第一章 绪论:
1、 电子测量的内容
(1) 电能的测量(各种频率和波形的电压、电流、电功率等)
(2) 电信号特性的测量(信号波形、频率、相位、噪声及逻辑状态) (3) 电路参数的测量(阻抗、品质因素、电子器件的参数等) (4) 导出量的测量(增益、失真度、调幅度等)
(5) 特性曲线的显示(幅频特性、相频特性、器件特性等) 2、 电子测量的特点
(1) 频率范围宽 (2) 量程范围广 (3) 测量准确度高 (4) 测量速度快
(5) 易于实现遥测和测量过程自动化 3、 电子测量方法的分类
(1)直接测量 (2)间接测量 (3)组合测量 4、 电子测量仪器的发展
(1)模拟仪器 (2)数字仪器 (3)智能仪器 (4)虚拟仪器 5、计量基准的划分
(1)国家基准(主基准) (2)副基准 (3)工作基准 第二章:
1、测量误差的表示方法
(1)绝对误差:由测量所得到的被测量值X与其真值A0的差。
通常用满足规定标准度实际值A替代真值A0使用;
修正值:与绝对误差的绝对值大小相等,符号相反,用C表示,即C=A-X。 (2)相对误差:测量的绝对误差与被测量的真值之比,γ0=ΔX/A0
实际相对误差:γA=ΔX/A 示值相对误差:γX=ΔX/x 2、电子测量仪器误差的表示方法 (1)工作误差 (2)固有误差 (3)影响误差 (4)稳定误差
3、一次直接测量时最大误差的估计(P17) 仪器仪表的最大绝对误差: 最大的示值相对误差: 4、 测量误差的分类(P19)
(1) 系统误差ε(定义、来源、特点、分析)
定义:在相同条件下,多次测量同一个量值时,误差的绝对值和符号保持不变,或在条件改变时按一定的规律变化的误差 原因:测量仪器设计原理及制作上的缺陷;
测量时的温度、湿度及电源电压等环境与仪器要求的条件不一致; 采用近似的测量方法或近似的计算公式;
测量人员估计读数时,习惯偏向某一方向或有滞后倾向等原因。
特点:测量条件一确定,误差就为确切值,用多次测量取平均值不能改变误差大小。
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(2) 随机误差δ(定义、来源、特点、分类)
定义:在相同条件下,多次测量同一个量值时,误差的绝对值和符号均以不可预定的方式变化的误差。
原因:测量仪器中零件配合不稳定或有摩擦,仪器内部器件产生噪声等; 温度及电源电压的频繁波动,电磁干扰、地基震动; 测量人员感觉器官的无规则变化、读数不稳定等原因。 特点:有界性----在多次测量中误差的绝对值波动有一定的界限; 对称性-----正负误差出现的机会相同;
抵偿性-----当测量次数足够多时,随机误差的算术平均值趋于0;
单峰性-----绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多。
(3) 粗大误差(定义、来源、特点、分析)
定义:在一定的测量条件下,测量值明显地偏离实际值所形成的误差。
原因:测量操作疏忽和失误,如测错、读错、记错以及实验条件未达到预定的要求
而匆忙实验等。
测量方法不当或错误,如用普通万用表电压档直接测高内阻电源的开路电压 测量环境条件的突然变化,如电源电压突然增高或降低,雷电干扰、机械冲击等引起测量仪器示值的剧烈变化等。
特点:与其他测量值相差明显,一经确定含有粗大误差的数据应该立即剔除。
5、 权的概念 ?W? i?2i
6、 加权平均值:加权平均是将非等精密度测量等效为等精密度测量,从而求出非等精密度
测量的估计值的方法。 mmxiWixi 2??1ix?im?i?1 m1Wi 2?i?1i?1i
????7、等精密度测量结果的处理步骤(P40)
①对测量值进行系统误差修正,将数据依次列成表格;
n②求出算术平均值 x?1xini?1 n?i?0? i ?③列出残差 x i ? x , 并验证
i?1
^1④按贝塞尔公式计算标准偏差的估计值 ??xn?1
????i?1n2i⑤按莱特准则(测量次数足够多时)或格拉布斯准则(测量次数较少时)检查和剔除粗
^^大误差;
vi?G??vi?3?
⑥判断有无系统误差。如有系统误差,应查明原因,修正或消除系统误差后重新测
^量; ^^?x?x?3?x⑦计算算术平均值的标准偏差和不确定度 ; ?x?n^
?x?t??x⑧ 写出最后结果的表达式,即 A ? x ? ? x (单位)。
2
8、测量不确定度
① A类标准不确定度:用统计方法得到的不确定度。 ② B类标准不确定度:用非统计方法得到的不确定度
(1)标准不确定度的A类评定方法 :在同一条件下对被测量X进行n 次测量,测量值为xi(i=1,2,…,n),
1n(A)计算样本算术平均值,作为被测量X的估计值,并把它作为测量结果。 x?xini?1(B)计算实验偏差 n(xi?x)2
?(X)?i?1
n?1
???(X)( C) A类不确定度 uA??(x)?n9、误差传递公式
n?lnf(1)相对误差传递公式
?y??xi i?1?xi?(2)绝对误差传递公式 10、常用函数的合成误差 (1)积函数的合成误差 (2)商函数的合成误差
(4) 幂函数的合成误差 y ? kA ? B
(5) 和差函数的合成误差
mny?A?B?y??A??B?y??(?A??B)y?A/B?y??A??B?y??(?A??B) ? y?m?A?n?B?y??(m?A?n?B)y?A?By?A?B
AB?A??B)A?BA?BAB?y??(?A??B)A?BA?B?y??(11、按系统误差相同的原则分配误差
?1??2?...??n
?f?f?f ?y??1??2?...??n?x1?x2?xn
n?f ?()?i?x i?1i
?y ?i?n?f
i?1?xi
12、最佳测量条件的确定
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第三章:
1、交流电压的表征:有效值、峰值、平均值、波形系数及波峰系数,以有效值测量为主。
(1)峰值:以零电平为参考的最大电压幅值(用Vp表示)。
(2)平均值:相当于交流电压u(t)的直流分量。
交流电压测量中,平均值通常指经过全波或半波整流后波形的平均值(一般若无特指,均为全波整流)
例如:对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt),若ω=2π/T ,则
(3)有效值:交流电压u(t)在一个周期T内,通过某纯电阻负载R所产生的热量,与一个直
流电压V在同一负载上产生的热量相等时,则该直流电压V的数值就表示了交流电压u(t)的有效值。
例如:对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt),若ω=2π/T ,则
(4)波峰系数和波形系数
波峰系数定义:峰值与有效值的比值,用Kp表示,Kp=Up/U 例如:对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt),若ω=2π/T,则
波形系数定义:有效值与平均值的比值,用KF表示
例如:对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt),若ω=2π/T,则
常见波形的波峰系数和波形系数可查表得到: 如正弦波:Kp=1.41,KF=1.11; 方波:Kp=1,KF=1;
三角波:Kp=1.73,KF=1.15; 锯齿波:Kp=1.73,KF=1.15;
2、交流电压的测量方法 (1)平均值检波
波形换算方法:当测量任意波形时,将从电压表刻度盘上取得的示值先除以定度系数,折算成正弦波电压的平均值;再按照平均值相等示值也相等的原则,用波形系数换算出被测的非正弦波电压有效值。
采用全波检波电路的电压表来说:U=0.9*KF*Uα
(2)峰值检波:当用峰值表测量非正弦波电压时,将从电压表上读取的示值除以定度系数后,得到正弦波的峰值,按照峰值相等示值也相等的原则,用波峰系数换算出被测电压的有效值。U=2^(1/2)*Uα/KP (3)有效值检波
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第四章:
1、数字式电压表:将被测电压自动转换成数字量,并将结果用数字的形式转化出来。 特点(1)数字显示 (2)准确度高
(3)测量范围(量程和位数)
量程(基本量程:未衰减和放大的量程;扩展量程:对输入电压按10倍放大或衰减) 位数(完整显示:能显示0~9这十个数码;超量程显示:首位显示0或1,其中首位显示1的也称为半位)例如:9999和19999 (4)分辨力 (5)测量速度
(6)测量精度(取决于DVM的固有误差和附加误差) 固有误差:
(Vx是被测电压的读数;Vm是该量程的满度值;α是误差项的相对系数;β是误差的固定相系数)
示值相对误差:
(6) 输入阻抗:输入阻抗取决于输入电路,与量程有关,即小量程时阻抗大,大量程时
由于电路的衰减器作用,阻抗小。
2、DVM的主要类型
(1)逐次逼近比较型DVM的工作原理 (2)双斜积分式DVM的工作原理
工作过程:
(1) 准备阶段(t0—t1):将电子开关S4接通,使积分器输入电压Ui=0,则其输出电压
Uo=0,作为初始状态。
(2) 采样阶段(t1—t2):设被测电压Ux为负值,然后将电子开关S1接通,S4断开,积
分器输出电压从零开始线性正增加,经过给定时间T1增到最大值。
(3) 比较阶段(t2—t3):将S1断开,接上S2,接入正的基准电压UN,则积分器从t2
开始对UN进行反向积分,线性减至零。
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