电子测量与仪器

喜你入骨 提交于 2019-12-24 09:37:00

第一章 绪论

电子测量的定义

电子测量是指以电子技术理论为依据,以电子测量仪器和设备为手段,对电量或非电量进行的测量。
非电量是指各种非电物理量,如压力、位移、温度、湿度、亮度、颜色、物质成分等。非电量可以通过各种对应的敏感元件(传感器),将被测物理量转换成与之相关的电压、电流等,而后在通过对电压、电流的测量,得到被测量物理量的大小。

电子测量的方法

按测量手段分类
  • 直接测量 在测量过程中,能够直接将被测量与同类标准量进行比较,或者能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量,直接获得数值,这种测量方式称为直接测量。
  • 间接测量 当被测量由于某种原因不能直接测量时,可以通过直接测量与被测量有一定函数关系的物理量,然后按函数关系计算出被测量的数值,这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。(伏安法测电阻)
  • 组合测量 当某项测量结果需要用多个未知参数表达时,可通过改变测量条件进行多次测量,根据函数关系列出方程组求解,从而得到未知量的值,这种测量方式称为组合测量。
按测量方式分类
  • 直读法
  • 比较法

计量

定义

测量是指通过实验手段取得客观事物定量信息的过程,也就是利用实验手段把待测量直接或间接地与另一个同类已知量进行比较,从而得到待测量值的过程。
计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。

特征
  • 准确性、可靠性、统一性(测量结果)
  • 统一性 、准确性、法制性(计量的主要特征)
计量基准
  • 主基准
  • 副基准
  • 工作基准

电子测量仪器的发展概况

模拟仪器→数字化仪器→智能仪器→虚拟仪器

误差与不确定度

误差的概念与表示方法

误差的概念

误差就是测量值(或称测得值、测值)与真值之差:误差=测量值-真值
真值:真值是一个理想的概念,虽然是客观存在的,但却难以获得
测量误差=测得量值-参考值 (约定真值作为‘参考量值’:在实际测量中,常把高一级至数级的基准或测量仪器测得的实际值作为真值使用)

测量误差的来源
  • 仪器误差
  • 方法误差
  • 理论误差
  • 影响误差(环境因素)
  • 人身误差
误差的表示方法
  1. 绝对误差
    定义:被测量的测量值x与其真值A0之差,称为绝对误差,即Δx=x-A0或Δx=x-A(约定真值)
    修正值:与绝对误差大小相等,符号相反的量值称为修正值,即C=-Δx=A-x

  2. 相对误差
    绝对误差虽然可以说明测得值偏离实际值的程度,但不能说明测量的准确程度。
    相对误差的表示形式:

    • γ=Δx/A0*100% 真值相对误差
    • γ=Δx/A*100% 约定真值相对误差
    • γ=Δx/x*100% 测量值(示值)相对误差
  3. 常用相对误差

    • 测量值(示值)相对误差:测量值(示值)相对误差是指用绝对误差与仪器测得的指示值之比来表示相对误差,即为γx=Δx/x*100%
    • 满度(引用)相对误差:满度(引用)相对误差是指用绝对误差与仪器满量程xm之比来表示相对误差,即γm=Δx/xm*100%
    • 用分贝(dB)表示相对误差:
      [功率]γdB=10lg(1+Δx/x)dB
      [电流、电压]γdB=20lg(1+Δx/x)=20lg(1+γx)dB

精确度等级:

等级 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0
±s% 0.1% 0.2% 0.5% 1.0% 1.5% 2.5% 5.0%

误差的性质与分类

  • 系统误差:在重复性条件下,对同一被测量无限多次测量所得的结果的平均值与被测量的真值之差,即
    系统误差公式
  • 随机误差:测量结果与重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差,即
    随机误差公式
  • 粗大误差:在一定条件下,测量值显著偏离其真值(或约定真值)所对应的误差

随即误差

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