電氣測(cè)量技術(shù)

1、測(cè)量誤差及其分析系統(tǒng)誤差的消除系統(tǒng)誤差的消除從產(chǎn)生誤差的來(lái)源上消除利用修正的方法消除利用特殊的測(cè)量方法消除。替代法差值法正負(fù)誤差補(bǔ)償法對(duì)稱觀測(cè)法迭代自校法從產(chǎn)生誤差的來(lái)源上消除實(shí)現(xiàn):要求實(shí)驗(yàn)者對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程要有一個(gè)全面仔細(xì)的分析，弄清楚可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的各種因素，然后在測(cè)量過(guò)程中予以消除.策略：產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的來(lái)源多種多樣，因此要消除系統(tǒng)誤差只能根據(jù)不同的測(cè)量目的，對(duì)測(cè)量?jī)x器從根源上加以消除。應(yīng)用范圍：從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的來(lái)源上消除是消除和減弱系統(tǒng)誤差的最基本方法。從產(chǎn)生誤差的來(lái)源上消除具體措施：選擇準(zhǔn)確度等級(jí)高的儀器設(shè)備以消除儀器的基本誤差。使儀器工作在其規(guī)定的工作條件下，使用前正確調(diào)零、預(yù)熱以消

2、除儀器設(shè)備的附加誤差。選擇合理的測(cè)量方法，設(shè)計(jì)正確的測(cè)量步驟以消除方法誤差和理論誤差提高測(cè)量人員的測(cè)量素質(zhì)，改善測(cè)量條件以消除人員誤差。利用修正的方法消除應(yīng)用范圍：利用修正的方法是消除或減弱系統(tǒng)誤差的常用方法，在智能化儀表中得到了廣泛的應(yīng)用。定義：所謂修正的方法就是在測(cè)量前或測(cè)量過(guò)程中，求取某類系統(tǒng)誤差的修正值，而在測(cè)量的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中手動(dòng)或自動(dòng)地將測(cè)量讀數(shù)或結(jié)果與修正值相加，從測(cè)量讀數(shù)或結(jié)果中消除或減弱了該類系統(tǒng)誤差。利用修正的方法消除表達(dá)式A=AX+CA 不包含該類系統(tǒng)誤差的測(cè)量讀數(shù)或結(jié)果AX 測(cè)量讀數(shù)或結(jié)果C 某類系統(tǒng)誤差的修正值修正值的獲取途徑從有關(guān)資料中查取。通過(guò)理論推導(dǎo)求取通過(guò)實(shí)驗(yàn)

3、求取利用修正的方法消除從理論推倒求取實(shí)例指針式電流表、電壓表內(nèi)阻不夠小或不夠大引起方法誤差的修正值可由下式求出：CI、CV 電流表、電壓表讀數(shù)的修正值RA RV 電流表、電壓表讀數(shù)的內(nèi)阻Rab 被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效含源支路的入端電阻Ix，Ux 電流表、電壓表的讀數(shù)通過(guò)實(shí)驗(yàn)求取對(duì)影響測(cè)量讀數(shù)的各種影響因素，如溫度、濕度、頻率、電源電壓等變化引起的系統(tǒng)誤差，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)做出相應(yīng)的修正曲線，供測(cè)量使用。策略：對(duì)不斷變化的系統(tǒng)誤差，如儀器的零點(diǎn)誤差、增益誤差等可采取現(xiàn)測(cè)現(xiàn)修的方法解決在帶有微處理器的數(shù)字化儀表中常采用三步測(cè)量實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。利用修正的方法消除利用特殊的方法消除替代法定義：替代法是比較測(cè)量法的一種，此

4、方法是先將被測(cè)量Ax接在測(cè)量裝置上，調(diào)節(jié)測(cè)量裝置處于某一狀態(tài)，然后用與被測(cè)量相同的同類標(biāo)準(zhǔn)量AN代替Ax，調(diào)節(jié)AN，使測(cè)量裝置恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)，于是被測(cè)量就等于調(diào)整后的標(biāo)準(zhǔn)量，即Ax=AN。實(shí)例：在電橋上利用替代法測(cè)量電阻。優(yōu)缺點(diǎn)：測(cè)量裝置的誤差不影響測(cè)量結(jié)果，但測(cè)量裝置必須有一定的穩(wěn)定度和靈敏度。利用特殊的方法消除-替代法電橋上利用替代法測(cè)量電阻先把被測(cè)電阻（RX)接入電橋，調(diào)整電橋的比例臂（R1和R2）和比較臂（R3）使電橋平衡，得RX=(R1/R2)R3被測(cè)電阻RX由橋臂參數(shù)決定，橋臂參數(shù)的誤差則帶給測(cè)量結(jié)果。若以標(biāo)準(zhǔn)電阻RN代替被測(cè)電阻，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻，使電橋重新平衡，則RN=(R1/R2

5、)R3RN=RX橋臂參數(shù)的誤差不影響測(cè)量結(jié)果，僅取決于RN的準(zhǔn)確度等級(jí)。利用特殊方法消除-差值法差值法就是測(cè)出被測(cè)量AX與標(biāo)準(zhǔn)量AN的差值，利用AX=AN+求出被測(cè)量。理論推導(dǎo)結(jié)論：測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度由標(biāo)準(zhǔn)量具的準(zhǔn)確度和測(cè)量差值的準(zhǔn)確度決定，且差值愈小，測(cè)量差值儀表的誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響愈小，當(dāng)差值等于零時(shí)，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度與測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確度無(wú)關(guān)，而僅和標(biāo)準(zhǔn)量具的準(zhǔn)確度有關(guān)，且Ax =AN利用特殊的測(cè)量方法消除差值法的特點(diǎn)：可以大大削弱測(cè)量?jī)x表的基本誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，也就是說(shuō)，在特定的條件下可用準(zhǔn)確度較低的測(cè)量?jī)x表獲得準(zhǔn)確度較高的測(cè)量結(jié)果利用特殊方法消除-正負(fù)誤差補(bǔ)償法正負(fù)誤差補(bǔ)償法正負(fù)誤差

6、補(bǔ)償法就是在不同的測(cè)量條件下，對(duì)被測(cè)量測(cè)量?jī)纱?，使其中一次測(cè)量結(jié)果的誤差為正，而使另一次測(cè)量結(jié)果的誤差為負(fù)，取兩次測(cè)量的平均值作為測(cè)量結(jié)果。對(duì)于大小恒定的系統(tǒng)誤差可消除應(yīng)用舉例:在補(bǔ)償法測(cè)量電阻的過(guò)程中，熱電勢(shì)的影響可用正負(fù)誤差補(bǔ)償法來(lái)消除。利用特殊的測(cè)量方法消除實(shí)例：補(bǔ)償法測(cè)電阻利用特殊的測(cè)量方法消除用電流表測(cè)量電流，第一次測(cè)量后，將電流表轉(zhuǎn)動(dòng)180再測(cè)量一次，取兩次測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值作為測(cè)量結(jié)果，這樣就可消除外磁場(chǎng)對(duì)儀表讀數(shù)的影響。原因：外磁場(chǎng)是恒定不變的，若其中一次讀數(shù)偏大，則另一次偏小，取兩者的平均值就會(huì)將正負(fù)誤差予以抵消，從而達(dá)到了消除外磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量結(jié)果影響的目的。利用特殊的測(cè)量方法消除

7、對(duì)稱觀測(cè)法對(duì)稱觀測(cè)法是消除測(cè)量結(jié)果隨某影響量變化的系統(tǒng)誤差的有效方法.所謂對(duì)稱觀測(cè)法就是在測(cè)量過(guò)程中,合理設(shè)計(jì)測(cè)量步驟以獲取對(duì)稱的數(shù)據(jù),配以相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序,以得到與該影響無(wú)關(guān)的測(cè)量結(jié)果,從而消除系統(tǒng)誤差.利用修正的方法消除實(shí)例：補(bǔ)償法測(cè)電阻利用特殊的測(cè)量方法消除迭代自校法迭代自校法就是利用多次交替測(cè)量以逐漸逼近準(zhǔn)確值，從而消除或削弱測(cè)量環(huán)節(jié)帶來(lái)的誤差。迭代結(jié)果影響因素：測(cè)量環(huán)節(jié)的電路元件，特別是電阻、電容的性能參數(shù)會(huì)隨時(shí)間、溫度而變化，從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。利用特殊的測(cè)量方法消除系統(tǒng)誤差的判斷方法理論分析法：凡屬測(cè)量方法或測(cè)量原理引入的誤差，只有對(duì)測(cè)量方法和測(cè)量原理進(jìn)行定量分析，就可以找到誤差

8、的大小。校準(zhǔn)和對(duì)比法：當(dāng)懷疑測(cè)量結(jié)果可能有系統(tǒng)誤差時(shí)，可用準(zhǔn)確度更高的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行重復(fù)測(cè)量以發(fā)現(xiàn)誤差。改變測(cè)量條件法：多數(shù)情況下，系統(tǒng)誤差為恒差。若改變測(cè)量條件，如改變測(cè)量者、測(cè)量方法和測(cè)量環(huán)境條件等，然后將測(cè)量條件改變前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若改變后出現(xiàn)另一確定的恒差，即可判斷存在系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的判斷方法公式判斷法。公式判斷法通常有馬林科夫判據(jù)和阿卑-赫梅特判據(jù)，可分別判定無(wú)累進(jìn)性系統(tǒng)誤差和周期性系統(tǒng)誤差。剩余誤差觀察法。剩余誤差是指任意一次測(cè)量值xi與算術(shù)平均值x之差，用vi表示。剩余誤差觀察法就是將各個(gè)剩余誤差制成表格或曲線，以此來(lái)判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差。剩余誤差觀察法,有的成為殘差法,適用于

9、系統(tǒng)誤差比隨機(jī)誤差大的場(chǎng)合.系統(tǒng)誤差的判斷方法ivioivio顯示的剩余誤差大體上正負(fù)相同，無(wú)明顯變化規(guī)律，可以認(rèn)為不存在系統(tǒng)誤差。顯示的剩余誤差有明顯的遞增趨勢(shì)，可以認(rèn)為存在累進(jìn)性系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的判斷方法ivioviio顯示的剩余誤差大小和符號(hào)大體呈現(xiàn)余弦函數(shù)變化，可以認(rèn)為存在周期性系統(tǒng)誤差。顯示的剩余誤差既存在累進(jìn)性變化，又有周期性變化特點(diǎn)，可認(rèn)為同時(shí)存在累進(jìn)性系統(tǒng)誤差和周期性系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差的判斷方法馬利科夫判據(jù)馬利科夫判據(jù)是判別有無(wú)累進(jìn)性系統(tǒng)誤差的常用方法.把n個(gè)等精度測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的殘差按測(cè)量先后順序排列，把殘差分成兩部分求和，再求其殘差D，測(cè)量次數(shù)n有可能是奇數(shù)也有可能是偶數(shù)。當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)系統(tǒng)誤差的判斷方法當(dāng)測(cè)量中，含有累進(jìn)性系統(tǒng)誤差時(shí)，前后兩部分殘差和明顯不同，D值明顯異于零。馬利科夫判據(jù)：若D近似等于零，則上述誤差數(shù)據(jù)中不含累進(jìn)性系統(tǒng)誤差；若D明顯地不等于零（與vi相當(dāng)或更大），則說(shuō)明上述測(cè)量誤差中存在累進(jìn)性系統(tǒng)誤差等精度測(cè)量對(duì)某一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，而且每次測(cè)量的條件都相同(同一測(cè)量者，同一組儀器，同一種實(shí)驗(yàn)方法，溫度和濕度等環(huán)境也相同)。 不