測量誤差的分類

測量誤差的分類第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日例：對一不變的電壓在相同情況下，多次測量得到1.235V，1.237V，1.234V，1.236V，1.235V，1.237V。單次測量的隨差沒有規(guī)律，但多次測量的總體卻服從統(tǒng)計規(guī)律?？赏ㄟ^數(shù)理統(tǒng)計的方法來處理,即求算術平均值隨機誤差定義：測量結(jié)果與在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日2.系統(tǒng)誤差定義：在同一測量條件下，多次測量重復同一量時，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，或值隨溫度變化的誤差。產(chǎn)生的主要原因是儀器的制造、安裝或使用方法不正確，環(huán)境因素（溫度、濕度、電源等）影響，測量原理中使用近似計算公式，測量人員不良的讀數(shù)習慣等。系統(tǒng)誤差表明了一個測量結(jié)果偏離真值或?qū)嶋H值的程度。系差越小，測量就越準確。系統(tǒng)誤差的定量定義是：在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。即第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日3.粗大誤差：

粗大誤差是一種顯然與實際值不符的誤差。產(chǎn)生粗差的原因有：①測量操作疏忽和失誤如測錯、讀錯、記錯以及實驗條件未達到預定的要求而匆忙實驗等。②測量方法不當或錯誤如用普通萬用表電壓檔直接測高內(nèi)阻電源的開路電壓③測量環(huán)境條件的突然變化如電源電壓突然增高或降低，雷電干擾、機械沖擊等引起測量儀器示值的劇烈變化等。含有粗差的測量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時，應剔除掉。第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日4.系差和隨差的表達式

在剔除粗大誤差后，只剩下系統(tǒng)誤差和隨機誤差各次測得值的絕對誤差等于系統(tǒng)誤差和隨機誤差的代數(shù)和。在任何一次測量中，系統(tǒng)誤差和隨機誤差一般都是同時存在的。系差和隨差之間在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日2、測量結(jié)果的表征

準確度表示系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小，則準確度越高，即測量值與實際值符合的程度越高。精密度表示隨機誤差的影響。精密度越高，表示隨機誤差越小。隨機因素使測量值呈現(xiàn)分散而不確定，但總是分布在平均值附近。精確度用來反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合影響。精確度越高，表示正確度和精密度都高，意味著系統(tǒng)誤差和隨機誤差都小。第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日測量誤差的估計和處理

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。第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日3.隨機誤差的正態(tài)分布概率密度曲線

隨機誤差和測量數(shù)據(jù)的分布形狀相同，因為它們的標準偏差相同，只是橫坐標相差隨機誤差具有：①對稱性②單峰性③有界性④抵償性

第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日有界性：一定條件下，絕對值不會超過一定界限。單峰性：絕對值小的誤差出現(xiàn)的機會多于絕對值大的誤差。對稱性：測量次數(shù)足夠多時，正、負誤差出現(xiàn)的機會相等。抵償性：測量次數(shù)無窮大時，正負誤差相互抵消。第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日電流、電壓測量一、直接測量：使用電壓表和電流表的注意事項：

1、電流表必須與負載串聯(lián)，且應接在被測電路的低電位端；電壓表必須與負載聯(lián)，且其負端也應接在低電位端。2、選擇合適的量程。3、注意端子極性。4、測量前弄清楚是直流量還是交流量；正弦還是非正弦。二、間接測量：特殊情況下使用。第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日二磁電系儀表其結(jié)構整體上分為兩部分：固定部分可動部分組成：第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日磁電系測量機構1.結(jié)構游絲IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)固定部分馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，指針與游絲。極掌與鐵心之間的空氣隙的長度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場。第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日（注）：磁電系測量機構中游絲的作用有兩個：一、是用來產(chǎn)生反作用力矩；二、是把被測電流導入和導出可動線圈；第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日2.工作原理（結(jié)構圖）(1)轉(zhuǎn)動力矩M的產(chǎn)生(2)反作用力矩MF的產(chǎn)生在線圈和指針轉(zhuǎn)動時，游絲被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩MF。線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到的轉(zhuǎn)矩M=k1IFSNF線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到轉(zhuǎn)動力矩矩

M線圈和指針轉(zhuǎn)動游絲的MF與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即MF=k2當彈簧的阻轉(zhuǎn)矩MF與線圈受到的轉(zhuǎn)動力矩M達到平衡時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，此時有M=MF

第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日當彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩達到平衡即MF=M時，可轉(zhuǎn)動部分便停止轉(zhuǎn)動，M=k1I，

MF=k2。儀表的標度尺上作均勻刻度。3.阻尼力矩的產(chǎn)生當線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應出電流，其電流再與磁場作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動方向相反的制動力，于是可轉(zhuǎn)動部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。

第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日4.用途

5.優(yōu)點：

1.刻度均勻；

2.靈敏度和準確度高；

3.阻尼強；

4.消耗電能量??；

5.受外界磁場影響小。

6.缺點：

1.只能測量直流；

2.價格較高；

3.不能承受較大過載。測量直流電壓、直流電流及電阻。第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日二磁電系電流表

電流表的內(nèi)阻要很小。若要擴大電流表的量程，可在測量機構上并聯(lián)一個分流電阻RA。電流表應串聯(lián)在電路中，I負載AI負載RAR0I0

R0

——測量機構的電阻

RA——分流器的電阻第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日由可得，分流電阻可知，需擴大的量程愈大，則分流電阻應愈小。上下同除推出第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日例:有一磁電式電流表，當無分流器時，表頭的滿 標值電流為5mA，表頭電阻為20。今欲使 其量程（滿標值）為1A，問分流器的電阻應 為多大？解：答：分流器的電阻應為0.1005歐。第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日1.有一磁電系測量機構，其內(nèi)阻為1000、滿刻度電流為100uA,現(xiàn)要改裝成量程為1A的電流表，應并聯(lián)多大的分流電阻？即：可見，并聯(lián)0.1歐的分流電阻后，就可以把這個微安表改裝成為1安的電流表。所以磁電系測量機構允許通過的最大電流是100uA=0.0001A，在測量1A的電流時，分流電阻上通過的電流應該1A-0.0001A=0.9999A。因并聯(lián)電路中電流跟電阻成反比練習題解：第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日小結(jié)1.磁電系測量機構的組成：

2.磁電系測量機構的工作原理：

磁電系測量機構原理是根據(jù)通電線圈在磁場中受到電磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而制成的。

3.磁電系電流表是采用磁電系測量機構與分壓電阻并聯(lián)制成的。第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日三、電磁系儀表利用載流線圈產(chǎn)生的磁場，使固定在線圈內(nèi)轉(zhuǎn)軸上的鐵片運動，導致指針偏轉(zhuǎn)的儀表。電磁系儀表除可以測量穩(wěn)值電流外，還可直接測量交變電流的電參量，如電流、電壓等。優(yōu)點是結(jié)構簡單、造價低廉、交直兩用、過載能力強；其缺點在于刻度是非線性的。第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日1、結(jié)構固定線圈、可動鐵心、指針、阻尼翼片、游絲、永久磁鐵等。2、工作原理—利用通電線圈和鐵心之間的吸引力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩。通電線圈產(chǎn)生磁場→可動鐵心被磁化從而產(chǎn)生吸引力→產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩→指針偏轉(zhuǎn)。若I方向改變→線圈磁場方向以及鐵心極性均改變→指針偏轉(zhuǎn)方向不變—可測交流有效值介紹吸引型第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日3、電流表量程的擴大一般方法—加粗線徑、減少匝數(shù)。多量程—可將兩組固定線圈串并聯(lián)組合。

4、電壓表量程的擴大一般方法—串聯(lián)附加電阻：與磁電式電壓表類似。多量程—采用分段式附加電阻的方法。第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日①排斥式。利用載流線圈產(chǎn)生的磁場同時磁化平行放置的動鐵片（固定在轉(zhuǎn)軸上）和靜鐵片（固定在支架上），由于兩鐵片在同一方向的磁性相同而互相排斥，使動鐵片帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，當力距與固定在轉(zhuǎn)軸上的游絲產(chǎn)生的反力矩相等時，指針固定的位置即指出待測電參量的數(shù)值。結(jié)構圖如下它分為排斥式、吸引式和排斥－吸引式三種。第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共二十八頁，編輯