(nèi)絕對誤差zkr,=Am,=1.5因此示值相對誤差&1.5Yx100%=而x100=1.5%同樣可算出用1.0級溫度計可能產(chǎn)生的絕對誤差和示值相對誤差1.0A%2=X,”2TmZ(2=100 xl0=土LCAx21.0yX、=丁X100%X100%=1.0%可見用1.0級低量程溫度計測量所產(chǎn)生的示值相對誤差反而小一些，因此選1.0級溫度計較為合適。在實際測量操作時，般應先在大量程下，測得被測量的大致數(shù)值，而后選擇合適的量程再行測量，以盡可能減小相對

60、誤差。(4)分貝誤差在電子測量中還常用到分貝誤差。分貝誤差是用對數(shù)形式表示的一種誤差，單位為分貝(dB).分貝誤差廣泛用于增益(衰減)量的測量中。下面以電壓增益測量為例，引出分貝誤差的表示形式。設雙口網(wǎng)絡(比如放大器，或衰減器)輸入、輸出電壓的測得值分別為Ui和U。，則電壓增益Au,的測得值巧28,用對數(shù)表示為G,=20lgA.(48)(2.1-11)Gx稱為增益測得值的分貝值。設4為電壓增益實際值，其分貝值G=201gA,由式(2.1-2)及(2.1-11),有A“=A+Ax=A+AA(Z.1-1AAGx=20lg(A+AA)=201gA(+工)AA=201gA+201g(l+-)=G+20