第1章 测量的基本原理讲义第二讲.ppt

1．3 测量误差的基本概念 1.3.1 测量误差的定义 测量的目的: 获得被测量的真值。 真值: 在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。 测量误差 : 所有测量结果都带有误差 。 1.3.2 测量误差的来源 （1）仪器误差：由于测量仪器及其附件的设计、制造、检定等不完善，以及仪器使用过程中老化、磨损、疲劳等因素而使仪器带有的误差。 （2）影响误差：由于各种环境因素（温度、湿度、振动、电源电压、电磁场等）与测量要求的条件不一致而引起的误差。 （3）理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方法不合理而造成的误差。 （4）人身误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。 （5）测量对象变化误差：测量过程中由于测量对象变化而使得测量值不准确，如引起动态误差等。 1.3.3 测量误差的表示方法 测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。 1.绝对误差 （1）定义：由测量所得到的被测量值与其真值之差，称为绝对误差 1.3.3 测量误差的表示方法（续） （2）修正值 与绝对误差的绝对值大小相等，但符号相反的量值，称为修正值 测量仪器的修正值可以通过上一级标准的检定给出，修正值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。 被测量的实际值 1.3.3 测量误差的表示方法（续） 2.相对误差 一个量的准确程度，不仅与它的绝对误差的大小，而且与这个量本身的大小有关。 例：测量足球场的长度和成都市到绵阳市的距离，若绝对误差都为1米，测量的准确程度是否相同？ （1）相对真误差、实际相对误差、示值相对误差 相对误差：绝对误差与被测量的真值之比 相对误差是两个有相同量纲的量的比值，只有大小和符号，没有单位。 1.3.3 测量误差的表示方法（续） 实际相对误差： 用实际值A代替真值A0 示值相对误差： 用测量值X 代替实际值A 1.3.3 测量误差的表示方法（续） （2）满度相对误差（引用相对误差） 用测量仪器在一个量程范围内出现的最大绝对误差与该量程值（上限值－下限值）之比来表示的相对误差，称为满度相对误差（或称引用相对误差） 1.3.3 测量误差的表示方法（续） 电工仪表就是按引用误差 之值进行分级的。是仪表在工作条件下不应超过的最大引用相对误差 我国电工仪表共分七级：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5及5.0。如果仪表为S级，则说明该仪表的最大引用误差不超过S% 测量点的最大相对误差 在使用这类仪表测量时，应选择适当的量程，使示值尽可能接近于满度值，指针最好能偏转在不小于满度值2/3以上的区域。 1.3.3 测量误差的表示方法（续） [例1-3] 某待测电流约为100mA，现有0.5级量程为0～400mA和1.5级量程为0～100mA的两个电流表，问用哪一个电流表测量较好？ 1.3.3 测量误差的表示方法（续） （3）分贝误差——相对误差的对数表示 分贝误差是用对数形式（分贝数）表示的一种相对误差，单位为分贝（dB）。 电压增益的测得值为 误差为 用对数表示为增益测得值的分贝值 分贝误差 1.5 测量的间接比较与直接比较原理 测量最基本的原理是比较，比较是认识和区别被测对象的一种重要方法。测量是通过比较来取得一个定量的认识 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（偏转法） 1.比例变换的原理 （1）三种类型的子变换： 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（续） 例：弹簧秤是偏转法直读式仪器的一个简单例子。被测重物放在弹簧秤上，把物体的重量变成弹簧的弹性形变。然后，形变带动机械式仪表的指针成比例的偏转，指示出被测物体的重量。 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（续） （2）实现结构 由于 故： 式中 1.5.1 基于比例变换的间接比较法（续） （2）间接比较方法 ： 步骤为①校准 ②测量 1.5.2 基于差值示零的直接比较法 1.差值检测原理: 被测量与标准量直接进行比较 ①?需要一个具有比较功能的电路，要求比较的范围宽、灵敏度和分辨力高； ②?需要一个与被测量同类的可变标准量参与比较，要求标准量准确且可细微调节。 比较功能可由运算功能来实现 有两种方式： 差值运算比较 比例运算比较 1.5.2 基于差值示零的直接比较法 2. 差值示零的平衡调节 （1）零示法原理: 1.5.2 基于差值示零的直接比较法（续） （2）实现平衡调节的结构 1.5.2 基于差值示零的直接比较