电子测量技术第一章电子仪器及测量技术基础

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1、第1章电子仪器及测量技术基础1.1电子测量的意义及特点1.1.1电子测量的意义(1)测量测量是人类对自然界的客观事物取得数量概念的一种认识过程。在这一过程中，人们通常借助于专门的设备，依据一定的理论，通过实验的方法来确定被测量的量值。量值由数值和计量单位两部分组成，没有计量单位的量值是没有物理意义的。(2)电子测量电子测量是测量学的一个分支，它泛指一切以电子技术为基本手段的一种测量。(3)电子测量的意义电子测量涉及从直流到极宽频率范围内所有电量、磁量以及各种非电量的测量。1.1.2电子测量的内容通常所说的电子测量是指对电子学领域内电参量的测量，其基本内容如下：①电能量的测量②电

2、信号特性的测量③电路元器件参数的测量④电子设备及仪器性能的测量⑤特性曲线的显示测量1.1.3电子测量的特点(1)测量频率范围极宽电子测量的频率范围极宽，它除测量直流电量外，还可以测量交流量。其频率可低至10-4Hz以下直到直流，高至1012Hz以上。(2)测量量值范围广电子测量的另一个特点是被测对象的量值大小相差悬殊。(3)测量准确度高电子测量的准确度比其他测量方法高得多。(4)测量速度快由于电子测量是基于电子运动和电磁波传播的原理进行的，因此，它具有与其他测量不能比拟的测量高速度，这也是它在现代科学技术中得到广泛应用的另一个原因。(5)易于实现遥测通过各种类型的传感器，采用有

3、线或无线的方式，可以实现对环境恶劣和人体不便于接触或无法达到的领域（如深海、地下、人造卫星、导弹飞行、高温炉、核反应堆内等）通过传感器或光、电磁波等方式进行远距离测量，即实现遥测。(6)易于实现测量的自动化由于电子测量的被测量和它所需要的控制信号都是电信号，通过超大规模集成电路实现模数变换和与计算机的连接，可实现自动记录、数据运算和分析处理，组成各种自动测试系统。1.1.4电子测量的方法(1)测量方法的分类为了实现测量的目的，正确选择测量方法是及其重要的，它直接关系到测量工作能否正确进行和测量结果的有效性。电子测量常见的分类方法有以下几种：1)根据测量手段的不同分为：直接测量、

4、间接测量和组合测量①直接得到被测量值的测量方法称为直接测量。②利用直接测量值与被测量之间的函数关系，才能得到被测量值的测量方法称为间接测量。③组合测量是兼用直接测量和间接测量的方法，将被测量和另外几个量组成联立方程，从而得到被测量的大小。2)根据测量性质的不同分为：时域测量、频域测量和数据域测量①时域测量：指测量值是时间变化的函数。②频域测量：指被测量是频率变化的函数，即研究被测信号在各频率分量上的幅度大小。③数据域测量：指对数字系统逻辑状态进行的测量，即测量数字信号是“1”还是“0”。3)根据对测量精度的要求不同分为：精密测量和工程测量①精密测量：指在实验室或计量室进行，是深

5、入研究测量误差问题的测量。②工程测量：指对测量误差的研究不很严格的测量，往往一次测量获得结果，但工程测量所选用的仪器仪表的准确度等级必须满足实际使用的需要。2)选择测量方法的原则在选择测量方法时应该时应该注意以下几点：1)被测量本身的特点2)测量所需要的精确度3)注意测量环境及所具有的测量设备的技术情况①得出的测量数据是错误的。②损坏元器件或测量设备。③损坏测量仪器仪表。1.2测量误差的基本概念1.2.1测量误差的定义一个被测量本身所具有的真实大小，称为被测量的真值。1.2.2测量误差的来源(1)仪器误差仪器或仪表或本身所具有的误差称为仪器误差。(2)环境误差由于实际环境条件与

6、规定条件不一致所引起的误差称为环境误差，这也是产生测量误差的主要原因之一。(3)方法误差由于测量方法不完善或不合理引起的测量误差称为方法误差。(4)人员误差测量人员主观因素和操作技术所引起的误差称为人员误差。(5)被测量不稳定误差由测量对象的不稳定变化引起的误差称为被测量不稳定误差。1.2.3测量误差的表示方法测量误差的表示方法有两种：即绝对误差和相对误差。(1)绝对误差ΔX①定义：测量值X与被测量真值A0之差称为绝对误差ΔX，即②修正值C：修正值C与绝对误差ΔX的大小相等，符号相反，即利用修正值和计量器具示值，可得到被测量的实际值，即(2)相对误差γ测量的绝对误差与被测量的约

7、定值之比称为相对误差，常用百分数来表示。①实际相对误差γA：指绝对误差ΔX与被测量的实际值A的百分比，即②示值相对误差γm：指绝对误差ΔX与被测量的示值X的百分比，即③满度相对误差γm(引用相对误差)：计量器具的绝对误差ΔX与满量程值Xm之比称为满度相对误差或引用相对误差，即满度相对误差一般用于连续刻度的仪表(特别是电工仪表)，它实际上给出了仪表各量程内，绝对误差不应超过的最大值1.2.4测量误差的分类(1)系统误差系统误差(系差)是指在相同条件下多次重复测量被测量时，其误差的数值保持恒定或