常用電子測(cè)量方法以及測(cè)量技術(shù)

1、關(guān)于常用電子測(cè)量方法及測(cè)量技術(shù)第一張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月模塊0 電子測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)目標(biāo)要求 1、了解電能量的測(cè)量（包括各種信號(hào)的頻 率、波形的電壓、電流等的測(cè)量）；電信號(hào)特性的測(cè)量（包括波形、頻率、時(shí)間、相位以及邏輯狀態(tài)等的測(cè)量）；電路參數(shù)的測(cè)量（包括電子器件參數(shù)等的測(cè)量）；導(dǎo)出量的測(cè)量（包括增益、失真度、調(diào)幅度等的測(cè)量）；特性曲線的測(cè)量（包括幅頻特性及器件特性等的測(cè)量）。 2、了解測(cè)量誤差的來源和表示方法。 3、了解測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理。第二張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.1電子測(cè)量技術(shù)0.1.1 電子測(cè)量方法1.根據(jù)測(cè)量量的性質(zhì)劃分(1)頻域測(cè)量 頻域測(cè)量是利

2、用模擬電路和模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與頻率關(guān)系的測(cè)量。電路的幅頻特性、傳輸特性的測(cè)量以及信號(hào)的頻譜分析等都屬于頻域測(cè)量。第三張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.1.1 電子測(cè)量方法1.根據(jù)測(cè)量量的性質(zhì)劃分(2)時(shí)域測(cè)量。時(shí)域測(cè)量用于觀察電路的瞬變過程及瞬態(tài)特性，如上升時(shí)間、下降時(shí)間、周期和脈寬等。(3)數(shù)據(jù)域測(cè)量。數(shù)據(jù)域測(cè)量是指在測(cè)量系統(tǒng)中，信息傳輸、處理、變換、系統(tǒng)的響應(yīng)及測(cè)量結(jié)果的顯示均采用數(shù)字技術(shù)。激勵(lì)信號(hào)、響應(yīng)和測(cè)量結(jié)果都用有限個(gè)離散信號(hào)來表達(dá)，通常以高低電平或邏輯值“0”、“1”來表示。第四張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.1電子測(cè)量技術(shù)2.根據(jù)測(cè)量的方法論劃分(1

3、)直接測(cè)量 直接測(cè)量方法是指直接從儀器上得到被測(cè)量的量值的測(cè)量方法。使用這種方法不需要運(yùn)用函數(shù)關(guān)系來計(jì)算測(cè)量的結(jié)果，因此直接測(cè)量簡(jiǎn)單、方便。例如用電壓表測(cè)量穩(wěn)壓電源的工作電壓。第五張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.根據(jù)測(cè)量的方法論劃分(2)間接測(cè)量。間接測(cè)量是指利用被測(cè)量和測(cè)量的量之間已知的函數(shù)關(guān)系，間接得到被測(cè)量的量值的測(cè)量方法。例如欲測(cè)量放大電路的電壓放大倍數(shù)Au，先測(cè)量輸出電壓U0和輸入電壓Ui，然后由Au= U0/Ui算出Au(3)組合測(cè)量。組合測(cè)量是兼用直接測(cè)量和間接測(cè)量的測(cè)量方法。測(cè)量時(shí)，將被測(cè)量量與另外幾個(gè)測(cè)量量組成聯(lián)立方程，求得被測(cè)量的大小。 第六張，PPT共二十三

4、頁，創(chuàng)作于2022年6月0.1.2 選擇測(cè)量方法的原則在選擇測(cè)量方法時(shí)，應(yīng)首先研究被測(cè)量本身的特性及所需要的精確程度、環(huán)境條件及所具有的測(cè)量設(shè)備等因素，綜合考慮后，再確定采用哪種測(cè)量方法和哪些測(cè)量設(shè)備。測(cè)量方法的選擇得當(dāng)，可以得到準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)果。否則，即便使用高性能的儀器也得不到正確的測(cè)量數(shù)據(jù)，而且還有可能損壞測(cè)量?jī)x器、儀表以及被測(cè)元器件或設(shè)備。第七張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2 測(cè)量誤差 測(cè)量的目的就是要獲得被測(cè)量的真實(shí)值。但在測(cè)量中，由于測(cè)量設(shè)備的不準(zhǔn)確、測(cè)量方法的不合理、測(cè)量環(huán)境的變化以及測(cè)量工作中的疏忽或錯(cuò)誤等原因，總會(huì)使測(cè)量結(jié)果與其真實(shí)值有所不同。這個(gè)差異就稱為測(cè)量誤

5、差。第八張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2.1 測(cè)量誤差的來源 誤差是各種因素綜合作用的結(jié)果。測(cè)量誤差的來源主要有以下幾個(gè)方面。 1.理論誤差與方法誤差 由于測(cè)量時(shí)所依據(jù)的理論不嚴(yán)密或使用了不適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化，用近似公式或以近似值計(jì)算測(cè)量結(jié)果時(shí)所引起的誤差，稱為理論誤差。由于測(cè)量方法不合理所造成的誤差稱為方法誤差。 2.儀器誤差 由于儀器本身及其附件的電氣、機(jī)械等性能不完善所造成的誤差，稱為儀器誤差。例如，由于元器件老化、環(huán)境溫度、濕度等原因造成儀器、儀表偏離正常工作狀態(tài)而使測(cè)量出現(xiàn)誤差。第九張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2.1 測(cè)量誤差的來源 3.影響誤差 : 由于各

6、種環(huán)境因素與要求的條件不一致所造成的誤差稱為影響誤差，也稱為環(huán)境誤差。例如，由于電源電壓、電磁場(chǎng)和大氣壓強(qiáng)等因素的影響，造成測(cè)量的誤差。 4.人為誤差 : 在測(cè)量過程中，由于測(cè)量者運(yùn)用的測(cè)量方法不合理、操作不正確以及測(cè)量者分辨能力、反應(yīng)速度等生理因素而引起的誤差，稱為人為誤差。第十張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2.2 誤差的表示方法1、絕對(duì)誤差 絕對(duì)誤差x是指被測(cè)量值x與測(cè)量的真實(shí)值x0之間的差值： x的值越小，測(cè)量的誤差就越小，即測(cè)量的結(jié)果越準(zhǔn)確。2、相對(duì)誤差 測(cè)量不同大小的參數(shù)時(shí)，用絕對(duì)誤差難以比較測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，因此需要用相對(duì)誤差來描述測(cè)量的準(zhǔn)確程度。相對(duì)誤差是絕對(duì)誤

7、差與約定值的比值，通常用百分?jǐn)?shù)、分?jǐn)?shù)的形式來表示。約定值可以是實(shí)際值x0、示值x或儀器量程的滿度值xm。第十一張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2.2 誤差的表示方法實(shí)際相對(duì)誤差，示值相對(duì)誤差，滿度相對(duì)誤差分別為： 例如，某電壓表的量程為100V，測(cè)真實(shí)值為80V的電壓時(shí)電壓表指示為81V，測(cè)量20V電壓時(shí)指示為19.2V。求絕對(duì)誤差、實(shí)際相對(duì)誤差、滿度相對(duì)誤差。第十二張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2.2 誤差的表示方法 解 ：絕對(duì)誤差 xl=(81-80)V=1V x2=(19.2-20)V=-0.8V實(shí)際相對(duì)誤差 ：滿度相對(duì)誤差第十三張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于

8、2022年6月0.2.3 誤差的分類 根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì)和特點(diǎn)，可以將測(cè)量誤差主要分為以下幾類。 1.系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下多次測(cè)量同一量值時(shí)，誤差的大小和符號(hào)保持不變，或指測(cè)量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差一般可以通過分析查明產(chǎn)生誤差的原因，所以這種誤差是可以預(yù)測(cè)的，也是可以減少和消除的。 2.隨機(jī)誤差 隨機(jī)誤差是指在相同的條件下多次測(cè)量同一量值時(shí)，誤差的大小和符號(hào)無規(guī)律的變化，它又稱為偶然誤差。隨機(jī)誤差是由那些對(duì)測(cè)量值影響較微小，又互不相關(guān)的多種因素共同造成的。第十四張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.2.3 誤差的分類 3.粗大誤差 在測(cè)量條件一定的情況

9、下，測(cè)量值明顯偏離實(shí)際值所形成的誤差稱為粗大誤差。粗大誤差是一種過失誤差，它往往是由于測(cè)量者操作不正確或疏忽等原因引起的。凡是含有粗大誤差的測(cè)量數(shù)據(jù)稱為壞值，應(yīng)予以剔除。 第十五張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.3 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)處理就是從測(cè)量所得的原始數(shù)據(jù)中求出被測(cè)量的最佳估值，并計(jì)算其準(zhǔn)確程度。通過誤差分析，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析、整理，得出科學(xué)的結(jié)論，有時(shí)還要把測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成曲線或歸納成經(jīng)驗(yàn)公式。第十六張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.3.1 測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)字處理1.有效數(shù)字及其取舍原則 (1)有效數(shù)字。有效數(shù)字是指從左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字起，直到右邊最后一個(gè)

10、數(shù)字為止的所有數(shù)字。 在測(cè)量過程中，由于測(cè)量?jī)x器儀表、測(cè)量條件等原因，所以測(cè)得的數(shù)據(jù)總是近似值，它通常由可靠數(shù)字和欠準(zhǔn)數(shù)字兩部分組成。欠準(zhǔn)數(shù)字是指有效數(shù)字中含有誤差的最低位數(shù)字，可靠數(shù)字則是除欠準(zhǔn)數(shù)字之外的其他有效數(shù)字。例如，測(cè)得某電壓為3.15V，該數(shù)字為三位有效數(shù)字，其中“5”為欠準(zhǔn)數(shù)字，“3”、“1”為可靠數(shù)字。又如，測(cè)得某電路頻率為0.124kHz，它為三位有效數(shù)字，其中“4”為欠準(zhǔn)數(shù)字，“1”、“2”為可靠數(shù)字。第十七張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.3.1 測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)字處理1.有效數(shù)字及其取舍原則 (2)有效數(shù)字的取舍原則。由于數(shù)字“5”是數(shù)字“1-9”的中間數(shù)字，傳

11、統(tǒng)的“四舍五入”規(guī)則對(duì)“5”只入不舍是不合理的。在電子測(cè)量中，當(dāng)用n位有效數(shù)字表示測(cè)量結(jié)果時(shí)，根據(jù)誤差的大小，對(duì)有效數(shù)字后的數(shù)字按以下原則進(jìn)行數(shù)字的取舍處理？。 第十八張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.3.1 測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)字處理1.有效數(shù)字及其取舍原則 例如將下列數(shù)據(jù)保留3位有效數(shù)字。 7.234 41.15 3.256 0.005561 0.078432 解：7.2347.23 41.1541.2 3.2563.26 0.0055615.5610-3 0.0784327.8410-2第十九張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.3.2 測(cè)量數(shù)據(jù)的曲線處理 分析兩個(gè)或兩個(gè)以上

12、物理量之間的關(guān)系，通常用曲線表示，因?yàn)榍€表示比用數(shù)字、表格和公式表示更為形象、直觀。例如二極管、三極管的伏安特性曲線、與非門的電壓傳輸特性曲線等等，都是以曲線的方式直觀地描述了這些器件的特性。 我們可以利用有關(guān)的誤差理論，把各種隨機(jī)因素所引起的曲線波動(dòng)抹平，使其成為一條光滑均勻的曲線，這個(gè)過程稱為曲線的修正。 第二十張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月0.4 電子技術(shù)實(shí)際測(cè)量中的注意事項(xiàng) 1、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有所估計(jì)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的謬誤。 2、若時(shí)間允許，每個(gè)數(shù)據(jù)都應(yīng)測(cè)量幾次，通過比較測(cè)量值，分析引入誤差的因素，盡可能提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。 3、由于測(cè)量值等于指示值加上誤差，所以要注意測(cè)量?jī)x器、元器件的誤差范圍對(duì)測(cè)量的影響。測(cè)量前，應(yīng)掌握測(cè)量?jī)x器的誤差及校準(zhǔn)、維護(hù)等情況，在記錄測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，要注明有關(guān)誤差,或決定測(cè)量的有效位數(shù)。 第二十一張，PPT共二十三頁，