电子测量与仪器复习1 电子测量与仪器基本知识

任务1-1电子测量概述

任务1-2电子测量仪器概述

任务1-3误差的基本概念

任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示项目1电子测量与仪器基础知识1.电子测量的定义注意：直接测量时的测量值应是带有单位的数值，且通常是带小数点的有理数（无限循环小数除外）或整数；没有单位的数值是无意义的。2.有广义电子测量、狭义电子测量之分任务1-1电子测量概述一、电子测量的定义项目1电子测量与仪器基础知识二、电子测量方法1.按照测量性质分类2.按测量手段：直接测量→间接测量→组合测量3.按照测量方式分类分类定义说明直读法用可直接指示被测量大小的指示仪表进行测量例如，欧姆表测量电阻比较法

零示法即零值法或平衡法。使被测量与某已知的标准量对指示仪表的作用相互平衡使仪表示零，被测量=已知标准量可消除指示仪表不准而造成的误差替代法即置换法。用已知标准量去代替被测量，调整标准量使仪器的示值不变，被测量等于调整后的标准量仪器误差和其他造成系统误差的因素对测量结果基本不产生影响微差法即虚零法或差值比较法。利用偏差式仪表测量待测量x与标准量s之差δ，并利用x=s+δ求得被测量的方法用准确度等级较低的仪表测量，仍可得到较高的测量准确度交换法即对照法。利用交换被测量在测量系统中的位置或测量方向等，取两次测量值的平均值作为测量结果例如，用旋转度盘读数时，将度盘向右、向左旋转测量两次，取平均值作为测量值

任务1-1电子测量概述模拟仪器（1950s前）→数字化仪器（1950s-80s）→智能化仪器

（1980s-至今）→虚拟仪器VI（1990s-至今）一、电子测量仪器的发展任务1-2电子测量仪器概述二、电子测量仪器的主要性能指标与误差1.电子测量仪器的主要性能指标1）频率范围2）量程与分辨率分辨率：模拟式仪表刻度盘标尺上最小刻度代表的被测量大小。对于数字仪表，它通常就是显示屏上最低位的“1”所代表的量值。通常以最小量程的分辨率作为仪器的分辨率。通用仪器一般按1-2-5或1-3-10的顺序划分挡位。模拟式仪表的分辨率通常为±1×10±n、±2×10±n、±5×10±n（单位），而数字式仪表的分辨率通常为±1×10±n（单位）。任务1-2电子测量仪器概述1.电子测量仪器的主要性能指标3）输入特性与输出特性4）准确度分为仪器仪表准确度、测量结果的测量准确度（或正确度）5）环境条件：基准条件、正常条件、额定条件基准条件、正常条件——国标规定额定条件——厂家规定6）稳定性与可靠性可靠性常用“平均无故障工作时间（MTBF）”衡量任务1-2电子测量仪器概述2.仪器误差→固有误差、基本误差→工作误差另有影响误差一、计量的意义定义：对测量领域起指导、监督、保证和仲裁作用，实现单位统一、量值准确可靠，是“对测量的测量”，是确保测量结果可信的基础。本质：本质特征是测量。测量注重对未知量大小（量）的判断；计量侧重对测量器具测量未知量时的准确程度的检验、校准与定性。主要特征：统一性、准确性和法制性。二、计量器具任务1-2-4计量概述计量基准计量标准计量器具国家基准副基准工作基准测量仪器实物量具量值传递顺序：国家基准→副基准→工作基准→计量标准→工作计量器具2.计量器具①测量仪器：核心功能与特征“测”，测量未知量值并给出结果②实物量具：即量具。核心功能与特征：“给”，本身具有固定的量值，用于复现或提供已知量值，而非通过测量过程得出量值。任务1-2-4计量概述1-3-1测量误差的表示任务1-3误差的基本概念1-3-1测量误差的表示1-3-3测量误差的分类任务1-3误差的基本概念分类性质特点产生因素与测量之间关系减小措施系统误差单次的测量值（或误差）能够保持恒定或按照某种规律变化，通常会出现在多次测量的算术平均值中对测量影响显著的因素作用而产生系差越小，测量正确度越高测量前，对被测量与测量条件等进行分析，尽量选用高准确度的测量条件；测量中间，尽量选用能减小系差的测量方法；测量后，对测量数据进行分析判别其中有无系差，并对测量数据进行修正等处理随机误差单次的测量值（或误差）表现出随机性，多次测量时符合统计规律，通常不会出现在多次测量的算术平均值中众多对测量影响微弱、变化复杂而又互不相关的多种因素共同作用而产生随差越小，测量精密度越高多次测量求算术平均值粗大误差异常性、突发性测量人员疏忽大意等原因而产生应该避免耐心细致、严格按操作规程进行测量1-3-3测量误差的分类名称定义说明仪器准确度测量仪器给出的被测量的测量值与被测量真值（或实际值）的一致程度，是实际测量时测量误差的极限值模拟式电工仪表、电子测量仪器的准确度分别用满度相对误差、允许误差表示。二者计算得到的绝对误差越小，仪器准确度越高测量准确度测量时测量值与被测量真值（或实际值）的一致程度用绝对误差、示值相对误差或实际相对误差表示，示值相对误差或实际相对误差越小，测量准确度越高。实际测量时的误差应不大于仪器准确度计算得到的绝对误差测量正确度在规定条件下，对同一或类似被测量重复测量所得示值或测量值的算术平均值与真值（或实际值）之间的一致程度（即接近程度）系统误差越小，测量正确度越高。高准确度的测量方法通常具有高的测量正确度测量精密度在规定条件下，对同一或类似被测量重复测量所得示值或测量值间的一致程度（即疏密程度）随机误差越小，测量精密度越高。即随机误差越小，单次测量值的一致性、重复性越好。1-3-3测量误差的分类误差与测量指标的关系：1.测量数据的处理（等精度测量，一般是10～20次以上）分八个步骤，注意最后结果表示的意义：1-4-1测量数据的处理与系差判别方法任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示表示被测量真值所处的范围一般情况下，k（又称为扩展因子）的取值随着对置信度要求的升高而变大。k↑→

不确定度↑→

置信区间↑→

测量结果可信范围↑→

置信度↑→准确度↓（与真值的接近程度变弱）、统计可靠性↑、实用可靠性↓（包含真值的概率更高，但结果的实用价值、区分度下降）k=3对应的置信度约99.7%，适用于对测量精度要求较高的场景。1.测量数据的处理（等精度测量，一般是10～20次以上）1-4-1测量数据的处理与系差判别方法任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示依据计量规范（科研/检定），不确定度的位数一般只取1位有效数字，若首位有效数字为1或2时取2位有效数字（按“实验规范”，只保留1位有效数字），且对其的处理“只进不舍”（入尾法）。测量的目的是得到用“均值（或测量值）+不确定度”表示的被测量的实际值A，而不仅仅是得到均值（

）或测量值（x），均值与测量值统称为测量值（或测得值）。任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示计算得测量值计算得不确定度不确定度修约（最终）测量值修约（对齐末位）最终结果表达12.345V0.203V0.21V（首位2，保留2位，只进不舍）修约至百分位，12.34V12.34V±0.21V2.368mA0.12mA0.12mA（首位1，保留2位）修约至百分位，2.37mA2.37mA±0.12mA105.63kHz3.2kHz4kHz（1位，只进不舍）修约至个位，106kHz106kHz±4kHz5.845Ω0.041Ω0.05Ω（1位，只进不舍）修约至百分位，5.84Ω5.84Ω±0.05Ω测量值的末位应与不确定度的末位对齐，且按“四舍六入五凑偶”进行处理。例如，测量值25.368Ω、不确定度±0.15Ω时，最终结果为R=25.37±0.15Ω；再例如，1-4-1测量数据的处理与系差判别方法任务1-4测量数据的处理与测量结果的数据表示术语：不确定度相当于实测误差的极限值，指的是由于随机误差和系统误差等的影响而使测量结果不能肯定的程度，表示的是被测量实际值可能出现的范围。置信度又称为可靠度、置信概率或置信系数，指的是被测量真值处在给出的不确定度区间内的概率大小。（不确定度