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1、 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践关于常用电子测量方法及测量技术第一页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践模块模块0 0 电子测量基础知识电子测量基础知识目标要求目标要求 1、了解、了解电能量电能量的测量（包括各种信号的频的测量（包括各种信号的频 率、波形的电压、电流等的测量）；电信号特性的测量率、波形的电压、电流等的测量）；电信号特性的测量（包括波形、频率、时间、相位以及逻辑状态等的测（包括波形、频率、时间、相位以及逻辑状态等的测量）；电路参数的测量（包括电子器件参数等的测量）；电路参数的测量（包括电子器件参数等的测量）；导出量的测量（包括增益、失真度、调幅度
2、等的量）；导出量的测量（包括增益、失真度、调幅度等的测量）；特性曲线的测量（包括幅频特性及器件特性等测量）；特性曲线的测量（包括幅频特性及器件特性等的测量）。的测量）。2、了解测量误差的来源和表示方法。、了解测量误差的来源和表示方法。3、了解测量数据的数据处理。、了解测量数据的数据处理。第二页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.10.1电子测量技术电子测量技术0.1.1 电子测量方法电子测量方法1.根据测量量的性质划分根据测量量的性质划分(1)频域测量频域测量 频域测量是利用模拟电路和模拟信号实现频域测量是利用模拟电路和模拟信号实现模拟信号与频率关系的测量。电路的幅
3、频特模拟信号与频率关系的测量。电路的幅频特性、传输特性的测量以及信号的频谱分析等都性、传输特性的测量以及信号的频谱分析等都属于频域测量。属于频域测量。第三页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.1.1 电子测量方法电子测量方法1.根据测量量的性质划分根据测量量的性质划分(2)时域测量时域测量。时域测量用于观察电路的瞬变过程。时域测量用于观察电路的瞬变过程及瞬态特性，如上升时间、下降时间、周期及瞬态特性，如上升时间、下降时间、周期和脉宽等。和脉宽等。(3)数据域测量数据域测量。数据域测量是指在测量系统中，。数据域测量是指在测量系统中，信息传输、处理、变换、系统的响应及测
4、量信息传输、处理、变换、系统的响应及测量结果的显示均采用数字技术。激励信号、响结果的显示均采用数字技术。激励信号、响应和测量结果都用有限个离散信号来表达，应和测量结果都用有限个离散信号来表达，通常以高低电平或逻辑值通常以高低电平或逻辑值“0”、“1”来表来表示。示。第四页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.10.1电子测量技术电子测量技术2.根据测量的方法论划分根据测量的方法论划分(1)直接测量直接测量 直接测量方法是指直接从仪器上得到被测直接测量方法是指直接从仪器上得到被测量的量值的测量方法。使用这种方法不需要运量的量值的测量方法。使用这种方法不需要运用函数关系来
5、计算测量的结果，因此直接测量用函数关系来计算测量的结果，因此直接测量简单、方便。例如用电压表测量稳压电源的工简单、方便。例如用电压表测量稳压电源的工作电压。作电压。第五页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践2.根据测量的方法论划分根据测量的方法论划分(2)间接测量间接测量。间接测量是指利用被测量和测量间接测量是指利用被测量和测量的量之间已知的函数关系，间接得到被测量的量之间已知的函数关系，间接得到被测量的量值的测量方法。例如欲测量放大电路的的量值的测量方法。例如欲测量放大电路的电压放大倍数电压放大倍数Au，先测量输出电压，先测量输出电压U0和输入和输入电压电压Ui，然后
6、由，然后由Au=U0/Ui算出算出Au(3)组合测量组合测量。组合测量是兼用直接测量和间接组合测量是兼用直接测量和间接测量的测量方法。测量时，将被测量量与另测量的测量方法。测量时，将被测量量与另外几个测量量组成联立方程，求得被测量的外几个测量量组成联立方程，求得被测量的大小。大小。第六页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.1.2 选择测量方法的原则选择测量方法的原则在选择测量方法时，应首先研究被测量本在选择测量方法时，应首先研究被测量本身的特性及所需要的精确程度、环境条件及身的特性及所需要的精确程度、环境条件及所具有的测量设备等因素，综合考虑后，再所具有的测量设备等
7、因素，综合考虑后，再确定采用哪种测量方法和哪些测量设备。确定采用哪种测量方法和哪些测量设备。测量方法的选择得当，可以得到准确测量测量方法的选择得当，可以得到准确测量结果。否则，即便使用高性能的仪器也得不结果。否则，即便使用高性能的仪器也得不到正确的测量数据，而且还有可能损坏测量到正确的测量数据，而且还有可能损坏测量仪器、仪表以及被测元器件或设备。仪器、仪表以及被测元器件或设备。第七页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2 测量误差测量误差 测量的目的就是要获得被测量的真测量的目的就是要获得被测量的真实值。但在测量中，由于测量设备的不实值。但在测量中，由于测量设备的不
8、准确、测量方法的不合理、测量环境的准确、测量方法的不合理、测量环境的变化以及测量工作中的疏忽或错误等原变化以及测量工作中的疏忽或错误等原因，总会使测量结果与其真实值有所不因，总会使测量结果与其真实值有所不同。这个差异就称为测量误差。同。这个差异就称为测量误差。第八页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.1 测量误差的来源测量误差的来源 误差是各种因素综合作用的结果。测量误差的来源主误差是各种因素综合作用的结果。测量误差的来源主要有以下几个方面。要有以下几个方面。1.理论误差与方法误差理论误差与方法误差 由于测量时所依据的理论不严由于测量时所依据的理论不严密或使用了
9、不适当的简化，用近似公式或以近似值计算密或使用了不适当的简化，用近似公式或以近似值计算测量结果时所引起的误差，称为理论误差。由于测量方测量结果时所引起的误差，称为理论误差。由于测量方法不合理所造成的误差称为方法误差。法不合理所造成的误差称为方法误差。2.仪器误差仪器误差 由于仪器本身及其附件的电气、机械等性由于仪器本身及其附件的电气、机械等性能不完善所造成的误差，称为仪器误差。例如，由于元能不完善所造成的误差，称为仪器误差。例如，由于元器件老化、环境温度、湿度等原因造成仪器、仪表偏离器件老化、环境温度、湿度等原因造成仪器、仪表偏离正常工作状态而使测量出现误差。正常工作状态而使测量出现误差。第九
10、页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.1 测量误差的来源测量误差的来源 3.影响误差影响误差:由于各种环境因素与要求的条件不由于各种环境因素与要求的条件不一致所造成的误差称为影响误差，也称为环境误一致所造成的误差称为影响误差，也称为环境误差。例如，由于电源电压、电磁场和大气压强等差。例如，由于电源电压、电磁场和大气压强等因素的影响，造成测量的误差。因素的影响，造成测量的误差。4.人为误差人为误差:在测量过程中，由于测量者运用的在测量过程中，由于测量者运用的测量方法不合理、操作不正确以及测量者分辨能测量方法不合理、操作不正确以及测量者分辨能力、反应速度等生理因素而
11、引起的误差，称为人力、反应速度等生理因素而引起的误差，称为人为误差。为误差。第十页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.2 误差的表示方法误差的表示方法1、绝对误差绝对误差 绝对误差绝对误差x是指被测量值是指被测量值x与测量的真与测量的真实值实值x0之间的差值：之间的差值：x的值越小，测量的误差就越小，即测量的结果的值越小，测量的误差就越小，即测量的结果越准确。越准确。2、相对误差、相对误差 测量不同大小的参数时，用绝对误差难测量不同大小的参数时，用绝对误差难以比较测量结果的准确程度，因此需要用相对误差来以比较测量结果的准确程度，因此需要用相对误差来描述测量的准确
12、程度。描述测量的准确程度。相对误差是绝对误差与约定值相对误差是绝对误差与约定值的比值，通常用百分数、分数的形式来表示。的比值，通常用百分数、分数的形式来表示。约定值约定值可以是实际值可以是实际值x0、示值、示值x或仪器量程的满度值或仪器量程的满度值xm。第十一页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.2 误差的表示方法误差的表示方法实际相对误差，示值相对误差，满度相对误差分别为：实际相对误差，示值相对误差，满度相对误差分别为：例如，某电压表的量程为例如，某电压表的量程为100V，测真实值为，测真实值为80V的电压的电压时电压表指示为时电压表指示为81V，测量，测量2
13、0V电压时指示为电压时指示为19.2V。求绝。求绝对误差、实际相对误差、满度相对误差。对误差、实际相对误差、满度相对误差。第十二页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.2 误差的表示方法误差的表示方法 解解：绝对误差：绝对误差 xl=(81-80)V=1V x2=(19.2-20)V=-0.8V实际相对误差实际相对误差：满度相对误差满度相对误差第十三页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.3 误差的分类误差的分类 根据测量误差的性质和特点，可以将测量误差主要根据测量误差的性质和特点，可以将测量误差主要分为以下几类。分为以下几类。1.系
14、统误差系统误差 系统误差是指在相同的条件下多次测量同系统误差是指在相同的条件下多次测量同一量值时，误差的大小和符号保持不变，或指测量条件一量值时，误差的大小和符号保持不变，或指测量条件改变时按一定规律变化的误差。系统误差一般可以通过改变时按一定规律变化的误差。系统误差一般可以通过分析查明产生误差的原因，所以这种误差是可以预测分析查明产生误差的原因，所以这种误差是可以预测的，也是可以减少和消除的。的，也是可以减少和消除的。2.随机误差随机误差 随机误差是指在相同的条件下多次测量同随机误差是指在相同的条件下多次测量同一量值时，误差的大小和符号无规律的变化，它又称为一量值时，误差的大小和符号无规律的
15、变化，它又称为偶然误差。随机误差是由那些对测量值影响较微小，又偶然误差。随机误差是由那些对测量值影响较微小，又互不相关的多种因素共同造成的。互不相关的多种因素共同造成的。第十四页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.2.3 误差的分类误差的分类 3.粗大误差粗大误差 在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离在测量条件一定的情况下，测量值明显偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。粗大误差是实际值所形成的误差称为粗大误差。粗大误差是一种过失误差，它往往是由于测量者操作不正确一种过失误差，它往往是由于测量者操作不正确或疏忽等原因引起的。凡是含有粗大误差的测量或疏忽等原因引起的。
16、凡是含有粗大误差的测量数据称为坏值，应予以剔除。数据称为坏值，应予以剔除。第十五页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.3 测量数据的处理测量数据的处理数据处理就是从测量所得的原始数据中求出数据处理就是从测量所得的原始数据中求出被测量的最佳估值，并计算其准确程度。通过误被测量的最佳估值，并计算其准确程度。通过误差分析，对测量数据进行计算、分析、整理，得差分析，对测量数据进行计算、分析、整理，得出科学的结论，有时还要把测量数据绘制成曲线出科学的结论，有时还要把测量数据绘制成曲线或归纳成经验公式。或归纳成经验公式。第十六页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与
17、实实 践践0.3.1 测量数据的数字处理测量数据的数字处理1.有效数字及其取舍原则有效数字及其取舍原则 (1)有效数字。有效数字是指从左边第一个不为零的有效数字。有效数字是指从左边第一个不为零的数字起，直到右边最后一个数字为止的所有数字。数字起，直到右边最后一个数字为止的所有数字。在测量过程中，由于测量仪器仪表、测量条件等原在测量过程中，由于测量仪器仪表、测量条件等原因，所以测得的数据总是近似值，它通常由可靠数字和因，所以测得的数据总是近似值，它通常由可靠数字和欠准数字两部分组成。欠准数字是指有效数字中含有误欠准数字两部分组成。欠准数字是指有效数字中含有误差的最低位数字，可靠数字则是除欠准数字
18、之外的其他差的最低位数字，可靠数字则是除欠准数字之外的其他有效数字。例如，测得某电压为有效数字。例如，测得某电压为3.15V，该数字为三位有，该数字为三位有效数字，其中效数字，其中“5”为欠准数字，为欠准数字，“3”、“1”为可靠数字。又为可靠数字。又如，测得某电路频率为如，测得某电路频率为0.124kHz，它为三位有效数字，它为三位有效数字，其中其中“4”为欠准数字，为欠准数字，“1”、“2”为可靠数字。为可靠数字。第十七页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.3.1 测量数据的数字处理测量数据的数字处理1.有效数字及其取舍原则有效数字及其取舍原则 (2)有效数字的
19、取舍原则。由于数字有效数字的取舍原则。由于数字“5”是是数字数字“1-9”的中间数字，传统的的中间数字，传统的“四舍五四舍五入入”规规则对则对“5”只入不舍是不合理的。在电子测量只入不舍是不合理的。在电子测量中，当用中，当用n位有效数字表示测量结果时，根据位有效数字表示测量结果时，根据误差的大小，误差的大小，对有效数字后的数字按以下原则对有效数字后的数字按以下原则进行数字的取舍处理进行数字的取舍处理？。第十八页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.3.1 测量数据的数字处理测量数据的数字处理1.有效数字及其取舍原则有效数字及其取舍原则 例如将下列数据保留例如将下列数据
20、保留3位有效数字。位有效数字。7.234 41.15 3.256 0.005561 0.078432 解：解：7.2347.23 41.1541.2 3.2563.26 0.0055615.5610-3 0.0784327.8410-2第十九页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.3.2 测量数据的曲线处理测量数据的曲线处理 分析两个或两个以上物理量之间的关系，通分析两个或两个以上物理量之间的关系，通常用曲线表示，因为曲线表示比用数字、表格和常用曲线表示，因为曲线表示比用数字、表格和公式表示更为形象、直观。例如二极管、三极管公式表示更为形象、直观。例如二极管、三极管的
21、伏安特性曲线、与非门的电压传输特性曲线等的伏安特性曲线、与非门的电压传输特性曲线等等，都是以曲线的方式直观地描述了这些器件的等，都是以曲线的方式直观地描述了这些器件的特性。特性。我们可以利用有关的误差理论，把各种随机我们可以利用有关的误差理论，把各种随机因素所引起的曲线波动抹平，使其成为一条光滑因素所引起的曲线波动抹平，使其成为一条光滑均匀的曲线，这个过程称为曲线的修正。均匀的曲线，这个过程称为曲线的修正。第二十页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.4 电子技术实际测量中的注意事项电子技术实际测量中的注意事项 1、实验前应对实验数据有所估计，以便及时、实验前应对实验
22、数据有所估计，以便及时发现测量数据的谬误。发现测量数据的谬误。2、若时间允许，每个数据都应测量几次，通、若时间允许，每个数据都应测量几次，通过比较测量值，分析引入误差的因素，尽可能提过比较测量值，分析引入误差的因素，尽可能提高测量的准确度。高测量的准确度。3、由于测量值等于指示值加上误差，所以要、由于测量值等于指示值加上误差，所以要注意测量仪器、元器件的误差范围对测量的影注意测量仪器、元器件的误差范围对测量的影响。测量前，应掌握测量仪器的误差及校准、维响。测量前，应掌握测量仪器的误差及校准、维护等情况，在记录测量数据时，要注明有关误差护等情况，在记录测量数据时，要注明有关误差,或决定测量的有效
23、位数。或决定测量的有效位数。第二十一页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践0.4 电子技术实际测量中的注意事项电子技术实际测量中的注意事项 4、正确估计方法误差的影响，电子技术中采、正确估计方法误差的影响，电子技术中采用的理论公式多为近似公式，这会带来方法误用的理论公式多为近似公式，这会带来方法误差，此外选取元器件时参数均用标称值，与计算差，此外选取元器件时参数均用标称值，与计算出的真实值有一定的差异，这也将带来实验的误出的真实值有一定的差异，这也将带来实验的误差。因此，在实验中，我们还要考虑理论计算值差。因此，在实验中，我们还要考虑理论计算值的误差范围。的误差范围。第二十二页，讲稿共二十三页哦 电电 子子 技技 术术 与与 实实 践践感感谢谢大大家家观观看看第二十三页，讲稿共二十三页哦