電子測量基礎知識

2022-08-19 23:51:04 字數 4572 閱讀 3271

一、電子測量

測量是為確定被測物件的量值而進行的實驗過程。電子測量是測量學的乙個重要分支。從廣義上,凡是利用電子技術進行的測量都可以說是電子測量;從狹義上來說,電子測量是指在電子學中測量有關電的量值。

它包括的內容主要是:

1. 電能量的測量

2. 元件和電路引數的測量

3. 電訊號的特性的測量

4. 電子電路效能的測量

5. 特性曲線顯示

與其他測量相比,電子測量具有以下幾個明顯特點:

(1) 測量頻率範圍極寬;

(2) 電子測量儀器的量程很廣;

(3) 電子測量準確度高;

(4) 測量速度快;

(5) 易於實現遙測和長期不間斷的測量;

(6) 易於實現測量過程的自動化和測量儀器的微機化。

二、電子測量儀器

用於檢測或測量乙個量或為測量目的供給乙個量的器具稱為測量儀器。利用電子技術測量電或非電量的測量儀器稱為電子測量儀器。電子測量儀器種類繁多,一般可分為專用儀器和通用儀器兩大類。

前者是指為某乙個或幾個專門目的而設計的電子測量儀器,如電視彩色訊號發生器。後者是指為測量某乙個或幾個電引數而設計的電子測量儀器,它們能用於多種電子測量,如電子示波器。

通用電子測量儀器按其功能可分為以下幾類:

1.訊號發生器2.訊號分析儀器

3.頻率、時間和相位測量儀器   4.網路特性測量儀器

5.電子元器件測試儀器      6.電波特性測試儀器

7.輔助儀器

通用儀器按顯示方式分,又可分為模擬式和數字式兩大類。前者主要是用指標方式直接將測量結果在標度尺上指示出來,如各種模擬式萬用表和電子電壓表等。後者是將被測的連續變化的模擬量轉換成數字量之後,以數字方式顯示測量結果,以達到直觀、準確、快速的效果,如各種數字電壓表、數字頻率計等。

電子測量儀器的種類是繁多的,用途也各不相同,在測量中應合理選擇使用。

三、電子測量的方法

為實現測量目的,正確選擇測量方法是極其重要的,它直接關係到測量工作能否正常進行和測量結果的有效性。測量方法的分類方法大致有以下幾種。

(1) 按測量性質分類,有以下四種:

時域測量:測量與時間有函式關係的量。

頻域測量:測量與頻率有函式關係的量。

數字域測量:對數字邏輯量進行測量。

隨機測量:主要是指對各種雜訊、干擾訊號等隨機量的測量。

(2)按測量手段分類,有以下三種:

直接測量:用預先按已知標準量定度好的測量儀器,對某一未知量直接進行測量,從而得到被測量值的測量方法。

間接測量:對乙個與被測量有確切函式關係的物理量進行直接測量,然後通過代表該函式關係的公式、曲線或**,求出被測量值的方法。

組合測量:在某些測量中,被測量與多個未知量有關,測量一次無法得出完整的結果,則可改變測量條件進行多次測量,然後按照被測量與未知量之間的函式關係,組成聯立方程,最後求解,得出各未知量。

(3)按測量方式分類,有替代法、指零法、差值法等。

(4)按與被測量的距離分類,有原位測量和遠距離測量。

測量方法是多種多樣的,測量者應根據測量任務的要求,進行認真分析,確定切實可行的測量方法,然後選擇合適的測量儀器組成測量系統,進行實際測量。

四、測量方法和測量儀器的正確選擇

進行測量之前,應根據被測量的特點、所需要的測量準確度、環境條件以及具有的測量裝置等進行綜合考慮後,確定採用哪種測量方法及選擇哪些測量裝置。只有這樣才能保證不損壞被測物件和所用儀器,減小測量誤差。

如果測量方法或測量儀器選擇不當,可能出現以下幾種不希望的情況:

1.測量資料不準確,誤差大,測得結果不可信

2.損壞測量儀器

3.損壞被測物件

合理選擇測量方法和測量儀器是電子測量的基本問題。

§2-2 測量誤差的基本知識

一、幾個術語

1. 真值

被測量本身所具有的真實大小。在不同的時間、空間真值往往是不同的,但在一定的時空條件下,真值是客觀存在的,但又是難以準確測量出來的。

2.約定真值

指足夠接近乙個量的真值的量,從使用它的目的來考慮,它與真值的差可以忽略不計。經常用理論值作為約定真值,簡稱真值。

3.測量誤差

測量結果與真值的差別。

二、誤差的表示方法

1. 絕對誤差δ

測量結果x與被測量的真值a之差稱為絕對誤差。

δ=x-a

δ是乙個具有大小、符號和單位的值,反映的是測量結果與真值的偏差程度,但不能反映測量的準確程度。

2.相對誤差β

絕對誤差δ與真值a之比的百分數。

相對誤差反映了測量的準確度。

三、誤差的分類

※按性質分可分為三類:

1.系統誤差:在相同條件下,多次測量同一量時,誤差的絕對值和符號保持恆定或遵循一定規律變化的誤差。

產生系統誤差的主要原因有儀器誤差、使用誤差、影響誤差、方法和理論誤差,消除系統誤差主要應從消除產生誤差的**著手,多用零示法、替代法等,用修正值是減小系統誤差的一種好方法。

2.隨機誤差:在相同條件下進行多次測量,每次測量結果出現無規則的隨機性變化的誤差。隨機誤差主要由外界干擾等原因引起,可以採用多次測量取算術平均值的方法來消除隨機誤差。

3.粗大誤差:在一定條件下,測量結果明顯偏離真值時所對應的誤差,稱為粗大誤差。

產生粗大誤差的原因有讀錯數、測量方法錯誤、測量儀器有缺陷等等,其中人身誤差是主要的,這可通過提高測量者的責任心和加強測量者的培訓等方法來解決。

四、誤差的**

1.儀表誤差

由於儀器本身及附件的電氣和機械效能不完善而引入的誤差。如儀器零件位置安裝不正確,刻度不完善等,這是儀器固有的誤差。

2.使用誤差

由於儀器的安裝、布置、調節和使用不當等所造成的誤差。如把要求水平放置的儀器垂直放置、接線太長、未按阻抗匹配連線、接地不當等都會產生使用誤差。減小這種誤差的方法是嚴格按照技術規程操作,提高實驗技巧和對各種現象的分析能力。

3.影響誤差

由於受外界溫度、濕度、電磁場、機械振動、光照、放射性等影響而造成的誤差。

4.人身誤差

由於測量者的分辨能力,工作習慣等原因引起的誤差。對於某些借助人耳、人眼來判斷結果的測量以及需要進行人工調諧等的測量工作,均會產生人身誤差。

5. 方法和理論誤差

由於測量方法或儀器儀表不當所造成的誤差稱為方法誤差;測量時,依據的理論不嚴格或用近似公式、近似值計算等造成的誤差稱為理論誤差。

§2-3 測量資料的處理

一、有效數字的處理

1.有效數字

有效數字是指從左邊第乙個非0數字算起,直到右邊最後一位數字為止的所有各位數字。例如,0.0516kv,9.06v,465khz,2.30ma等都是有效數字。

在確定有效數字的位數時應注意:

(1)在第一位非0數字左邊的「0」不是有效數字,而在非0數字中間的「0」和右邊的「0」是有效數字。

(2)有效數字與測量誤差的關係:一般規定誤差不超過有效數字末位單位數字的一半。因此有效數字的末位數字位為「0」時,不能隨意刪除。

(3)若用「10」的方冪來表示資料,則「10」的方冪前面的數字都是有效數字。

(4)有效數字不能因選用的單位變化而改變。

2.資料的捨入規則

當只需要n位有效數字時,對第n+1位及其後面的各位數字就要根據捨入規則進行處理,現在普遍採用的捨入規則是:

(1)四捨六入:當第n+1位為小於5的數時,捨掉第n+1位及其後面的所有數字;若第n+1位為大於5的數時,捨掉第n+1位及其後面的所有數字的同時第n位加1。

(2)當第n+1位恰為「5」時,若「5」之後有非零數字,則在舍5的同時第n為加1;若「5」之後無數字或為0時,則由「5」之前的數的奇偶性來決定捨入,如果「5」之前為奇數則舍「5」且第n為加1,如果「5」之前為偶數則舍「5」,第n位不變。

例如: 根據上面的捨入規則,將下列數字保留三位有效數字

345.6→346  1.2054→1.21

9.376→9.38  124.5→124

0.5234→0.523 789.5→790

3.有效數字的運算

當需要對n個測量結果進行運算時,有效數字的保留原則上取決於誤差最大即小數點後有效數字位數最少的那一項。

(1)加、減運算. 先將各資料小數點後的位數處理成與小數點後有效數字位數最少的資料相同後再進行計算。要盡量避免兩個相近數的相減,以免對計算結果產生很大的影響,非減不可時,應多取幾位有效數字。

(2)乘、除運算. 先將各資料處理成與有效數字位數最少的資料相同或多一位後再進行計算,運算結果的有效數字位數也應處理成與有效數字位數最少的資料相同。注意:

在乘、除運算中,有效數字的取捨與小數點無關。

(3)乘方與開方運算.運算結果應比原資料多保留一位有效數字。

(4)對數運算. 取對數前後的有效數字位數應相等。

二、**分析資料

要作出一條符合客觀規律,反映真實情況的曲線應按以下步驟操作:

(1)合理選用座標系

最常用的是直角座標系,也有用極座標或其他座標系的。

(2)合理選擇座標分度,標明座標名稱和單位

(3)合理選擇測量點

自變數取值的兩個端點,因變數變化的最大值和最小值點都必須測出來,此外,在曲線變化劇烈的部分要多取幾個測試點,在曲線變化平坦的部分可少取測試點。

(4)準確標記測試點

在同一座標系中作不同曲線時應用不同的符號進行標記,以免相互混淆。

(5)將各測試點用線連起來

(6)修勻曲線

電子測量技術基礎知識

課題 第1章電子測量與儀器的基礎知識 課時分配 四課時 教學目的要求 1.明確電子測量的意義 內容 特點和分類。2.了解電子測量儀器的分類和技術指標。3.掌握測量誤差的表示方法有 絕對誤差 相對誤差和容許誤差。4.明確測量誤差按照性質分為系統誤差 隨機誤差和粗大誤差。5.明確測量誤差的 是多方面的。...

電子測量技術基礎知識點

第1章電子測量的基本概念 測量環境是指測量過程中人員 物件和儀器系統所處空間的一切物理和化學條件的總和。電子測量的特點 測量頻率範圍寬 測量量程廣 測量準確度高低相差懸殊 測量速度快 可實現遙測 易於實現測量智慧型化和自動化 測量結果影響因素眾多,誤差分析困難 測量儀器的主要效能指標 精度 穩定性 ...

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一 已知兩點座標求兩點間距離 ab 二 已知兩點座標求方位角 ab方位角 三 已知點a的座標和ab間距離以及方位角,求點b的座標 xb cos 距離 xa yb sin 距離 ya 四 已知三角形三邊求夾角 五 已知三角形三邊求面積 s 其中s 六 任意點及直線在座標系中的正負值及方位角 七 已知三...