電子測量原理復(fù)習(xí)大綱課件

第1章測量的基本原理1.1測量的基本概念1.2

計量的基本概念1.3測量誤差的基本概念1.4測量信息的獲取原理1.5

測量的間接比較與直接比較原理1.6電子測量中的基本實現(xiàn)技術(shù)第1章測量的基本原理1.1測量的基本概念1.1測量的基本概述1)測量的幾個名詞：測量目的，測量對象，測量過程，測量方法，測量標準，測量結(jié)果2)測量五大要素:被測對象、測量儀器、測量技術(shù)、測量人員和測量環(huán)境

3）測量的三大階段：論證階段：依據(jù)測量任務(wù)，儀器和對象擬定測量方案設(shè)計階段：選用測量儀器，決定測量技術(shù)去組建測量系統(tǒng)實施階段：設(shè)置儀器參數(shù)，測量，結(jié)果記錄4）測量環(huán)境定義和環(huán)境對測量的影響5）減少環(huán)境對測量影響的方法6）三組分類法

1.1測量的基本概述儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分類：I組：良好的環(huán)境條件，溫度+10～+35oC，相對濕度80%（在35oC上），只允許有輕微的振動。II組：一般的環(huán)境條件，溫度－10～+40oC，相對濕度80%（在40oC上），允許一般的振動和沖擊。III組：惡劣的環(huán)境條件，溫度－40～+55oC，相對濕度90%（在35oC上），允許頻繁的搬動和運輸中受到較大的沖擊和振動。

I組——高精度計量用儀器II組——通用儀器III組——野外、機載等儀器儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分類：1.2計量的基本概念計量的意義:為使在不同的地方，用不同的手段測量同一量時，所得的結(jié)果一致，就要求統(tǒng)一的單位、基準、標準和測量器具。

一.計量的定義1.計量的表現(xiàn)：是一種特殊形式的測量，它把被測量與國家計量部門作為基準或標準的同類單位量進行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的《檢定證書》。2.計量的實質(zhì)：是利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。3.計量的主要特征：是統(tǒng)一性、準確性和法制性。4.計量的內(nèi)容：包含單位的統(tǒng)一、基準和標準的建立、進行量值傳遞、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。1.2計量的基本概念計量的意義:為使在不同的地方，用不

二、單位制1.計量標準:任何測量都要有一個統(tǒng)一的體現(xiàn)計量單位的量作為標準，這樣的量稱作計量標準。2.計量單位:是有明確定義和名稱并令其數(shù)值為l的固定的量，例如長度單位l米(m)，時間單位秒(s)等。計量單位必須以嚴格的科學(xué)理論為依據(jù)進行定義。3.法定計量單位:是國家以法令形式規(guī)定使用的計量單位，是統(tǒng)一計量單位制和單位量值的依據(jù)和基礎(chǔ)，因而具有統(tǒng)一性、權(quán)威性和法制性。4.我國的計量單位一律采用1984年2月國務(wù)院頒布《中華人民共和國法定計量單位》。5.1960年確定國際單位制（SI）的組成由七個基本單位。

二、單位制國際單位制（SI）的組成

國際單位制基本單位國際單位制（SI）的組成

國際單位制基本單位

三、計量基準

基準通常又分為主基準、副基準和工作基準，也分別稱作一級、二級和三級基準.(1)一級基準，又稱主基準和國家基準，是具有最高水平的基準。一個國家只有一個。(2)二級基準，又稱副基準，其量值精度由主基準確定，用以代替主基準向下傳遞或代替主基準參加國際比對(3)三級基準，又稱工作基準是用來直接向下屬標準量具進行量值傳遞，用以檢定下屬計量標準量具的精確度(4)標準是根據(jù)工作基準表現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計量標準量具或儀器。按精度高低又分為一級標準、二級標準和三級標準。(5)計量標準的準確度等級在工作基準之下，工作計量器具之上。三、計量基準四、幾個術(shù)語（1）計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象量值的量具、計量儀器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具。計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作計量器具三類。（2）計量標準器具：準確度低于計量基準，用于檢定計量標準或工作計量器具的計量器具。（3）工作計量器具：工作崗位上使用，不用于進行量值傳遞，而是直接用來測量被測對象量值的計量器具。（4）比對：在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器之間的量值進行比較，其目的是考核量值的一致性。四、幾個術(shù)語（1）計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象（5）檢定：是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具進行比較，以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。一般要求計量標準的準確度為被檢者的1/3到1/10。（6）校準：是指被校的計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定被校計量器具的示值誤差（有時也包括確定被校器具的其他計量性能）的全部工作。（7）量值的傳遞：指一個物理量單位通過各級基準、標準及相應(yīng)的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。（5）檢定：是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量自上而下逐級傳遞測量標準的傳遞自上而下逐級傳遞測量標準的傳遞問題：計量與測量的關(guān)系1.計量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。計量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。沒有計量，也談不上測量。計量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。2.測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計量。測量是計量應(yīng)用的重要途徑。沒有測量，計量將失去價值，為了保證測量結(jié)果的準確性，必須定期對儀器進行檢定和校準，這個過程就是計量。3.計量是基礎(chǔ)和標準，測量是手段和方法。問題：計量與測量的關(guān)系1.計量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。1.3測量誤差的基本概念一、誤差中的幾個概念1．真值A(chǔ)0：一個純理論值。（絕對真值是不可知）2．指定值A(chǔ)s也叫約定真值，一般就用來代替真值。3．實際值A(chǔ)是以上一級標準所體現(xiàn)的值當作準確無誤的值，也叫作相對真值。4．標稱值是測量器具上標定的數(shù)值，有誤差范圍。5．示值是由測量器具指示的被測量量值，也稱測量器具的測得值或測量值，它包括數(shù)值和單位。6．測量誤差是測量儀器儀表的測出示值與被測量真值之間的差異，稱為測量誤差。

1.3測量誤差的基本概念一、誤差中的幾個概念二、測量誤差的來源（五個方面）（1）儀器誤差：由于測量儀器及其附件的設(shè)計、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。（2）影響誤差：由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等）與測量要求的條件不一致而引起的誤差。（3）理論誤差和方法誤差：由于測量原理、近似公式、測量方法不合理而造成的誤差。（4）人身誤差：由于測量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責任心等原因，而在測量中使用操作不當、現(xiàn)象判斷出錯或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。（5）測量對象變化誤差：測量過程中由于測量對象變化而使得測量值不準確，如引起動態(tài)誤差等。二、測量誤差的來源（五個方面）（1）儀器誤差：由于測量儀器及三、誤差的表示方法（絕對誤差／相對誤差）

1．絕對誤差式中△x為絕對誤差，x為測得值，A0為被測量真值，A為實際值。①絕對誤差是有單位和正負的量，測得值與被測量實際值間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。2．相對誤差(無單位)(1)實際相對誤差(2)示值相對誤差（x為測得值）(3)滿度相對誤差（滿度誤差和引用誤差）(4)分貝誤差2.修正值C絕對誤差的反三、誤差的表示方法（絕對誤差／相對誤差）

1．絕對誤差1.4測量信息的獲取原理信息的含義是什么？為什么信息可以被獲?。啃畔@取是怎樣的過程？信息獲取過程中采用了哪些基本方法？這些方法的實現(xiàn)途徑是什么？信息獲取的限制因素及其克服措施是什么？1.4測量信息的獲取原理信息的含義是什么？1.5測量的間接比較與直接比較原理測量最基本的原理是比較！主要測量方法1、間接比較法2、直接比較法3、減少誤差的復(fù)合式比較1.5測量的間接比較與直接比較原理測量最基本的原理是比較1.6電子測量中的基本實現(xiàn)技術(shù)

1.6.1電子測量中的變換技術(shù)量值變換、頻率變換、波形變換、參量變換、能量變換、模數(shù)和數(shù)模變換1.6.2電子測量中的比較技術(shù)需要比較的量：電壓、阻抗、頻率、相位、數(shù)字等1.6.3電子測量中的處理技術(shù)基本模擬運算、數(shù)字計算與數(shù)字信號處理1.6.4電子測量中的顯示技術(shù)指示式儀表、電光顯示器件1.6電子測量中的基本實現(xiàn)技術(shù)

1.6.1電子測量中的變第2章測量方法與測量系統(tǒng)2．1電子測量的基本原理2．2電子測量的對象——信號與系統(tǒng)2.3測量方法的分類概述

2．4測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性2.5測量系統(tǒng)的動態(tài)特性第2章測量方法與測量系統(tǒng)2．1電子測量的基本原理2．1電子測量的基本原理電子測量的內(nèi)容分為電磁測量和電子測量兩類。電磁測量主要指交直流電量的指示測量法和比較測量法以及磁量的測量等。電子測量是指以電子技術(shù)理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設(shè)備為手段，對電量和非電量進行的測量。一、電子測量的內(nèi)容和指標參數(shù)：1．電能量測量：包括各種頻率、波形下的電壓、電流、功率等的測量。2．電信號特性測量：包括波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量。3．電路元件參數(shù)測量：包括電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)及電子器件的參數(shù)等的測量.4．電子設(shè)備的性能測量：包括增益、衰減、靈敏度、頻率特性、噪聲指數(shù)等的測量。5.非電量信號的測量：利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量變換成電信號，再利用電子測量設(shè)備進行測量。危險的和人們無法進行直接測量的場合，在生產(chǎn)的自動過程控制系統(tǒng)中2．1電子測量的基本原理二、電子測量的特點與其他測量方法及測量儀器相比，電子測量和電子測量儀器具有以下特點：

1．測量頻率范圍寬2．測量量程寬3．測量準確度高低相差懸殊4．測量速度快5．可以進行遙測6．易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化7．影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜二、電子測量的特點2．2電子測量的對象——信號與系統(tǒng)信號的基本概念信號的分類1.確定性信號和非確定性信號2.周期性信號與非周期性信號3.連續(xù)信號與離散信號4.時限信號和頻限信號5.信號的時間特性和頻率特性6.信號的空間分布結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本概念被測系統(tǒng)的分類1.單輸入/輸出與多輸入/輸出系統(tǒng)2.線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)3.即時系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)4.模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)

2．2電子測量的對象——信號與系統(tǒng)信號的基本概念2.3測量方法的分類概述

一、按測量手段分類(直接測量/間接測量/組合測量)1．直接測量：指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法2.間接測量：是利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系(可以是公式、曲線或表格等)，間接得到被測量量值的測量方法。3．組合測量二、按測量方式分類(直讀法/比較測量法/微差式測量法)l.偏差式測量法(直讀法)：用儀器儀表指針的位移(偏差)表示被測量大小的測量方法，稱為偏差式測量法。2．零位式測量法又稱作零示法或平衡式測量法(比較測量法)測量時用被測量與標準量相比較(因此也把這種方法叫作比較測量法)，用指零儀表(零示器)指示被測量與標準量相等(平衡)，從而獲得被測量。3．微差式測量法偏差式測量法和零位式測量法相結(jié)合，構(gòu)成微差式測量法。2.3測量方法的分類概述一、按測量手段分類(直接測

三、按被測量的性質(zhì)分類(時域測量/頻域測量/數(shù)據(jù)域測量/隨機測量)

1．時域測量時域測量也叫作瞬態(tài)測量，主要測量被測量隨時間的變化規(guī)律。典型的例子如用示波器觀察脈沖信號的升沿、下降沿、上沖和下凹及平頂降落等脈沖參數(shù)以及動態(tài)電路的暫態(tài)過程等。

2．頻域測量頻域測量也稱為穩(wěn)態(tài)測量，主要目的是獲取待測量與頻率之間的關(guān)系。如用頻譜分析儀分析信號的頻譜、測量放大器的幅頻特性、相頻特性等。3．數(shù)據(jù)域測量數(shù)據(jù)域測量也稱為邏輯量測量，主要是用邏輯分析儀等設(shè)備對數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進行測量。4．隨機測量

隨機測量又叫作統(tǒng)計測量，主要是對各類噪聲信號進行動態(tài)測量和統(tǒng)計分析。三、按被測量的性質(zhì)分類(時域測量/頻域測量/數(shù)四、測量方法的選擇原則①被測量本身的特性；②所要求的測量準確度；③測量環(huán)境；④現(xiàn)有測量設(shè)備等。

四、測量方法的選擇原則電子測量儀器的技術(shù)條件及誤差的表示方法1.技術(shù)條件技術(shù)條件是規(guī)定儀器的用途、工作特性、工作條件，以及運輸、貯存條件的技術(shù)文件。所以，它既是設(shè)計制造廠商的產(chǎn)品標準，也是用戶正確使用和維護儀器的重要依據(jù)。儀器的用途：是研制或使用儀器的目的，它決定了儀器的功能，同時與儀器的工作條件、工作特性等密切相關(guān)。測量儀器的工作特性：是用數(shù)值、公差范圍等來表征儀器性能的量值，習(xí)慣上又稱為技術(shù)指標。

分為電氣工作特性和一般工作特性兩類儀器的工作條件：分基準、額定和極限三種。電子測量儀器的技術(shù)條件及誤差的表示方法1.技術(shù)條件電子測量儀器概述利用電子技術(shù)對各種待測量進行測量的設(shè)備，統(tǒng)稱為電子測量儀器。一、測量儀器的功能:物理量的變換、信號的傳輸和測量結(jié)果的顯示等三種最基本的功能。二、測量儀器的主要性能指標：{精度/穩(wěn)定性/阻抗/靈敏度/線性度/動態(tài)特性}

1.精度(精密度/正確度/準確度)精度是指測量儀器的讀數(shù)或測量結(jié)果與被測量值相一致的程度。

要獲得理想的結(jié)果，應(yīng)滿足三個方面的條件：即性能優(yōu)良的測量儀器、正確的測量方法和正確細心的測量操作。

2．穩(wěn)定性常用穩(wěn)定度（內(nèi)因）和影響量（外因）兩個參數(shù)來表征。

3．阻抗指測量儀器和儀表的輸入阻抗對測量結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，這種現(xiàn)象稱為負載效應(yīng)。電子測量儀器概述利用電子技術(shù)對各種待測量進行測量的設(shè)備，統(tǒng)稱4．靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，，定義為測量儀表所能區(qū)分的被測量的最小變化量，在數(shù)字式儀表中經(jīng)常使用（分辨力或分辨率）。

5．線性度是表示儀表的輸出量(示值)隨輸入量(被測量)變化的規(guī)律。

6．動態(tài)特性表示儀表的輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力。三、電子測量儀器的分類按其功能，大致可分為下面幾類。1.電平測量儀器：包括各種模擬式電壓表，毫伏表，數(shù)字式電壓表，電壓標準等。2．電路參數(shù)測量儀器包括各類電橋，Q表，R、L、C測試儀，晶體管或集成電路參數(shù)測試儀，圖示儀等。3．頻率、時間、相位測量儀器電子計數(shù)式頻率計，石英鐘，數(shù)字式相位計，波長計等。

4．靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，，定義為測量儀

4.波形測量儀器：各類示波器。如通用示波器，多蹤示波器，多掃描示波器，取樣示波器，以及記憶和數(shù)字存儲示波器等。5.信號分析儀器：失真度儀，諧波分析儀，頻譜分析儀等。6.模擬電路特性測試儀器：掃頻儀，噪聲系數(shù)測試儀，網(wǎng)絡(luò)特性分析儀等。

7.數(shù)字電路特性測試儀器:指邏輯分析儀,這類儀器內(nèi)部多帶有微處理器或通過接口總線與外部計算機相聯(lián)，是數(shù)據(jù)域測量中不可缺少的設(shè)備。８.專用電路測試儀器:通信系統(tǒng)各類測試儀器等９.測試用信號源:包括各類低頻和高頻信號發(fā)生器，脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，掃頻和噪聲信號發(fā)生器等。由于它們的主要功能是作為測試用信號源，因此也叫供給量儀器。4.波形測量儀器：各類示波器。如通用示波器，多蹤示波器，第3章測量誤差和測量結(jié)果處理3.1測量誤差的分類和測量結(jié)果的表征3.2測量誤差的估計和處理3.3測量不確定度3.4測量數(shù)據(jù)處理第3章測量誤差和測量結(jié)果處理3.1測量誤差的分類和測量一、測量誤差的分類

（隨機誤差／系統(tǒng)誤差／粗大誤差）1.隨機誤差是在同一測量條件下（指在測量環(huán)境、測量人員、測量技術(shù)和測量儀器都相同的條件下），多次重復(fù)測量同一量值時（等精度測量），每次測量誤差的絕對值和符號都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機誤差或偶然誤差，簡稱隨差。2.系統(tǒng)誤差是在同一測量條件下，多次測量重復(fù)同一量時，測量誤差的絕對值和符號都保持不變，或在測量條件改變時按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。例如儀器的刻度誤差和零位誤差，或數(shù)值隨溫度變化的誤差。3.粗大誤差是一種顯然與實際值不符的誤差。原因有測量操作疏忽和失誤，測量方法不當或錯誤，測量環(huán)境條件的突然變化。含有粗差的測量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)剔除掉。一、測量誤差的分類

（隨機誤差／系統(tǒng)誤差／粗大誤差）1.隨機二、測量結(jié)果的表征(1)精密度說明儀表指示值的分散性，表示在同一測量條件下對同一被測量進行多次測量時，得到的測量結(jié)果的分散程度。它反映了隨機誤差的影響。(2)正確度說明儀表指示值與真值的接近程度。(3)準確度是精密度和正確度的綜合反映。二、測量結(jié)果的表征(1)精密度說明儀表指示值的分散性三、容許誤差的種類（容許誤差一定會產(chǎn)生的?。?/p>

(工作誤差、固有誤差、影響誤差和穩(wěn)定誤差)1.工作誤差是以儀器額定工作條件時誤差的極限值，直接估計測量結(jié)果誤差的最大范圍。2．固有誤差是當儀器的各種影響量和影響特性處于基準條件時，儀器所具有的誤差。3．影響誤差是當一個影響量在其額定使用范圍內(nèi)(或一個影響特性在其有效范圍內(nèi))取任一值，而其它影響量和影響特性均處于基準條件時所測得的誤差。4．穩(wěn)定誤差是儀器的標稱值在其它影響量和影響特性保持恒定的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)產(chǎn)生的誤差極限。三、容許誤差的種類（容許誤差一定會產(chǎn)生的?。╇S機誤差分析隨機誤差的統(tǒng)計特性及減少方法在測量中，隨機誤差是不可避免的。隨機誤差是由大量微小的沒有確定規(guī)律的因素引起的，比如外界條件（溫度、濕度、氣壓、電源電壓等）的微小波動，電磁場的干擾，大地輕微振動等。多次測量，測量值和隨機誤差服從概率統(tǒng)計規(guī)律?？捎脭?shù)理統(tǒng)計的方法，處理測量數(shù)據(jù)，從而減少隨機誤差對測量結(jié)果的影響。隨機誤差分析隨機誤差的統(tǒng)計特性及減少方法1.隨機誤差的分布規(guī)律（1）隨機變量的數(shù)字特征①

數(shù)學(xué)期望:反映其平均特性。②方差和標準偏差

方差是用來描述隨機變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度。設(shè)隨機變量X的數(shù)學(xué)期望為E(X)，則X的方差定義為：D(X)=E(X－E(X))2

標準偏差同樣描述隨機變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度，并且與隨機變量具有相同量綱。

(2)隨機誤差的正態(tài)分布測量中的隨機誤差通常是多種相互獨立的因素造成的許多微小誤差的總和。1.隨機誤差的分布規(guī)律(2)隨機誤差的正態(tài)分布系統(tǒng)誤差分析一、系統(tǒng)誤差的特性二、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法三、系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法四、削弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法

系統(tǒng)誤差分析一、系統(tǒng)誤差的特性一、系統(tǒng)誤差的特性在同一條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕對值和符號保持不變，或者在條件改變時，誤差按一定的規(guī)律變化。

多次測量求平均不能減少系差。

一、系統(tǒng)誤差的特性在同一條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕二、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法（1）不變的系統(tǒng)誤差：校準、修正和實驗比對。（2）變化的系統(tǒng)誤差①

殘差觀察法，適用于系統(tǒng)誤差比隨機誤差大的情況②馬利科夫判據(jù)：③阿貝－赫梅特判據(jù)：二、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法（1）不變的系統(tǒng)誤差：三、系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法（1）從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差根源上采取措施減小系統(tǒng)誤差①

要從測量原理和測量方法盡力做到正確、嚴格。②

測量儀器定期檢定和校準，正確使用儀器。③注意周圍環(huán)境對測量的影響，特別是溫度對電子測量的影響較大。④

盡量減少或消除測量人員主觀原因造成的系統(tǒng)誤差。應(yīng)提高測量人員業(yè)務(wù)技術(shù)水平和工作責任心，改進設(shè)備。（2）用修正方法減少系統(tǒng)誤差

修正值＝－誤差＝－（測量值－真值） 實際值＝測量值＋修正值三、系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法（1）從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差根源上采取四、削弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)①替代法(置換法)②交換法(對照法)③對稱測量法（零式法）④微差法系統(tǒng)誤差可忽略不計的準則是： 系統(tǒng)誤差或殘余系統(tǒng)誤差代數(shù)和的絕對值不超過測量結(jié)果擴展不確定度的最后一位有效數(shù)字的一半。四、削弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)①替代法(置換法)五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法1．利用修正值或修正因數(shù)加以消除根據(jù)測量儀器檢定書中給出的校正曲線、校正數(shù)據(jù)或利用說明書中的校正公式對測得值進行修正，是實際測量中常用的辦法。2．隨機化處理利用同一類型測量儀器的系統(tǒng)誤差具有隨機特性的特點，對同一被測量用多臺儀器進行測量，取各臺儀器測量值的平均值做為測量結(jié)果。五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法1．利用修正值或修正因數(shù)加以3．智能儀器中系統(tǒng)誤差的消除

在智能儀器中，可利用微處理器的計算控制功能，消弱或消除儀器的系統(tǒng)誤差。①直流零位校準②自動校準測量儀器中模擬電路部分的漂移、增益變化、放大器的失調(diào)電壓和失調(diào)電流等都會給測量結(jié)果帶來系差，可以利用微處理器實現(xiàn)自動校準或修正。3．智能儀器中系統(tǒng)誤差的消除粗大誤差及其判斷準則粗大誤差產(chǎn)生原因①測量人員的主觀原因：操作失誤或錯誤記錄；②客觀外界條件的原因：測量條件意外改變、受較大的電磁干擾，或測量儀器偶然失效等。2.

粗大誤差的判別準則統(tǒng)計學(xué)的方法的基本思想是：給定一置信概率，確定相應(yīng)的置信區(qū)間，凡超過置信區(qū)間的誤差就認為是粗大誤差，并予以剔除。常用萊特檢驗法和格拉布斯檢驗法3.應(yīng)注意的問題①

所有的檢驗法都是人為主觀擬定的，至今無統(tǒng)一的規(guī)定。當偏離正態(tài)分布和測量次數(shù)少時檢驗不一定可靠。②

若有多個可疑數(shù)據(jù)同時超過檢驗所定置信區(qū)間，應(yīng)逐個剔除，重新計算，再行判別。若有兩個相同數(shù)據(jù)超出范圍時，應(yīng)逐個剔除。③在一組測量數(shù)據(jù)中，可疑數(shù)據(jù)應(yīng)很少。反之，說明系統(tǒng)工作不正常。粗大誤差及其判斷準則粗大誤差產(chǎn)生原因誤差的合成（與分配）分析

測量時可用系統(tǒng)誤差及隨機誤差來反映測量結(jié)果的正確和精密程度，實際測量中誤差源自多方面。１．如何根據(jù)各分項誤差來確定總誤差，即誤差合成問題．２．當技術(shù)上對某量的總誤差限定一定范圍以后，如何確定各分項誤差，即誤差分配問題．誤差的合成（與分配）分析測量時可用系統(tǒng)誤差及隨機誤第8章信號的產(chǎn)生8.1信號源概述8.2正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器8.3鎖相頻率合成信號的產(chǎn)生8.4直接數(shù)字合成技術(shù)8.5合成信號源簡介第8章信號的產(chǎn)生8.1信號源概述8.1信號源概述

信號源的作用和組成信號源的分類正弦信號源的性能指標8.1信號源概述信號源的作用和組成8.1.1信號源在電子測量中的作用和組成1.信號源的作用信號源是能夠產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的規(guī)則或不規(guī)則波形的信號發(fā)生器。信號源的用途主要有以下三方面：☆激勵源?！钚盘柗抡妗！顦藴市盘栐础?.信號源組成主振－緩沖－調(diào)制－輸出－信號輸出（監(jiān)測，電源）8.1.1信號源在電子測量中的作用和組成1.信號源的作用信號源的分類1.按頻率范圍大致可分為六類：超低頻信號發(fā)生器0.0001Hz～1000Hz；低頻信號發(fā)生器1Hz～1MHz；視頻信號發(fā)生器20Hz～10MHz；高頻信號發(fā)生器200KHz～30MHz；甚高頻信號發(fā)生器30KHz～300MHz；超高頻信號發(fā)生器300MHz以上。信號源的分類1.按頻率范圍大致可分為六類：2.按輸出波形,大致可分為：正弦波形發(fā)生器；脈沖信號發(fā)生器；函數(shù)信號發(fā)生器；噪聲信號發(fā)生器。3.按照信號發(fā)生器的性能指標可分為：一般信號發(fā)生器；標準信號發(fā)生器；2.按輸出波形,大致可分為：正弦信號源的性能指標1.頻率特性（1）頻率范圍（2）頻率準確度（3）頻率穩(wěn)定度

2.輸出特性（1）輸出電平范圍。（2）輸出電平的頻響（3）輸出電平準確度（4）輸出阻抗（5）輸出信號的非線性失真系數(shù)和頻譜純度。3.調(diào)制特性的恒量指標主要包括調(diào)制頻率，調(diào)幅系數(shù)，最大頻偏，調(diào)制線性等。正弦信號源的性能指標1.頻率特性正弦信號發(fā)生器1.

低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器頻率范圍一般為20Hz～20KHz，故又稱音頻信號發(fā)生器主振級緩沖放大電平控制功率放大衰減器阻抗變換電平調(diào)節(jié)波段調(diào)節(jié)頻率細調(diào)電平指示低頻信號發(fā)生器組成原理正弦信號發(fā)生器1.

低頻信號發(fā)生器主振級緩沖電平功率衰減器2.

高頻信號發(fā)生器

高頻信號發(fā)生器輸出頻率范圍一般在300KHz～1GHz，大多數(shù)具有調(diào)幅，調(diào)頻及脈沖調(diào)制等功能

輸出主振級波段選擇頻率細調(diào)緩沖調(diào)制級輸出級調(diào)制振蕩器監(jiān)測器外調(diào)制輸入高頻信號發(fā)生器原理框圖2.

高頻信號發(fā)生器

高頻信號發(fā)生器輸出頻率范圍一般在30脈沖信號發(fā)生器常見的脈沖信號：有矩形、鋸齒形、階梯形、鐘形和數(shù)字編碼序列等脈沖發(fā)生器的分類（根據(jù)用途和產(chǎn)生脈沖的方法）：通用脈沖發(fā)生器、快速（廣譜）脈沖發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字可編程脈沖發(fā)生器特種脈沖發(fā)生器等。脈沖信號發(fā)生器常見的脈沖信號：1.通用脈沖發(fā)生器

通用脈沖發(fā)生器能夠滿足一般測試的要求，能夠調(diào)節(jié)脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度、輸出幅度及極性等輸出脈寬，上升/下降沿控制主振級同步放大延時級脈沖形成輸出級同步脈沖輸出外同步觸發(fā)輸入外觸發(fā)同步脈沖輸出脈沖信號發(fā)生器組成原理1.通用脈沖發(fā)生器

通用脈沖發(fā)生器能夠滿足一般測試的要求，2.快速（廣譜）脈沖發(fā)生器

在時域測試中，快速脈沖信號發(fā)生器用來提供廣譜的激勵信號，尤其在微波網(wǎng)絡(luò)、寬帶元器件的時域測試中，脈沖信號發(fā)生器相當于頻域測試中的掃頻信號源?？焖倜}沖信號的產(chǎn)生技術(shù)主要有：水銀開關(guān)脈沖發(fā)生器、雪崩晶體管脈沖發(fā)生器、階躍恢復(fù)二極管脈沖發(fā)生器隧道二極管脈沖發(fā)生器等。2.快速（廣譜）脈沖發(fā)生器

在時域測試中，快速函數(shù)信號發(fā)生器1.多波形信號發(fā)生原理⑴方波三角波發(fā)生器雙穩(wěn)態(tài)電路VC2V2VC1AWRU1I1U2B方波、三角波發(fā)生器原理框圖V1⑵正弦波形成電路⑶鋸齒波形成電路函數(shù)信號發(fā)生器1.多波形信號發(fā)生原理VC2V2VC1AWR2.函數(shù)發(fā)生器的性能和組成函數(shù)發(fā)生器能輸出方波，三角波，鋸齒波，正弦波等波形，具有較寬的頻率范圍（0.1Hz～幾十MHz）及較穩(wěn)定的頻率。頻率控制網(wǎng)絡(luò)三角波緩沖器正弦波綜合及緩沖正恒流源負恒流源比較器方波緩沖器外部頻率控制函數(shù)選擇及其它波形產(chǎn)生輸出放大輸出濾波直流補償積分電路函數(shù)發(fā)生器基本組成原理2.函數(shù)發(fā)生器的性能和組成頻率控制網(wǎng)絡(luò)三角波正弦波綜合及緩鎖相頻率合成信號的產(chǎn)生頻率合成的基本概念頻率合成原理頻率的代數(shù)運算是通過倍頻、分頻及混頻技術(shù)來實現(xiàn)。頻率1輸出石英晶體代數(shù)運算（加、減、乘、除）頻率合成原理頻率n輸出基準頻率鎖相頻率合成信號的產(chǎn)生頻率合成的基本概念頻率1輸出石英晶體代2.頻率合成分類及特點⑴直接頻率合成

通過頻率的混頻、倍頻和分頻等方法來產(chǎn)生一系列頻率信號并用窄帶濾波器選出。⑵鎖相式頻率合成

一種間接式的頻率合成技術(shù)。它利用鎖相環(huán)（PLL）把壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在基準頻率上，這樣通過不同形式的鎖相環(huán)就可以在一個基準頻率的基礎(chǔ)上合成不同的頻率。優(yōu)點：易于集成化，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，功耗低，價格低等優(yōu)點。缺點：頻率切換時間相對較長，相位噪聲較大。優(yōu)點：頻率切換迅速，相位噪聲很低。缺點：電路硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，價格昂貴，不便于集成化。2.頻率合成分類及特點⑴直接頻率合成優(yōu)點：頻率切換迅速，⑶直接數(shù)字合成（DDS）

是基于取樣技術(shù)和數(shù)字計算技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)字合成，產(chǎn)生所需頻率的正弦信號優(yōu)點：能實現(xiàn)快捷變和小步進，且集成度高，體積小缺點：頻率上限較低，雜散也較大。3.頻率合成技術(shù)的發(fā)展各種頻率合成方式的綜合:

直接式、間接（鎖相環(huán)）式和直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)都有其優(yōu)缺點，單獨使用任何一種方法，很難滿足要求。因此可將這幾種方法綜合應(yīng)用，特別是DDS與PLL的結(jié)合,可以實現(xiàn)快捷變，小步進及較高的頻率上限。⑶直接數(shù)字合成（DDS）鎖相環(huán)（PLL）的基本概念1.鎖相環(huán)基本工作原理及性能鎖相環(huán)是一個相位環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。該環(huán)路由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）、電壓控制振蕩器（VCO）及基準晶體振蕩器等部分組成。鎖相環(huán)控制系統(tǒng)原理圖frVrVCOPDLPFVofOVd鎖相環(huán)（PLL）的基本概念1.鎖相環(huán)基本工作原理及性能鎖鎖相環(huán)的主要性能指標:同步帶寬：鎖定條件下輸入頻率所允許的最大變化范圍捕捉帶寬：環(huán)路最終能夠自行進入鎖定狀態(tài)的最大允許的頻差環(huán)路帶寬:鎖相環(huán)的頻率特性具有低通濾波器的傳輸特性，其高頻截止頻率稱為環(huán)路帶寬。鎖相環(huán)的主要性能指標:2.鎖相環(huán)的基本形式⑴倍頻式鎖相環(huán)倍頻環(huán)實現(xiàn)對輸入頻率進行乘法運算，主要有兩種形式：諧波倍頻環(huán)和數(shù)字倍頻環(huán)⑵分頻式鎖相環(huán)分頻環(huán)實現(xiàn)對輸入頻率的除法運算，與倍頻環(huán)相似，也有兩種基本形式。⑶混頻式鎖相環(huán)混頻環(huán)實現(xiàn)對頻率的加減運算⑷多環(huán)合成單元單環(huán)合成單元存在頻率點數(shù)目較少，頻率分辨率不高等缺點，所以一個合成式信號源都是由多環(huán)合成單元組成2.鎖相環(huán)的基本形式⑴倍頻式鎖相環(huán)直接數(shù)字合成技術(shù)直接數(shù)字合成基本原理１DDS組成原理直接數(shù)字合成（DirectDigitalSynthesis）的基本原理是基于取樣技術(shù)和計算技術(shù)，通過數(shù)字合成來生成頻率和相位對于固定的參考頻率可調(diào)的信號。地址計數(shù)器（÷N）正弦波ROM存儲器D/ALPFfcfoDDS組成原理直接數(shù)字合成技術(shù)直接數(shù)字合成基本原理地址計數(shù)器正弦波ROM合成信號源簡介任意波形發(fā)生器任意波發(fā)生器（AibitrayWaveGenerator）：能產(chǎn)生任意波形的信號發(fā)生器。

任意波形發(fā)生器的原理與DDS基本相同波形存儲器D/A轉(zhuǎn)換器濾波器fs輸出任意波形發(fā)生器原理合成信號源簡介任意波形發(fā)生器波形存儲器D/A轉(zhuǎn)換器濾波器f

合成掃頻信號源1工作原理頻率特性測試的方法：點頻法和掃頻法點頻法：逐點調(diào)整信號發(fā)生器的輸出頻率，并用電壓表等設(shè)備記錄被測系統(tǒng)的響應(yīng)。

特點：準確度高，但繁瑣費時，頻率間隔較大。

掃頻法：是利用掃頻信號發(fā)生器輸出自動連續(xù)變化的頻率信號，對被測系統(tǒng)進行動態(tài)式的掃頻測試。

特點：簡單快捷，可以方便地測量系統(tǒng)的頻率特性及動態(tài)特性。合成掃頻信號源1工作原理掃頻儀原理框圖掃頻儀原理框圖第1章測量的基本原理1.1測量的基本概念1.2

計量的基本概念1.3測量誤差的基本概念1.4測量信息的獲取原理1.5

測量的間接比較與直接比較原理1.6電子測量中的基本實現(xiàn)技術(shù)第1章測量的基本原理1.1測量的基本概念1.1測量的基本概述1)測量的幾個名詞：測量目的，測量對象，測量過程，測量方法，測量標準，測量結(jié)果2)測量五大要素:被測對象、測量儀器、測量技術(shù)、測量人員和測量環(huán)境

3）測量的三大階段：論證階段：依據(jù)測量任務(wù)，儀器和對象擬定測量方案設(shè)計階段：選用測量儀器，決定測量技術(shù)去組建測量系統(tǒng)實施階段：設(shè)置儀器參數(shù)，測量，結(jié)果記錄4）測量環(huán)境定義和環(huán)境對測量的影響5）減少環(huán)境對測量影響的方法6）三組分類法

1.1測量的基本概述儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分類：I組：良好的環(huán)境條件，溫度+10～+35oC，相對濕度80%（在35oC上），只允許有輕微的振動。II組：一般的環(huán)境條件，溫度－10～+40oC，相對濕度80%（在40oC上），允許一般的振動和沖擊。III組：惡劣的環(huán)境條件，溫度－40～+55oC，相對濕度90%（在35oC上），允許頻繁的搬動和運輸中受到較大的沖擊和振動。

I組——高精度計量用儀器II組——通用儀器III組——野外、機載等儀器儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分類：1.2計量的基本概念計量的意義:為使在不同的地方，用不同的手段測量同一量時，所得的結(jié)果一致，就要求統(tǒng)一的單位、基準、標準和測量器具。

一.計量的定義1.計量的表現(xiàn)：是一種特殊形式的測量，它把被測量與國家計量部門作為基準或標準的同類單位量進行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的《檢定證書》。2.計量的實質(zhì)：是利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。3.計量的主要特征：是統(tǒng)一性、準確性和法制性。4.計量的內(nèi)容：包含單位的統(tǒng)一、基準和標準的建立、進行量值傳遞、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。1.2計量的基本概念計量的意義:為使在不同的地方，用不

二、單位制1.計量標準:任何測量都要有一個統(tǒng)一的體現(xiàn)計量單位的量作為標準，這樣的量稱作計量標準。2.計量單位:是有明確定義和名稱并令其數(shù)值為l的固定的量，例如長度單位l米(m)，時間單位秒(s)等。計量單位必須以嚴格的科學(xué)理論為依據(jù)進行定義。3.法定計量單位:是國家以法令形式規(guī)定使用的計量單位，是統(tǒng)一計量單位制和單位量值的依據(jù)和基礎(chǔ)，因而具有統(tǒng)一性、權(quán)威性和法制性。4.我國的計量單位一律采用1984年2月國務(wù)院頒布《中華人民共和國法定計量單位》。5.1960年確定國際單位制（SI）的組成由七個基本單位。

二、單位制國際單位制（SI）的組成

國際單位制基本單位國際單位制（SI）的組成

國際單位制基本單位

三、計量基準

基準通常又分為主基準、副基準和工作基準，也分別稱作一級、二級和三級基準.(1)一級基準，又稱主基準和國家基準，是具有最高水平的基準。一個國家只有一個。(2)二級基準，又稱副基準，其量值精度由主基準確定，用以代替主基準向下傳遞或代替主基準參加國際比對(3)三級基準，又稱工作基準是用來直接向下屬標準量具進行量值傳遞，用以檢定下屬計量標準量具的精確度(4)標準是根據(jù)工作基準表現(xiàn)出不同等級的便于經(jīng)常使用的計量標準量具或儀器。按精度高低又分為一級標準、二級標準和三級標準。(5)計量標準的準確度等級在工作基準之下，工作計量器具之上。三、計量基準四、幾個術(shù)語（1）計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象量值的量具、計量儀器和計量裝置都統(tǒng)稱為計量器具。計量器具按作用可分為計量基準、計量標準和工作計量器具三類。（2）計量標準器具：準確度低于計量基準，用于檢定計量標準或工作計量器具的計量器具。（3）工作計量器具：工作崗位上使用，不用于進行量值傳遞，而是直接用來測量被測對象量值的計量器具。（4）比對：在規(guī)定條件下，對相同準確度等級的同類基準、標準或工作計量器之間的量值進行比較，其目的是考核量值的一致性。四、幾個術(shù)語（1）計量器具：凡是能用以直接或間接測出被測對象（5）檢定：是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量器具進行比較，以達到全面評定被檢計量器具的計量性能是否合格的目的。一般要求計量標準的準確度為被檢者的1/3到1/10。（6）校準：是指被校的計量器具與高一等級的計量標準相比較，以確定被校計量器具的示值誤差（有時也包括確定被校器具的其他計量性能）的全部工作。（7）量值的傳遞：指一個物理量單位通過各級基準、標準及相應(yīng)的輔助手段準確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。（5）檢定：是用高一等級準確度的計量器具對低一等級的計量自上而下逐級傳遞測量標準的傳遞自上而下逐級傳遞測量標準的傳遞問題：計量與測量的關(guān)系1.計量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。計量是測量的基礎(chǔ)和依據(jù)。沒有計量，也談不上測量。計量和測量相互配合，才能在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。2.測量發(fā)展的客觀需要才出現(xiàn)了計量。測量是計量應(yīng)用的重要途徑。沒有測量，計量將失去價值，為了保證測量結(jié)果的準確性，必須定期對儀器進行檢定和校準，這個過程就是計量。3.計量是基礎(chǔ)和標準，測量是手段和方法。問題：計量與測量的關(guān)系1.計量的任務(wù)是確定測量結(jié)果的可靠性。1.3測量誤差的基本概念一、誤差中的幾個概念1．真值A(chǔ)0：一個純理論值。（絕對真值是不可知）2．指定值A(chǔ)s也叫約定真值，一般就用來代替真值。3．實際值A(chǔ)是以上一級標準所體現(xiàn)的值當作準確無誤的值，也叫作相對真值。4．標稱值是測量器具上標定的數(shù)值，有誤差范圍。5．示值是由測量器具指示的被測量量值，也稱測量器具的測得值或測量值，它包括數(shù)值和單位。6．測量誤差是測量儀器儀表的測出示值與被測量真值之間的差異，稱為測量誤差。

1.3測量誤差的基本概念一、誤差中的幾個概念二、測量誤差的來源（五個方面）（1）儀器誤差：由于測量儀器及其附件的設(shè)計、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。（2）影響誤差：由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等）與測量要求的條件不一致而引起的誤差。（3）理論誤差和方法誤差：由于測量原理、近似公式、測量方法不合理而造成的誤差。（4）人身誤差：由于測量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責任心等原因，而在測量中使用操作不當、現(xiàn)象判斷出錯或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。（5）測量對象變化誤差：測量過程中由于測量對象變化而使得測量值不準確，如引起動態(tài)誤差等。二、測量誤差的來源（五個方面）（1）儀器誤差：由于測量儀器及三、誤差的表示方法（絕對誤差／相對誤差）

1．絕對誤差式中△x為絕對誤差，x為測得值，A0為被測量真值，A為實際值。①絕對誤差是有單位和正負的量，測得值與被測量實際值間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。2．相對誤差(無單位)(1)實際相對誤差(2)示值相對誤差（x為測得值）(3)滿度相對誤差（滿度誤差和引用誤差）(4)分貝誤差2.修正值C絕對誤差的反三、誤差的表示方法（絕對誤差／相對誤差）

1．絕對誤差1.4測量信息的獲取原理信息的含義是什么？為什么信息可以被獲?。啃畔@取是怎樣的過程？信息獲取過程中采用了哪些基本方法？這些方法的實現(xiàn)途徑是什么？信息獲取的限制因素及其克服措施是什么？1.4測量信息的獲取原理信息的含義是什么？1.5測量的間接比較與直接比較原理測量最基本的原理是比較！主要測量方法1、間接比較法2、直接比較法3、減少誤差的復(fù)合式比較1.5測量的間接比較與直接比較原理測量最基本的原理是比較1.6電子測量中的基本實現(xiàn)技術(shù)

1.6.1電子測量中的變換技術(shù)量值變換、頻率變換、波形變換、參量變換、能量變換、模數(shù)和數(shù)模變換1.6.2電子測量中的比較技術(shù)需要比較的量：電壓、阻抗、頻率、相位、數(shù)字等1.6.3電子測量中的處理技術(shù)基本模擬運算、數(shù)字計算與數(shù)字信號處理1.6.4電子測量中的顯示技術(shù)指示式儀表、電光顯示器件1.6電子測量中的基本實現(xiàn)技術(shù)

1.6.1電子測量中的變第2章測量方法與測量系統(tǒng)2．1電子測量的基本原理2．2電子測量的對象——信號與系統(tǒng)2.3測量方法的分類概述

2．4測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性2.5測量系統(tǒng)的動態(tài)特性第2章測量方法與測量系統(tǒng)2．1電子測量的基本原理2．1電子測量的基本原理電子測量的內(nèi)容分為電磁測量和電子測量兩類。電磁測量主要指交直流電量的指示測量法和比較測量法以及磁量的測量等。電子測量是指以電子技術(shù)理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設(shè)備為手段，對電量和非電量進行的測量。一、電子測量的內(nèi)容和指標參數(shù)：1．電能量測量：包括各種頻率、波形下的電壓、電流、功率等的測量。2．電信號特性測量：包括波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量。3．電路元件參數(shù)測量：包括電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)及電子器件的參數(shù)等的測量.4．電子設(shè)備的性能測量：包括增益、衰減、靈敏度、頻率特性、噪聲指數(shù)等的測量。5.非電量信號的測量：利用各種敏感元件和傳感裝置將非電量變換成電信號，再利用電子測量設(shè)備進行測量。危險的和人們無法進行直接測量的場合，在生產(chǎn)的自動過程控制系統(tǒng)中2．1電子測量的基本原理二、電子測量的特點與其他測量方法及測量儀器相比，電子測量和電子測量儀器具有以下特點：

1．測量頻率范圍寬2．測量量程寬3．測量準確度高低相差懸殊4．測量速度快5．可以進行遙測6．易于實現(xiàn)測試智能化和測試自動化7．影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜二、電子測量的特點2．2電子測量的對象——信號與系統(tǒng)信號的基本概念信號的分類1.確定性信號和非確定性信號2.周期性信號與非周期性信號3.連續(xù)信號與離散信號4.時限信號和頻限信號5.信號的時間特性和頻率特性6.信號的空間分布結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本概念被測系統(tǒng)的分類1.單輸入/輸出與多輸入/輸出系統(tǒng)2.線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)3.即時系統(tǒng)與動態(tài)系統(tǒng)4.模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)

2．2電子測量的對象——信號與系統(tǒng)信號的基本概念2.3測量方法的分類概述

一、按測量手段分類(直接測量/間接測量/組合測量)1．直接測量：指直接從測量儀表的讀數(shù)獲取被測量量值的方法2.間接測量：是利用直接測量的量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系(可以是公式、曲線或表格等)，間接得到被測量量值的測量方法。3．組合測量二、按測量方式分類(直讀法/比較測量法/微差式測量法)l.偏差式測量法(直讀法)：用儀器儀表指針的位移(偏差)表示被測量大小的測量方法，稱為偏差式測量法。2．零位式測量法又稱作零示法或平衡式測量法(比較測量法)測量時用被測量與標準量相比較(因此也把這種方法叫作比較測量法)，用指零儀表(零示器)指示被測量與標準量相等(平衡)，從而獲得被測量。3．微差式測量法偏差式測量法和零位式測量法相結(jié)合，構(gòu)成微差式測量法。2.3測量方法的分類概述一、按測量手段分類(直接測

三、按被測量的性質(zhì)分類(時域測量/頻域測量/數(shù)據(jù)域測量/隨機測量)

1．時域測量時域測量也叫作瞬態(tài)測量，主要測量被測量隨時間的變化規(guī)律。典型的例子如用示波器觀察脈沖信號的升沿、下降沿、上沖和下凹及平頂降落等脈沖參數(shù)以及動態(tài)電路的暫態(tài)過程等。

2．頻域測量頻域測量也稱為穩(wěn)態(tài)測量，主要目的是獲取待測量與頻率之間的關(guān)系。如用頻譜分析儀分析信號的頻譜、測量放大器的幅頻特性、相頻特性等。3．數(shù)據(jù)域測量數(shù)據(jù)域測量也稱為邏輯量測量，主要是用邏輯分析儀等設(shè)備對數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進行測量。4．隨機測量

隨機測量又叫作統(tǒng)計測量，主要是對各類噪聲信號進行動態(tài)測量和統(tǒng)計分析。三、按被測量的性質(zhì)分類(時域測量/頻域測量/數(shù)四、測量方法的選擇原則①被測量本身的特性；②所要求的測量準確度；③測量環(huán)境；④現(xiàn)有測量設(shè)備等。

四、測量方法的選擇原則電子測量儀器的技術(shù)條件及誤差的表示方法1.技術(shù)條件技術(shù)條件是規(guī)定儀器的用途、工作特性、工作條件，以及運輸、貯存條件的技術(shù)文件。所以，它既是設(shè)計制造廠商的產(chǎn)品標準，也是用戶正確使用和維護儀器的重要依據(jù)。儀器的用途：是研制或使用儀器的目的，它決定了儀器的功能，同時與儀器的工作條件、工作特性等密切相關(guān)。測量儀器的工作特性：是用數(shù)值、公差范圍等來表征儀器性能的量值，習(xí)慣上又稱為技術(shù)指標。

分為電氣工作特性和一般工作特性兩類儀器的工作條件：分基準、額定和極限三種。電子測量儀器的技術(shù)條件及誤差的表示方法1.技術(shù)條件電子測量儀器概述利用電子技術(shù)對各種待測量進行測量的設(shè)備，統(tǒng)稱為電子測量儀器。一、測量儀器的功能:物理量的變換、信號的傳輸和測量結(jié)果的顯示等三種最基本的功能。二、測量儀器的主要性能指標：{精度/穩(wěn)定性/阻抗/靈敏度/線性度/動態(tài)特性}

1.精度(精密度/正確度/準確度)精度是指測量儀器的讀數(shù)或測量結(jié)果與被測量值相一致的程度。

要獲得理想的結(jié)果，應(yīng)滿足三個方面的條件：即性能優(yōu)良的測量儀器、正確的測量方法和正確細心的測量操作。

2．穩(wěn)定性常用穩(wěn)定度（內(nèi)因）和影響量（外因）兩個參數(shù)來表征。

3．阻抗指測量儀器和儀表的輸入阻抗對測量結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，這種現(xiàn)象稱為負載效應(yīng)。電子測量儀器概述利用電子技術(shù)對各種待測量進行測量的設(shè)備，統(tǒng)稱4．靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，，定義為測量儀表所能區(qū)分的被測量的最小變化量，在數(shù)字式儀表中經(jīng)常使用（分辨力或分辨率）。

5．線性度是表示儀表的輸出量(示值)隨輸入量(被測量)變化的規(guī)律。

6．動態(tài)特性表示儀表的輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力。三、電子測量儀器的分類按其功能，大致可分為下面幾類。1.電平測量儀器：包括各種模擬式電壓表，毫伏表，數(shù)字式電壓表，電壓標準等。2．電路參數(shù)測量儀器包括各類電橋，Q表，R、L、C測試儀，晶體管或集成電路參數(shù)測試儀，圖示儀等。3．頻率、時間、相位測量儀器電子計數(shù)式頻率計，石英鐘，數(shù)字式相位計，波長計等。

4．靈敏度表示測量儀表對被測量變化的敏感程度，，定義為測量儀

4.波形測量儀器：各類示波器。如通用示波器，多蹤示波器，多掃描示波器，取樣示波器，以及記憶和數(shù)字存儲示波器等。5.信號分析儀器：失真度儀，諧波分析儀，頻譜分析儀等。6.模擬電路特性測試儀器：掃頻儀，噪聲系數(shù)測試儀，網(wǎng)絡(luò)特性分析儀等。

7.數(shù)字電路特性測試儀器:指邏輯分析儀,這類儀器內(nèi)部多帶有微處理器或通過接口總線與外部計算機相聯(lián)，是數(shù)據(jù)域測量中不可缺少的設(shè)備。８.專用電路測試儀器:通信系統(tǒng)各類測試儀器等９.測試用信號源:包括各類低頻和高頻信號發(fā)生器，脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，掃頻和噪聲信號發(fā)生器等。由于它們的主要功能是作為測試用信號源，因此也叫供給量儀器。4.波形測量儀器：各類示波器。如通用示波器，多蹤示波器，第3章測量誤差和測量結(jié)果處理3.1測量誤差的分類和測量結(jié)果的表征3.2測量誤差的估計和處理3.3測量不確定度3.4測量數(shù)據(jù)處理第3章測量誤差和測量結(jié)果處理3.1測量誤差的分類和測量一、測量誤差的分類

（隨機誤差／系統(tǒng)誤差／粗大誤差）1.隨機誤差是在同一測量條件下（指在測量環(huán)境、測量人員、測量技術(shù)和測量儀器都相同的條件下），多次重復(fù)測量同一量值時（等精度測量），每次測量誤差的絕對值和符號都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機誤差或偶然誤差，簡稱隨差。2.系統(tǒng)誤差是在同一測量條件下，多次測量重復(fù)同一量時，測量誤差的絕對值和符號都保持不變，或在測量條件改變時按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。例如儀器的刻度誤差和零位誤差，或數(shù)值隨溫度變化的誤差。3.粗大誤差是一種顯然與實際值不符的誤差。原因有測量操作疏忽和失誤，測量方法不當或錯誤，測量環(huán)境條件的突然變化。含有粗差的測量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)剔除掉。一、測量誤差的分類

（隨機誤差／系統(tǒng)誤差／粗大誤差）1.隨機二、測量結(jié)果的表征(1)精密度說明儀表指示值的分散性，表示在同一測量條件下對同一被測量進行多次測量時，得到的測量結(jié)果的分散程度。它反映了隨機誤差的影響。(2)正確度說明儀表指示值與真值的接近程度。(3)準確度是精密度和正確度的綜合反映。二、測量結(jié)果的表征(1)精密度說明儀表指示值的分散性三、容許誤差的種類（容許誤差一定會產(chǎn)生的?。?/p>

(工作誤差、固有誤差、影響誤差和穩(wěn)定誤差)1.工作誤差是以儀器額定工作條件時誤差的極限值，直接估計測量結(jié)果誤差的最大范圍。2．固有誤差是當儀器的各種影響量和影響特性處于基準條件時，儀器所具有的誤差。3．影響誤差是當一個影響量在其額定使用范圍內(nèi)(或一個影響特性在其有效范圍內(nèi))取任一值，而其它影響量和影響特性均處于基準條件時所測得的誤差。4．穩(wěn)定誤差是儀器的標稱值在其它影響量和影響特性保持恒定的情況下，在規(guī)定時間內(nèi)產(chǎn)生的誤差極限。三、容許誤差的種類（容許誤差一定會產(chǎn)生的?。╇S機誤差分析隨機誤差的統(tǒng)計特性及減少方法在測量中，隨機誤差是不可避免的。隨機誤差是由大量微小的沒有確定規(guī)律的因素引起的，比如外界條件（溫度、濕度、氣壓、電源電壓等）的微小波動，電磁場的干擾，大地輕微振動等。多次測量，測量值和隨機誤差服從概率統(tǒng)計規(guī)律?？捎脭?shù)理統(tǒng)計的方法，處理測量數(shù)據(jù)，從而減少隨機誤差對測量結(jié)果的影響。隨機誤差分析隨機誤差的統(tǒng)計特性及減少方法1.隨機誤差的分布規(guī)律（1）隨機變量的數(shù)字特征①

數(shù)學(xué)期望:反映其平均特性。②方差和標準偏差

方差是用來描述隨機變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度。設(shè)隨機變量X的數(shù)學(xué)期望為E(X)，則X的方差定義為：D(X)=E(X－E(X))2

標準偏差同樣描述隨機變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度，并且與隨機變量具有相同量綱。

(2)隨機誤差的正態(tài)分布測量中的隨機誤差通常是多種相互獨立的因素造成的許多微小誤差的總和。1.隨機誤差的分布規(guī)律(2)隨機誤差的正態(tài)分布系統(tǒng)誤差分析一、系統(tǒng)誤差的特性二、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法三、系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法四、削弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法

系統(tǒng)誤差分析一、系統(tǒng)誤差的特性一、系統(tǒng)誤差的特性在同一條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕對值和符號保持不變，或者在條件改變時，誤差按一定的規(guī)律變化。

多次測量求平均不能減少系差。

一、系統(tǒng)誤差的特性在同一條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕二、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法（1）不變的系統(tǒng)誤差：校準、修正和實驗比對。（2）變化的系統(tǒng)誤差①

殘差觀察法，適用于系統(tǒng)誤差比隨機誤差大的情況②馬利科夫判據(jù)：③阿貝－赫梅特判據(jù)：二、系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法（1）不變的系統(tǒng)誤差：三、系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法（1）從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差根源上采取措施減小系統(tǒng)誤差①

要從測量原理和測量方法盡力做到正確、嚴格。②

測量儀器定期檢定和校準，正確使用儀器。③注意周圍環(huán)境對測量的影響，特別是溫度對電子測量的影響較大。④

盡量減少或消除測量人員主觀原因造成的系統(tǒng)誤差。應(yīng)提高測量人員業(yè)務(wù)技術(shù)水平和工作責任心，改進設(shè)備。（2）用修正方法減少系統(tǒng)誤差

修正值＝－誤差＝－（測量值－真值） 實際值＝測量值＋修正值三、系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法（1）從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差根源上采取四、削弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)①替代法(置換法)②交換法(對照法)③對稱測量法（零式法）④微差法系統(tǒng)誤差可忽略不計的準則是： 系統(tǒng)誤差或殘余系統(tǒng)誤差代數(shù)和的絕對值不超過測量結(jié)果擴展不確定度的最后一位有效數(shù)字的一半。四、削弱系統(tǒng)誤差的典型測量技術(shù)①替代法(置換法)五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法1．利用修正值或修正因數(shù)加以消除根據(jù)測量儀器檢定書中給出的校正曲線、校正數(shù)據(jù)或利用說明書中的校正公式對測得值進行修正，是實際測量中常用的辦法。2．隨機化處理利用同一類型測量儀器的系統(tǒng)誤差具有隨機特性的特點，對同一被測量用多臺儀器進行測量，取各臺儀器測量值的平均值做為測量結(jié)果。五、消除或消弱系統(tǒng)誤差的其他方法1．利用修正值或修正因數(shù)加以3．智能儀器中系統(tǒng)誤差的消除

在智能儀器中，可利用微處理器的計算控制功能，消弱或消除儀器的系統(tǒng)誤差。①直流零位校準②自動校準測量儀器中模擬電路部分的漂移、增益變化、放大器的失調(diào)電壓和失調(diào)電流等都會給測量結(jié)果帶來系差，可以利用微處理器實現(xiàn)自動校準或修正。3．智能儀器中系統(tǒng)誤差的消除粗大誤差及其判斷準則粗大誤差產(chǎn)生原因①測量人員的主觀原因：操作失誤或錯誤記錄；②客觀外界條件的原因：測量條件意外改變、受較大的電磁干擾，或測量儀器偶然失效等。2.

粗大誤差的判別準則統(tǒng)計學(xué)的方法的基本思想是：給定一置信概率，確定相應(yīng)的置信區(qū)間，凡超過置信區(qū)間的誤差就認為是粗大誤差，并予以剔除。常用萊特檢驗法和格拉布斯檢驗法3.應(yīng)注意的問題①

所有的檢驗法都是人為主觀擬定的，至今無統(tǒng)一的規(guī)定。當偏離正態(tài)分布和測量次數(shù)少時檢驗不一定可靠。②

若有多個可疑數(shù)據(jù)同時超過檢驗所定置信區(qū)間，應(yīng)逐個剔除，重新計算，再行判別。若有兩個相同數(shù)據(jù)超出范圍時，應(yīng)逐個剔除。③在一組測量數(shù)據(jù)中，可疑數(shù)據(jù)應(yīng)很少。反之，說明系統(tǒng)工作不正常。粗大誤差及其判斷準則粗大誤差產(chǎn)生原因誤差的合成（與分配）分析

測量時可用系統(tǒng)誤差及隨機誤差來反映測量結(jié)果的正確和精密程度，實際測量中誤差源自多方面。１．如何根據(jù)各分項誤差來確定總誤差，即誤差合成問題．２．當技術(shù)上對某量的總誤差限定一定范圍以后，如何確定各分項誤差，即誤差分配問題．誤差的合成（與分配）分析測量時可用系統(tǒng)誤差及隨機誤第8章信號的產(chǎn)生8.1信號源概述8.2正弦、脈沖及函數(shù)發(fā)生器8.3鎖相頻率合成信號的產(chǎn)生8.4直接數(shù)字合成技術(shù)8.5合成信號源簡介第8章信號的產(chǎn)生8.1信號源概述8.1信號源概述

信號源的作用和組成信號源的分類正弦信號源的性能指標8.1信號源概述信號源的作用和組成8.1.1信號源在電子測量中的作用和組成1.信號源的作用信號源是能夠產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的規(guī)則或不規(guī)則波形的信號發(fā)生器。信號源的用途主要有以下三方面：☆激勵源。☆信號仿真。☆標準信號源。2.信號源組成主振－緩沖－調(diào)制－輸出－信號輸出（監(jiān)測，電源）8.1.1信號源在電子測量中的作用和組成1.信號源的作用信號源的分類1.按頻率范圍大致可分為六類：超低頻信號發(fā)生器0.0001Hz～1000Hz；低頻信號發(fā)生器1Hz～1MHz；視頻信號發(fā)生器20Hz～10MHz；高頻信號發(fā)生器200KHz～30MHz；甚高頻信號發(fā)生器30KHz～300MHz；超高頻信號發(fā)生器300MHz以上。信號源的分類1.按頻率范圍大致可分為六類：2.按輸出波形,大致可分為：正弦波形發(fā)生器；脈沖信號發(fā)生器；函數(shù)信號發(fā)生器；噪聲信號發(fā)生器。3.按照信號發(fā)生器的性能指標可分為：一般信號發(fā)生器；標準信號發(fā)生器；2.按輸出波形,大致可分為：正弦信號源的性能指標1.頻率特性（1）頻率范圍（2）頻率準確度（3）頻率穩(wěn)定度

2.輸出特性（1）輸出電平范圍。（2）輸出電平的頻響（3）輸出電平準確度（4）輸出阻抗（5）輸出信號的非線性失真系數(shù)和頻譜純度。3.調(diào)制特性的恒量指標主要包括調(diào)制頻率，調(diào)幅系數(shù)，最大頻偏，調(diào)制線性等。正弦信號源的性能指標1.頻率特性正弦信號發(fā)生器1.

低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器頻率范圍一般為20Hz～20KHz，故又稱音頻信號發(fā)生器主振級緩沖放大電平控制功率放大衰減器阻抗變換電平調(diào)節(jié)波段調(diào)節(jié)頻率細調(diào)電平指示低頻信號發(fā)生器組成原理正弦信號發(fā)生器1.

低頻信號發(fā)生