电子测量仪器

电子测量仪器

李明生主编

高等教育出版社1/15/20231目录第1章电子测量和仪器的基本知识第2章

信号源第3章示波测量技术第4章电压测量第5章频率、时间和相位的测量第6章频域测量技术第7章电子元器件参数测量第8章

逻辑分析仪第9章

基于(Basedon)计算机的仪器

结束放映第1章

电子测量与仪器基本知识1.1

测量及电子测量的意义1.2

电子测量的内容和特点1.3

电子测量方法的分类1.4

测量误差的基本概念1.5

测量结果的表示及有效数字1.6

电子测量仪器的基本知识结束放映1/15/20233

测量：测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。

电子测量：即以电子技术为手段的测量。它是衡量一个国家科学技术发展的标志。1.1测量及电子测量的意义

测量结果=数值（大小及符号）+相应的单位注意：没有单位的量值是没有物理意义的返回1/15/202341.2.1电子测量的内容

频率、电压、时间、阻抗等是基本电参数，对它们的测量是其它许多派生参数测量的基础。

电能量的测量：如I、U、P等的测量；电路、元器件参数的测量：如R、L、C、Q、D等；电信号特性的测量：如f、T

、波形、时间等；电路性能的测量：如放大倍数、衰减量、灵敏度等；

特性曲线的测量：如幅频特性、相频特性等。1.2电子测量的内容和特点1/15/202351.2.2

电子测量的特点1、测量频率范围宽；2、仪器量程宽；3、测量准确度高；4、测量速度快；5、易于实现遥测；6、易于实现测量自动化和测量仪器微机化。1/15/202361.3.1

按测量方式分类

1、直接测量：用预先按已知标准量定度好的测量仪器，对某一未知量直接进行测量，从而得到被测量值的测量方法称为直接测量。2、间接测量：对一个与被测量有确定函数关系的物理量进行直接测量，然后通过代表该函数关系的公式、曲线或表格，求出被测量值的方法，称为间接测量。3、组合测量：是一种兼用直接测量与间接测量的方法。

本课程中讨论的测量内容基本都属于直接测量。1.3电子测量方法的分类

返回1/15/202371.3.2

按被测信号的性质分类

1、时域测量：测量被测量对象在不同时刻的特性，这时把被测量对象看成时间的函数；2、频域测量：测量被测量对象在不同频率的特性，这时把被测量对象看成频率的函数；3、数据域测量：对数字系统逻辑特性的测量。4、随机测量：例如各类噪声、干扰信号等，利用噪声信号源进行动态测量，这是一种比较新的测量技术。

1/15/202381.4.1

测量误差的表示方法

1.绝对误差

（1）定义：由测量所得到的被测量值x与其真值A0之差，称为绝对误差，即式中的真值A0是一个理想概念，无法得到，实际应用中通常用实际值A来代替真值A0。实际值也称为约定真值。

特点：绝对误差既有大小，又有符号和量纲。1.4测量误差的基本概念

返回1/15/20239

（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，用c表示。

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。在日常测量中，利用其仪器的修正值C和该已检仪器的示值，可求得被测量的实际值A=x＋C。

1/15/202310（1）相对真误差：绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差，用γ表示。

特点：只有大小和符号，没有单位。

（2）实际相对误差：真值是不能确切得到的，通常用实际值A代替真值来表示相对误差。

2.相对误差1/15/202311

（3）示值相对误差：误差较小、要求不太严格的场合，也可以用测量值x代替实际值A

。

（4）引用相对误差：经常用绝对误差与仪器满刻度值x

m之比来表示相对误差，称为引用相对误差（或称满度相对误差）。1/15/202312

电工仪表按γmm值分0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5及5.0七级。准确度等级常用符号S表示。测量仪器使用最大引用相对误差来表示它的准确度。1/15/202313

例：鉴定一个1.5及100mA的电流表，发现在50mA处的误差最大，为1.4mA，其它刻度处的误差均小于1.4mA，问这块电流表是否合格？

解：所以：该电流表合格。1/15/2023141.4.2

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。

1/15/2023151.4.3

测量误差的分类

1、系统误差：在同一测量条件下，多次测量重复同一量时，测量误差的绝对值和符号都保持不变，或在测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。2、随机误差：在同一测量条件下，多次重复测量同一量值时（等精度测量），每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。3、粗大误差（疏失误差）：粗大误差是一种显然与实际值不符的误差。含有粗差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。

1/15/2023161.5.1

测量结果的表示

1.5测量结果的表示及有效数字

一、

测量结果的表示测量结果表示为：一定的数值和相应的计量单位。例：40KV、465KHz等。

1.5.2

有效数字及有效数字位

1、定义：对于包含的误差不大于末位单位数字的一半的数，从它最左端一位非零数字起，到最末一位所有数字都称为有效数字。返回1/15/2023172、知识点：

1）可以从有效数字的位数估计出测量误差，一般规定误差不超过有效数字末位单位的一半。

2）“0”在最左面为非有效数字。

3）有效数字不能因选用单位的变化而变化。例：0.1030A

表示含有误差：<0.0001/2=0.00005A；

有效数字位：1、0、3、0(最左端的0非有效数字)；用mA单位表示：103.0mA，而不是103mA，末位的0不能去掉。1/15/2023181.5.3

数字的舍入规则

保留N位有效数字，N位以后的数字：1）小于5舍去，末位不变；2）大于5进1，末位增1；3）等于5时，末位是偶数，末位不变；末位是奇数，末位增1。

例1：将下列数据舍入保留三位有效数字：

16.5(0.0501>0.1/2，舍去且往前位增1)

16.43→16.46→16.35→16.45→16.4501→16.4(0.03<0.1/2，舍去)16.5(0.06>0.1/2，舍去且往前位增1)16.4(0.05=0.1/2，3为奇数，舍去且往前位增1)16.4(0.05=0.1/2，4为偶数，舍去)1/15/202319保留的位数原则上取决于各数中准确度最差的那一项。

1、加减规则：以小数点后位数最少的为准（各项无小数点则以有效位数最少者为准），其余各数可多取一位。

2、乘除规则：以有效数字位数最少的数为准，其余参与运算的数字及结果中的有效数字位数与之相等或多保留一位有效数字。1.5.4

数字近似运算规则例2：进行下列运算：1）13.44+20.382+4.62）原式原式1/15/2023201.6.1

电子测量仪器的分类

一般分为专用仪器和通用仪器两大类，本课程主要讨论后者。1.6电子测量仪器的基本知识

通用仪器(按照功能分类)1.信号发生器2.电平测量仪器3.信号分析仪器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10.基于(basedon)计算机的仪器返回1/15/2023211.6.2

电子测量仪器的误差

1、固有误差：2、工作误差：3、稳定误差：4、变动量：指在基准工作条件下测量仪器的误差。是在额定工作条件内任一值上测得的某一性能特性的误差。由于测量仪器稳定性不好引起性能特性的变化产生的误差称为稳定误差。

当同一个影响量相继取两个不同值时，对于被测量的同一数值，测量仪器给出的示值之差，称为电子测量仪器的变动量。1/15/2023221.6.3

电子测量仪器的正确使用

1、仪器仪表的使用环境2、仪器仪表的维护措施（1）防尘与去尘（2）防潮与驱潮（3）防热与排热

（4）防震与防松（5）防腐蚀（6）防漏电1/15/2023233、使用仪器的注意事项（1）仪器的正确选用和连接（2）仪器开机前注意事项（3）仪器开机后注意事项（4）仪器使用时注意事项（5）仪器使用后注意事项4、仪器仪表的计量检定（1）周期检定（2）修理检定

（3）验收检定

①仪器的选用②仪器的连