电气测量基本知识.ppt

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1、电气测量基本知识 序论内容提要序论内容提要n课程介绍课程介绍n教学安排教学安排n测量的基础知识测量的基础知识1.课程介绍课程介绍 课程名称：电气测量技术、电工测量、电磁测量、电工仪表与测量、电工仪表 主要内容：本课程是研究常用仪表的原理、结构、使用操作技术；是各种电、磁量（电量+磁量）的测量方法；是测量误差与数据处理的技术。课程结构：电工仪表+测量技术；相关课程：电工理论、电子技术、检测与转换技术等。1.课程介绍课程介绍电气测量的对象：电气测量的对象：n电量电量：如电流、电压、功率、电能、频率、电阻、电感、电容以及时间常数等。n磁量磁量：主要指磁场以及物质在磁场磁化下的各种磁特性，例如磁场强度

2、、磁通、磁感应强度、磁势、磁导率、磁滞和涡流损耗等的测量。电测量和磁测量又可统称为电磁测量或电气测量。1.课程介绍课程介绍应用领域应用领域 电工仪表及测量技术对从事电气技术电工仪表及测量技术对从事电气技术工作的人员来说是十分必要的；不论是电工作的人员来说是十分必要的；不论是电气设备的安装、调试、实验、运行、维修；气设备的安装、调试、实验、运行、维修；还是对电气产品进行检验、测试、鉴定都还是对电气产品进行检验、测试、鉴定都会涉及电磁测量方面的技术问题。会涉及电磁测量方面的技术问题。应用于工农业生产、生活、国防、科研等应用于工农业生产、生活、国防、科研等应用于工农业生产、生活、国防、科研等应用于工

3、农业生产、生活、国防、科研等各领域。如，变电所、配电室、发电厂、电力各领域。如，变电所、配电室、发电厂、电力各领域。如，变电所、配电室、发电厂、电力各领域。如，变电所、配电室、发电厂、电力监控网、火箭发射中心、家用电能计量表等。监控网、火箭发射中心、家用电能计量表等。监控网、火箭发射中心、家用电能计量表等。监控网、火箭发射中心、家用电能计量表等。电气测量的发展过程：电气测量的发展过程：仪器仪表的发展最能体现电气测量技术的发展。仪器仪表的发展最能体现电气测量技术的发展。仪器仪表的发展可以大致分为仪器仪表的发展可以大致分为三个阶段三个阶段:1.课程介绍课程介绍（1）古典（机械式）电工仪器仪表发展阶

4、段）古典（机械式）电工仪器仪表发展阶段（2）数字式仪表发展阶段）数字式仪表发展阶段（3）自动测试（智能式）系统发展阶段）自动测试（智能式）系统发展阶段。1.课程介绍课程介绍发展趋势发展趋势l数字化数字化l网络化网络化l小型化小型化l智能化智能化2.教材及参考资料教材及参考资料l电气测量电气测量陈立周陈立周 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 2004.62004.6l电气测量电气测量陶时澍陶时澍 哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社 1997.81997.8l电磁测量电磁测量 唐统一唐统一 赵伟赵伟 清华大学出版社清华大学出版社

5、清华大学出版社清华大学出版社 1997.71997.7 3、学习方法及其它、学习方法及其它n理论理论+实践，注重理论和实际结合。实践，注重理论和实际结合。n老师电话：老师电话：3289819（可收短信）（可收短信）n考核：考核：平时平时20%+考试考试80%n24（32）学时，）学时，1.5（2）学分，）学分，9周。周。n坚持听课，适当看书。坚持听课，适当看书。4、电工仪表资源、电工仪表资源n n中华电工仪表网中华电工仪表网 http:/elec.http:/ n中国仪器仪表国际网站中国仪器仪表国际网站 n n中国仪器网中国仪器网 n n中华电工仪器仪表信息网中华电工仪器仪表信息网 n n电测

6、与仪表电测与仪表杂志社杂志社 地址：哈尔滨市哈平路地址：哈尔滨市哈平路128128号号 邮编：邮编：150040 150040 电话：电话：0451-866934340451-86693434n n哈尔滨电工仪表研究所哈尔滨电工仪表研究所 http:/www.http:/ n全国电工仪器仪表标准化技术委员会全国电工仪器仪表标准化技术委员会n n中科院电工研究所中科院电工研究所 http:/www.http:/cn/n n中国电力科学研究院电中国电力科学研究院电 测测 量量 研研 究究 所所 http:/http:/cn部分电工仪表图片部分电工仪表图片部分电工仪表图片部分电工仪表图片第第1章章

7、测量的基本知识测量的基本知识l测量方式分类测量方式分类l测量基本知识测量基本知识u度量器及电学基准度量器及电学基准u国际单位制国际单位制u测量单位测量单位u什么是电工测量（电气测量、电磁测量）什么是电工测量（电气测量、电磁测量）?u什么是测量什么是测量?u比较测量（也可包含在直接测量中）比较测量（也可包含在直接测量中）u组合测量组合测量u间接测量间接测量u直接测量直接测量第第1章章 测量的基本知识测量的基本知识l仪表的准确度仪表的准确度l误差的基本概念误差的基本概念什么叫误差什么叫误差什么叫误差什么叫误差绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差相对误差相对误差相对误差相对误差引用误差引用误差引用误差引

8、用误差最大引用误差最大引用误差最大引用误差最大引用误差 1.1 测量的基本概念测量的基本概念1、什么是测量：、什么是测量：所谓测量，是指用实验的方法，将被测（未知量）与已知的标准量进行比较比较，以得到被测量大小的过程；是对被测量定量认识的过程。1.1 测量的基本概念测量的基本概念2、什么是电气测量？什么是电气测量？是指把被测的电量或磁量直接或间接地与测量单位的同类物理量（或者可以推算出被测量的异类物理量）进行比较的过程。1.1 测量的基本概念测量的基本概念 3、测量单位测量单位（unit of measurement）把测量中的标准量定义为把测量中的标准量定义为“单位单位”，单位单位是一个选定

9、的标准量（或参考量）是一个选定的标准量（或参考量）。独立定义的单位称独立定义的单位称“基本单位基本单位”；由物理关系导出的单位称由物理关系导出的单位称“导出单位导出单位”。1.2 国际单位制国际单位制（SISI）l1980年由国际计量大会（年由国际计量大会（CGPM）采纳和推荐的一种采纳和推荐的一种一贯单位制。一贯单位制。注：注：SI 是国际单位制的国际通用符号。是国际单位制的国际通用符号。l目前，国际单位制下目前，国际单位制下7个基本单位：个基本单位：u长长 度度 米米 M u质质 量量 千克（公斤）千克（公斤）Kgu时时 间间 秒秒 Su电电 流流 安安培培 Au热力学温度热力学温度 开开

10、尔文尔文 K u物质的量物质的量 摩摩尔尔 Molu发光强度发光强度 坎坎德拉德拉 cd1.2国际单位制国际单位制1.2.1 1.2.1 SISI基本单位的定义基本单位的定义基本单位的定义基本单位的定义米：米：米：米：光在真空中（光在真空中（光在真空中（光在真空中（1/299792458s1/299792458s1/299792458s1/299792458s）时间间隔内所经过路）时间间隔内所经过路）时间间隔内所经过路）时间间隔内所经过路径的长度。径的长度。径的长度。径的长度。第第第第17171717届国际计量大会（届国际计量大会（届国际计量大会（届国际计量大会（198319831983198

11、3）千克：千克：千克：千克：国际千克原器的质量。国际千克原器的质量。国际千克原器的质量。国际千克原器的质量。第第第第1 1 1 1届国际计量大会届国际计量大会届国际计量大会届国际计量大会（1889188918891889）和第）和第）和第）和第3 3 3 3届国际计量大会（届国际计量大会（届国际计量大会（届国际计量大会（1901190119011901）秒：秒：秒：秒：铯铯铯铯-133-133-133-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的应的辐射的应的辐射的应的辐射的91

12、92631770919263177091926317709192631770个周期的持续时间。个周期的持续时间。个周期的持续时间。个周期的持续时间。第第第第13131313届届届届国际计量大会（国际计量大会（国际计量大会（国际计量大会（1967196719671967），决议），决议），决议），决议1111安培：安培：安培：安培：在真空中，截面积可忽略的两根相距在真空中，截面积可忽略的两根相距在真空中，截面积可忽略的两根相距在真空中，截面积可忽略的两根相距1 m1 m1 m1 m的无限长的无限长的无限长的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用平行圆直导线内通以等量恒定电流时，

13、若导线间相互作用平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为力在每米长度上为力在每米长度上为力在每米长度上为210-7 N210-7 N210-7 N210-7 N，则每根导线中的电流为，则每根导线中的电流为，则每根导线中的电流为，则每根导线中的电流为1 A1 A1 A1 A。国际计量委员会（国际计量委员会（国际计量委员会（国际计量委员会（1946194619461946）决议）决议）决议）决议2 2 2 2。第。第。第。第9 9 9 9届国际计量大会届国际计量大会届国际计量大会届国际计量大会（19481948194819

14、48）批准）批准）批准）批准 1.2国际单位制国际单位制1.2.1 SI1.2.1 SI基本单位的定义基本单位的定义基本单位的定义基本单位的定义开尔文：开尔文：开尔文：开尔文：水三相点热力学温度的水三相点热力学温度的水三相点热力学温度的水三相点热力学温度的1/273.161/273.16。第第第第1313届国际届国际届国际届国际计量大会（计量大会（计量大会（计量大会（19671967），决议），决议），决议），决议44摩尔：摩尔：摩尔：摩尔：是一系统的物质的量，该系统中所包含的基是一系统的物质的量，该系统中所包含的基是一系统的物质的量，该系统中所包含的基是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本

15、单元（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或本单元（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或本单元（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或本单元（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合）数与这些粒子的特定组合）数与这些粒子的特定组合）数与这些粒子的特定组合）数与0.012 kg0.012 kg碳碳碳碳-12-12的原子数的原子数的原子数的原子数目相等。目相等。目相等。目相等。第第第第1414届国际计量大会（届国际计量大会（届国际计量大会（届国际计量大会（19711971），决议），决议），决议），决议33坎德拉：坎德拉：坎德拉：坎德拉：是一光源在给定方向上的发光强度，该光源是一光源在给

16、定方向上的发光强度，该光源是一光源在给定方向上的发光强度，该光源是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为发出频率为发出频率为发出频率为5401012 Hz5401012 Hz的单色辐射，且在此方向上的单色辐射，且在此方向上的单色辐射，且在此方向上的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为（的辐射强度为（的辐射强度为（的辐射强度为（1/6831/683）W/srW/sr。第第第第1616届国际计量大会届国际计量大会届国际计量大会届国际计量大会（19791979），决议），决议），决议），决议33国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位n电荷量 库仑 0Cn电位（电压、电动势）伏特

17、Vn电容 法拉 Fn电阻 欧姆 n电导 西门子 Sn电感 亨利 Hn功率（辐射通量）瓦特 Wn磁通量 韦伯 Wbn磁通量密度磁感应强度 特斯拉 TH表表表表0-1 0-1 电磁学单位的部分电磁学单位的部分电磁学单位的部分电磁学单位的部分SISI导出单位导出单位导出单位导出单位国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位l国际单位制中具有专门名称的导出单位量u平面角 弧度 radu立体角 球面度 sru频率 赫兹 Hzu力（重力、压力）牛顿 Nu压强（应力）帕斯卡 Pau能量（功、热）焦耳 J国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位n摄氏温度 摄氏度 0Cn光通量 流明 lm

18、n光照度 勒克斯 lxn放射性活度 贝可勒尔 Bqn吸收剂量 戈瑞 Gyn剂量当量 希沃特 Sv1.3.电学单位新基准电学单位新基准及度量器及度量器n基准：能最精确地复现或保存单位的物理现象或实物叫基准。n实物基准：能最精确地复现或保存单位的实物叫实物基准（如国际千克原器，原子钟等）。n自然基准：能最精确地复现或保存单位的物理现象叫自然基准。1.3.电学单位新基准电学单位新基准及度量器及度量器 度量器度量器1、什么叫度量器？、什么叫度量器？在测量过程中实际使用的标准量，是测量单在测量过程中实际使用的标准量，是测量单位的复制体，称作位的复制体，称作度量器（即实物基准）度量器（即实物基准）。度量。

19、度量器可以是测量单位本身，也可以是测量单位的分器可以是测量单位本身，也可以是测量单位的分数倍或整数倍。数倍或整数倍。2、度量器分类：、度量器分类：根据度器在量值传递上的作用和精确度不同，根据度器在量值传递上的作用和精确度不同，分为分为基准器（基准器（自然基准或实物基准自然基准或实物基准）、标准器标准器和和工作量具工作量具三种，其中基准器是精度高的测量单位三种，其中基准器是精度高的测量单位复制体，一般由国际或国家计量部门拥有和管理，复制体，一般由国际或国家计量部门拥有和管理，而日常测量用的是工作量具而日常测量用的是工作量具。1.3.电学单位新基准及度量器及度量器1.3.2 “1.3.2 “伏特伏

20、特伏特伏特”和和和和“欧姆欧姆欧姆欧姆”电学单位新基准电学单位新基准电学单位新基准电学单位新基准 过去的电学基准是用标准电池组复现电过去的电学基准是用标准电池组复现电动势或电压的单位动势或电压的单位“伏特伏特”，标准电阻复现电，标准电阻复现电阻的单位阻的单位“欧姆欧姆”。年月日国际上正式启用电年月日国际上正式启用电年月日国际上正式启用电年月日国际上正式启用电学计量新基准。学计量新基准。学计量新基准。学计量新基准。约瑟夫森效应约瑟夫森效应约瑟夫森效应约瑟夫森效应（P-3/0-3-1P-3/0-3-1）和和和和冯冯冯冯 克里青效应克里青效应克里青效应克里青效应（P-3/0-3-1P-3/0-3-1

21、）（也称量子化）（也称量子化）（也称量子化）（也称量子化霍尔效应），复现霍尔效应），复现霍尔效应），复现霍尔效应），复现“伏特伏特伏特伏特”和和和和“欧姆欧姆欧姆欧姆”单位。它单位。它单位。它单位。它具有复现精确度高、稳定性好的优点具有复现精确度高、稳定性好的优点具有复现精确度高、稳定性好的优点具有复现精确度高、稳定性好的优点(0-3-1)两块弱连接的超导体在微波频率的照射下，就会出现阶梯式伏安特性，如图0-3-1所示。这种超导体的结构称为约瑟夫森结。在第n个阶梯处的电压与微波频率有如下关系:这个公式是复现和保存这个公式是复现和保存国家电压单位国家电压单位“伏特伏特”的理论的理论基础基础。通过

22、精心测量微波频率就可确定Vn的数值。1 1、约瑟夫森效应、约瑟夫森效应、约瑟夫森效应、约瑟夫森效应当通过元件的电流I固定时，会出现磁感应强度变化而霍尔电压不变的区域称为霍尔平台。RH是物理常数。一旦确定i，冯克里青效应就可用于复现、保存电阻单位欧姆。量子化霍尔电阻与平台序数i的关系如下:(0-3-3)式中，RH为冯克里青常数。(0-3-4)(0-3-2)霍尔电阻RH(i)，即(2)冯冯克里青效应克里青效应(量子化霍尔效应量子化霍尔效应)标准电池是性能极其稳定的化学电池。电动势在标准电池是性能极其稳定的化学电池。电动势在1.0186V左右。左右。按电解液的浓度划分为饱和式和不饱和式标准电池。按电

23、解液的浓度划分为饱和式和不饱和式标准电池。（3）、标准电池、标准电池(1)要根据标准电池的等级要根据标准电池的等级,在规定要求的温度下存放和使用在规定要求的温度下存放和使用。(3)标准电池严禁摇晃和振动标准电池严禁摇晃和振动,严禁倒置。严禁倒置。经运输后要放置足经运输后要放置足够时间后再使用。够时间后再使用。标准电池在使用时应注意下列事项。标准电池在使用时应注意下列事项。(2)标准电池不能过载标准电池不能过载,严禁用电压表或万用表去测量标准严禁用电压表或万用表去测量标准电池的电动势。电池的电动势。(4)检定证书和历年的检定数据是衡量一只标准电池好坏的检定证书和历年的检定数据是衡量一只标准电池好

24、坏的依据依据,应注意保存。应注意保存。通常标准电阻通常标准电阻是锰铜丝绕制的。是锰铜丝绕制的。标准电阻能够准确标准电阻能够准确复现欧姆量值。复现欧姆量值。（4）标准电阻标准电阻高电阻标准电阻有时制成三端钮形式。其中高电阻标准电阻有时制成三端钮形式。其中,一个端钮是一个端钮是屏蔽端钮屏蔽端钮,如图如图0-3-5所示。在使用时给屏蔽端一定的电位所示。在使用时给屏蔽端一定的电位,可可减小漏电的影响。减小漏电的影响。电阻上的电流不流电阻上的电流不流过电位端钮，减小了端钮接触电阻对标准电阻阻值得影响过电位端钮，减小了端钮接触电阻对标准电阻阻值得影响。阻值低于阻值低于10W W的电阻通常是四端钮结构的电阻

25、通常是四端钮结构。即分别有即分别有电流端电流端 钮和钮和电位端电位端钮。其接线钮。其接线如图如图0-3-4所示。所示。电阻器的四端钮结构电阻器的四端钮结构电阻器的四端钮结构电阻器的四端钮结构1.4 测量方式分类测量方式分类n直接测量直接测量直接测量直接测量：直接测量指的是被测量与度量器直接进行直接测量指的是被测量与度量器直接进行比较，或者采用事先刻好刻度数的仪器进行测比较，或者采用事先刻好刻度数的仪器进行测量，从而在测量过程中直接求出被测量的数值。量，从而在测量过程中直接求出被测量的数值。这种方式称为这种方式称为直接测量直接测量。n间接测量：间接测量：间接测量：间接测量：如被测量不便于直接测定

26、，或直接测量该如被测量不便于直接测定，或直接测量该被测量的仪器不够准确，那么就可以利用被测被测量的仪器不够准确，那么就可以利用被测量与某种中间量之间的函数关系，先测出中间量与某种中间量之间的函数关系，先测出中间量，然后通过计算公式，算出被测量的值，这量，然后通过计算公式，算出被测量的值，这种方式称为种方式称为间接测量间接测量。如测长、宽求面积；测。如测长、宽求面积；测电流电压求功率等。电流电压求功率等。1.4 测量方式分类测量方式分类n组合测量：组合测量：组合测量：组合测量：如果被测量有多个，虽然被测量（未知量）如果被测量有多个，虽然被测量（未知量）如果被测量有多个，虽然被测量（未知量）如果被

27、测量有多个，虽然被测量（未知量）与某种中间量存在一定函数关系，但由于函数式与某种中间量存在一定函数关系，但由于函数式与某种中间量存在一定函数关系，但由于函数式与某种中间量存在一定函数关系，但由于函数式有多个未知量，对中间量的一次测量是不可能求有多个未知量，对中间量的一次测量是不可能求有多个未知量，对中间量的一次测量是不可能求有多个未知量，对中间量的一次测量是不可能求得被测量的值。这时可以通过改变测量条件来获得被测量的值。这时可以通过改变测量条件来获得被测量的值。这时可以通过改变测量条件来获得被测量的值。这时可以通过改变测量条件来获得某些可测量的不同组合，然后测出这些组合的得某些可测量的不同组合

28、，然后测出这些组合的得某些可测量的不同组合，然后测出这些组合的得某些可测量的不同组合，然后测出这些组合的数值，解联立方程求出未知的被测量数值，解联立方程求出未知的被测量数值，解联立方程求出未知的被测量数值，解联立方程求出未知的被测量。n比较测量：比较测量：比较测量：比较测量：比较法是指被测量与已知的同类度量器在比较法是指被测量与已知的同类度量器在比较法是指被测量与已知的同类度量器在比较法是指被测量与已知的同类度量器在比较器上进行比较，从而求得被测量的一种方比较器上进行比较，从而求得被测量的一种方比较器上进行比较，从而求得被测量的一种方比较器上进行比较，从而求得被测量的一种方法。这种方法用于高准

29、确度的测量法。这种方法用于高准确度的测量法。这种方法用于高准确度的测量法。这种方法用于高准确度的测量 。1.5 测量误差测量误差n真值真值真值真值：在一定条件下，物理量符合其定义的真在一定条件下，物理量符合其定义的真在一定条件下，物理量符合其定义的真在一定条件下，物理量符合其定义的真实值，称为真值实值，称为真值实值，称为真值实值，称为真值。1.5.1 误差的基本知识误差的基本知识n约定真值约定真值约定真值约定真值：真值无法得到，通常只能在一定真值无法得到，通常只能在一定真值无法得到，通常只能在一定真值无法得到，通常只能在一定条件下得到与真值最接近的可使用的值，称为条件下得到与真值最接近的可使用

30、的值，称为条件下得到与真值最接近的可使用的值，称为条件下得到与真值最接近的可使用的值，称为约定真值。约定真值。约定真值。约定真值。n误差误差误差误差：是测量值与（约定）真值相差的程度。是测量值与（约定）真值相差的程度。是测量值与（约定）真值相差的程度。是测量值与（约定）真值相差的程度。n误差公理误差公理误差公理误差公理：测量的过程必然存在着误差，误差自测量的过程必然存在着误差，误差自测量的过程必然存在着误差，误差自测量的过程必然存在着误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。始至终存在于一切科学实验

31、和测量的过程之中。因此研究误差规律，并尽量减小误差是测量的任因此研究误差规律，并尽量减小误差是测量的任因此研究误差规律，并尽量减小误差是测量的任因此研究误差规律，并尽量减小误差是测量的任务之一。务之一。务之一。务之一。1.5 1.5 测量测量误差误差关于关于约定真值约定真值n另一种方法是在相同条件下多次重复测量的另一种方法是在相同条件下多次重复测量的另一种方法是在相同条件下多次重复测量的另一种方法是在相同条件下多次重复测量的算术平均值来代表真值。算术平均值来代表真值。算术平均值来代表真值。算术平均值来代表真值。n一种方法是采用相应的高一级精度的计量器一种方法是采用相应的高一级精度的计量器一种方

32、法是采用相应的高一级精度的计量器一种方法是采用相应的高一级精度的计量器具所复现的被测量值来代表真值，具所复现的被测量值来代表真值，具所复现的被测量值来代表真值，具所复现的被测量值来代表真值，n另外在产品检测中，某项被测量的设计指标，另外在产品检测中，某项被测量的设计指标，另外在产品检测中，某项被测量的设计指标，另外在产品检测中，某项被测量的设计指标，既标称值视作已知真值，而测量值与标称值之既标称值视作已知真值，而测量值与标称值之既标称值视作已知真值，而测量值与标称值之既标称值视作已知真值，而测量值与标称值之差，就是产品制作误差（注意：这里的测量值差，就是产品制作误差（注意：这里的测量值差，就是

33、产品制作误差（注意：这里的测量值差，就是产品制作误差（注意：这里的测量值与其算术平均值之差才是测量误差）。与其算术平均值之差才是测量误差）。与其算术平均值之差才是测量误差）。与其算术平均值之差才是测量误差）。实际上，真值是难于得到的，实际中，人实际上，真值是难于得到的，实际中，人实际上，真值是难于得到的，实际中，人实际上，真值是难于得到的，实际中，人们通常用两种方法来近似确定真值，并称之为们通常用两种方法来近似确定真值，并称之为们通常用两种方法来近似确定真值，并称之为们通常用两种方法来近似确定真值，并称之为约定真值约定真值约定真值约定真值。1.5 测量误差误差 误差的产生原因误差的产生原因误差

34、的产生原因误差的产生原因n实验方法所限；方法不同结果不一样。如抽样实验方法所限；方法不同结果不一样。如抽样实验方法所限；方法不同结果不一样。如抽样实验方法所限；方法不同结果不一样。如抽样调查中的代表性误差（抽样平均误差）。调查中的代表性误差（抽样平均误差）。调查中的代表性误差（抽样平均误差）。调查中的代表性误差（抽样平均误差）。n仪器本身；因为任何仪器都有一定的灵敏度和仪器本身；因为任何仪器都有一定的灵敏度和仪器本身；因为任何仪器都有一定的灵敏度和仪器本身；因为任何仪器都有一定的灵敏度和精确度。精确度。精确度。精确度。n环境的变更；如温度，纬度，湿度，电磁场的环境的变更；如温度，纬度，湿度，电

35、磁场的环境的变更；如温度，纬度，湿度，电磁场的环境的变更；如温度，纬度，湿度，电磁场的变化。变化。变化。变化。n操作人员的素质。每个人生理条件的不同，受操作人员的素质。每个人生理条件的不同，受操作人员的素质。每个人生理条件的不同，受操作人员的素质。每个人生理条件的不同，受教育，训练的程度不同。教育，训练的程度不同。教育，训练的程度不同。教育，训练的程度不同。n值得强调的是，误差不是错误，测量结果包含值得强调的是，误差不是错误，测量结果包含值得强调的是，误差不是错误，测量结果包含值得强调的是，误差不是错误，测量结果包含了误差范围恰恰是测量结果正确和科学的表达。了误差范围恰恰是测量结果正确和科学的

36、表达。了误差范围恰恰是测量结果正确和科学的表达。了误差范围恰恰是测量结果正确和科学的表达。测量结果数值要用有效数字来表示。测量结果数值要用有效数字来表示。测量结果数值要用有效数字来表示。测量结果数值要用有效数字来表示。1.5 测量误差 误差的表示方法误差的表示方法n绝对误差绝对误差n相对误差相对误差n最大引用误差最大引用误差 nmn引用误差引用误差n 1.5 1.5 测量测量误差误差n绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差：测量值测量值测量值测量值A Ax x与被测量真值与被测量真值与被测量真值与被测量真值A A0 0之差之差之差之差 n相对误差：相对误差：绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差 与真值与

37、真值与真值与真值A A0 0之比之比之比之比，并用百分数表并用百分数表并用百分数表并用百分数表示。（用来反映测量结果）示。（用来反映测量结果）示。（用来反映测量结果）示。（用来反映测量结果）(0-4-1)(0-4-2)因为因为因为因为A A0 0难以测得，有时用难以测得，有时用难以测得，有时用难以测得，有时用A Ax x代替代替代替代替A A0 0，则，则，则，则(0-4-3)由此可见，前者的相对误差小些，测量的准确度要高些。由此可见，前者的相对误差小些，测量的准确度要高些。所以，一般都用它来表示误差。所以，一般都用它来表示误差。例题：用两个伏特表测量两个电压，一个电压的测量例题：用两个伏特表

38、测量两个电压，一个电压的测量值为值为150伏，绝对误差为伏，绝对误差为1.5伏；另一个的测量值为伏；另一个的测量值为10伏，伏，绝对误差为绝对误差为0.5伏。伏。从绝对误差角度来看，前者比后者大，但从相对误差来看呢？从绝对误差角度来看，前者比后者大，但从相对误差来看呢？(0-4-4)=(0-4-5)例题例题前者为：前者为：后者为：后者为：式中式中式中式中,n n为仪表的引用误差；为仪表的引用误差；为仪表的引用误差；为仪表的引用误差；为仪表的为仪表的为仪表的为仪表的绝对绝对绝对绝对误差；误差；误差；误差；A Amm为仪表的量限。为仪表的量限。为仪表的量限。为仪表的量限。(0-4-6)通常用引用误

39、差来衡量仪表的准确度。通常用引用误差来衡量仪表的准确度。通常用引用误差来衡量仪表的准确度。通常用引用误差来衡量仪表的准确度。1.5 1.5 测量测量误差误差n引用误差：引用误差：仪表某一刻度点读数的绝对误差仪表某一刻度点读数的绝对误差仪表某一刻度点读数的绝对误差仪表某一刻度点读数的绝对误差 比比比比上仪表量程上限上仪表量程上限上仪表量程上限上仪表量程上限A Amm ，并用百分数表示并用百分数表示并用百分数表示并用百分数表示。1.5 1.5 测量测量误差误差n最大引用误差：最大引用误差：注意：注意：注意：注意：mm可以是正的，也可以是负的。可以是正的，也可以是负的。可以是正的，也可以是负的。可以

40、是正的，也可以是负的。仪表在整个量程范围内的最大绝对误差仪表在整个量程范围内的最大绝对误差仪表在整个量程范围内的最大绝对误差仪表在整个量程范围内的最大绝对误差 mm比仪表量比仪表量比仪表量比仪表量程上限程上限程上限程上限A Amm ，并用百分数表示，称为最大引用误差（用来并用百分数表示，称为最大引用误差（用来并用百分数表示，称为最大引用误差（用来并用百分数表示，称为最大引用误差（用来反映仪表质量）。反映仪表质量）。反映仪表质量）。反映仪表质量）。（0 04 47 7）1.6 仪表的准确度仪表的准确度l仪表的误差：仪表的误差：仪表指示值与被测量真值仪表指示值与被测量真值 之间相差程度之间相差程度

41、l仪表误差的分类仪表误差的分类 （2）附加误差：在规定条件之外，所）附加误差：在规定条件之外，所产生的误差；产生的误差；（1）基本误差：在规定条件下，仪表）基本误差：在规定条件下，仪表本身所产生的误差；本身所产生的误差；1.6 仪表的准确度仪表的准确度准确度等级准确度等级准确度等级准确度等级 a a0.10.10.20.20.50.51.01.01.51.52.52.55.05.0基本误差基本误差基本误差基本误差 (%)(%)0.10.1 0.20.20.50.5 1.01.0 1.51.5 2.52.5 5.05.0n仪表的准确度：仪表的准确度：n nGB776-76GB776-76电测量指

42、示仪表通用技术条件电测量指示仪表通用技术条件电测量指示仪表通用技术条件电测量指示仪表通用技术条件给仪表规给仪表规给仪表规给仪表规定了定了定了定了7 7个等级准确度。个等级准确度。个等级准确度。个等级准确度。（048）表示仪表指示值与被测量真值之间接近的程度。表示仪表指示值与被测量真值之间接近的程度。表示仪表指示值与被测量真值之间接近的程度。表示仪表指示值与被测量真值之间接近的程度。国家标准规定，仪表的准确度等级用最大引用误差的国家标准规定，仪表的准确度等级用最大引用误差的绝对值来确定绝对值来确定。即：即：1.6 仪表的准确度仪表的准确度（1）最大可能的绝对误差：最大可能的绝对误差：最大可能的绝

43、对误差：最大可能的绝对误差：mma%Aa%Am m (0-4-9)(0-4-9)（2）最大可能的相对误差：最大可能的相对误差：最大可能的相对误差：最大可能的相对误差：（0-4-10）仪表准确度与测量误差估算：仪表准确度与测量误差估算：仪表准确度与测量误差估算：仪表准确度与测量误差估算：例例0-4-1 用量限为用量限为10安，准确度为安，准确度为0.5级的电流表去测量级的电流表去测量10安和安和5安的电流，求测量的最大相对误差。安的电流，求测量的最大相对误差。解：解：（1）测量）测量10安电流时所产生的最大可能的绝对误差安电流时所产生的最大可能的绝对误差:测量测量10安电流时所产生的最大可能相对

44、误差：安电流时所产生的最大可能相对误差：误差估算例题误差估算例题由由由由A得得得得（2）测量测量5安时：安时：用同一只表测量不同的数值，相对误差却不样，用同一只表测量不同的数值，相对误差却不样，为什么？为什么？例题例题分析分析 此例说明，如果量程选择恰当，用此例说明，如果量程选择恰当，用此例说明，如果量程选择恰当，用此例说明，如果量程选择恰当，用.级级级级仪表比用仪表比用仪表比用仪表比用.级仪表测量误差还小。因此，在级仪表测量误差还小。因此，在级仪表测量误差还小。因此，在级仪表测量误差还小。因此，在选用仪表时，应根据被测量的大小，兼顾仪表的选用仪表时，应根据被测量的大小，兼顾仪表的选用仪表时，

45、应根据被测量的大小，兼顾仪表的选用仪表时，应根据被测量的大小，兼顾仪表的等级和量程或测量上限，合理地选择仪表。等级和量程或测量上限，合理地选择仪表。等级和量程或测量上限，合理地选择仪表。等级和量程或测量上限，合理地选择仪表。为充分利用仪表的准确度，被测量的值应为充分利用仪表的准确度，被测量的值应在仪表量程上限的在仪表量程上限的%-9%-9%为好。为好。补充例题补充例题 例例例例1.11.1：用以电压表测量某电压，其读数为用以电压表测量某电压，其读数为用以电压表测量某电压，其读数为用以电压表测量某电压，其读数为201V201V，而标，而标，而标，而标准表的读数（认为是真值）为准表的读数（认为是真

46、值）为准表的读数（认为是真值）为准表的读数（认为是真值）为200V200V，求绝对误差。，求绝对误差。，求绝对误差。，求绝对误差。解：解：解：解：=A=Ax x-A-A0 0=201-200=1(=201-200=1(V V)例例例例1.21.2 ：用一用一用一用一 电压表测电压表测电压表测电压表测200V200V电压，绝对误差为电压，绝对误差为电压，绝对误差为电压，绝对误差为+1V+1V，用，用，用，用另一电压表测另一电压表测另一电压表测另一电压表测20V20V电压，绝对误差为电压，绝对误差为电压，绝对误差为电压，绝对误差为+0.5V+0.5V，求相对误差？，求相对误差？，求相对误差？，求相

47、对误差？解解解解：补充例题补充例题例例例例1.41.4：检定：检定：检定：检定.级、上限为的电压表，发现级、上限为的电压表，发现级、上限为的电压表，发现级、上限为的电压表，发现分度点的误差为，并且较其它各分度点的误差分度点的误差为，并且较其它各分度点的误差分度点的误差为，并且较其它各分度点的误差分度点的误差为，并且较其它各分度点的误差为大，该表是否合格？为大，该表是否合格？为大，该表是否合格？为大，该表是否合格？解：该表的最大引用误差为解：该表的最大引用误差为解：该表的最大引用误差为解：该表的最大引用误差为 ，因此该电压表合格。，因此该电压表合格。，因此该电压表合格。，因此该电压表合格。例例例

48、例1.51.5：某待测电压约为，现有：某待测电压约为，现有：某待测电压约为，现有：某待测电压约为，现有.级级级级300300和和和和.级两个电压表，问用哪一个电压级两个电压表，问用哪一个电压级两个电压表，问用哪一个电压级两个电压表，问用哪一个电压表测量较好？表测量较好？表测量较好？表测量较好？分析分析n上例中前者的绝对误差大于后者，但误上例中前者的绝对误差大于后者，但误差对测量结果的影响，后者却大于前者。差对测量结果的影响，后者却大于前者。n因此衡量对测量结果的影响，要用相对因此衡量对测量结果的影响，要用相对误差误差。分析分析 通常仪表的绝对误差在仪表标尺的全通常仪表的绝对误差在仪表标尺的全长

49、上基本保持恒定，因而相对误差会随着长上基本保持恒定，因而相对误差会随着被测量的减小逐渐增大，所以相对误差的被测量的减小逐渐增大，所以相对误差的数值并不能说明仪器的优劣，只能说明测数值并不能说明仪器的优劣，只能说明测量结果的准确程度。量结果的准确程度。引用误差引用误差 则由于式中的分子、分母都则由于式中的分子、分母都由仪表本身性能所决定，不随被测量变化，由仪表本身性能所决定，不随被测量变化，所以用其来表示仪表的准确程度。所以用其来表示仪表的准确程度。补充：电工仪表与电气测量常用名词术语补充：电工仪表与电气测量常用名词术语补充：电工仪表与电气测量常用名词术语补充：电工仪表与电气测量常用名词术语课后

50、复习题课后复习题1.什么叫测量？什么叫测量？什么叫电气测量？什么叫电气测量？2.电气测量的对象是什么？电气测量的对象是什么？3.电气测量通常划分为哪三个阶段？电气测量通常划分为哪三个阶段？4.什么叫测量的单位？什么叫测量的单位？5.物理量的单位分为哪两种？物理量的单位分为哪两种？6.什么叫度量器？她分为哪三个等级？什么叫度量器？她分为哪三个等级？7.什么叫真值、约定真值和误差？什么叫真值、约定真值和误差？8.误差有几种表达形式？误差有几种表达形式？9.测量通常分为那三种方式？测量通常分为那三种方式？10.仪表的准确度等级用什么来确定？仪表的准确度等级用什么来确定？11.最大可能的绝对误差和相对