电子测量第3.4课时课件

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1、1.4电子测量仪器概述测量仪器是将被测量转换成可供直接观察的指示值或等效信息的器具，包括各类指示仪器、比较仪器、记录仪器、传感器和变送器等。利用电子技术对各种待测量进行测量的设备，统称为电子测量仪器。一、测量仪器的功能各类测量仪表一般具有物理量的变换、信号的传输和测量结果的显示等三种最基本的功能。1/141．变换功能对于电压、电流等电学量的测量，是通过测量各种电效应来达到目的的。比如作为模拟式仪表最基本构成单元的动圈式检流计(电流表)，就是将流过线圈的电流强度，转化成与之成正比的扭矩而使仪表指针偏转初始位

2、置一个角度，根据角度偏转大小(这可通过刻度盘上的刻度获得)得到被测电流的大小，这就是一种很基本的变换功能。对非电量测量，更须将各种非电物理量如压力、位移、温度、湿度、亮度、颜色、物质成份等，通过各种对之敏感的敏感元件(通常称为传感器)，转换成与之相关的电压、电流等，而后再通过对电压、电流的测量，得到被测物理量的大小。2/142．传输功能在遥测遥控等系统中，现场测量结果经变送器处理后，需经较长距离的传输才能送到测试终端和控制台。不管采用有线的还是无线的方式，传输过程中造成的信号失真和外界干扰等问题都会存在。

3、3．显示功能任何测量仪器都必须具备显示功能。比如模拟式仪表通过指针在仪表度盘上的位置显示测量结果，数字式仪表通过数码管、液晶或阴极射线管显示测量结果。除此而外，一些先进的仪器如智能仪器等还具有数据记录、处理及自检、自校、报警提示等功能。3/14二、测量仪表的主要性能指标从获得的测量结果角度评价测量仪表的性能，主要包括以下几个方面。1.精度精度是指测量仪器的读数或测量结果与被测量真值相一致的程度。对精度目前还没有一个公认的定量的数学表达式，因此常作为一个笼统的概念来使用，其含义是：精度高，表明误差小；精度低

4、，表明误差大。因此，精度不仅用来评价测量仪器的性能，也是评定测量结果最主要最基本的指标。精度又可用精密度、正确度和准确度三个指标加以表征。4/14（1）精密度(δ)精密度是指测量值的分散性，表示在同一测量条件下对同一被测量进行多次测量时，得到的测量结果的分散程度(测量值之间的误差)。它反映了随机误差的影响。精密度高意味着随机误差小，测量结果的重复性好。比如某电压表的精密度为0.1V，即表示用它对同一电压进行测量时，得到的各次测量值的分散程度不大于0.1V。5/14（2）正确度(ε)正确度是指测量值与真值的

5、误差。所谓真值是指待测量在特定状态下所具有的真实值的大小。正确度反映了系统误差(例如仪器中放大器的零点漂移、接触电位差等等)的影响。正确度高则说明系统误差小，比如某电压表的正确度是0.1V，则表明用该电压表测量电压时的指示值与真值之差不大于0.1V。我国电工仪表的分级，就是按正确度来确定的。（3）准确度(τ)准确度是精密度和正确度的综合反映。准确度高，说明精密度和正确度都高，也就意味着系统误差和随机误差都小，因而最终测量结果的可信赖度也高。6/14为了加深对精密度、正确度和准确度三个概念的理解，可以以射击

6、打靶为例加以比喻。图1.4-1中，以靶心比作被测量真值，以靶上的弹着点表示测量结果。图(a)既不精密，也不正确，即准确度很低。图(b)大致都围绕靶心，属于正确而欠精密。图(c)明显偏向一方，精密度高而正确度差。图(d)既精密又正确，准确度很高。图1.4-1用射击比喻测量7/142．稳定性稳定性通常用稳定度和影响量两个参数来表征。稳定度也称稳定误差，是指在规定的时间区间，其他外界条件恒定不变的情况下，仪器示值变化的大小。造成这种示值变化的原因主要是仪器内部各元器件的特性、参数不稳定和老化等因素。稳定度可用示

7、值绝对变化量与时间一起表示。8/143．输入阻抗像电压表、示波器等类仪表，测量时并接于待测电路两端，如图l.4-2所示。不难看出，测量仪表的接入改变了被测电路的阻抗特性，这种现象称为负载效应。为了减小测量仪表对待测电路的影响，提高测量精度，通常对这类测量仪表的输入阻抗都有一定要求。图1.4-2测量仪表的负载效应9/14仪表的输入阻抗一般用输入电阻只Ri和输入电容Ci表示。例如SX2172交流毫伏表在lV～300V的测量范围内的输入阻抗为Rt＝10MΩ，Ci<35pF；SR37A型示波器不经探头的输入阻抗为

8、Ri＝1MQ，Ci＝16pF。对信号源等供给量仪器，还要考虑输出阻抗，在高频尤其是微波测量等场合，还必须注意阻抗的匹配。10/144．灵敏度灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度，一般定义为测量仪表指示值(指针的偏转角度、数码的变化、位移的大小等)增量△y与被测量增量△x之比。例如示波器在单位输入电压的作用下，示波管荧光屏上光点偏移的距离就定义为它的偏转灵敏度，单位为cm/V，cm/mV等。对示波器而言，偏转灵敏度的倒数称为