測感技術(shù)的課件

測感技術(shù)的課件第一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第2頁

課程簡介

測感技術(shù)：電量和非電量的測量三部分內(nèi)容：◆電子測量基礎(chǔ)知識◆電量測量基本電參量測量電子測量顯示技術(shù)線性系統(tǒng)測量測量技術(shù)新進(jìn)展（簡介）◆非電量測量傳感器的基礎(chǔ)知識結(jié)構(gòu)型傳感器物性型傳感器其它傳感器（超聲波、微波、核輻射與紅外傳感器、熱電式）傳感器應(yīng)用技術(shù)◆考核期末成績參考平時(shí)成績（考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、平時(shí)的小論文）第二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第3頁

第1章電子測量基礎(chǔ)知識

教學(xué)內(nèi)容：

測量的基本概念，計(jì)量的基本概念；測量的誤差的定義；電子測量的基本方法和測量系統(tǒng)；電子測量的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和測量誤差與數(shù)據(jù)處理。教學(xué)要求：

了解測量與計(jì)量的內(nèi)容、特點(diǎn)和意義；掌握測量誤差的基本概念；了解電子測量的方法、特點(diǎn)和內(nèi)容，了解電子測量的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)；掌握測量誤差的種類，系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差性質(zhì)、產(chǎn)生的原因、判別與消除方法；掌握測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。第三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第4頁

1.1測量的基本原理1.1.1測量的基本概念1測量的意義日常生活、生產(chǎn)中處處離不開測量

信息處理、傳遞的源頭科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展離不開測量

離開測量就不會有真正的科學(xué)。我國近代科學(xué)落后與不重視“定量”有關(guān)

沒有望遠(yuǎn)鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有航海事業(yè)第四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第6頁

1.1.1測量的基本概念

2.測量的定義狹義測量的定義

測量是為了確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。在測量過程中，人們借助專門的設(shè)備，把被測對象直接或間接地與同類已知單位進(jìn)行比較，取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果。

測量結(jié)果＝測量數(shù)值.測量單位，即：第六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第7頁

被測物體的重量等于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因?yàn)?，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的結(jié)果。第七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日1.1.1測量的基本概念

2.測量的定義廣義測量的定義：信息的感知和信息識別廣義地講，測量不僅對被測的物理量進(jìn)行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進(jìn)行定性、定位的測量。例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等。而測量結(jié)果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對象的屬性特征、空間分布、拓樸結(jié)構(gòu)等。第八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第9頁

1.1.1測量的基本概念

3.測量的基本構(gòu)成

被測對象、測量的主體、測量技術(shù)、測量設(shè)備、測量過程、測量環(huán)境第九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第10頁

環(huán)境對測量的影響

A.環(huán)境對被測對象的影響：某些被測對象客體（如器件、電路或系統(tǒng)）的性能特性對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感，因此，原則上測量應(yīng)在被測對象的正?；蝾~定工作條件下進(jìn)行。B.環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響：環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系統(tǒng)本身的某個(gè)工作特性，進(jìn)而影響測量結(jié)果，造成測量誤差。特別是某些測量器具的量程廣、頻段寬，而內(nèi)部的元器件數(shù)目甚多，且對外界影響相當(dāng)敏感，錯(cuò)綜復(fù)雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應(yīng)有時(shí)會成為測量的嚴(yán)重問題。C.環(huán)境對測量人員的影響：高溫、嚴(yán)寒、潮濕、悶氣、嘈雜、照明不適當(dāng)?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會對測量人員的身心產(chǎn)生不良影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯(cuò)。應(yīng)對措施：應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧M量減少由于環(huán)境影響而產(chǎn)生的誤差。恒溫、恒濕、穩(wěn)壓和防震。抗干擾、防噪聲的措施，如接地、屏蔽、隔離、濾波等。儀器應(yīng)能盡量適應(yīng)惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境。第十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第11頁

儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分為三組：

I組：良好的環(huán)境條件，溫度+10～+35oC，相對濕度80%（在35oC上），只允許有輕微的振動。II組：一般的環(huán)境條件，溫度－10～+40oC，相對濕度80%（在40oC上），允許一般的振動和沖擊。III組：惡劣的環(huán)境條件，溫度－40～+55oC，相對濕度90%（在35oC上），允許頻繁的搬動和運(yùn)輸中受到較大的沖擊和振動。I組——高精度計(jì)量用儀器II組——通用儀器III組——野外、機(jī)載等儀器

第十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日

1.1.1測量的基本概念

4.測試與檢測

測試：

測試是測量與試驗(yàn)的總稱，它包括定量的測量和定性的試驗(yàn)。試驗(yàn)：是為了對被測對象的性能和結(jié)果進(jìn)行觀察而從事的某種實(shí)踐活動。檢測：

檢測包括檢驗(yàn)和測量兩方面的含義。檢測包括定量內(nèi)容，即檢查被測量的量值是否處于某一范圍內(nèi)，以此來判斷是否合格。

在實(shí)際生產(chǎn)中，檢測不僅包括對產(chǎn)品的檢驗(yàn)和測量，同時(shí)還包括對生產(chǎn)過程、運(yùn)動狀況和運(yùn)動對象的檢測第十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日1.1.2計(jì)量的基本概念

1.計(jì)量的定義和意義計(jì)量的定義：

計(jì)量是一種特殊形式的測量，它把被測量與國家計(jì)量部門作為基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)的同類單位量進(jìn)行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的《檢定證書》。計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量。計(jì)量的意義：

為使在不同的地方，用不同的手段測量同一量時(shí)，所得的結(jié)果一致

計(jì)量的三個(gè)主要特征：

統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和法制性。第十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日

1.1.2計(jì)量的基本概念

2．單位和單位制

根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為單位。分為基本單位和導(dǎo)出單位1960年第十一屆國際計(jì)量大會上正式通過國際單位制SI。1984年2月國務(wù)院頒布了《中華人民共和國法定計(jì)量單位》，決定我國法定計(jì)量單位以國際單位制為基礎(chǔ)。英呎——feet第十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第15頁

國際單位制（SI）的組成

國際單位制基本單位

（SI有7個(gè)基本單位）第十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第16頁

國際單位制是由國際單位制單位、國際單位制詞頭和國際單位制的十進(jìn)倍數(shù)單位三部分組成。國際單位制詞頭表示使單位增大或縮小的十進(jìn)倍數(shù)。國際單位制詞頭采用的是十進(jìn)制詞頭，它是用來單位增大或縮小十進(jìn)倍數(shù)，從共有16個(gè)

例：5.4X10-9s=5.4ns

第十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第17頁

1.1.2計(jì)量的基本概念

2．測量基準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)）

測量標(biāo)準(zhǔn)的定義：為了定義、實(shí)現(xiàn)、保存和復(fù)現(xiàn)量的單位或一個(gè)及多個(gè)量值，用作參考的實(shí)物量具、測量儀器、參考物質(zhì)或測量系統(tǒng)。幾個(gè)名詞：

比對：在規(guī)定條件下，對相同準(zhǔn)確度等級的同類基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較，其目的是考核量值的一致性。檢定：是用高一等級準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對低一等級的計(jì)量器具進(jìn)行比較，以達(dá)到全面評定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的。一般要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的1/3到1/10。校準(zhǔn)：校準(zhǔn)是指被校的計(jì)量器具與高一等級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較，以確定被校計(jì)量器具的示值誤差（有時(shí)也包括確定被校器具的其他計(jì)量性能）的全部工作。量值的傳遞：指一個(gè)物理量單位通過各級基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的輔助手段準(zhǔn)確地傳遞到日常工作中所使用的測量儀器、量具，以保證量值統(tǒng)一的全過程。第十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日測量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞

自上而下逐級傳遞:檢定是標(biāo)準(zhǔn)傳遞的具體形式

第十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第19頁

測量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對性基準(zhǔn)的權(quán)威性

基準(zhǔn)的理論定義最嚴(yán)格的、制作工藝技術(shù)最先進(jìn)。原器基準(zhǔn)自身也會隨時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境條件而變化，甚至?xí)p壞，會失傳。從現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)來看，最好的基準(zhǔn)是原子基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的相對性一個(gè)時(shí)期的測量基準(zhǔn)反映當(dāng)時(shí)的人類認(rèn)識水平和科學(xué)水平例：以太陽為基準(zhǔn)，時(shí)間測量的精確度1天內(nèi)可達(dá)到1秒鐘。而目前銫原子鐘的計(jì)時(shí)精確度在三百萬年內(nèi)也不超過1秒。第十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第20頁

1.1.3測量誤差的基本概念

1.測量誤差的定義測量的目的:獲得被測量的真值。真值:在一定的時(shí)間和空間環(huán)境條件下，被測量本身所具有的真實(shí)數(shù)值。測量誤差:所有測量結(jié)果都帶有誤差。

從廣州到北京的距離如何測？第二十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第21頁

1.1.3測量誤差的基本概念

2測量誤差的來源

（1）儀器誤差：由于測量儀器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。（2）影響誤差：由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動、電源電壓、電磁場等）與測量要求的條件不一致而引起的誤差。（3）理論誤差和方法誤差：由于測量原理、近似公式、測量方法不合理而造成的誤差。（4）人身誤差：由于測量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。例如：用滴定法測量粉末中CaO含量，稱取定量的粉末，然后慢慢滴入酸溶液一直到變色（完全中和）為止，根據(jù)滴入溶液的數(shù)量確定CaO含量。這中間就會引入人為誤差。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在出現(xiàn)了X－熒光分析儀，可以進(jìn)行自動測試，就解決了人為誤差。（講述熒光分析儀的原理）第二十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第22頁

1.1.4測量誤差的表示方法

測量誤差有絕對誤差和相對誤差兩種表示方法。1.絕對誤差

（1）定義：由測量所得到的被測量值與其真值之差，稱為絕對誤差

實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)際值A(chǔ)（高一級以上的測量儀器或計(jì)量器具測量所得之值）來代替真值。絕對誤差：

有大小，又有符號和量綱（2）修正值與絕對誤差的絕對值大小相等，但符號相反的量值，稱為修正值

測量儀器的修正值可以通過上一級標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達(dá)式等形式。被測量的實(shí)際值

第二十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第23頁

1.1.4測量誤差的表示方法2.相對誤差（1）相對真誤差（不常用）、實(shí)際相對誤差、示值相對誤差相對真誤差：絕對誤差與被測量的真值之比實(shí)際相對誤差：用實(shí)際值A(chǔ)代替真值A(chǔ)0

示值相對誤差：用測量值X代替實(shí)際值A(chǔ)

第二十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第24頁

1.1.4測量誤差的表示方法（2）滿度相對誤差（引用相對誤差）用測量儀器在一個(gè)量程范圍內(nèi)出現(xiàn)的最大絕對誤差與該量程值（上限值－下限值）之比來表示的相對誤差，稱為滿度相對誤差（或稱引用相對誤差）

儀表各量程內(nèi)絕對誤差的最大值我國電工儀表共分七級：0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5及5.0。如果儀表為S級，則說明該儀表的最大引用誤差不超過S%測量點(diǎn)的最大相對誤差

在使用這類儀表測量時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，使示值盡可能接近于滿度值，指針最好能偏轉(zhuǎn)在不小于滿度值2/3以上的區(qū)域。

第二十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第25頁

1.1.4測量誤差的表示方法[例]某待測電流約為100mA，現(xiàn)有0.5級量程為0～400mA和1.5級量程為0～100mA的兩個(gè)電流表，問用哪一個(gè)電流表測量較好？

用1.5級量程為0～100mA電流表測量100mA時(shí)的最大相對誤差為解：用0.5級量程為0～400mA電流表測100mA時(shí)，最大相對誤差為第二十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第26頁

1.1.4測量誤差的表示方法（3）分貝誤差——相對誤差的對數(shù)表示分貝誤差是用對數(shù)形式（分貝數(shù)）表示的一種相對誤差，單位為分貝（dB）。電壓增益的測得值為誤差為

用對數(shù)表示為增益測得值的分貝值

分貝誤差

第二十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第27頁

1.2電子測量方法與測量系統(tǒng)

1.2.1電子測量的基本概念

1.電子測量及意義電子測量是人們借助于電子技術(shù)的手段對電量和非電量的測量。即：以電子科學(xué)技術(shù)理論為依據(jù)，以電子測量儀器和設(shè)備為工具，對電量和非電量進(jìn)行的測量。其意義：①具有極快的速度②具有極精細(xì)的分辨能力，很寬的作用范圍。③極有利于信息傳遞④極為靈活的變換技術(shù)。⑤巨大的信息處理能力第二十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第28頁

1.2.1電子測量的基本概念

2.電子測量的特點(diǎn)（1）測量頻率范圍寬。被測信號的頻率范圍除測量直流外，測量交流信號的頻率范圍低至10-6Hz以下，高至THz（1THz=1012Hz）（2）量程范圍寬。如數(shù)字萬用表對電壓測量由納伏（nV）級至千伏（kV）級電壓，量程達(dá)12個(gè)數(shù)量級（3）測量準(zhǔn)確度高。如用電子測量方法對頻率和時(shí)間進(jìn)行測量時(shí)，由于采用原子頻標(biāo)和原子秒作為基準(zhǔn)，可以使測量準(zhǔn)確度達(dá)到10-13～10-14的數(shù)量級。（4）測量速度快。因?yàn)殡娮訙y量是通過電子運(yùn)動和電磁波傳播進(jìn)行工作（5）易于實(shí)現(xiàn)遙測

（6）易于實(shí)現(xiàn)測量過程的自動化和測量儀器智能化

第二十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第29頁

1.2.1電子測量的基本概念

3.電子測量的內(nèi)容

（1）按具體的測量對象來分類①電信號的測量

包括各種頻率及波形下的電壓、電流、功率、電場強(qiáng)度；信號的頻率、周期、時(shí)間、相位、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)、失真度、噪音以及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量。②電路參數(shù)的測量

包括電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)、電子器件參數(shù)等的測量。③電子設(shè)備性能的測量

包括放大倍數(shù)、衰減、靈敏度、頻率特性、通頻帶、噪聲系數(shù)的測量。④特性曲線的測量

包括幅頻特性曲線、晶體管特性曲線等的測量和顯示。

第二十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第30頁

1.2.1電子測量的基本概念

3.電子測量的內(nèi)容（2）按基本的測量對象來看：信號和系統(tǒng)

①基本對象是未知的信號與系統(tǒng)②基本工具是已知的信號與系統(tǒng)③基本工作機(jī)理是信號與系統(tǒng)的相互作用

4.電子測量系統(tǒng)的組成第三十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第31頁

1.2.2電子測量的基本方法

1.直接測量、間接測量與組合測量

（1）直接測量——用已標(biāo)定的儀器，直接地測量出某一待測未知量的量值。（2）間接測量——對與未知待測量y有確切函數(shù)關(guān)系的其他變量x（或n個(gè)變量）進(jìn)行直接測量，然后再通過函數(shù)，計(jì)算出待測量y。

（3）組合測量

第三十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第32頁

1.2.2電子測量的基本方法

2.被動測量（有源參量）與主動測量（無源參量）被測對象可按有源量或無源量劃分為兩大類

有源量的測量

無源量的測量

第三十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日1.2.2電子測量的基本方法

3.開環(huán)式測量和閉環(huán)式測量

第三十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第34頁

1.2.2電子測量的基本方法

4.集中式與分布式的多路測量

（1）集中式多路測試系統(tǒng)

第三十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第35頁

1.2.2電子測量的基本方法

4.集中式與分布式的多路測量（2）分布式多路測量系統(tǒng)(以雨量網(wǎng)為例:簡述無線\GPRS通訊網(wǎng)絡(luò))

（a）網(wǎng)絡(luò)化測量系統(tǒng)（b）無線電遙測系統(tǒng)第三十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第36頁

1.2.2電子測量的基本方法

5.頻域、時(shí)域、數(shù)域測量（1）頻域測量技術(shù)：幅值和相位隨頻率的變化正弦波點(diǎn)頻法正弦波掃頻法

（2）時(shí)域測量技術(shù)：

幅值隨時(shí)間的變化測試信號是脈沖、方波及階躍信號注：頻域測量和時(shí)域測量比較

頻域測量和時(shí)域測量是測量線性系統(tǒng)性能的兩種方法，是從兩個(gè)不同的角度去觀測同一個(gè)被測對象，其結(jié)果應(yīng)該是一致的。從理論上講，時(shí)域函數(shù)的付里葉變換就是頻域函數(shù)，而頻域函數(shù)的付里葉逆變換也就是時(shí)域函數(shù)。

第三十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第37頁

1.2.2電子測量的基本方法

5.頻域、時(shí)域、數(shù)域測量（3）數(shù)字測量技術(shù)：測量數(shù)字系統(tǒng)的功能和故障診斷對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行測量的基本方法是：在輸入端加激勵信號，觀察由此產(chǎn)生的輸出響應(yīng)，并與預(yù)期的正確結(jié)果進(jìn)行比較，一致則表示系統(tǒng)正常；不一致則表示系統(tǒng)有故障。LSI測試系統(tǒng)的簡化框圖

第三十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第38頁

1.2.2電子測量的基本方法

6.靜態(tài)、穩(wěn)態(tài)和動態(tài)測量（1）靜態(tài)（直流）測量：對不隨時(shí)間變化的物理量進(jìn)行的測量測量原理、方法、手段最簡單，測量過程不受時(shí)間限制，測量系統(tǒng)的輸出與輸入二者之間有著簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系和理想的特性，而測量精度也最高。（2）穩(wěn)態(tài)（交流）測試技術(shù)：正弦測試技術(shù)用幅值隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電信號（最簡單的周期性信號）作被測系統(tǒng)的激勵，然后觀測在此激勵下的輸出響應(yīng)，以頻率為變量對被測線性系統(tǒng)進(jìn)行測量。

（3）動態(tài)（脈沖）測試技術(shù)，自然界存在大量瞬變沖激的物理現(xiàn)象，如力學(xué)中的爆炸、沖擊、碰撞等，電學(xué)中的放電、閃電、雷擊等，對這類隨時(shí)間瞬變對象進(jìn)行測量，稱為動態(tài)測量和瞬態(tài)測量。第三十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第39頁

1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（1）靜態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型

不線性時(shí)：獲得靜態(tài)特性的方法：

對一個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定或定期進(jìn)行校準(zhǔn)。

即在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下（規(guī)定的溫度范圍、大氣壓力、濕度等），由高精度的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器給出一系列數(shù)值已知的、準(zhǔn)確的、不隨時(shí)間變化的輸入量xj，用高精度測量儀器測定被校測量系統(tǒng)對應(yīng)輸出量yj,得到由(xj,yj)數(shù)值列出的數(shù)表、繪制曲線或求得數(shù)學(xué)表達(dá)式，即為被校準(zhǔn)的測量系統(tǒng)的輸出與輸入的關(guān)系，亦稱之為靜態(tài)特性。非線性第三十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第40頁

1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）靜態(tài)特性的基本參數(shù)

零位（零點(diǎn)）當(dāng)輸入量為零x=0時(shí)，測量系統(tǒng)的輸出量不為零的數(shù)值零位值為

零位值應(yīng)設(shè)法從測量結(jié)果中消除。例如可以通過測量系統(tǒng)的調(diào)零機(jī)構(gòu)或者由軟件扣除。

第四十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第41頁

1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）靜態(tài)特性的基本參數(shù)靈敏度是描述測量系統(tǒng)對輸入量變化反應(yīng)的能力。靈敏度：

當(dāng)靜態(tài)特性為一直線時(shí)，直線的斜率即為靈敏度，且為一常數(shù)

第四十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）靜態(tài)特性的基本參數(shù)

測量范圍、量程測量范圍——測量系統(tǒng)所能測量到的最小被測量（輸入量）與最大被測量（輸入量）之間的范圍。量程——測量系統(tǒng)測量范圍的上限值與下限值之差的模即稱為量程。量程又稱滿度值，表征測量系統(tǒng)能夠承受最大輸入量的能力。

例如一溫度測量系統(tǒng)的測量范圍是－60～+1200C，那么它的量程為1800C第四十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第43頁

分辨力與分辨率分辨力，又稱靈敏度閾，它表征測量系統(tǒng)有效辨別輸入量最小變化量的能力。標(biāo)定過程中當(dāng)?shù)趇個(gè)測點(diǎn)xi,當(dāng)有Δxi,min變化時(shí)才看到輸出變化，該點(diǎn)分辨力為Δxi,min，該點(diǎn)分辨率為:ri=Δxi,min/R,測量系統(tǒng)的分辨率為:r=max{ri}對模擬式測量系統(tǒng)，其分辨力一般為最小分度值的1/2～1/5。對具有數(shù)字顯示器的測量系統(tǒng)，其分辨力是當(dāng)最小有效數(shù)字增加一個(gè)字時(shí)相應(yīng)示值的改變量，也即相當(dāng)于一個(gè)分度值。對于一般測量儀表的要求是：靈敏度應(yīng)該大而分辨力應(yīng)該小(從數(shù)值上講).1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）靜態(tài)特性的基本參數(shù)第四十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第44頁

漂移時(shí)漂:當(dāng)測量系統(tǒng)的輸入和環(huán)境溫度不變時(shí)輸出量隨時(shí)間的變化而變化的現(xiàn)象稱時(shí)漂溫漂:由于環(huán)境溫度變化而引起的輸出量的變化。它包括零點(diǎn)溫漂和靈敏度溫漂。

零點(diǎn)漂移υ=[y0(t2)-y0(t1)]/yFS(t1)(t2-t1)*100%

靈敏度漂移β=[yFS(t2)-yFS(t1)]/yFS(t1)(t2-t1)*100%上述公式右邊y值為平均值，t1為室溫，t2為規(guī)定高溫或低溫，穩(wěn)定1小時(shí)1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）靜態(tài)特性的基本參數(shù)第四十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第45頁

1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（3）靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)

遲滯亦稱“滯環(huán)”或“回差”，表征測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大小到（反行程）兩者靜態(tài)特性不一致的程度。由機(jī)械摩擦間隙、敏感材料缺陷、磁性材料磁滯等因素引起

測量時(shí)，各點(diǎn)的值取平均值，

下式為遲滯的引用誤差，式中ΔHm為最大回差第四十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第46頁

1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（3）靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)

重復(fù)性表征測量系統(tǒng)輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時(shí)，靜態(tài)特性不一致的程度重復(fù)性指標(biāo)是一種隨機(jī)誤差，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來計(jì)算

重復(fù)性引用誤差為：

按照Bessel算法，ΔR=3s為最大重復(fù)誤差，s為最大標(biāo)準(zhǔn)偏差第四十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第47頁

線性度測量系統(tǒng)的輸出——輸入關(guān)系應(yīng)當(dāng)具有直線特性，線性度（又稱非線性誤差）說明輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離其擬合直線的程度

上式中ymax應(yīng)為：yFS

選定的擬合直線不同，計(jì)算所得的線性度數(shù)值也就不同。有絕對線性度（與理想曲線比較）、端基線性度（與由始末兩端定的直線比較）、最小二乘法線性度1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（3）靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)

第四十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第48頁

準(zhǔn)確度測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，俗稱精度①用準(zhǔn)確度等級指數(shù)來表征：準(zhǔn)確度等級指數(shù)a的百分?jǐn)?shù)a%所表示的相對值是代表允許誤差的大小②用不確定度來表征：在規(guī)定條件下系統(tǒng)或裝置用于測量時(shí)所得測量結(jié)果的不確定度。③簡化表示：

一些國家標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定準(zhǔn)確度等級指數(shù)的產(chǎn)品說明書中，常用“精度”作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來表征該產(chǎn)品的準(zhǔn)確程度。通常精度A由線性度、滯環(huán)和重復(fù)性之和得出1.2.2電子測量的基本方法

7.測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（3）靜態(tài)特性的質(zhì)量指標(biāo)

第四十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第49頁

1.2.2電子測量的基本方法

8.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（1）測試系統(tǒng)動態(tài)特性的描述——數(shù)學(xué)模型三種形式：①時(shí)域中的微分方程

微分方程

第四十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第50頁

②復(fù)頻域中的傳遞函數(shù)為簡化運(yùn)算，通常采用拉普拉斯變換來研究線性微分方程。傳遞函數(shù)——其表達(dá)式為在初始條件為零時(shí)，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比。

1.2.2電子測量的基本方法

8.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（1）測試系統(tǒng)動態(tài)特性的描述——數(shù)學(xué)模型三種形式：第五十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第51頁

③頻域中的頻率特性對于穩(wěn)定的常系數(shù)線性系統(tǒng)，可用傅里葉變換代替拉氏變換

1.2.2電子測量的基本方法

8.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（1）測試系統(tǒng)動態(tài)特性的描述——數(shù)學(xué)模型三種形式：幅頻特性相頻特性第五十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第52頁

1.2.2電子測量的基本方法

8.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）常見系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、特性參數(shù)、階躍響應(yīng)

一階系統(tǒng)

一階RC電路

幅頻特性：相頻特性：

——時(shí)間常數(shù)第五十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第53頁

當(dāng)系統(tǒng)輸入階躍信號x(t)時(shí),響應(yīng)為y(t)

一階系統(tǒng)頻域的主要指標(biāo):ω0,ω=ω0=1/τ時(shí)為轉(zhuǎn)折點(diǎn).時(shí)域主要指標(biāo):τ,當(dāng)t=τ時(shí),上升到0.632

0.95A第五十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第54頁

二階系統(tǒng)（例LCR串聯(lián)電路）微分方程

為系統(tǒng)固有角頻率，為阻尼比

傳遞函數(shù)

頻率特性1.2.2電子測量的基本方法

8.測量系統(tǒng)的動態(tài)特性(了解內(nèi)容)

（2）常見系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、特性參數(shù)、階躍響應(yīng)第五十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第55頁

二階系統(tǒng)的頻率特性

幅頻特性相頻特性第五十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第56頁

二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)頻域指標(biāo)：ξ、ωn,

時(shí)域指標(biāo)：有阻尼自然振蕩角頻率、有阻尼自然振蕩周期、峰值時(shí)間、絕對及相對超調(diào)量。第五十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第57頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.電子測量中的變換技術(shù)1)量值變換量值是指電壓、電流、功率、阻抗、時(shí)間等電參量的幅值大小。量值變換即指把它們的幅值按比例地增大或縮小。把量值處于難以測量的邊緣狀態(tài)（太小或太大）的被測量，按某一已知比值變換為量值適中的同樣參量進(jìn)行測量。通過量值變換，可增加測量范圍，提高測量分辨力和精度。

（1）信號放大與衰減測量放大器——是指在測量系統(tǒng)中用來放大微弱電壓、電流或電荷信號的放大器。要求低漂移衰減器——用來降低測量系統(tǒng)中的信號電平

第五十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第58頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.電子測量中的變換技術(shù)

1)量值變換

（2）阻抗變換電子測量中，特別是在微波測量中，當(dāng)將不匹配的負(fù)載與傳輸線連接時(shí)，或?qū)⑻卣髯杩共煌膫鬏斁€進(jìn)行連接時(shí)，信號傳輸中將產(chǎn)生強(qiáng)烈反射。為了保證良好的傳輸，必須在傳輸線與負(fù)載之間或不同特征阻抗的傳輸線之間接入一種阻抗變換的雙口網(wǎng)絡(luò)，改變阻抗的大小，實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配。在信號源的功率放大器輸出電路中，也要求負(fù)載阻抗匹配，常用變壓器等進(jìn)行阻抗變換，以保證最佳功率傳輸。電子測量儀器輸入端具有很高輸入阻抗，輸入跟隨器則是實(shí)現(xiàn)了輸入通道從高阻到低阻的阻抗變換。第五十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第59頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.電子測量中的變換技術(shù)

2)頻率變換（1）檢波：交流電壓變成直流電壓 常用磁電式電表，它只能測量直流，交流信號必須檢波成直流信號來測量（2）斬波：把一個(gè)直流電壓調(diào)制成交流電壓，經(jīng)過交流放大，然后再把交流電壓通過反調(diào)制（解調(diào)）還原為直流電壓的過程。斬波的作用是對微弱的直流電壓進(jìn)行放大

（3）變頻（分頻、倍頻、混頻、頻率合成等）進(jìn)行頻率的加減運(yùn)算；獲得很寬的頻率覆蓋范圍；實(shí)現(xiàn)中頻或低頻替代，以提高測量精度，實(shí)現(xiàn)頻率的精密測量。

例：f=200.020kHz～220kHzf0=200kHz則F=f-f0=20Hz～20kHz第五十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第60頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.電子測量中的變換技術(shù)

3)波形變換（1）整形將任意形狀的波形變成規(guī)則的脈沖波形，例如，用于電子計(jì)數(shù)器的輸入通道中。（2）限幅把信號波形幅度限制在一定范圍內(nèi)（3）微分由矩形脈沖形成一個(gè)窄脈沖。在電子計(jì)數(shù)器、取樣示波器、廣譜信號源中廣泛使用。（4）合成多種波形疊加成復(fù)雜波形。例如合成CRT顯示的視頻信號波形。（5）變換方波變成三角波或正弦波，三角波變成正弦波或方波，正弦波變成方波或三角波等。波形變換技術(shù)廣泛用于多波形函數(shù)發(fā)生器中。第六十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第61頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.電子測量中的變換技術(shù)

4)參量變換（1）AVΩ變換——電流、電壓、電阻之間的變換多用表中采用的AVΩ變換，包括交流/直流（AC/DC）、電流/電壓（I/V）和電阻/電壓（/V）的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了交、直流電壓、電流、電阻等多種測量功能。（2）V/F變換——模擬直流電壓轉(zhuǎn)換為頻率講述該種轉(zhuǎn)換在信號采集中的抗干擾作用（3）V/T變換——模擬直流電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間（4）網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變換，可通過易測量求出難測量

第六十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第62頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.電子測量中的變換技術(shù)例：一個(gè)工件傷痕檢測系統(tǒng)使用的變換技術(shù)①機(jī)械量信息到光信號；②光信號變換成電信號；③電信號被放大，進(jìn)行了幅度變換；④對電信號比較、校正的處理后抽取出了有關(guān)傷痕的有用信息；⑤電信號到光信號的變換進(jìn)行顯示。第六十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第63頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)1）比較的基本概念

被測量為x、標(biāo)準(zhǔn)量為s、比較電路輸出為y。當(dāng)x<s時(shí)，y=YL；當(dāng)x>s時(shí)，y=YH當(dāng)x=s時(shí)，y出現(xiàn)一個(gè)躍變信號第六十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第64頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

2）電壓比較

（1）電平比較

兩個(gè)模擬電壓的大小的比較是用電壓比較器來實(shí)現(xiàn)的

第六十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第65頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

2）電壓比較（2）差值型比較采用能輸出模擬差值電壓的減法運(yùn)算放大器。實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算功能的方法也有差動型比較和求和型比較兩種。（3）比例型比較具有除法或比例運(yùn)算功能的電路或部件，也可完成被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的比較。例如，雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器中，被測電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓之間具有如下關(guān)系（講雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的原理）：

第六十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第66頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

3）阻抗比較電橋電路具有對稱差動的電路結(jié)構(gòu)，是一種電量天平，可以十分方便地實(shí)現(xiàn)差值檢測和比例比較的功能。

（a）比例臂電橋（b）有源電橋（c）電壓電橋（d）電流電橋

11

22

s

x

Z

UN

UNZ

==

==

第六十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第67頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

3）阻抗比較例.比例運(yùn)算比較（半橋）電路第六十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第68頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

4）頻率（時(shí)間）阻抗比較①時(shí)間差值比較：用R-S觸發(fā)器可實(shí)現(xiàn)時(shí)差的比較

②差頻比較：混頻器可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)頻率的減法運(yùn)算，還可利用差頻比較法測量頻率第六十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第69頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

5）相位比較

（1）用乘法器或相敏檢波器鑒相

（2）脈沖與數(shù)字式鑒相器觸發(fā)器構(gòu)成的脈沖鑒相器:RS觸發(fā)器或D觸發(fā)器數(shù)字式鑒相器:由相位比較器（9個(gè)與非門）和電荷泵組成第六十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第70頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2.電子測量中的比較技術(shù)

6）數(shù)字比較

二進(jìn)制的數(shù)N1和N2加于異或門的輸入端，即可進(jìn)行比較

第七十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第71頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.電子測量中的處理技術(shù)

1)基本模擬運(yùn)算

運(yùn)算放大器輔之以不同的電路元件，可以組成諸如比例、加減、微分、積分、對數(shù)、指數(shù)和乘除等電路（1）四則運(yùn)算電路

第七十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第72頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.電子測量中的處理技術(shù)

1)基本模擬運(yùn)算（2）積分和微分電路第七十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第73頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.電子測量中的處理技術(shù)

2)模擬濾波器按照頻譜分析的觀點(diǎn)，任何信號都是一些不同幅度和不同頻率的正弦信號的組合。在被測信號中，除了有用的頻率成分之外，往往不可避免地含有一些無用噪聲的頻率成分。濾波器的功能就是利用其頻率特性來保留有用的頻率成分，削弱或消除無用的頻率成分，即具有信號分離的功能。分為低通、高通、帶通和帶阻等不同濾波器。

模擬濾波器可以通過有源濾波或無源濾波來完成，如書本上的各種濾波器（參考書本）第七十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第74頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.電子測量中的處理技術(shù)

3)數(shù)字信號處理（DSP）（1）數(shù)字信號處理的實(shí)現(xiàn)方式基于數(shù)字邏輯電路的硬件方式：

利用現(xiàn)有的各種數(shù)字邏輯門、譯碼器、觸發(fā)器、寄存器、計(jì)數(shù)器、全加器等，以及各種CPLD、FPGA等可編程邏輯，組成各種數(shù)字邏輯的運(yùn)算與控制單元。

基于微處理器和微型計(jì)算機(jī)的嵌入式系統(tǒng)的軟件方式：

通過軟件編程，可完成各種數(shù)字與邏輯的運(yùn)算。

基于DSP芯片的實(shí)現(xiàn)方式第七十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第75頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.電子測量中的處理技術(shù)

3)數(shù)字信號處理（DSP）（2）數(shù)字信號處理（DSP）的基本內(nèi)容廣義來說，數(shù)字信號處理是研究用數(shù)字方法對信號進(jìn)行分析、變換、運(yùn)算、濾波、檢測、估計(jì)、增強(qiáng)、壓縮、調(diào)制、解調(diào)以及快速算法的一門技術(shù)學(xué)科。狹義來說也有人認(rèn)為：數(shù)字信號處理主要是研究有關(guān)數(shù)字濾波技術(shù)：把信號的有效信號提取出來，抑制（削弱或?yàn)V除）干擾或噪聲的一種處理。離散變換快速算法：FFT頻譜分析方法:主要使用頻譜分析儀和信號分析儀信號處理包括時(shí)域和頻域處理。時(shí)域處理中最典型的是波形分析，示波器就是最常用的儀器。信號頻域處理主要指濾波，主要使用頻譜分析儀和信號分析儀第七十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第76頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.電子測量中的處理技術(shù)

3)數(shù)字信號處理（DSP）（3）數(shù)字信號處理的應(yīng)用

測試信號處理語音信號處理語音的識別、理解、合成、增強(qiáng)、數(shù)據(jù)壓縮

圖像信號處理圖像壓縮、解壓、增強(qiáng)、恢復(fù)、分割、識別、編碼和重建振動信號處理地球物理信號處理為了探測地下深處所儲藏的石油和天然氣以及其他礦藏，通常采用地震勘探方法來探測地層結(jié)構(gòu)和巖性。即在一選定的地點(diǎn)施加人為的激震，如用爆炸方法產(chǎn)生一振動波向地下傳播，遇到地層分界面即產(chǎn)生反射波，在距離振源一定遠(yuǎn)的地方放置一列傳感器，接收到達(dá)地面的反射波。從反射波的延遲時(shí)間和強(qiáng)度來判斷地層的深度和結(jié)構(gòu)。生物醫(yī)學(xué)信號處理

第七十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第77頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.電子測量中的顯示技術(shù)

1）指示式儀表

被測電流I在可動線圈中流過時(shí)產(chǎn)生電磁力F，使可動線圈以軸為中心轉(zhuǎn)動，由此產(chǎn)生與電流I成比例的驅(qū)動力矩Td，帶動指針偏轉(zhuǎn)，從儀表的標(biāo)尺分度讀數(shù)測得電流。

測量結(jié)果必須通過顯示器件把各種電信號轉(zhuǎn)換成人們五官可直接感知的機(jī)械運(yùn)動、數(shù)字、文字、圖形、圖像等形式的信號顯示出來第七十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第78頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.電子測量中的顯示技術(shù)

2）發(fā)光二極管（LED）

LED的發(fā)光顏色多、輝度高，LED的單元體積小，電壓低、驅(qū)動電流小，壽命長。第七十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第79頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.電子測量中的顯示技術(shù)

3）液晶顯示器（LCD）液晶是一種具有光學(xué)雙射性的液體狀的晶體，液晶顯示器件在電信號驅(qū)動下，控制其對入射偏光的反射或透射，實(shí)現(xiàn)LCD的顯示LCD具有薄型、輕量、低功耗、低工作電壓等特點(diǎn)第七十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第80頁

1.2.3電子測量中的基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.電子測量中的顯示技術(shù)

4）陰極射線管（CRT）CRT可分為電視用、顯示終端用及儀器儀表用幾種類型5）其它顯示：等離子體顯示、場致發(fā)光（薄膜、平面）第八十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第81頁

1.3測量誤差及數(shù)據(jù)處理

本節(jié)主要討論采用不同的方法去發(fā)現(xiàn)誤差、判斷誤差的種類和研究選擇削弱或減小測量誤差1.測量誤差的分類

根據(jù)測量誤差的性質(zhì)，測量誤差可分為:

隨機(jī)誤差系統(tǒng)誤差粗大誤差第八十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日1.測量誤差的分類1）隨機(jī)誤差

定義:在同一測量條件下（指在測量環(huán)境、測量人員、測量技術(shù)和測量儀器都相同的條件下），多次重復(fù)測量同一量值時(shí)（等精度測量），每次測量誤差的絕對值和符號都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差或偶然誤差，簡稱隨差。

來源：隨機(jī)誤差主要由對測量值影響微小但卻互不相關(guān)的大量因素共同造成。這些因素主要是噪聲干擾、電磁場微變、零件的摩擦和配合間隙、熱起伏、空氣擾動、大地微震、測量人員感官的無規(guī)律變化等。

隨機(jī)誤差的特點(diǎn)：

有界性：隨機(jī)誤差的絕對值雖然是變化的，但不會超過一定的界限。

對稱性：隨機(jī)誤差的絕對值相等且正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會相同。

抵償性：在多次測量中，隨機(jī)誤差的正負(fù)誤差相互抵償。抵償性是隨機(jī)誤差的重要性質(zhì)，正是應(yīng)用這一性質(zhì)，才可以采用多次測量并取平均值的方法來減小隨機(jī)誤差。第八十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第83頁

（2）產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因：主要有以下幾個(gè)方面：a）測量儀器方面的因素：儀器設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)、制造安裝等原因。b）測量方法方面的因素：采用的測量方法不夠理想c）測量環(huán)境方面的因素：在測量過程中，實(shí)際的測量環(huán)境條件（溫度、濕度、壓力等）與理想的環(huán)境不一致，造成元器件參數(shù)的漂移，進(jìn)而造成誤差。d）測量人員方面的因素：由于測量人員本身的因素，如觀測時(shí)所處的位置等因素，造成讀數(shù)的不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的誤差。1.測量誤差的分類2）系統(tǒng)誤差

（1）定義：在同一測量條件下，多次測量重復(fù)同一量時(shí)，測量誤差的絕對值和符號都保持不變，或在測量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。例如儀器的刻度誤差和零位誤差，或值隨溫度變化的誤差。第八十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第84頁

3）粗大誤差：

粗大誤差是一種顯然與實(shí)際值不符的誤差。產(chǎn)生粗差的原因有：①測量操作疏忽和失誤如測錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)以及實(shí)驗(yàn)條件未達(dá)到預(yù)定的要求而匆忙實(shí)驗(yàn)等。②測量方法不當(dāng)或錯(cuò)誤如用普通萬用表電壓檔直接測高內(nèi)阻電源的開路電壓③測量環(huán)境條件的突然變化如電源電壓突然增高或降低，雷電干擾、機(jī)械沖擊等引起測量儀器示值的劇烈變化等。

1.測量誤差的分類射擊誤差示意圖第八十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第85頁

在測量中，隨機(jī)誤差是不可避免的。多次測量，測量值和隨機(jī)誤差服從概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律。可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，處理測量數(shù)據(jù)，減少隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響。

2.隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法1）隨機(jī)誤差的分布規(guī)律

（1）數(shù)學(xué)期望:反映其平均特性。其定義如下：

X為離散型隨機(jī)變量：X為連續(xù)型隨機(jī)變量：

（2）方差和標(biāo)準(zhǔn)偏差

方差和標(biāo)準(zhǔn)偏差是用來描述隨機(jī)變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度。設(shè)隨機(jī)變量X的數(shù)學(xué)期望為E(X)，則X的方差定義為：

D(X)=E(X－E(X))2

標(biāo)準(zhǔn)偏差定義為：

第八十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第86頁

隨機(jī)誤差的概率密度函數(shù)為：測量數(shù)據(jù)X的概率密度函數(shù)為：

隨機(jī)誤差的數(shù)學(xué)期望和方差為：

同樣測量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)期望E(X)＝，方差D(X)＝2.隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法

1）隨機(jī)誤差的分布規(guī)律（3）測量誤差的正態(tài)分布第八十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第87頁

隨機(jī)誤差和測量數(shù)據(jù)的分布形狀相同，因?yàn)樗鼈兊臉?biāo)準(zhǔn)偏差相同，只是橫坐標(biāo)相差隨機(jī)誤差具有：①對稱性②單峰性③有界性④抵償性

2.隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法1）隨機(jī)誤差的分布規(guī)律（3）測量誤差的正態(tài)分布標(biāo)準(zhǔn)偏差是代表測量數(shù)據(jù)和測量誤差分布離散程度的特征數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，則曲線形狀越尖銳，說明數(shù)據(jù)越集中；標(biāo)準(zhǔn)偏差越大，則曲線形狀越平坦，說明數(shù)據(jù)越分散。第八十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第88頁

2.隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法

2）有限次測量的數(shù)學(xué)期望和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值

求被測量的數(shù)字特征，理論上需無窮多次測量，但在實(shí)際測量中只能進(jìn)行有限次測量，怎么辦？

（1）有限次測量的數(shù)學(xué)期望的估計(jì)值——算術(shù)平均值

規(guī)定使用算術(shù)平均值為數(shù)學(xué)期望的估計(jì)值，并作為最后的測量結(jié)果。即：

（2）算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差比總體或單次測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差小倍。原因是隨機(jī)誤差的抵償性。

第八十八頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第89頁

小結(jié)：有限n次等精度測量：殘差：實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差（標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值），貝塞爾公式：算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值：

算術(shù)平均值：2.隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法

2）有限次測量的數(shù)學(xué)期望和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值

第八十九頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第90頁

【例】用溫度計(jì)重復(fù)測量某個(gè)不變的溫度，得11個(gè)測量值的序列（見下表）。求測量值的平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。解：①平均值

②用公式計(jì)算各測量值殘差列于上表中③實(shí)驗(yàn)偏差④標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法

2）有限次測量的數(shù)學(xué)期望和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值

第九十頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第91頁

1）系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法

（1）不變的系統(tǒng)誤差：校準(zhǔn)、修正和實(shí)驗(yàn)比對。（2）變化的系統(tǒng)誤差①

殘差觀察法，適用于系統(tǒng)誤差比隨機(jī)誤差大的情況

將所測數(shù)據(jù)及其殘差按先后次序列表或作圖，觀察各數(shù)據(jù)的殘差值的大小和符號的變化。

存在線性變化的系統(tǒng)誤差無明顯系統(tǒng)誤差1.3.1測量誤差的分類、估計(jì)和處理

3.系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法

第九十一頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第92頁

3.系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法

1）系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法

（2）變化的系統(tǒng)誤差

②馬利科夫判據(jù)：若有累進(jìn)性系統(tǒng)誤差，D值應(yīng)明顯異于零。 當(dāng)n為偶數(shù)時(shí)，

當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，

③阿貝－赫梅特判據(jù)：檢驗(yàn)周期性系差的存在。

第九十二頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第93頁

3.系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法

2）系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法

（1）從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差根源上采取措施減小系統(tǒng)誤差①

要從測量原理和測量方法盡力做到正確、嚴(yán)格。②

測量儀器定期檢定和校準(zhǔn)，正確使用儀器。③注意周圍環(huán)境對測量的影響，特別是溫度對電子測量的影響較大。④

盡量減少或消除測量人員主觀原因造成的系統(tǒng)誤差。應(yīng)提高測量人員業(yè)務(wù)技術(shù)水平和工作責(zé)任心，改進(jìn)設(shè)備。（2）用修正方法減少系統(tǒng)誤：實(shí)際值＝測量值＋修正值（3）采用一些專門的測量方法①微差法

②替代法③交換法第九十三頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第94頁

微差法進(jìn)行測量時(shí)，測量誤差公式：X=s+δ

Δx=Δs+Δδ,相對誤差為（作分母時(shí)，X與s視為相等）：

前一項(xiàng)為標(biāo)準(zhǔn)量的相對誤差，一般很小，測量儀器的誤差對測量的影響被大大地削弱，微差法（3）采用一些專門的測量方法:微差法、替代法、交換法第九十四頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第95頁

第九十五頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第96頁

替代法：替代偏轉(zhuǎn)法、替代零示法在測量條件不變的情況下，用一已知的標(biāo)準(zhǔn)量去替代未知的被測量，通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量而保持替代前后儀器的示值不變，于是標(biāo)準(zhǔn)量的值等于被測量值。

（3）采用一些專門的測量方法:微差法、替代法、交換法第九十六頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第97頁

交換法通過交換被測量和標(biāo)準(zhǔn)量的位置，從前后兩次換位測量結(jié)果的處理中，削弱或消除系統(tǒng)誤差。特別適用于平衡對稱結(jié)構(gòu)的測量裝置中，并通過交換法可檢查其對稱性是否良好。

第一次平衡 第二次平衡 上兩式相乘、開方得：（3）采用一些專門的測量方法:微差法、替代法、交換法第九十七頁，共一百一十三頁，編輯于2023年，星期日第98頁

統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法的基本思想是：給定一置信概率，確定相應(yīng)的置信區(qū)間，凡超過置信區(qū)間的誤差就認(rèn)為是粗大誤差，并予以剔除。(1)萊特檢驗(yàn)法(2)格拉布斯檢驗(yàn)法（理解內(nèi)容）式中，G值