電子測量技術(shù)與電子產(chǎn)品檢驗(yàn)1章

電子測量技術(shù)與電子產(chǎn)品檢驗(yàn)李春雷管莉電子工業(yè)出版社高等職業(yè)教育電子信息類貫通制教材電子技術(shù)專業(yè)1內(nèi)容簡介主要內(nèi)容:電子測量基本知識、電子測量原理與方法、電子產(chǎn)品檢驗(yàn)概述，電子產(chǎn)品技術(shù)條件和測量方法，檢驗(yàn)儀器操作規(guī)程，檢驗(yàn)測試工裝介紹，電子產(chǎn)品檢驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、電子產(chǎn)品檢驗(yàn)質(zhì)量記錄。主要特點(diǎn)：一、是根據(jù)電子整機(jī)產(chǎn)品制造企業(yè)的崗位能力要求，把電子測量知識、質(zhì)量檢驗(yàn)知識和電子產(chǎn)品檢驗(yàn)實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)行課程的綜合化，強(qiáng)調(diào)檢驗(yàn)過程的控制。檢驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容涉及的規(guī)范、步驟，通過質(zhì)量手冊、程序文件、操作規(guī)范和操作指導(dǎo)書等明確提出，便于學(xué)生學(xué)習(xí)及按章執(zhí)行。二、是精心設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容。采用學(xué)生容易理解其原理的電子產(chǎn)品，選擇學(xué)生易于理解的檢驗(yàn)項(xiàng)目，通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)→檢驗(yàn)工藝→檢驗(yàn)報(bào)告的形成過程，使學(xué)生理解檢驗(yàn)工藝和操作規(guī)范的來源。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格按照規(guī)章和規(guī)范操作的工作作風(fēng)；加強(qiáng)安全生產(chǎn)意識和質(zhì)量保證意識；提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力、綜合應(yīng)用能力和崗位適應(yīng)能力。2第1章電子測量基本知識本章基本內(nèi)容：一、測量的基本概念二、電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)三、測量誤差的基本概念四、測量結(jié)果的處理本章基本要求：了解電子測量的內(nèi)容及特點(diǎn)，掌握測量誤差的基本概念，能正確處理測量數(shù)據(jù)及測量結(jié)果。31．1測量的基本概念1．1．1測量及其重要意義1.測量的定義：測量是為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程，是一種把物理參數(shù)變換成具有意義的數(shù)字的過程，也是把被測對象與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)單位進(jìn)行比較的過程。測量結(jié)果的量值由兩部分組成：數(shù)值（大小及符號）和相應(yīng)的單位名稱。2.測量的目的：測量是人類認(rèn)識事物和揭示客觀世界規(guī)律不可缺少的重要手段。準(zhǔn)確地獲取被測參數(shù)的量值，通過測量使人們對事物有定量的概念并用數(shù)字表述，從而發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律性。3.測量的內(nèi)容：(1)建立測量的單位制；(2)儀器和測量方法的研究、設(shè)計(jì)與應(yīng)用；(3)數(shù)據(jù)的解釋、分析，導(dǎo)出具有意義的信息。41．1測量的基本概念1．1．2計(jì)量與國際單位制1.計(jì)量計(jì)量概念：計(jì)量是為了保證量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確一致的一種測量。計(jì)量工作主要是把未知量與經(jīng)過準(zhǔn)確確定、并經(jīng)國家計(jì)量部門認(rèn)可的基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)相比較來加以測定，也就是通過建立基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行量值的傳遞。計(jì)量的三個(gè)主要特征：統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和法制性2.國際（SI）單位制

SI單位分為基本單位和導(dǎo)出單位兩類?；締挝皇瞧邆€(gè)具有嚴(yán)格定義的，在量綱上彼此獨(dú)立的單位作為國際單位制的基礎(chǔ)，這七個(gè)基本單位是：米（m）、千克(kg)、秒(s)、安培(A)、開爾文(K)、摩爾(mol)與坎德拉(cd)。導(dǎo)出單位是可以按照選定的代數(shù)式由基本單位組合起來構(gòu)成的單位。51．2電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)電子測量是指利用電子技術(shù)進(jìn)行的測量。電子測量分兩類：一類是測量有關(guān)電的量值，如電壓、電容或電場強(qiáng)度電子量。另一類是運(yùn)用電子技術(shù)來進(jìn)行非電物理量的測量，如利用傳感器把壓力、溫度等許多物理量變成電信號，然后利用電子學(xué)方法來進(jìn)行測量。本書主要討論第一類電子測量技術(shù)。1.電子測量的內(nèi)容（1）電能量的測量：即測量電流、電壓、電功率等。（2）元件和電路參數(shù)的測量：如電阻、電感、電容、電子器件、集成電路的測量和電路頻率響應(yīng)、通頻帶、衰減、增益、品質(zhì)因數(shù)的測量等。（3）信號特性的測量：如信號的波形、頻率、失真度、相位、調(diào)制度、信號頻譜、信噪比等的測量。61．2電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)2．電子測量的特點(diǎn)與其它的一些測量相比，電子測量具有以下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：(1）測量頻率范圍寬（10-4Hz至1012Hz）(2）測量量程很寬模擬電壓表可測納伏級至千伏級，量程寬達(dá)12個(gè)數(shù)量級；電子計(jì)數(shù)器的量程更寬，可達(dá)17個(gè)數(shù)量級。

（3）測量準(zhǔn)確度高（時(shí)間和頻率的測量誤差可小到10-13量級）

（4）測量速度快（5）可實(shí)現(xiàn)遙測（6）易于實(shí)現(xiàn)測量過程自動(dòng)化和測量儀器智能化71．3測量誤差的基本概念真值和實(shí)際值概念：

一個(gè)量在被觀測時(shí)，該量本身所具有的真實(shí)大小稱為真值。在一定的時(shí)間和空間條件下，被測量的真值是一個(gè)客觀存在的確定數(shù)值。真值是一個(gè)理想的概念，一般情況下是無法準(zhǔn)確得到的。因此在實(shí)際應(yīng)用中，通常用實(shí)際值來代替真值。實(shí)際值就是滿足規(guī)定準(zhǔn)確度要求，用來代替真值使用的量值。在實(shí)際測量中，常用高一等級或數(shù)級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所測得的量值作為實(shí)際值。研究誤差的目的：

測量誤差是測量結(jié)果與被測量真值的差別。在測量工作中，由于測量方法、測量儀器、測量條件和人為的疏忽或錯(cuò)誤等原因，都會測量誤差。當(dāng)測量誤差超過一定限度，測量結(jié)果不但變得毫無意義，甚至?xí)o工作帶來危害。研究誤差的目的，就是要了解產(chǎn)生誤差的原因及其發(fā)生規(guī)律，在一定的測量條件下減小誤差，使測量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。81．3測量誤差的基本概念1．3．1測量誤差的表示方法測量誤差通常表示為絕對誤差和相對誤差。1．絕對誤差：被測量值χ與其真值A(chǔ)0之差，稱為絕對誤差，用Δχ表示，即：Δχ=χ-Ao說明：（1）這里的被測量值通常是指儀器的示值。（2）絕對誤差是有大小、正負(fù)和量綱的量。（3）在實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)際值A(chǔ)代替真值。即絕對誤差表示為：Δχ=χ-A（4）修正值：與絕對誤差的絕對值大小相等、符號相反的量值，稱為修正值，用C表示。C=－Δχ=A－χ

通常在校準(zhǔn)儀器時(shí)，常常以表格、曲線或公式的形式給出修正值。當(dāng)測量時(shí)得到測量值χ及修正值C以后，就可以求出被測量的實(shí)際值。即A=χ+Ｃ91．3測量誤差的基本概念1．3．1測量誤差的表示方法2．相對誤差：相對誤差又稱相對真誤差，它是絕對誤差與真值的比值，表示為：相對誤差是一個(gè)沒有量綱，只有大小和符號的量。由于真值難以確切得到，通常用實(shí)際值Ａ代替真值A(chǔ)0來表示相對誤差，即實(shí)際相對誤差。在誤差較小，要求不太嚴(yán)格的場合，作為一種近似計(jì)算，也可以用測量值χ來代替實(shí)際值Ａ，即是示值相對誤差。

101．3測量誤差的基本概念在連續(xù)刻度的儀表中，為了計(jì)算和劃分電表準(zhǔn)確程度等級的方便，計(jì)算相對誤差時(shí)，改為取電表量程，即滿度值作為分母，這就是引用相對誤差,表示為：常用電工儀表分為七個(gè)等級分別表示它們的引用相對誤差不超過的百分比，常用符號s表示。若某儀表的等級是s級，它的滿度值為,被測量的真值為Ao，那么測量的絕對誤差為：測量的相對誤差為：111．3測量誤差的基本概念1．3．2測量誤差的分類根據(jù)測量誤差的性質(zhì)和特點(diǎn)，可將它們分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三大類。1．系統(tǒng)誤差：在相同條件下多次測量同一量時(shí)，誤差的絕對值和符號保持恒定，或在條件改變時(shí)按某種確定規(guī)律而變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。2．隨機(jī)誤差：在實(shí)際相同條件下多次測量同一量時(shí),誤差的絕對值和符號以不可預(yù)定的方式變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差。3．粗大誤差：超出在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差稱為粗大誤差，即在一定的測量條件下，測量結(jié)果明顯地偏離了真值。121．3測量誤差的基本概念1．3．3測量的正確度、精密度和準(zhǔn)確度1．正確度：表示測量結(jié)果與真值的符合程度，是衡量測量結(jié)果是否正確的尺度。系統(tǒng)誤差使測量結(jié)果偏離被測量的真值。因此系統(tǒng)誤差越小，就有可能使測量結(jié)果越正確。正確度表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的大小的程度。在測量次數(shù)足夠多時(shí)，對測量結(jié)果取算術(shù)平均值，可以消除隨機(jī)誤差的影響，2．精密度：表示在進(jìn)行重復(fù)測量時(shí)所得結(jié)果彼此之間一致的程度。隨機(jī)誤差決定測量值的分散程度，測量值越集中，測量值的精密度越高。可見，精密度是用來表示測量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度。3．準(zhǔn)確度：表示測量結(jié)果與真值的一致程度。準(zhǔn)確度是表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差綜合的大小程度。131．4測量結(jié)果的處理1．4．1有效數(shù)字在測量過程中，正確地得出測量結(jié)果的有效數(shù)字，合理地確定測量數(shù)據(jù)位數(shù)是非常重要的。對有效數(shù)字位數(shù)的確定說明如下：（1）有效數(shù)字中除末位外前面各位數(shù)字都應(yīng)該是準(zhǔn)確的，只有末位欠準(zhǔn)，其包含的誤差不應(yīng)大于末位單位數(shù)字的一半。例如3.18V，則測量誤差不超過±0.005V。（2）在數(shù)字左邊的零不是有效數(shù)字，如0.031V，左邊的兩個(gè)零就不是有效數(shù)字。而數(shù)字中間和右邊的零都是有效數(shù)字，不能在數(shù)據(jù)的右邊隨意加減零，否則會改變測量的準(zhǔn)確程度。例如2.10V，表明測量誤差不超過±0.005V，若該為2.1V或2.100V，則表明測量誤差不超過±0.05V或±0.0005V。（3）有效數(shù)字不能因選用的單位變化而改變。例如測量結(jié)果為2.0V，它的有效數(shù)字為兩位，如該用mV做單位，該為2000mV，則有效數(shù)字變?yōu)樗奈?，這顯然是錯(cuò)誤的，應(yīng)改寫為2.0×103mV，此時(shí)它的有效數(shù)字仍是兩位。141．4測量結(jié)果的處理1．4．2數(shù)字的舍入規(guī)則當(dāng)需要n位有效數(shù)字時(shí)，對超過n位的數(shù)字就要根據(jù)舍入規(guī)則進(jìn)行處理。目前廣泛采用的“四舍五入”規(guī)則內(nèi)容如下：1．當(dāng)保留n位有效數(shù)字，若后面的數(shù)字小于第n位單位數(shù)字的一半就舍掉；2．當(dāng)保留n位有效數(shù)字，若后面的數(shù)字大于第n位單位數(shù)字的一半，則第n位數(shù)字進(jìn)1；3．當(dāng)保留n位有效數(shù)字，若后面的數(shù)字恰為第n位單位數(shù)字的一半，則第n位數(shù)字為偶數(shù)或零時(shí)就舍掉后面的數(shù)字，若第n位數(shù)字為奇數(shù)，則第n位數(shù)字加1。即若第n+1位為５，后面為零，則看第n位的奇偶性，奇則入，偶則舍。以上的舍入規(guī)則可簡單地概括為：小于5舍，大于5入，等于5時(shí)取偶數(shù)。151．4測量結(jié)果的處理1．4．3有效數(shù)字的運(yùn)算原則

為保證運(yùn)算過程中的簡便和準(zhǔn)確，參與運(yùn)算數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù)的保留，原則上取決于參加運(yùn)算的各數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確度最差的那一項(xiàng)。1．加、減運(yùn)算以小數(shù)位數(shù)最少的為準(zhǔn)，其余數(shù)據(jù)多取一位，最后結(jié)果小數(shù)位數(shù)保留仍以小數(shù)位數(shù)最少的為準(zhǔn)。兩數(shù)相減時(shí)盡量多取幾位有效數(shù)字。2．乘、除、乘方、開方運(yùn)算有效數(shù)字的取舍取決于其中有效數(shù)字最少的一項(xiàng)，而與小數(shù)點(diǎn)無關(guān)。最后結(jié)果的有效數(shù)字，應(yīng)不超過參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)中最少的有效數(shù)字。3．對數(shù)運(yùn)算對數(shù)運(yùn)算時(shí)，原數(shù)為幾位有效數(shù)字，取對數(shù)后仍取幾位有效數(shù)字。16本章小結(jié)1．測量是為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。測量的目的是為了準(zhǔn)確地獲取被測參數(shù)的量值。2．電子測量的內(nèi)容和特點(diǎn)。3．測量誤差就是測量結(jié)果與被測量真值的差別，測量誤差存在于一切測量的科學(xué)研究過程中。測量誤差的表示方法通常為絕對誤差和相對誤差。絕對誤差表明測量結(jié)果偏離實(shí)際值的情況，是有