第4章 数字测量方法
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第四章、社会测量
2.量表scale：
是在经验层次上对社会事实进行主观评价的具有 度加序的测量工具。 度加序的测量工具。量表是由一组带有测量功能的问 题,反映不同选项变量程度的强弱。
政治参与程度量表
是的 1.你进行过选民登记吗? 2.你参加过投票吗? 3.你为政治运动捐过款吗? 4.你为政治运动工作过吗? 5.你自己参加过竞选议员吗? 不是的
• C、折半信度： 、折半信度： 分单双数记分、比较。类似分组测验。折 分单双数记分、比较。类似分组测验。 半需进行校正 r=2* rn/(1+rn) , rn 为折半求得 的相关系数。 的相关系数。
第四节 社会测量的信度和效度
二、社会测量的效度 1、效度定义 、 是指在社会测量活动中， 是指在社会测量活动中，测量主体运用某 一确定的测量手段所获得的测量结果的恰当、 一确定的测量手段所获得的测量结果的恰当、 准确、有效的程度。 准确、有效的程度。效度的高低取决于测量 结果与真实情况的一致程度。 结果与真实情况的一致程度。是反映实际的 程度。 程度。
分辨系数： 先根据受测对象全体的总分排序，然后取出总 分最高的25%的人和总分最低的25%的人，并计算 这两部分人在每一条陈述上的平均分，次这两个平 均分相减，所得出的就是这一条陈述的分辨力系数。 （见例）
• 2、鲍格达斯社会距离量表（积累量表） • 产生于20世纪20年代，某一群体所持的态度及所保持的距离。
（二）测量的四要素
• 1.客体:研究对象 (各类分析单位,如：个、 家庭、组织等社会群体。) • 2.内容:测量客体的某种属性或特征 （人的 年龄、性别、态度、职业、收入、社会地 位、家庭状况等）
• 3.法则:在测量过程中，对具体的测量内容 和测为行规范的操作规则， 如：1、年初人口数加年末人口数乘以1÷2， 就是该年的平均人口数”。 2、测量人们对某一事物的态度的规则， 常用数字和符号表达事物属性或特征的操 作规则。用1代表“非常意”；用2代表 “比较满意”；用3代表“无所谓”；用4 代表“不太满意”；用5代表“非常不满 意” 。
数字的测量与单位
数字的测量与单位数字的测量在我们日常生活中无处不在，无论是计量生活中的物品，还是衡量科学实验数据，都需要依赖于准确的数字测量和相应的单位。
本文将探讨数字的测量方法以及常用的单位。
1. 数字的测量方法数字的测量是通过比较被测量对象与已知标准的量进行的。
下面将介绍一些常用的数字测量方法：1.1 实物比较法实物比较法是通过将被测量对象与已知物体进行对比，来确定其大致的数量关系。
例如，我们通常用一个标尺来测量物体的长度，将被测量物体与标尺进行对比，即可得知物体的长度。
1.2 间接计量法间接计量法是通过一系列测量过程来确定最终的测量结果。
例如，在化学实验中，我们可能需要测量一种物质的质量，但由于该物质比较容易挥发，无法直接测量。
这时，我们可以先测量一个容器的质量，然后将该物质放入容器中再次测量，最终通过减去容器本身的质量来得到物质的质量。
1.3 仪器测量法仪器测量法是利用专门的仪器设备来测量数字。
例如，我们使用温度计来测量环境的温度、使用电子秤来测量物体的质量等。
2. 常用的测量单位为了使数字测量具有普适性和比较性，人们发展出了一系列标准的测量单位。
下面将介绍一些常用的测量单位及其应用领域：2.1 长度单位长度是指物体的延伸方向上的距离，我们通常使用米作为长度的单位。
在日常生活中，我们使用米来测量房间的大小、道路的长度等。
在科学实验中，我们可能会使用更小或者更大的单位，如厘米或千米。
2.2 重量单位重量是指物体受到地球引力作用产生的力，我们通常使用千克作为重量的单位。
在购买食物、药品等物品时，我们经常会看到其重量标识为千克或克。
在科学研究中，我们可能会使用更小的单位，如毫克或微克。
2.3 时间单位时间是指事件发生或持续的间隔，我们通常使用秒作为时间的单位。
无论是日常生活中的钟表，还是科学实验中的计时器，都是以秒为基本单位。
当需要更长或更短的时间单位时，我们可以使用分、小时、毫秒等单位。
2.4 温度单位温度是指物体内部微观粒子的平均动能，我们通常使用摄氏度作为温度的单位。
工程测量-第四章距离测量
M=D平均/2 |ΔD|
M D | D |
(4-2)
两点间水平距离为：
2 D1(D往D返)
平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000；在困难地区相对 误差不应大于1/1000。
工程测量学
§4 4距.1离测钢量 尺 量 距
4.1.3 量距方法
⑶ 精密量距 当量距精度要求在1/1万以上时，要用精密量距方法，精密量 距前要先清理场地。 ①定线——经纬仪定线、钢尺概量，打木桩、划线。
钢尺具有弹性，会因受拉而伸长。钢尺弹性模量E=2×105MPa，
设钢尺断面积A=0.04cm2,钢尺拉力拉力误差为Δp，据虎克定律，
钢尺伸长误差为：
p
Pl EA
(4-9)
当拉力误差为30N，尺长30m，钢尺量距误差为1mm，所以精密量
距工时程应测使量用学弹簧秤控制拉力。
§4 4距.2离测钢量尺量距误差及注意事项
⑶温度测定误差 据钢尺温度改正公式Δlt=α(t-t0)l，当温度引起的误差为 1/30000时，温度测量误差不应超出±3℃，此外在测试温度计显示 的是空气环境温度，不是钢尺本身的温度。在阳光暴晒下，钢尺与 环境测试可差5℃。所以量距冝在阴天进行。最好用半导体温度计 测量钢尺的自身温度。
⑷拉力不均误差
DD==KKll==110000ll
((44--1155))
视线水平时，高差由图4-7可得：
h=i-s
(4-16)
式中：i——仪器高 s——中丝读数。
工程测量学
§4 4距.3离测视量距 测 量
4.3.2 视线倾斜时视距测量公式
设视线竖直角为α，由
于十字丝上、下丝的间距很
小，视角2φ约为34′，故可
竖直角 Δα允许值
M D | D |
(4-2)
两点间水平距离为：
2 D1(D往D返)
平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000；在困难地区相对 误差不应大于1/1000。
工程测量学
§4 4距.1离测钢量 尺 量 距
4.1.3 量距方法
⑶ 精密量距 当量距精度要求在1/1万以上时，要用精密量距方法，精密量 距前要先清理场地。 ①定线——经纬仪定线、钢尺概量，打木桩、划线。
钢尺具有弹性，会因受拉而伸长。钢尺弹性模量E=2×105MPa，
设钢尺断面积A=0.04cm2,钢尺拉力拉力误差为Δp，据虎克定律，
钢尺伸长误差为：
p
Pl EA
(4-9)
当拉力误差为30N，尺长30m，钢尺量距误差为1mm，所以精密量
距工时程应测使量用学弹簧秤控制拉力。
§4 4距.2离测钢量尺量距误差及注意事项
⑶温度测定误差 据钢尺温度改正公式Δlt=α(t-t0)l，当温度引起的误差为 1/30000时，温度测量误差不应超出±3℃，此外在测试温度计显示 的是空气环境温度，不是钢尺本身的温度。在阳光暴晒下，钢尺与 环境测试可差5℃。所以量距冝在阴天进行。最好用半导体温度计 测量钢尺的自身温度。
⑷拉力不均误差
DD==KKll==110000ll
((44--1155))
视线水平时，高差由图4-7可得：
h=i-s
(4-16)
式中：i——仪器高 s——中丝读数。
工程测量学
§4 4距.3离测视量距 测 量
4.3.2 视线倾斜时视距测量公式
设视线竖直角为α，由
于十字丝上、下丝的间距很
小，视角2φ约为34′，故可
竖直角 Δα允许值
高中物理必修二第四章—误差和有效数字
图5－10 【答案】1.360 6.320
例题4．如图5－11所示，角游标尺上有30分格，对应于圆盘 刻度盘上29个分格，角游标尺每一格与刻度盘的每一格的差 是________分，此时角度为 ____________．
图5－11 【解析】将圆盘刻度盘类比为游标卡尺的主尺，角游标
1 尺类比为游标卡尺的游标尺，该角游标尺的精度为30 度，所 以其示数为：161＋15×1 ＝161.50°．
如：刻度尺不标准，一毫米的刻度偏大，用此类 刻度测量长度时，测量结果始终_________。
①系统误差的特点：实验结果与真实值的偏差总 是偏 大或偏小.
②减小系统误差的方法：改善实验原理；提高实 验仪器的测 量精确度；设计更精巧的实验方法。
说明：任何一次测量，不管仪器如何精密，不管 如何测量，都存在误差。
强调：作为有效数字中的“0”，无论是在数字的中 间，还是在数字的末尾，均不能随意省略．
如：1.0 cm和1.00 cm的意义是不同的，1.0 cm为两 位有效数字，1.00 cm为三位有效数字；两者的误 差也不同，前者cm为准确位，mm为估读位，后 者mm为准确位，mm的十分位为估读位，因此其 准确度也不同．
3．有效数字的读数规则
(1)刻度尺、螺旋测微器：是最小分度为“1”的仪 器，测量误差出现在下一位。读数时要估读到下
一位，估计数字有：0.1、0.2………0.9． 如最小刻度为1 mm 的刻度尺，测量误差出现在
mm的下一位上，估读到十分之几毫米． (2)游标卡尺：直接读出最小分度的准确数，不需
要往下估读。
4.13误差和有效数字
一、误差：测量值与真实值的差异叫做误差．
1、测量值：借助实验仪器，通过实验测量出的物 理量的值。
例题4．如图5－11所示，角游标尺上有30分格，对应于圆盘 刻度盘上29个分格，角游标尺每一格与刻度盘的每一格的差 是________分，此时角度为 ____________．
图5－11 【解析】将圆盘刻度盘类比为游标卡尺的主尺，角游标
1 尺类比为游标卡尺的游标尺，该角游标尺的精度为30 度，所 以其示数为：161＋15×1 ＝161.50°．
如：刻度尺不标准，一毫米的刻度偏大，用此类 刻度测量长度时，测量结果始终_________。
①系统误差的特点：实验结果与真实值的偏差总 是偏 大或偏小.
②减小系统误差的方法：改善实验原理；提高实 验仪器的测 量精确度；设计更精巧的实验方法。
说明：任何一次测量，不管仪器如何精密，不管 如何测量，都存在误差。
强调：作为有效数字中的“0”，无论是在数字的中 间，还是在数字的末尾，均不能随意省略．
如：1.0 cm和1.00 cm的意义是不同的，1.0 cm为两 位有效数字，1.00 cm为三位有效数字；两者的误 差也不同，前者cm为准确位，mm为估读位，后 者mm为准确位，mm的十分位为估读位，因此其 准确度也不同．
3．有效数字的读数规则
(1)刻度尺、螺旋测微器：是最小分度为“1”的仪 器，测量误差出现在下一位。读数时要估读到下
一位，估计数字有：0.1、0.2………0.9． 如最小刻度为1 mm 的刻度尺，测量误差出现在
mm的下一位上，估读到十分之几毫米． (2)游标卡尺：直接读出最小分度的准确数，不需
要往下估读。
4.13误差和有效数字
一、误差：测量值与真实值的差异叫做误差．
1、测量值：借助实验仪器，通过实验测量出的物 理量的值。
电子测量 技术 第4章 数字测量方法
尽管Uos很小，但经过多级放大后，在输出端就不 可忽视。
~ ~
Uos + Ui -
§4.3数字电压表的实现
+ +
A - Uo A(Ui Uos) Ui
-
Uos S1 S2
C
+ Uo AUi Uos
A
-
S3 A Uos 1 A
上图为采用硬件实现校零。 也可采用软件校零：
Ux S1
Ur S2
A/D
UDC F UDC T UDC tW
T N
计数 寄存 译码 显示
T
t
f
§4.1 电压测量的数字化方法
一 数字电压表的工作特性
测量范围：包括量程，位数，超量程能力 分辨率； 测量误差： 测量速度： 输入阻抗与输入电流 响应时间：包括阶跃响应时间 极性响应时间，量程响应时间
§4.1 电压测量的数字化方法
但其测量速度较低，一个测量周期约为几十～一百毫秒。
总之：U—T双积分DVM具有抗干扰能力强、稳定性好、测量准确 度高、成本较低等优点，是目前较多使用的方法。
（2）U—F积分型DVM工作原理
Ux
U
-
Uo
U--F
f
+
转换
Uf
F--U 转换
§4.1 电压测量的数字化方法
此种转换方法的核心部件为VFC器件。目前市场上可供选用的 单片集成VFC器件很多，如通用型的有：LM131、LM231、 LM331、RC4151等；高精度型：AD650、AD651、VFC32等。
数字式频率测量的基本原理是采用电子计数器，通过在确定时间内对被测信号进 行计数，从而得：f=N/T。
完整显示位每位均能显示0～9的数字。如4位显示的DVM，
~ ~
Uos + Ui -
§4.3数字电压表的实现
+ +
A - Uo A(Ui Uos) Ui
-
Uos S1 S2
C
+ Uo AUi Uos
A
-
S3 A Uos 1 A
上图为采用硬件实现校零。 也可采用软件校零：
Ux S1
Ur S2
A/D
UDC F UDC T UDC tW
T N
计数 寄存 译码 显示
T
t
f
§4.1 电压测量的数字化方法
一 数字电压表的工作特性
测量范围：包括量程，位数，超量程能力 分辨率； 测量误差： 测量速度： 输入阻抗与输入电流 响应时间：包括阶跃响应时间 极性响应时间，量程响应时间
§4.1 电压测量的数字化方法
但其测量速度较低，一个测量周期约为几十～一百毫秒。
总之：U—T双积分DVM具有抗干扰能力强、稳定性好、测量准确 度高、成本较低等优点，是目前较多使用的方法。
（2）U—F积分型DVM工作原理
Ux
U
-
Uo
U--F
f
+
转换
Uf
F--U 转换
§4.1 电压测量的数字化方法
此种转换方法的核心部件为VFC器件。目前市场上可供选用的 单片集成VFC器件很多，如通用型的有：LM131、LM231、 LM331、RC4151等；高精度型：AD650、AD651、VFC32等。
数字式频率测量的基本原理是采用电子计数器，通过在确定时间内对被测信号进 行计数，从而得：f=N/T。
完整显示位每位均能显示0～9的数字。如4位显示的DVM，
数字测量方法讲
案例二：超声波测量在医学诊断中的应用
超声波测量利用超声波的物理特性，通过测量超声波在介 质中的传播速度、传播时间等参数，来获取目标物体的尺 寸、形状等信息。在医学诊断中，超声波测量广泛应用于 胎儿监护、心脏检查、腹部检查等领域。
超声波测量具有无创、无痛、无辐射等优点，能够实时获 取人体内部结构信息，为医生提供准确的诊断依据。同时 ，超声波测量仪器操作简便，价格相对较低，适合在基层 医疗机构推广应用。
可扩展性强
数字测量方法可以通过软件和 硬件的升级，实现更多功能和
扩展性。
数字测量方法的分类
01
02
03
根据测量原理
可以分为电阻式、电容式、 电感式、光电式等数字测 量方法。
根据测量对象
可以分为温度、压力、流 量、物位、重量等数字测 量方法。
根据传输方式
可以分为有线和无线数字 测量方法。
02
CHAPTER
06
CHAPTER
数字测量方法案例研究
案例一：激光测距在建筑行业的应用
激光测距技术利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特 点，快速准确地测量目标物体的距离、角度和速度等参数。 在建筑行业中，激光测距仪广泛应用于施工前测量、土方量 计算、地形图绘制等方面。
激光测距仪具有精度高、测量速度快、操作简便等优点，能 够提高施工效率，降低测量误差，为建筑设计和施工提供可 靠的数据支持。
网络化测量技术可以提高测量效率和灵活性，降低测量成本，并促进跨 地域、跨行业的合作与交流。
网络化测量技术需要解决网络安全和数据隐私保护等问题，以确保数据 的安全性和可靠性。
微型化
数字测量技术正朝着微型化方向 发展，通过采用微电子和纳米技 术，实现小型化、便携式的测量
第4章 模拟测量方法
正弦波
脉冲波
方波
三角波
低频噪声波
阶梯波
第4章 模拟测量方法 1. 峰值Up 周期性交变电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最
大值称为峰值，用Up表示，正、负峰值不等时分别用
Up+和Up-表示，如图3.3-2(a)所示。u(t)在一个周期内偏 离直流分量U0的最大值称为幅值或振幅，用Um表示， 正、负幅值不等时用Um+和Um-分别表示除去直流成分 后的正负值，如图3.3-2(b)所示，图中U0＝0且正、负 幅值相等。
盾。其原理框图如图3. 3-6所示。输入电路中包括输入衰
减器和高频放大器，衰减器用于大电压测量，高频放大 器带宽很大，但不要求有很高的增益。
第4章 模拟测量方法
图3.3-6 外差式电压表框图
第4章 模拟测量方法
表3.3-2 三种结构形式电压表的性能比较 结构形式 检波-放大式（调制式） 放大-检波式 外差式 （选频电压表、测量接收机） 灵敏度 稍低 稍高 频带宽度 很宽 较窄 电压表类型 超高频毫伏表
利用交流/直流(AC/DC)转换电路将交流电压转换 成直流电压，再接到直流电压表上进行测量。
根据AC/DC转换器的类型，可分成检波法和热电
转换法。
根据检波特性的不同，检波法又可分成峰值检波、 平均值检波、有效值检波等。
第4章 模拟测量方法 2. 模拟交流电压表的主要类型 (1) 检波-放大式
饱和与截止，线性度、失真度——〉电压表征
◆非电测量中，物理量——〉电压信号，再进行测量 如：温度、压力、振动、（加）速度
第4章 模拟测量方法
电压测量的特点
1.频率范围广：零频（直流）～109Hz
低频：1MHz以下；高频（射频）：1MHz以上。
电子测量4数字测量方法101028
0.5 VMAX
(3) 例 DVM做4次比较，基准Ur = 1V， 输入Ui =0.68V，
第一次比较 1
第二次比较 0
0
t
3．双积分型 DVM 工作原理
(1)电路结构
1 u01 放大器积分输出： RC
T
0
uxdx
ux T RC Uom
uN
t0
t1
t2
t3′ t3′
工作过程：时段①：定时积分, T1 = t2-t1 ;
.
(1)电路
2．逐次比较型 DVM 工作原理
(1)特点 (2)电路
D/A 转换器 基准源
优点：转换速度较慢。 缺点： 转换电路相对精炼。
输出缓冲器
U
US i 启动
比较器
数 据 寄存器
译码 显示
时序逻辑 控制电路 时钟
转换结束 输出允许
V 0.75 VMAX VIN 0.625VMAX 0.5VMAX 0.0625VMAX 0.25VMAX 0.125VMAX 第三次比较 1 第四次比较 0 0.6875VMAX
例题:
P145例1
纠教材 P145 之“综上所述”
§4.3 多用型数字电压表
* 多用表组成：
DVM
模拟式电压表利用二极管构成的平均值和峰值检波电路，驱动直流微安表 指针偏转，如图 (a)。 这种检波器是非线性的，因为二极管非线性特性和阀值电压VT的影响，使 检波输出的线性很差，如图 (b)所示。输出电压瞬时值 uo与交流输入电压瞬时 值ui 存在如下关系： 当 ui 较低时, 其很大部分消耗在非线性二极管压降UDV上, 当ui＜ UT=0.6V 时；uo= 0 ，这种畸变对于测量变换是不允许的。
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表示，即
CMR 20lg
U cmp U max
[dB]
(4.1.2)
Ucmp为共模干扰电压的峰值，ΔUmax为由共模干扰引
起的最大示值误差。 CMR越大，表示DVM的抗干扰能力愈强。为提高 CMR，一般将A/D转换器(自身CMR可达86~120dB)进行 浮置(即输入低端与机壳不连接)，还可在输入端增加RC
电压进行积分并转换成中间量时间T或频率f， 再通过计数器
等将中间量转换成数字量。
第4章 数字测量方法 1. 逐次渐近比较型DVM
图4.1.5 逐次比较型DVM原理框图
第4章 数字测量方法 D/A转换器
图4.1.6 电阻分压式D/A转换器
第4章 数字测量方法
图4.1.7 倒T型电阻网络D/A转换器
第4章 数字测量方法 2. 双斜积分式DVM
(a) 原理框图
(b) 工作波形
图4.1.5 双斜积分式DVM原理框图
第4章 数字测量方法 双斜积分式DVM工作过程如下所述：
(1) 准备阶段(t0~t1)：控制逻辑使开关S4接地，S1~S3断开，
使积分器输入、输出为零(ui=0，u0=0)，作为初始状态。 (2) 取样阶段(t1~t2) ：设被测电压Ux 为负值。t1时刻，控制
滤波器以滤除高频干扰，在机壳上增加屏蔽盒等。
第4章 数字测量方法
4.1.3 DVM的主要类型
各类DVM的区别主要是A/D转换方式。A/D转换包括对
模拟量采样，再将采样值量化处理，最后通过编码等实现转 换过程，按基本工作原理主要分为比较型和积分型两大类。 比较型A/D变换器是采用对输入模拟电压与离散标准电 压进行比较的方法，是一种直接转换形式，又分为有反馈比 较式和无反馈比较式两种。典型的是具有闭环反馈系统的逐 次比较式。 积分型A/D变换器是一种间接转换形式。 它对输入模拟
第4章 数字测量方法 可以利用运放的高增益，来补偿二极管VD1的非线性正 向管压降。若运放A1的开环增益K01=105，二极管VD1的电
压降为UVD=0.6V，则在输入端引起的等效电压损失为
UVD 0.6 U 5 6(μV) K 01 10
(4.3.2)
可见，这样的补偿使得VD1的等效正向压降减小到6μV 的数量级，二极管可以视为理想检波器件，输入与输出之间 呈现良好的线性关系。
(3) 7116和7117型A/D转换器：增加计数保持功能，适用于
组装具有计数保持功能的数字仪表。 (4) MC14433型A/D转换器：采用动态扫描方式，能输出超
量程与欠量程信号，并能与微机相连接，其外围电路较复杂。 1 (5) 7135型 4 2 A/D转换器：精度高，能输出超量程与欠量 程信号，易实现自动转换量程，具有动态扫描显示功能，可直
接与微机系统相连接。
第4章 数字测量方法 2. 由7106型A/D转换器为主体构成的数字电压表
图4.2.1 ICL7016典型电路图
第4章 数字测量方法
图4.2.2 ICL7016工作原理框图
第4章 数字测量方法 ICL7106型A/D转换器的每个测量周期为4000Tcp(Tcp为计
用的有交流电压-直流电压(AC-DC)变换器，直流电流直流电压变换器，电阻-直流电压(R-U)变换器
第4章 数字测量方法 1. 交流电压-直流电压(AC-DC)变换器
第4章 数字测量方法 当ui>UVD时，u0 = iVD· Z= ui - UVD R (4.3.1)
当ui<UVD时，u0输出非线性畸变，当ui≤UT=0.2V时，u0=0V。
若取R1=R2=R3=R5=2R4，则u0 = ui。 当ui<0时，VD1导通，VD2截止，则
(4.3.4)
R5 u0 ui ui R3
因此，
u0 ui
(4.3.5)
第4章 数字测量方法
图4.3.6 精密全波检波电路的波形及输入输出特性曲线
第4章 数字测量方法 3. 电阻-直流电压(R-U)转换器
数脉冲周期)，分成三个阶段：自动调0(AZ)、信号积分(INT)
和反向积分(DE)，其中信号积分时间T1=1000Tcp，固定不变。 因此，根据双斜式积分DVM计算公式(4.1.7)，即
T2 N2 N U x U N UN U REF T1 N1 N1
调整精密多圈电位器RP，使UREF=100.0mV，则
图4.1.2 直流DVM的组成原理框图
第4章 数字测量方法
4.1.2 DVM特点
相比于模拟式电压表，数字电压表有以下特点：
(1) 数字显示 测量结果以数字形式直接显示，读数清晰方便，从而 消除了指针式仪表的视觉误差。 (2) 准确度高 高质量DVM显示位数为7~8位，相对误差可小到 ±0.000 1%。目前DVM的灵敏度可达1nV。 (3) 分辨力高 DVM能够显示被测电压的最小变化值，称为分辨力 (或称最高灵敏度)，即最小量程时显示器末位跳一个字所 需的最小电压值。
输出U0线性下降。与此同时，计数器从0开始进行加法计数。
到t3时刻，积分器输出U0=0，0比较器由高电平跳到低电平， 闸门关闭，停止计数，此时计数器值为N2，积分器输出U0为
因此，
U 0m
1 U 0 U 0m RC
1 RC
t3
U
t2
t3
N
dt 0
(4.1.5)
N 2 T0 T2 t 2 U N dt RC U N RC U N
拟量转换成离散的数字量， 然后利用十进制数字方式
显示被测量的数值。
第4章 数字测量方法 数字式仪表的综合结构一般采用图4.1.1所示的结构。
图4.1.1 数字式仪表综合结构框图
第4章 数字测量方法 直流数字式电压表(DVM)的基本工作原理如图4.1.2所示，
其中A/D转换器有V-f、V-t、V-tW等转换形式。
图4.3.7 R-U转换器电路原理图
第4章 数字测量方法 由图可知，
UN I RN UN u0 I R X RX RN
第4章 数字测量方法
第4章 数字测量方法
4.1 电压测量的数字化方法 4.2 直流电压表 4.3 多用型电压表
4.4 频率与时间测量
4.5 相位的测量
第4章 数字测量方法
4.1 电压测量的数字化方法
4.1.1 概述 • 模拟式电压表直接从指针式显示仪表的表盘上读取测 量结果。由于表头误差和读数误差的限制， 模拟式电 压表的灵敏度和精度不高。 • 数字式仪表利用模拟/数字(A/D)变换器， 将连续的模
U smp U max[源自B](4.1.1)Usmp为串模干扰电压的峰值，ΔUmax为由串模干扰引
起的最大示值误差。 SMR越大，表示DVM的抗串模干扰能力愈强，一般 为20~60dB。
第4章 数字测量方法 ② 共模干扰
图4.1.4 共模干扰示意图
第4章 数字测量方法 DVM对共模干扰的抑制能力用共模抑制比(CMR)
第4章 数字测量方法 (7) 抗干扰能力强
DVM灵敏度高，干扰信号对测量精确度的影响是个
很重要的问题。 ① 串模干扰
直流信号源混有 交变信号
引线感应干扰
图4.1.3 串模干扰示意图
第4章 数字测量方法 DVM对串模干扰的抑制能力用串模抑制比(SMR)表
示，即
SMR 20lg
t2
t1
N1 T0 T1 U x dt Ux Ux RC RC
(4.1.3)
第4章 数字测量方法 若被测量电压Ux为直流，则 N T U 0m 1 0 (U x ) RC
(4.1.4)
(3) 比较阶段(t2~t3)：t2时刻，取样结束，计数器清0，S1断 开，S2合上，使正基准电压(+UN)接到积分器进行反向积分，
由单片CMOS双积分式A/D转换器构成的数字电压 表DVM具有精度高，抗干扰能力强，输入阻抗高，可 靠性好，低成本低功率、功能全，显示直观等优点， 因而得到广泛应用。
第4章 数字测量方法 1. 常用的单片CMOS双积分式A/D转换器 (1) 7106型A/D转换器：采用异或门输出，能驱动LCD，整 体功耗低，但显示亮度低，适用于袖珍式数字电压表。 (2) 7107型A/D转换器：大电流反相输出，能驱动LED，显 示亮度高，功耗大，多用于台式数字电压表及数字面板表。
逻辑发出取样指令，接通S1，断开S4, 积分器对Ux做正向积分，
输出电压U0线性增加，同时逻辑控制电路将闸门打开，释放 时钟脉冲。设计数器的容量为N1，当计数脉冲个数达到(N1+1)
时，即在t2时刻计数器有一个进位脉冲，通过逻辑控制电路将
S1断开，输出电压U0达到U0m，则
U 0m 1 RC
第4章 数字测量方法
4.1.3 DVM的测量误差
DVM的固有误差通常用下列两种方式表示：
U a%U X b%U m
(4.1.8)
U a%U X 几个字
U X 是测量值（被测电压的读数） U m 是该量程的满度值
第4章 数字测量方法
4.2 直流数字电压表
U x 0.1N 或 N 10U x
(4.2.1)
满量程时，N=2000，此时UM=2UREF=200mV。三位半 DVM最大显示数为1999，满量程时将显示过载符号“1”。
第4章 数字测量方法 逻辑电路包括8个单元： ①时钟脉冲发生器；
②分频器；
③计数器； ④锁存器； ⑤译码器； ⑥逻辑控制器； ⑦异或门相位驱动器； ⑧LCD显示器。
第4章 数字测量方法 2. 精密全波检波电路
图4.3.5 精密全波检波电路原理图
第4章 数字测量方法 当ui>0时，VD2导通，VD1截止，则