电子测量第一二章.ppt

电子测量 冯金垣教授 测量——揭示客观规律，用数字语言描述世界，科学实验的结果靠测量，它验证理论的客观标准，没有测量就没有科学。二 计量同一量，不同地方，不同的测量手段，测量结果一样，形成公认的单位基准、标准——计量。 计量特征：统一性，准确性，法律性 计量基准 1.主基准—国家基准(最高准确度,国家鉴定) 2.副基准—与主基准对比而确定的量值. 3.工作基准—日常校准或核查计量工具.器皿的标准(如:公称) 第二节 电子测量的特点和应用 电子测量的范围：电子测量渗透的学科越来越多，近年来如医学，生命科学等领域. 电量的测量——电流、电压、电功率等 信号的测量——波形、失真度、频率、相位、脉冲参数、调制度、信号频谱、信噪比等 元件参数 ——电阻、电感、电容、电子器件（晶体管、场效应管等）、电路频率响应、通带宽度、品质因数、相位移、延时、衰减和增益等 特点： 测量频率范围宽 10 HZ～10GHZ 量程广：欧姆表～M，电压表μv～kv 精确度高：对?和s误差10 ～10 量级，目前测量的最高精确度 速度快 易于遥测，不间断测量 易于利用计算机，通过A/D、D/A与计算机连接，实现智能测量 第三节 本课程的任务 讲授与自学结合 第二章 测量误差与不确定度基础 及测量数据处理 第一节 测量误差的基本概念 被测量在一定时空条件下，真值为一确定数值，由于器具、手段、条件等引起误差——测量误差。 一、测量误差定义： 结果与真值的差别——测量误差。 （一）绝对误差： 其中△x——绝对误差 x——给出值 x0——真值 一般误差忽略情况下x 代替x0 定义C-与绝对误差大小相同，方向相反 C= x0- x 作用：测量时对数据进行修正 例： 用某电流表测电流，电流表的示值为10mA，该表在检定时10mA刻度处的修正值是+0.04mA，则被测电流的实际值即为10.04mA。 （二）相对误差： 例 ?1=1000HZ, △?1=1HZ, ?2=1000000HZ, △?2=10HZ, △?2＞△?1，但△?1/ ?1=0.1%,△?2/ ?2=0.001% (两个相差比较大的量比较时，△?无意义，用△?/ ?表示) 相对误差： = 100%没有量纲 示值相对误差： = 100% （误差小时用） 例：某脉冲信号发生器输出脉冲宽度为0.1～10μs共二十档，误差为±10%～±0.025μs。即脉冲的误差由两部分组成，第一部分为输出脉宽的±10%，这是误差中的相对部分；第二部分±0.025μs与输出脉宽无关，可看成是误差中的绝对部分。显然当输出窄脉冲时，误差的绝对部分起主要作用，当输出宽脉冲时，误差的相对部分起主要作用。 例 我们测量一个有源或无源网络，它的电压或电流传输函数为，则可以把这个传输函数用分贝表示为当测量中存在误差，则测得的传输函数偏离 一个数值 ，即  （1）或  叫做分贝误差由 可得:  （三）引用误差 量程变化 → 变化 → 变化 式中 ——引用误差 ——绝对误差 ——量程 例 检定一个1.5级100mA的电流表，发现在50mA处的误差最大，为1.4mA，其他刻度处的误差均小于1.4mA，问这块电流表是否合格？解 该表的最大引用误差为  可见，这块电流表合格。若某仪表的等级是级s%，它的满刻度值为Xm，被测量的真值为Xo，那么测量的绝对误差为 （1）测量的相对误差为  （2） 由（1）可见，当一个仪表的等级S选定后，测量中绝对误差的最大值与仪器刻度的上限 成正比。因此所选仪表的满刻度值不应比实测量x大得太多。同样，在式（2）中，总是满足 ，可见当仪表等级S选定后， 越接近 时，测量中相对误差的最大值越小，测量越准确。因此，我们在选用这类仪表测量时，在一般情况下应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度的三分之二以上。 例 若要测一个10V左右的电压