電子測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用第1章-電子測(cè)量概述課件

1、第一章 電子測(cè)量概述1.1 電子測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1 電子測(cè)量技術(shù)的意義與特點(diǎn)1. 測(cè)量頻率范圍寬 2. 量程范圍廣3. 測(cè)量準(zhǔn)確度高 4. 測(cè)量速度快5. 可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)并實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化6. 易于實(shí)現(xiàn)儀器小型化1.1.2 電子測(cè)量的內(nèi)容和測(cè)量單位制1. 電子測(cè)量的內(nèi)容（1） 電能量的測(cè)量 （2） 元件和電路參數(shù)的測(cè)量（3） 電信號(hào)特性的測(cè)量 （4） 電子電路性能的測(cè)量（5） 特性曲線的顯示（6） 非電量的測(cè)量2測(cè)量單位制測(cè)量單位是確定一個(gè)被測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，因此測(cè)量單位的確定和統(tǒng)一是非常重要的。國(guó)際單位制（SI）的組成 國(guó)際單位制是由國(guó)際單位制單位、國(guó)際單位制詞頭和國(guó)際單位制的十進(jìn)制倍

2、數(shù)單位三部分組成。國(guó)際單位制單位包括了基本單位、導(dǎo)出單位和輔助單位三類(lèi)?；締挝还财邆€(gè)，其名稱(chēng)及符號(hào)列于表1-1中。量的名稱(chēng)單位名稱(chēng)單位符號(hào)長(zhǎng)度米m質(zhì)量千克（公斤）kg時(shí)間秒s電流安培A熱力學(xué)溫度開(kāi)爾文K物質(zhì)的量摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度坎德拉cd表1-1國(guó)際單位制基本單位1. 電子測(cè)量的方法 （1）按測(cè)量方法分類(lèi) 1）直接測(cè)量 2）間接測(cè)量 3）組合測(cè)量（2）按測(cè)量的性質(zhì)分類(lèi)1）時(shí)域測(cè)量 2） 頻域測(cè)量 3）數(shù)據(jù)域測(cè)量 4） 隨機(jī)測(cè)量 1.1.3 電子測(cè)量的方法與儀器1模擬儀器 這類(lèi)儀器在多數(shù)實(shí)驗(yàn)室仍然看到，如指針式萬(wàn)用表、晶體管電壓表等。它們的基本結(jié)構(gòu)是電磁機(jī)械式的，利用電磁技術(shù)將被測(cè)電磁量轉(zhuǎn)換為

3、指針的偏轉(zhuǎn)角，再通過(guò)角位移在標(biāo)尺位置上來(lái)顯示測(cè)量結(jié)果。2數(shù)字化儀器 這類(lèi)儀器目前相當(dāng)普及，如數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)等。這類(lèi)儀器將模擬信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)的測(cè)量，并以數(shù)字方式輸出測(cè)量結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和較高準(zhǔn)確度的測(cè)量。數(shù)字技術(shù)、鎖相技術(shù)、頻率合成技術(shù)、取樣技術(shù)等的出現(xiàn)，提高了電子測(cè)量?jī)x器水平。1.1.4 電子測(cè)量技術(shù)與儀器發(fā)展3智能儀器 這類(lèi)儀器內(nèi)置微處理器，既能進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試又具有一定的數(shù)據(jù)處理，可以取代部分腦力勞動(dòng)。它的功能塊是以硬件或固化軟件的形式存在，在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用上缺乏靈活性。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的出現(xiàn)是電子測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)密切結(jié)合的成果，是電子測(cè)量?jī)x器數(shù)字化與數(shù)字信息系統(tǒng)相

4、結(jié)合的產(chǎn)物，它真正實(shí)現(xiàn)了高速度、高精確度、多參數(shù)和多功能測(cè)試。4虛擬儀器（VI，Virtual Instruments） 是檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬儀器是指在通用計(jì)算機(jī)上添加一層軟件和一些硬件模塊，使用戶操作這臺(tái)通用計(jì)算機(jī)就像操作一臺(tái)真實(shí)的儀器一樣。虛擬儀器技術(shù)強(qiáng)調(diào)軟件的作用，提出了“軟件就是儀器”的概念。虛擬儀器的軟件體系結(jié)構(gòu)，使得不管虛擬儀器使用的計(jì)算機(jī)或操作系統(tǒng)是什么，所編寫(xiě)的用戶應(yīng)用程序都是可以移植的，軟件模塊具有通用性。5網(wǎng)絡(luò)化儀器趨勢(shì) 通過(guò)局域網(wǎng)或Internet 來(lái)控制和使用電子儀器，可以使工程技術(shù)人員遠(yuǎn)在千里之外仍能遙控儀器和獲取結(jié)果。1.2 測(cè)量誤差

5、的基本概念實(shí)際值：被測(cè)量的實(shí)際值。常用高一級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)儀器的示值來(lái)代替真值。標(biāo)稱(chēng)值：測(cè)量器具上標(biāo)定的數(shù)值。不一定 等于它的真值或?qū)嶋H值。示值：由測(cè)量器具指示出的量值。包括數(shù) 值和單位。1. 絕對(duì)誤差若被測(cè)量的真值為A0，測(cè)量?jī)x器的示值為x ，則得到絕對(duì)誤差 x為 x = x A0 x = x A由于真值A(chǔ)0一般無(wú)法求得，故常用高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)儀器的示值A(chǔ)代替真值，x與A之差稱(chēng)為儀器的示值誤差，記為絕對(duì)誤差是有大小有單位的量。1.2.1 絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差絕對(duì)值與x相等但符號(hào)剛好相反的值，稱(chēng)為修正值，一般用C表示 在測(cè)量時(shí)，利用示值與已知的修正值相加，即可計(jì)算出被測(cè)量的實(shí)際值。C = x = A xA =

6、 x + C2. 相對(duì)誤差（1）實(shí)際相對(duì)誤差用A表示：（2）示值相對(duì)誤差用x表示： （3）滿度相對(duì)誤差用m 表示 : 3. 容許誤差 1）工作誤差2） 固有誤差3）影響誤差4） 穩(wěn)定誤差 1.2.2 系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差測(cè)量值明顯偏離實(shí)際值的誤差。 在相同或改變條件時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差。1.系統(tǒng)誤差：2.隨機(jī)誤差 ：相同條件下多次測(cè)量，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)均以不可預(yù)定的方式變化。3.粗大誤差：1.3 誤差數(shù)據(jù)的處理方法1. 有效數(shù)字的概念有效數(shù)字：即從左邊第一個(gè)非零數(shù)字開(kāi) 始，直至右邊最后一個(gè)數(shù)字 為止的所有數(shù)字。 對(duì)測(cè)量結(jié)果有效數(shù)字的處理原則是：根據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度來(lái)確定有效數(shù)字的位數(shù)（允許保留

7、一位欠準(zhǔn)數(shù)字）；再根據(jù)舍入規(guī)則將有效位以后的數(shù)字作舍入處理。2. 有效數(shù)字的處理 保留位數(shù)的總原則是：運(yùn)算過(guò)程中的有效數(shù)字的位數(shù)應(yīng)按其中準(zhǔn)確度最差的數(shù)據(jù)的有效數(shù)字進(jìn)行取舍。 刪略多余的有效數(shù)字應(yīng)按“四舍五入”的原則進(jìn)行。 （1）5后面有數(shù)字，則舍 5 入1。（2）5后面沒(méi)有數(shù)字或?yàn)?，當(dāng)5之前是奇 數(shù)則舍 5入1，是偶數(shù)則舍去5。即： 大于5 的數(shù)，向前入1； 小于5 的數(shù)，舍去； 等于5 的數(shù)，有兩種情況：本章小結(jié) 本章作為緒論，介紹了電子測(cè)量技術(shù)的基本概念及電子測(cè)量的主要內(nèi)容；介紹了電子測(cè)量的重要意義與基本特點(diǎn)；介紹了電子測(cè)量的主要方法和測(cè)量單位制；本章還介紹了電子測(cè)量?jī)x器如信號(hào)源、電壓表、示波器等主要儀器類(lèi)型及應(yīng)用場(chǎng)合及電子測(cè)量技術(shù)與儀器的發(fā)展等。 本章還介紹了測(cè)量誤差和測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基本知識(shí)。研究誤差的目的就是要尋找誤差的來(lái)源，盡可能防