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1、现代测试技术及应用现代测试技术及应用-电子测量原电子测量原理理电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页序序:u现代测试技术及应用现代测试技术及应用现代测试技术及应用现代测试技术及应用课程是信息工程专业的课程是信息工程专业的课程是信息工程专业的课程是信息工程专业的主干课程和工科其它专业的技术基础课程,具有主干课程和工科其它专业的技术基础课程,具有主干课程和工科其它专业的技术基础课程,具有主干课程和工科其它专业的技术基础课程,具有较强的工程性及应用性,它综合了电子技术、计较强的工程性及应用性,它综合了电子技术、计较强的工程性及应用性,它综合了电子技术、计较强的工程性及应用性,它综合了
2、电子技术、计算机、信号处理、通信、控制等前沿技术。其目算机、信号处理、通信、控制等前沿技术。其目算机、信号处理、通信、控制等前沿技术。其目算机、信号处理、通信、控制等前沿技术。其目标是培养学生掌握现代测试技术理论及应用实践,标是培养学生掌握现代测试技术理论及应用实践,标是培养学生掌握现代测试技术理论及应用实践,标是培养学生掌握现代测试技术理论及应用实践,强调培养学生综合运用交叉学科的知识,来分析强调培养学生综合运用交叉学科的知识,来分析强调培养学生综合运用交叉学科的知识,来分析强调培养学生综合运用交叉学科的知识,来分析和解决实际工程中测试问题的能力。和解决实际工程中测试问题的能力。和解决实际工
3、程中测试问题的能力。和解决实际工程中测试问题的能力。u本课程重点突出电子测量(试)的基本理论和测本课程重点突出电子测量(试)的基本理论和测本课程重点突出电子测量(试)的基本理论和测本课程重点突出电子测量(试)的基本理论和测试方法,同时也反映国内外最新技术。难点是误试方法,同时也反映国内外最新技术。难点是误试方法,同时也反映国内外最新技术。难点是误试方法,同时也反映国内外最新技术。难点是误差理论、信号频谱分析、测试系统集成。差理论、信号频谱分析、测试系统集成。差理论、信号频谱分析、测试系统集成。差理论、信号频谱分析、测试系统集成。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页需要前修课程
4、知识点:需要前修课程知识点:需要前修课程知识点:需要前修课程知识点:模拟、数字电子技术、模拟、数字电子技术、模拟、数字电子技术、模拟、数字电子技术、信号与系统、数字信号处理信号与系统、数字信号处理信号与系统、数字信号处理信号与系统、数字信号处理(DSPDSP)、接口及总线技术、)、接口及总线技术、)、接口及总线技术、)、接口及总线技术、EDAEDA技术等。如技术等。如技术等。如技术等。如信息信息处理中的波形测试,通信系统性能及参数的处理中的波形测试,通信系统性能及参数的测试(测试(数字数字数字数字/移动通信移动通信移动通信移动通信中中高速误码率测试)。高速误码率测试)。高速误码率测试)。高速误
5、码率测试)。u现代测试技术及应用现代测试技术及应用现代测试技术及应用现代测试技术及应用作为校级精品课程,在课作为校级精品课程,在课作为校级精品课程,在课作为校级精品课程,在课程体系、教学内容、实践性教学方面经历了几次程体系、教学内容、实践性教学方面经历了几次程体系、教学内容、实践性教学方面经历了几次程体系、教学内容、实践性教学方面经历了几次重大改革、使它们更趋完善合理。加强基础、拓重大改革、使它们更趋完善合理。加强基础、拓重大改革、使它们更趋完善合理。加强基础、拓重大改革、使它们更趋完善合理。加强基础、拓宽知识面,构建合理知识体系,优化课程结构。宽知识面,构建合理知识体系,优化课程结构。宽知识
6、面,构建合理知识体系,优化课程结构。宽知识面,构建合理知识体系,优化课程结构。对课程内容对课程内容对课程内容对课程内容“电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理”为基础,体系结构为基础,体系结构为基础,体系结构为基础,体系结构以测量方法为线索,以误差分析来提升,以实际以测量方法为线索,以误差分析来提升,以实际以测量方法为线索,以误差分析来提升,以实际以测量方法为线索,以误差分析来提升,以实际应用为归宿。分以下六部分,如下图所示。应用为归宿。分以下六部分,如下图所示。应用为归宿。分以下六部分,如下图所示。应用为归宿。分以下六部分,如下图所示。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原
7、理第4页课程体系结构课程体系结构u本章阐述了测量学科的丰富内涵。本章阐述了测量学科的丰富内涵。本章阐述了测量学科的丰富内涵。本章阐述了测量学科的丰富内涵。u介绍测量、计量的基本概念,即它们的意义、内介绍测量、计量的基本概念,即它们的意义、内介绍测量、计量的基本概念,即它们的意义、内介绍测量、计量的基本概念,即它们的意义、内容、特点及应用。容、特点及应用。容、特点及应用。容、特点及应用。u讨论测量原理、测量方法和测量系统中的共性问讨论测量原理、测量方法和测量系统中的共性问讨论测量原理、测量方法和测量系统中的共性问讨论测量原理、测量方法和测量系统中的共性问题。题。题。题。u分别从信息获取的广义概念
8、和量值比较的狭义概分别从信息获取的广义概念和量值比较的狭义概分别从信息获取的广义概念和量值比较的狭义概分别从信息获取的广义概念和量值比较的狭义概念上,阐述测量的基本原理;念上,阐述测量的基本原理;念上,阐述测量的基本原理;念上,阐述测量的基本原理;u从实现测量原理的变换、比较、处理和显示等环从实现测量原理的变换、比较、处理和显示等环从实现测量原理的变换、比较、处理和显示等环从实现测量原理的变换、比较、处理和显示等环节中,阐述电子测量的基本技术节中,阐述电子测量的基本技术节中,阐述电子测量的基本技术节中,阐述电子测量的基本技术。第第1 1章章 测量的基本原理测量的基本原理 1.1 1.1 测量的
9、基本概念测量的基本概念u1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 测量的意义测量的意义测量的意义测量的意义 日常生活中处处离不开测量日常生活中处处离不开测量日常生活中处处离不开测量日常生活中处处离不开测量科学的进步和发展离不开测量,科学的进步和发展离不开测量,科学的进步和发展离不开测量,科学的进步和发展离不开测量,离开测量就不会有真正的科学。离开测量就不会有真正的科学。离开测量就不会有真正的科学。离开测量就不会有真正的科学。没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学,没有显微天文学,没有显微镜就没有细胞学,镜就没有细胞学,没有指南针就没有没有指南针就没有航海事业航海事业 1.1.1 1.1.
10、1 测量的意义测量的意义(续)(续)(续)(续)生产发展及生产发展及生产发展及生产发展及现代化的工业现代化的工业现代化的工业现代化的工业生产中,处处离不开测量生产中,处处离不开测量生产中,处处离不开测量生产中,处处离不开测量.例如,一个大型钢铁厂需要例如,一个大型钢铁厂需要例如,一个大型钢铁厂需要例如,一个大型钢铁厂需要约约约约2 2 2 2万个测量点万个测量点万个测量点万个测量点在高新技术和国防现代化在高新技术和国防现代化在高新技术和国防现代化在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量建设中则更是离不开测量建设中则更是离不开测量建设中则更是离不开测量例如,例如,例如,例如,每种新设计的飞机
11、,需要测每种新设计的飞机,需要测每种新设计的飞机,需要测每种新设计的飞机,需要测试飞机高速飞行中受气流试飞机高速飞行中受气流试飞机高速飞行中受气流试飞机高速飞行中受气流冲击作用下的性能,通过冲击作用下的性能,通过冲击作用下的性能,通过冲击作用下的性能,通过风洞试验测定机身、机翼风洞试验测定机身、机翼风洞试验测定机身、机翼风洞试验测定机身、机翼的受力和振动分布情况,的受力和振动分布情况,的受力和振动分布情况,的受力和振动分布情况,以验证和改进设计。以验证和改进设计。以验证和改进设计。以验证和改进设计。1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义 uu1.1.1.1.狭义测量的定义狭义测量的定义狭
12、义测量的定义狭义测量的定义测量是为了测量是为了测量是为了测量是为了确定被测对象的量值确定被测对象的量值确定被测对象的量值确定被测对象的量值而进行的实验过程。而进行的实验过程。而进行的实验过程。而进行的实验过程。在在在在测测测测量量量量过过过过程程程程中中中中,人人人人们们们们借借借借助助助助专专专专门门门门的的的的设设设设备备备备,把把把把被被被被测测测测对对对对象象象象直直直直接接接接或或或或间间间间接接接接地地地地与与与与同同同同类类类类已已已已知知知知单单单单位位位位进进进进行行行行比比比比较较较较,取取取取得得得得用用用用数数数数值值值值和和和和单单单单位位位位共共共共同同同同表表表表
13、示示示示的的的的测测测测量量量量结结结结果。果。果。果。测量结果测量数值测量结果测量数值.测量单位,测量单位,即:即:1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义(续)(续)(续)(续)被测物体的重量等于标被测物体的重量等于标准砝码的重量准砝码的重量被被测测物物体体的的重重量量从从度度盘盘上上读读数数,因因为为,弹弹簧簧秤秤度度盘盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。1.1.2 1.1.2 测量的定义测量的定义(续)(续)(续)(续)u2.2.2.2.广义测量的定义:广义测量的定义:广义测量的定义:广义测量的定义:u测量是指为了获得对被测对象信息而进行的
14、实验测量是指为了获得对被测对象信息而进行的实验测量是指为了获得对被测对象信息而进行的实验测量是指为了获得对被测对象信息而进行的实验过程。过程。过程。过程。广义地讲,测量不仅对被测的物理量进行定量的测量,广义地讲,测量不仅对被测的物理量进行定量的测量,广义地讲,测量不仅对被测的物理量进行定量的测量,广义地讲,测量不仅对被测的物理量进行定量的测量,而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。量。量。量。例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地例如故障
15、诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。震源测定、卫星定位等。震源测定、卫星定位等。震源测定、卫星定位等。而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息,还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对息,还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对息,还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对息,还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、
16、空间分布、拓朴结构等。象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素u1.1.测量的基本要素测量的基本要素被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境测量环境测量环境测量环境 图1-2 原理框图1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素(续)(续)(续)(续)1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素(续)(续)(续)(续)u2.2.2.2
17、.被测对象被测对象被测对象被测对象信息信息信息信息广广广广义义义义的的的的测测测测量量量量是是是是信信信信息息息息的的的的获获获获取取取取,信信信信息息息息反反反反映映映映了了了了事事事事物物物物的的的的运运运运动动动动的的的的状状状状态态态态及及及及其其其其变变变变化化化化方方方方式式式式。信信信信息息息息又又又又可可可可分分分分为为为为自自自自然然然然信信信信息息息息和和和和社会信息两大类。社会信息两大类。社会信息两大类。社会信息两大类。u3.3.3.3.测量仪器系统测量仪器系统测量仪器系统测量仪器系统量具和仪器量具和仪器量具和仪器量具和仪器 4.4.4.4.测量的主体测量的主体测量的主体
18、测量的主体测量人员测量人员测量人员测量人员 5.5.5.5.测试技术测试技术测试技术测试技术测量中所采用的原理、方法和技术措施,总称为测测量中所采用的原理、方法和技术措施,总称为测测量中所采用的原理、方法和技术措施,总称为测测量中所采用的原理、方法和技术措施,总称为测试技术。试技术。试技术。试技术。1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素(续)(续)(续)(续)u6.6.6.6.测量环境测量环境测量环境测量环境uu测量环境是指测量环境是指测量环境是指测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间测量过程中人员、对象和仪器系统所处空间测量过程
19、中人员、对象和仪器系统所处空间的一切物理和化学条件的总和。的一切物理和化学条件的总和。的一切物理和化学条件的总和。的一切物理和化学条件的总和。uu测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气测量环境包括温度、湿度、力场、电磁场、辐射、化学气雾和粉尘,霉菌以及有关电磁量(工作电压、源阻抗、负雾和粉尘,霉菌以及有关电磁量(工作电压、源阻抗、负雾和粉尘,霉菌以及有关电磁量(工作电压、源阻抗、负雾和粉尘,霉菌以及有关电磁量(工作电压、源阻抗、负载阻抗、地磁场、雷电等)的数值、范围及其变化。载阻抗、
20、地磁场、雷电等)的数值、范围及其变化。载阻抗、地磁场、雷电等)的数值、范围及其变化。载阻抗、地磁场、雷电等)的数值、范围及其变化。1.1.3 1.1.3 测量的基本要素测量的基本要素(续)(续)(续)(续)u环境对测量的影响环境对测量的影响uA.A.环境对被测对象的影响环境对被测对象的影响.uB.B.环境对仪器系统的影响环境对仪器系统的影响.uC.C.环境对测量人员的影响:环境对测量人员的影响:u高高温温、严严寒寒、潮潮湿湿、闷闷气气、嘈嘈杂杂、照照明明不不适适当当等等不不良良工工作作环环境境,会会对对测测量量人人员员的的身身心心产产生生不不良良影影响响,从从而而引引起起不不同同程程度度的的人
21、人身身误误差差乃至差错。乃至差错。1 12 2 计量的基本概念计量的基本概念u1.2.1 1.2.1 1.2.1 1.2.1 计量的定义和意义计量的定义和意义计量的定义和意义计量的定义和意义为为为为使使使使在在在在不不不不同同同同的的的的地地地地方方方方,用用用用不不不不同同同同的的的的手手手手段段段段测测测测量量量量同同同同一一一一量量量量时时时时,所所所所得得得得的的的的结结结结果果果果一一一一致致致致,就就就就要要要要求求求求统统统统一一一一的的的的单单单单位位位位、基基基基准准准准、标标标标准和测量器具准和测量器具准和测量器具准和测量器具。u1.1.1.1.计量的定义计量的定义计量的定
22、义计量的定义计计计计量量量量是是是是一一一一种种种种特特特特殊殊殊殊形形形形式式式式的的的的测测测测量量量量,它它它它把把把把被被被被测测测测量量量量与与与与国国国国家家家家计计计计量量量量部部部部门门门门作作作作为为为为基基基基准准准准或或或或标标标标准准准准的的的的同同同同类类类类单单单单位位位位量量量量进进进进行行行行比比比比较较较较,以以以以确确确确定定定定合合合合格格格格与与与与否否否否,并并并并给给给给出出出出具具具具有有有有法法法法律律律律效效效效力力力力的的的的检检检检定定定定证书证书证书证书。计计计计量量量量是是是是利利利利用用用用技技技技术术术术和和和和法法法法制制制制手手
23、手手段段段段实实实实现现现现单单单单位位位位统统统统一一一一和和和和量量量量值值值值准确可靠的测量。准确可靠的测量。准确可靠的测量。准确可靠的测量。u计量的三个主要特征是计量的三个主要特征是计量的三个主要特征是计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性统一性、准确性和法制性统一性、准确性和法制性统一性、准确性和法制性。1.2.1 1.2.1 计量的定义和意义计量的定义和意义(续)(续)(续)(续)u2.2.2.2.计量与测量的关系计量与测量的关系计量与测量的关系计量与测量的关系测量发展的客观需要才出现测量发展的客观需要才出现了计量。了计量。测量是计量应用的重要途径。测量是计量应用的重要途径。没
24、有测量,计量将失去价值没有测量,计量将失去价值为了保证测量结果的准确性,为了保证测量结果的准确性,必须定期对仪器进行检定和必须定期对仪器进行检定和校准,这个过程就是计量。校准,这个过程就是计量。u计量的任务是确定测计量的任务是确定测量结果的可靠性。量结果的可靠性。u计量是测量的基础和计量是测量的基础和依据。依据。u没有计量,也谈不上没有计量,也谈不上测量。测量。122 单位和单位制单位和单位制uu根据定义而令系数为根据定义而令系数为根据定义而令系数为根据定义而令系数为1 1 1 1的量称为单位。的量称为单位。的量称为单位。的量称为单位。uu单位是表征测量结果的重要组成部分,单位是表征测量结果的
25、重要组成部分,单位是表征测量结果的重要组成部分,单位是表征测量结果的重要组成部分,又是对两个同类量值进行比较的基础。又是对两个同类量值进行比较的基础。又是对两个同类量值进行比较的基础。又是对两个同类量值进行比较的基础。英呎feetfeet电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第19页122 单位和单位制单位和单位制(续)(续)(续)(续)u1960196019601960年年年年第第第第十十十十一一一一届届届届国国国国际际际际计计计计量量量量大大大大会会会会上上上上正正正正式式式式通通通通过过过过国国国国际际际际单位制单位制单位制单位制SISISISI。u19841984198419
26、84年年年年2 2 2 2月月月月国国国国务务务务院院院院颁颁颁颁布布布布了了了了中中中中华华华华人人人人民民民民共共共共和和和和国国国国法法法法定定定定计计计计量量量量单单单单位位位位,决决决决定定定定我我我我国国国国法法法法定定定定计计计计量量量量单单单单位位位位以以以以国国国国际际际际单单单单位制为基础。位制为基础。位制为基础。位制为基础。uSISISISI有有有有7 7 7 7个基本单位个基本单位个基本单位个基本单位电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第20页122 单位和单位制单位和单位制(续)(续)(续)(续)u国际单位制(国际单位制(国际单位制(国际单位制(SISIS
27、ISI)的组成的组成的组成的组成国际单位制基本单位国际单位制基本单位国际单位制基本单位国际单位制基本单位 1 13 3 测量误差的基本概念测量误差的基本概念1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 测量误差的定义测量误差的定义测量误差的定义测量误差的定义u测量的目的测量的目的测量的目的测量的目的:获得被测量的真值。获得被测量的真值。获得被测量的真值。获得被测量的真值。u真值真值真值真值:在一定的时间和空间环境条件下,被测量在一定的时间和空间环境条件下,被测量在一定的时间和空间环境条件下,被测量在一定的时间和空间环境条件下,被测量本身所具有的真实数值。本身所具有的真实数值。本身所具有的真实
28、数值。本身所具有的真实数值。u测量误差测量误差测量误差测量误差 :u所有测量结果都带有误差所有测量结果都带有误差所有测量结果都带有误差所有测量结果都带有误差 。1.3.2 1.3.2 测量误差的来源测量误差的来源 uu(1 1 1 1)仪仪仪仪器器器器误误误误差差差差:由由由由于于于于测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器及及及及其其其其附附附附件件件件的的的的设设设设计计计计、制制制制造造造造、检检检检定定定定等等等等不不不不完完完完善善善善,以以以以及及及及仪仪仪仪器器器器使使使使用用用用过过过过程程程程中中中中老老老老化化化化、磨磨磨磨损损损损、疲疲疲疲劳劳劳劳等等等等因素而使仪器带有的误差。
29、因素而使仪器带有的误差。因素而使仪器带有的误差。因素而使仪器带有的误差。uu(2 2 2 2)影影影影响响响响误误误误差差差差:由由由由于于于于各各各各种种种种环环环环境境境境因因因因素素素素(温温温温度度度度、湿湿湿湿度度度度、振振振振动动动动、电电电电源源源源电电电电压压压压、电电电电磁磁磁磁场场场场等等等等)与与与与测测测测量量量量要要要要求求求求的的的的条条条条件件件件不不不不一一一一致致致致而而而而引引引引起起起起的的的的误差。误差。误差。误差。uu(3 3 3 3)理理理理论论论论误误误误差差差差和和和和方方方方法法法法误误误误差差差差:由由由由于于于于测测测测量量量量原原原原理理
30、理理、近近近近似似似似公公公公式式式式、测量方法不合理而造成的误差。测量方法不合理而造成的误差。测量方法不合理而造成的误差。测量方法不合理而造成的误差。uu(4 4 4 4)人人人人身身身身误误误误差差差差:由由由由于于于于测测测测量量量量人人人人员员员员感感感感官官官官的的的的分分分分辨辨辨辨能能能能力力力力、反反反反应应应应速速速速度度度度、视视视视觉觉觉觉疲疲疲疲劳劳劳劳、固固固固有有有有习习习习惯惯惯惯、缺缺缺缺乏乏乏乏责责责责任任任任心心心心等等等等原原原原因因因因,而而而而在在在在测测测测量量量量中中中中使使使使用用用用操操操操作作作作不不不不当当当当、现现现现象象象象判判判判断断
31、断断出出出出错错错错或或或或数数数数据据据据读读读读取取取取疏疏疏疏失失失失等等等等而而而而引引引引起起起起的误差。的误差。的误差。的误差。uu(5 5 5 5)测测测测量量量量对对对对象象象象变变变变化化化化误误误误差差差差:测测测测量量量量过过过过程程程程中中中中由由由由于于于于测测测测量量量量对对对对象象象象变变变变化化化化而使得测量值不准确,如引起动态误差等。而使得测量值不准确,如引起动态误差等。而使得测量值不准确,如引起动态误差等。而使得测量值不准确,如引起动态误差等。1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法 测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。测量误差有绝
32、对误差和相对误差两种表示方法。测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。u1.1.1.1.绝对误差绝对误差绝对误差绝对误差u(1 1 1 1)定定定定义义义义:由由由由测测测测量量量量所所所所得得得得到到到到的的的的被被被被测测测测量量量量值值值值与与与与其其其其真真真真值值值值之之之之差差差差,称为绝对误差称为绝对误差称为绝对误差称为绝对误差 uu实际应用中常用实际值实际应用中常用实际值实际应用中常用实际值实际应用中常用实际值A A A A(高一级以上的测量仪器或计量器高一级以上的测量仪器或计量器高一级以上的测量仪器或计量器高一级以上的测量仪器或计量
33、器具测量所得之值)来代替真值。具测量所得之值)来代替真值。具测量所得之值)来代替真值。具测量所得之值)来代替真值。u绝对误差:绝对误差:绝对误差:绝对误差:有大小,又有符号和量纲有大小,又有符号和量纲有大小,又有符号和量纲有大小,又有符号和量纲1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法(续)(续)(续)(续)uu(2 2 2 2)修正值)修正值)修正值)修正值uu与与与与绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值大大大大小小小小相相相相等等等等,但但但但符符符符号号号号相相相相反反反反的的的的量量量量值值值值,称称称称为为为为修正值修正值修正值修正值uu
34、测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器的的的的修修修修正正正正值值值值可可可可以以以以通通通通过过过过上上上上一一一一级级级级标标标标准准准准的的的的检检检检定定定定给给给给出出出出,修修修修正正正正值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。uu被测量的实际值被测量的实际值被测量的实际值被测量的实际值1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法(续)(续)(续)(续)u2.2.2.2.相对误差相对误差相对误差相对误差一个量的准确程度,不仅与它的绝对误差的大小,
35、而一个量的准确程度,不仅与它的绝对误差的大小,而一个量的准确程度,不仅与它的绝对误差的大小,而一个量的准确程度,不仅与它的绝对误差的大小,而且与这个量本身的大小有关。且与这个量本身的大小有关。且与这个量本身的大小有关。且与这个量本身的大小有关。uu例例例例:测测测测量量量量足足足足球球球球场场场场的的的的长长长长度度度度和和和和成成成成都都都都市市市市到到到到绵绵绵绵阳阳阳阳市市市市的的的的距距距距离离离离,若若若若绝绝绝绝对对对对误差都为误差都为误差都为误差都为1 1 1 1米,测量的准确程度是否相同?米,测量的准确程度是否相同?米,测量的准确程度是否相同?米,测量的准确程度是否相同?uu(
36、1 1 1 1)相对真误差、实际相对误差、示值相对误差)相对真误差、实际相对误差、示值相对误差)相对真误差、实际相对误差、示值相对误差)相对真误差、实际相对误差、示值相对误差相对误差:绝对误差与被测量的真值之比相对误差:绝对误差与被测量的真值之比相对误差:绝对误差与被测量的真值之比相对误差:绝对误差与被测量的真值之比相相相相对对对对误误误误差差差差是是是是两两两两个个个个有有有有相相相相同同同同量量量量纲纲纲纲的的的的量量量量的的的的比比比比值值值值,只只只只有有有有大大大大小小小小和和和和符符符符号号号号,没有单位。没有单位。没有单位。没有单位。1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量
37、误差的表示方法(续)(续)(续)(续)实际相对误差:实际相对误差:实际相对误差:实际相对误差:用实际值用实际值用实际值用实际值A A A A代替真值代替真值代替真值代替真值A A A A0 0 0 0 示值相对误差:示值相对误差:示值相对误差:示值相对误差:用测量值用测量值用测量值用测量值X X X X 代替实际值代替实际值代替实际值代替实际值A A A A1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法(续)(续)(续)(续)u(2 2 2 2)满度相对误差(引用相对误差)满度相对误差(引用相对误差)满度相对误差(引用相对误差)满度相对误差(引用相对误差)用用用用测测测测量量量量
38、仪仪仪仪器器器器在在在在一一一一个个个个量量量量程程程程范范范范围围围围内内内内出出出出现现现现的的的的最最最最大大大大绝绝绝绝对对对对误误误误差差差差与与与与该该该该量量量量程程程程值值值值(上上上上限限限限值值值值下下下下限限限限值值值值)之之之之比比比比来来来来表表表表示示示示的的的的相相相相对对对对误误误误差差差差,称为满度相对误差(或称引用相对误差)称为满度相对误差(或称引用相对误差)称为满度相对误差(或称引用相对误差)称为满度相对误差(或称引用相对误差)u仪表各量程内绝对误差的仪表各量程内绝对误差的仪表各量程内绝对误差的仪表各量程内绝对误差的 最大值最大值最大值最大值 1.3.3
39、1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法(续)(续)(续)(续)uu电工仪表就是按引用误差电工仪表就是按引用误差电工仪表就是按引用误差电工仪表就是按引用误差 之值进行分级的。之值进行分级的。之值进行分级的。之值进行分级的。r r r rm m m m是仪表是仪表是仪表是仪表在工作条件下不应超过的最大引用相对误差在工作条件下不应超过的最大引用相对误差在工作条件下不应超过的最大引用相对误差在工作条件下不应超过的最大引用相对误差uu我国电工仪表共分七级:我国电工仪表共分七级:我国电工仪表共分七级:我国电工仪表共分七级:0.10.10.10.1,0.20.20.20.2,0.50.50.50.
40、5,1.01.01.01.0,1.51.51.51.5,2.52.52.52.5及及及及5.05.05.05.0。如果仪表为。如果仪表为。如果仪表为。如果仪表为S S S S级,则说明该仪表的最大引用误差不级,则说明该仪表的最大引用误差不级,则说明该仪表的最大引用误差不级,则说明该仪表的最大引用误差不超过超过超过超过S%S%S%S%uu测量点的最大相对误差测量点的最大相对误差测量点的最大相对误差测量点的最大相对误差uu在在在在使使使使用用用用这这这这类类类类仪仪仪仪表表表表测测测测量量量量时时时时,应应应应选选选选择择择择适适适适当当当当的的的的量量量量程程程程,使使使使示示示示值值值值尽尽尽
41、尽可可可可能能能能接接接接近近近近于于于于满满满满度度度度值值值值,指指指指针针针针最最最最好好好好能能能能偏偏偏偏转转转转在在在在不不不不小小小小于于于于满满满满度度度度值值值值2/32/32/32/3以以以以上的区域。上的区域。上的区域。上的区域。1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法(续)(续)(续)(续)u 例例例例1-2 1-2 1-2 1-2 某某某某待待待待测测测测电电电电流流流流约约约约为为为为100mA100mA100mA100mA,现现现现有有有有0.50.50.50.5级级级级量量量量程程程程为为为为0 0 0 0400mA400mA400mA400
42、mA和和和和1.51.51.51.5级级级级量量量量程程程程为为为为0 0 0 0100mA100mA100mA100mA的的的的两两两两个个个个电电电电流流流流表表表表,问用哪一个电流表测量较好?问用哪一个电流表测量较好?问用哪一个电流表测量较好?问用哪一个电流表测量较好?用用用用1.51.51.51.5级量程为级量程为级量程为级量程为0 0 0 0100mA100mA100mA100mA电流表测量电流表测量电流表测量电流表测量100mA100mA100mA100mA时的最大相时的最大相时的最大相时的最大相对误差为对误差为对误差为对误差为解:用解:用解:用解:用0.50.50.50.5级量程
43、为级量程为级量程为级量程为0 0 0 0400mA400mA400mA400mA电流表测电流表测电流表测电流表测100mA100mA100mA100mA时,最大相时,最大相时,最大相时,最大相对误差为对误差为对误差为对误差为1.3.3 1.3.3 测量误差的表示方法测量误差的表示方法(续)(续)(续)(续)uu(3 3 3 3)分贝误差)分贝误差)分贝误差)分贝误差相对误差的对数表示相对误差的对数表示相对误差的对数表示相对误差的对数表示uu分贝误差是用对数形式(分贝数)表示的一种相对误差,分贝误差是用对数形式(分贝数)表示的一种相对误差,分贝误差是用对数形式(分贝数)表示的一种相对误差,分贝误
44、差是用对数形式(分贝数)表示的一种相对误差,单位为分贝(单位为分贝(单位为分贝(单位为分贝(dBdBdBdB)。)。)。)。电压增益的测得值为电压增益的测得值为电压增益的测得值为电压增益的测得值为 误差为误差为误差为误差为用对数表示为增益测得值的分贝值用对数表示为增益测得值的分贝值用对数表示为增益测得值的分贝值用对数表示为增益测得值的分贝值分贝误差分贝误差分贝误差分贝误差 1.4 测量信息的获取原理测量信息的获取原理测量是研究获取被测对象测量是研究获取被测对象 信息的一门科学。信息的一门科学。1.4.1 信息的概念信息的概念客体的实有的信息客体的实有的信息客观信息客观信息u某事物客体所具有的信
45、息,是指该客观存某事物客体所具有的信息,是指该客观存在的事物的运动状态及其变化方式的自我在的事物的运动状态及其变化方式的自我表述或自我显示。表述或自我显示。主体认识论的信息主体认识论的信息主体认识论的信息主体认识论的信息主观信息主观信息主观信息主观信息是指主体所感知或表述的关于该事物的运动状态及其是指主体所感知或表述的关于该事物的运动状态及其是指主体所感知或表述的关于该事物的运动状态及其是指主体所感知或表述的关于该事物的运动状态及其变化方式,及有关的形式、含义和效用。主体认识论变化方式,及有关的形式、含义和效用。主体认识论变化方式,及有关的形式、含义和效用。主体认识论变化方式,及有关的形式、含
46、义和效用。主体认识论层次的信息的内涵比客体论层次信息丰富得多层次的信息的内涵比客体论层次信息丰富得多层次的信息的内涵比客体论层次信息丰富得多层次的信息的内涵比客体论层次信息丰富得多,这是这是这是这是因为作为认识的主体。因为作为认识的主体。因为作为认识的主体。因为作为认识的主体。1.4.2信息的信息的获取原理获取原理测量的原理测量的原理测量的信息过程测量的信息过程测量客体测量客体信息感知信息感知信息识别信息识别测量主体测量主体 语法信息语法信息语义信息语义信息语用信息语用信息信息的信息的的获取过程由信息的感知和识别的获取过程由信息的感知和识别两大环节组成两大环节组成1 1感知的基本原理感知的基本
47、原理 信息感知,是感知事物运动的状态及其变信息感知,是感知事物运动的状态及其变化方式,其实质是把客体论层次的信息转化方式,其实质是把客体论层次的信息转换为主体认识论层次的语法信息换为主体认识论层次的语法信息 感知的基本技术感知的基本技术传感器与敏感器传感器与敏感器 测量的第一个环节是信息的感知。测量的第一个环节是信息的感知。测量的第一个环节是信息的感知。测量的第一个环节是信息的感知。u传传传传感感感感器器器器是是是是感感感感知知知知各各各各种种种种非非非非电电电电信信信信息息息息并并并并把把把把非非非非电电电电量量量量转转转转换换换换为为为为电电电电量量量量输输输输出出出出的的的的器器器器件件
48、件件或或或或装装装装置置置置,本本本本质质质质上上上上是是是是完完完完成成成成信信信信息息息息载载载载体体体体的的的的转换。转换。转换。转换。例:热敏电阻把被测温度的变化转换为电阻的变化。例:热敏电阻把被测温度的变化转换为电阻的变化。例:热敏电阻把被测温度的变化转换为电阻的变化。例:热敏电阻把被测温度的变化转换为电阻的变化。2.信息的识别信息的识别 为了把语法信息(信号)转换人们能够理解的语为了把语法信息(信号)转换人们能够理解的语为了把语法信息(信号)转换人们能够理解的语为了把语法信息(信号)转换人们能够理解的语义信息,须使用信号的比较、变换、处理和显示义信息,须使用信号的比较、变换、处理和
49、显示义信息,须使用信号的比较、变换、处理和显示义信息,须使用信号的比较、变换、处理和显示技术。技术。技术。技术。例如,雷达测量飞机的距离,采用了把距离例如,雷达测量飞机的距离,采用了把距离例如,雷达测量飞机的距离,采用了把距离例如,雷达测量飞机的距离,采用了把距离变换变换变换变换成时间,通成时间,通成时间,通成时间,通过直接测量电脉冲来回传输的时间来测得距离。过直接测量电脉冲来回传输的时间来测得距离。过直接测量电脉冲来回传输的时间来测得距离。过直接测量电脉冲来回传输的时间来测得距离。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第36页1.5 测量的间接比较与直接比较原理测量的间接比较与直接
50、比较原理uu测量最基本的原理是比较,比较是认识和区别被测对象的测量最基本的原理是比较,比较是认识和区别被测对象的测量最基本的原理是比较,比较是认识和区别被测对象的测量最基本的原理是比较,比较是认识和区别被测对象的一种重要方法。一种重要方法。一种重要方法。一种重要方法。测量是通过比较来取得一个定量的认识测量是通过比较来取得一个定量的认识 1.5.1 1.5.1 1.5.1 1.5.1 基于比例变换的间接比较法(偏转法)基于比例变换的间接比较法(偏转法)基于比例变换的间接比较法(偏转法)基于比例变换的间接比较法(偏转法)1.1.1.1.比例变换的原理比例变换的原理比例变换的原理比例变换的原理三种类