电子测量仪器课件.ppt

1、电子测量仪器 江苏省泗阳中等专业学校 综合部 张永东 教教 师师 张永东张永东幻灯制作幻灯制作 张永东张永东电子工业出版社电子工业出版社电子测量仪器电子测量仪器电子教案电子教案中等职业学校电子信息类教材（电子技术应用专业）目目录录 目目 录录第1章 电子测量与仪器的基本知识 第2章 电子电压表 第3章 信号源 第4章 电子示波器 第5章 电子计数器 第6章 频域测量仪器 第7章 电子元器件测量仪器 第8章 逻辑分析仪第9章 数字存储示波器 第10章 微计算机化仪器和系统 1.1 1.1 电子测量的特点、内容和基本方法电子测量的特点、内容和基本方法1.1.1 1.1.1 电子测量的意义和特点电子

2、测量的意义和特点1.1.2 1.1.2 电子测量的内容电子测量的内容1.1.3 1.1.3 电子测量的基本方法电子测量的基本方法1.21.2测量误差的基本概念测量误差的基本概念1.2.1 1.2.1 测量误差的表示方法测量误差的表示方法1.2.2 1.2.2 测量误差的来源测量误差的来源 1.2.3 1.2.3 测量误差的分类测量误差的分类1.31.3测量结果的数据处理测量结果的数据处理1.3.1 1.3.1 数字的舍入规则数字的舍入规则1.3.2 1.3.2 有效数字有效数字1.3.3 1.3.3 测量数据的处理测量数据的处理1.4 1.4 电子测量仪器的基本知识电子测量仪器的基本知识1.4

3、.1 1.4.1 电子测量仪器的分类电子测量仪器的分类1.4.2 1.4.2 电子测量仪器的误差电子测量仪器的误差 第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 1.1 1.1 电子测量的特点、内容和基本方法电子测量的特点、内容和基本方法测量测量人类认识自然和改造自然的重要手段，是为了确定被测对象的量值或量值的依从关系而进行的实验过程。电子测量电子测量泛指以电子技术为手段而进行的测量。有以下几个明显的特点：（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）易于实现遥测（6）易于实现自动化和微机化 1.1.1 电子测量的意义和特点电子测量的意义和特点第一

4、章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 电子测量的内容主要包括以下几个方面：电子测量的内容主要包括以下几个方面：（1）电能量的测量（2）电路元器件参数的测量（3）电信号特征的测量（4）电路参数的测量（5）特性曲线的显示1.1.2 1.1.2 电子测量的内容电子测量的内容 1.1.3 1.1.3 电子测量的基本方法电子测量的基本方法1.1.按测量手段分类按测量手段分类直接测量、间接测量、组合测量 2.2.按被测量性质分类按被测量性质分类时域测量、频域测量、数据域测量、随机测量返回第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 1.2 1.2 测量误差的基本概念测量

5、误差的基本概念（1）绝对误差绝对误差（2 2）相对误差）相对误差相对真误差相对真误差（或称相对误差相对误差）实际相对误差实际相对误差示值相对误差示值相对误差引用相对误差引用相对误差（或称满度相对误满度相对误差差）%10000AxA1.2.1 1.2.1 测量误差的表示方法测量误差的表示方法%100AxA%100 xxx%100mmxx0Axx0Axx测量结果与被测量的真值之间的差异称为测量误差测量误差。有绝对误差和相对误差两种表示方法：第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 最大引用相对误差最大引用相对误差%100maxmmmxx电工仪表按mm值分为0.1、0.2、0.5

6、、1.0、1.5、2.5、5.0共7级。1.0级表示该仪表最大引用相对误差值不超过1.0%，也称准确度等级为1.0级，常用符号s表示。【例例1.1】测量两个电压，分别得到它们的测量值为U1x=103V，U2x=12V，实际值为U1=100V，U2=10V，求两次测量的绝对误差和相对误差。解：两次测量的绝对误差、相对误差分别为 U1=U1x-U1=103100=3V U2=U2x U2=1210=2V A1=3/100=3%A2=2/10=20%第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识【例例1.21.2】已知某被测电压为8V，用1.5级10V量程的电压表测量，若只做一次测量就

7、把该测量值作为测量结果，可能产生的最大绝对误差为多少？解：1.5级的仪表的引用相对误差不超过1.5%。该仪表可能出现的最大绝对误差 xmax=1.5%10=0.15V有：x xmax xms x=x/x(xms)/x%5.1%100mmxx第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 测量误差的主要来源测量误差的主要来源:（1）仪器误差 （2）影响误差（3）方法误差和理论误差（4）人身误差（5）测量对象变化误差 1.2.2 1.2.2 测量误差的来源测量误差的来源1.2.3 1.2.3 测量误差的分类测量误差的分类 根据性质，测量误差可分为系统误差、随机误差、疏失误差三类。（1

8、）系统误差（）系统误差（也称为确定性误差）系统误差分为恒值系统误差和变值系统误差。第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 图1.1 系统误差的特征 如图1.1变值系统误差常见的有：线性系统误差 周期性系统误差 复杂规律变化的系统误差第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 常用来判别是否存在系统误差的方法有：预检法、剩余误差观察法、马利科夫判据和阿卑-赫梅特判据等。消除或削弱系统误差的影响的方法：零示法、代替法（又称置换法）、交换法（又称对照法）和微差法等。系统误差常用来表示测量的正确度正确度。（2 2）随机误差）随机误差（又称为偶然误差）随机误差反映

9、了测量结果的精密度精密度。准确度准确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响，准确度越高，表示正确度和精密度都高，意味着系统误差和随机误差都小。（3 3）疏失误差）疏失误差（又称粗大误差或粗差）在一定的测量条件下，测量值明显偏离实际值所造成的测量误差。第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 系统误差、随机误差和疏失误差三者对测量结果的影响，如图1.2所示。仅存在随机误差时 如图1.2（a）所示。仅存在系统误差时如图1.2（b）、（c）所示。同时存在三种误差时 如图1.2（d)）、(e)所示。在剔除坏值之后，测量值一般可以表示为:x=A|图1.2返回第一章第一章电子测量与仪器

10、的基本知识电子测量与仪器的基本知识 1.3 1.3 测量结果的数据处理测量结果的数据处理 1.1.数字的舍入规则数字的舍入规则“小于5舍，大于5入，等于5时看奇偶”。【例1.3】对以下数据进行舍入处理，要求小数点后只保留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】将15.4546进行舍入处理，要求保留整数。不对的做法：15.454615.45515.4615.516正确的做法：15.4546151.3.1 1.3.1 数字的舍入规则数字的舍入规则 第一章第一章电子测量与仪器的基本

11、知识电子测量与仪器的基本知识 2.2.近似运算法则近似运算法则1）近似值相加减【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）近似值乘方或开方4）对数的位数与其真数有效数字的位数相同。1.3.2 1.3.2 有效数字有效数字 在数字修约过程中要注意以下几点。(1)“0”的意义：(2)有单位的数字更需注意记录的方法。(3)带有绝对误差的数字应和绝对误差取齐。(4)带有单位的测量值，有效数字应和绝对误差取齐。第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识【例1.6】用一台0.5级100V量程

12、的电压表测量电压，电压表指示值为85.35V，试确定有效数字位数。解：该表在100V量程挡最大绝对误差 Um=0.5%Um=0.5%100=0.5V误差为0.5V，测量记录值为85.4V。1.3.3 1.3.3 测量数据的处理测量数据的处理（1）求n个测量值的算术平均值：niixnx11第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识（5）求算术平均值标准差的估计值：（6）求算术平均值的不确定度 （7）给出测量结果的报告值 x xniiniixxnn1212)(111nnnnxx xx3limxxAlimx x（3）按照贝塞尔公式计算n次测量时标准差的估计值。（2）计算任意一次测量

13、值与算术平均值之差即剩余误差（或称为残差）i：（4）采用3准则（莱特准则）判断是否存在疏失误差第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识【例1-7】对某电压进行10次等精密度测量，利用修正值对测量值进行修正后，具体数值如下：510.4，509.8，509.7，509.6，510.3，510.0，509.9，510.2，509.9，510.1（电压单位为V），要求对测量数据进行处理。V0.510101101iixUU表1.1 测量数据 n Uxi i i21 510.4 0.4 0.162 509.8 -0.2 0.043 509.7 -0.3 0.094 509.6 -0.4

14、 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)由测量值Uxi求算术平均值、剩余误差i及i2，将计算结果填入表1.1中。(2)计算标准差估计值26.0)110(1012ii第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识)V(2.00.510limxxA08.010/26.0nxx全部数据的i0.78 ，表明测量值都为合格数据，无疏失误差。(4)计算算术平均值标准差的估计值和不确定度=x0.78=0.263=3 (3)判断疏失误差24.008.033limx

15、x(5)测量结果的报告返回第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 1.4 1.4 电子测量仪器的基本知识电子测量仪器的基本知识通用仪器按照功能，可分以下几类：(1)信号发生器(2)信号分析仪器(3)电平测量仪器(4)频率、时间和相位测量仪器(5)网络特性测量仪(6)电子元器件测试仪(7)电波特性测试仪(8)逻辑分析仪(9)辅助仪器1.4.1 1.4.1 电子测量仪器的分类电子测量仪器的分类第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识 仪器误差也称为容许误差容许误差，是指测量仪器在规定的使用条件下可能产生的最大误差范围，它是衡量电子测量仪器质量的一项最重要指

16、标。我国标准电子测量仪器误差的一般规定GB6592-1986中规定：用工作误差、固有误差、影响误差、稳工作误差、固有误差、影响误差、稳定误差定误差来描述测量仪器误差。例如，DS-33型交流数字电压表按上述四种误差标注。工作误差：50Hz1MHz，1m1量程内为1.5%满量程的0.5%；固有误差：1KHz，1时为读数的0.4%1个字；温度影响误差：1KHz，1时温度系数为10-4/C；频率影响误差：50Hz1MHz为0.5%满量程的0.1%；稳定误差：在温度-10C+40C，相对湿度20%80%，大气压86.7106.7KPa的环境内，连续工作7h。1.4.2 1.4.2 电子测量仪器的误差电子测量仪器的误差返回第一章第一章电子测量与仪器的基本知识电子测量与仪器的基本知识