电子测量技术基础第1章1
第1章 电子测量原理
（7）测量环境
测量环境是指测量过程中人员、对象和仪器系统所处空 间的一切物理和化学条件的总和。它包括温度、湿度、重 力场、电磁场、辐射、化学气雾和粉尘，霉菌以及有关电 磁量(工作电流、电压、频率、源阻抗、负载阻抗、地磁 场、雷电等)的数值、范围及其变化。
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《电子测量原理》
(补充）计量的基本概念
方式多样化，灵活 单位自愿行为
自下而上 可越级溯源 “数据”的准确性
方式单一，不灵活 政府法制行为
自上而下 强调逐级传递 “器具”的准确性
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《电子测量原理》
• 1．1．2 电子测量的意义
它的优势表现在： （1）具有极快的速度
（2）具有极精细的分辨能力和很宽的作用范围
（3）极有利于信息传递 （4）极为灵活的变换技术，有利于信息的获取 （5）巨大的信息处理能力
1．1．1 测量的基本概念
• 3．测量的组成
（2）测量过程——基本要素之间的互动关系
测量过程是测量的主体(测量人员)获取测量客体(被测对 象)的量值信息的过程。 具体的整个过程如下图所示：
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《电子测量原理》
1．1．1 测量的基本概念
开 始 被测对象 论 证 阶 段 测量任务要求 现有仪器设备
（2）离开测量就不会有真正的科学
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《电子测量原理》
1．1．1 测量的基本概念
• 1 ．测量的意义（续）
（3）在现代化的工业生产中，处处离不开测量
测量是精细加工的基础，没有测量也就没有现代化的制 造业。 生产水平越是高度发达，测量的规模就越大，需要的测 量技术与仪器也越先进。 （4）在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量 比如航空航天领域，医学生物领域，农业、气象、环境、 勘探等各学科
电子测量的基本技术
第1章 绪论
如果是有用信息,还 要用有效的方法把这种有用信息同 其他(无用或有害)的信息分离开来,再判明它属于哪一 类信 息;如果是有害信息,则要找到有效的方法对它进行抑制或消 除。有用信息识别的基本 原理是与标准样本进行比较,判断 出信息的属性和数量。为了对感知的信息进行定性区分和 定量确定,需要建立信息类别相似性的表示和信息量值的度 量,这是信息识别的主要任务。
第1章 绪论
1.1.3 测量技术 ． 测量中所采用的原理、方法和技术措施,总称为测量技
术。测量对象不同,所采用的 技术措施不同。如被测量中有 电量和非电量的区别,电量中又有幅值大小、频率范围、有 源和无源、模拟与数字等不同,这些差别在测量中需要采用 不同的技术措施。即使同一测 量对象,一般也有多种测量技 术可供选择,不同的测量技术,其测量效果是不同的。
在生物医学领域,通过对人体基因的测定和人体血液的 定量分析,可以判断出病变的 根源;对蛋白质的反应测量,可 以了解胚胎生长情况;对细胞结构的测量,可以判断肌体 是否 发生病变。随着心电图机、CT 多层螺旋扫描仪、核磁共振 成像设备、动态心电血压测 试系统、多普勒脑血管测量仪、 超声诊断设备等现代医用诊断治疗仪的出现,人们可以快 速、 准确地测量出人体各部位的生理状态、温度分布等信息,使 人类诊断疾病的效率、准确性和可靠性大大提高,增强了人 类战胜疾病的能力。
第1章 绪论
1.1 测量
1.1.1 测量的定义 测量和我们每个人的生活都有着密切的联系,人们或多
或少对它有一定的了解,但对 于“什么是测量”,并非每一个 人能给出一个科学的定义,也并非每一个人能懂得它的真正 含义。关于测量的科学定义,可以从狭义和广义两个方面进 行阐述。
第1章 绪论
1.狭义的测量的定义 测量是为了确定被测量的量值而进行的实验过程。在此 过程中,人们借助专门的设 备,把被测量直接或间接地与同类 已知单位标准量进行比较,取得用数值和单位共同表示 的测 量结果。
第1章 电子测量技术课件绪论
v 2.间接测量 § 利用直接测量的量与被测量之间的函数关系间接得到被
测量量值的测量方法。 P UI
§ 此法费时费事 v 3.组合测量
§ 当某项测量结果需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，根据测量量与未知参数间的函 数关系列出方程组并求解，进而得到未知量。
电阻器电阻温度系数的测量：
QINGDAO AGRICULTRURAL UNIVERSITY
电子测量技术
参考教材
教材： 电子测量技术基础（第三版）张永瑞 参考教材： 林占江编著，《电子测量技术》，电子工业出版社. 蒋焕文等，《电子测量》，中国计量出版社 陈光踽等，《现代测试is》，电子科技大学出版社 费叶泰等，《误差理论与数据处理》，机械工业出版社 相关学术刊物： IEEE MI,仪器仪表学报，电子测量，计量学报等
正的科学
§ 生产发展离不开测量
§ 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量
“两弹一星”的成功，没有测试仪器是不可能的。 生产中“没有测试，就没有新产品”。
大规模集成电路的生产成本中，测量成本已超过50%
所认识的测量
l 有多重——质量的测量 长方、几何——长度、空间尺度的测量 汽车之间的案例距离怎么测定——车距监控防撞系统 高大物体怎样测——世界最高峰测量新记录 巨大物体可以测吗——地球周长的测量 远程距离怎么测——测距千里眼、测距能手、卫星激光测距 仪 究竟能测多小——分子、原子、原子核的大小测量还有夸克
Rt R20 (t 20) (t 20)2
Rt1 R20 (t1 20) (t1 20)2
Rt2 R20 (t2 20) (t2 20)2
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§1.3 电子测量的方法
（二）按测量方式分类
电子测量技术基础_(张永瑞_著)_西安电子科技大学出版社 课后答案
第一章 緒 论1．8答：分辨率=V mV μ11999920=1．9答：偏移的数4.250120=格 1．10答：①理论值：V U 5.253030300=⨯+=②R V =130K Ω，V U 2.25120//3030120//300=⨯+= R V =10M Ω，V U 5510//303010//30770≈⨯+=第二章 测量误差和处理2．1答：真值：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。
实际值：在实际测量中，不可能都直接与国家基准相比较，一般是逐级比较传递到日常工作仪器，而用日常工作仪器测量的值称实际值。
标称值：测量器具上标定的数值。
示值：由测量器具指示的被测量量值。
测量误差：测量值与被测量真值之差。
修正值：测量误差的反号值。
2．2答：等精度测量：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行多次测量过程称为等精度测量。
非等精度测量：在对同一被测量进行多次测量过程中，不是所有的测量条件都维持不变，这种测量称为非等精度测量。
2．3 答：绝对误差和相对误差。
2．4说明系统误差、随机误差和粗大误差的特点？答：（1）系统误差：在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差。
产生的原因有仪器设计原理和制作的缺陷；测量时环境的影响；近似方法和近似公式的影响；测量人员的读数估计偏差等。
（2）随机误差的特点： ①小误差出现的机率比大误差多；②正负相等的误差出现的机率相等；③在一定的条件下，其随机误差的绝对值不会超过一定界限；④随机误差可用平均值加以消除；⑤随机误差服从正态分布。
（3）粗大误差：在一定条件下，测的值明显的偏离实际值所形成的误差称为粗大误差。
2．5答：对C 1来说，%2%100200040±=⨯±，所以C 1电容误差小。
2．6答：dB U U i1.20lg 2001-= ⇒ mV U 8.9801= dB U U i 9.19lg 2002-= ⇒ mV U2.10102=2．7答：V V 18.060.542.5-=-=∆ ，%32.342.518.0-=-=k γ ，%21.360.518.0-=-=A γ2．8答：Ω→=⨯+→⨯-=K R 6.124.11%51212%512122．9答：%4.2485011005.2=⨯⨯=γ，合格。
电子测量技术基础章节练习题及答案
第1章习题答案1、选择题（单项选择题）(1) 在测量中，绝对误差与其真值之比称为 C 。
A. 示值误差B. 随机误差C. 相对误差D. 引用误差(2) 仪表指示值与实际值之间的差值称为 A 。
A. 绝对误差B. 相对误差C. 示值相对误差D. 引用误差(3) 仪器仪表的准确度等级通常是用 D 来表示。
A. 绝对误差B. 相对误差C. 示值相对误差D. 引用相对误差(4) 测得信号的频率为0.0760MHz，这个数字的有效数字有 B 位。
A. 三B. 四C. 五D. 六(5) 测得信号的周期为2.4751μs，经整理保留三位有效数字，即为 C 。
A. 2.47μsB. 2.475μsC. 2.48μsD. 2.4751μs(6) 一定条件下，测量结果的大小及符号保持恒定或按照一定规律变化的误差称为 A 。
A. 系统误差B. 随机误差C. 粗大误差D. 绝对误差(7) 测量为8mA的电流时，若希望误差不超过0.2mA，则最好选用下列哪项方案？ AA. 在1.5级电流表的10mA量程上测量B. 在5.0级电流表的10mA量程上测量C. 在2.5级电流表的10mA量程上测量D. 在2.5级电流表的100mA量程上测量2、判断题（正确的在后面括号内打对号、错误的打叉号）(1) 测量结果就是指被测量的数值量。
（×）(2) 测量结果的绝对误差越小，测量结果就越准确。
（√）(3) 测量结果的绝对误差与修正值等值同号。
（×）(4) 测量结果的绝对误差就是误差的绝对值。
（×）(5) 在测量过程中，粗大误差又称偶然误差，是由仪器精度不够产生的。
（×）3、简答题(1) 什么是测量？答：测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程，测量结果是由数值(大小及符号) 和单位构成，没有单位的测量结果是没有物理意义。
(2) 什么是电子测量？答：应用各类现代电子测量仪器所进行的测量活动称之为电子测量。
电子测量基础知识
第一章电子测量根底知识目录1.1 电子测量和仪器的根本知识 (1)1.1.1 电子测量的意义 (1)1.1.2 电子测量的内容 (1)1.1.3 电子测量的特点 (2)1.2 电子测量方法的分类 (2)1.2.1 按测量方式分类 (2)1.2.2 按被测信号性质分类 (3)1.3 测量误差的根本概念 (3)1.3.1 重要概念 (3)1.3.2 测量误差的表示方法 (4)1.3.3 测量误差的来源与分类 (6)1.4 测量结果的表示和有效数字 (7)1.4.1 测量结果的表示 (7)1.4.2 有效数字和有效数字位 (7)1.4.3 数字的舍入规那么 (7)1.5 电子测量仪器的根本知识 (8)1.5.1 电子测量仪器的分类 (8)电子测量仪器的误差 (9)1.5.3 电子测量仪器的正确使用 (9)1.6 参考文献 (10)1.1 电子测量和仪器的根本知识测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程。
测量结果= 数值(大小及符号) + 单位。
注意：没有单位的量值是没有物理意义的。
1.1.1 电子测量的意义随着测量学的开展和电子学的应用，诞生了以电子技术为手段的新的测量技术，即电子测量。
如用数字万用表测量电压、用频谱分析仪监测卫星信号等。
电子测量是测量学的一个重要分支，是测量技术中最先进的技术之一。
目前，电子测量不仅因为其应用广泛而成为现代科学技术中不可缺少的手段，同时也是一门开展迅速、对现代科学技术的开展起着重大推动作用的独立科学。
随着电子测量仪器与通信技术、总线技术、计算机技术的结合，出现了“智能仪器〞、“虚拟仪器〞、“自动测试系统〞，丰富了测量的概念和开展方向。
从某种意义上说：现代科学技术水平是由电子测量的技术水平来保证和表达的；电子测量技术水平是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。
1.1.2 电子测量的内容本课程中电子测量的内容主要是指对电子学领域内各种电学参数的测量，主要有：1、根本电量的测量根本电量主要包括：电压、电流、功率等。
《电子测量技术》CH1-CH4习题参考答案
f 0 min
=
f i1 N1 10
+
fi2 N 2
= 1K ´1000 + 100K ´ 720 = 72100KHz = 72.1MHz 10
当 N1 ， N 2 分别取最大值时 f0 最大，
f 0 max
=
f i1N1 10
+
fi2 N 2
= 1K ´1100 + 100K ´1000 = 10110KHz = 100.11MHz 10
即 y ' = y = 5 = 0.5 cm。 k 10
7
5、被测脉冲信号峰峰值为 8V，经衰减量为 10 倍的探头引入示波器，“倍率”置“×5”位，“偏 转灵敏度微调”置“校正”位，要想在荧光屏上获得峰峰高度为 8cm 的波形，“Y 轴偏转灵敏 度”开关“V/cm”应置哪一挡?
解：设 Y 轴偏转灵敏度开关置为 x V/cm，则有峰峰值为 8cm ´ x ´ 10 ¸ 5 = 8 V，所以
答：不考虑倍率开关时，
y1
=
VP-P h
= 5 =1 5
cm，由于倍率开关为“×5”，屏幕上波形偏转
增大 5 倍，所以屏幕上峰与峰之间的距离为 y = k1 ´ y1 = 5 ´1 = 5 cm。如果采用探头，对
输入有 10 倍衰减，输入示波器的电压减小 10 倍，相应屏幕上峰与峰之间的距离减小 10 倍，
解： f » 350 = 350 = 8.75MHz tr 40
f B ³ 3 f = 3 ´ 8.75MHz = 26.25MHz
2、用双踪示波器测量信号相位差，显示波形如图所示，已知 AB = 3cm，AC = 24cm，试求
这两个信号的相位差 Δψ。
电子测量技术第一章
• 频率特性：一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正弦分 量，即具有一定的频率成分。将各个正弦分量的幅度和相位 分别按频率高低依次排列就成为频谱。信号的频谱包含了信 号的全部信息。
电子测量的内容（续）
(1)按具体的测量对象来分类
–①电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压 、电流、功率、电场强度等的测量。
–②电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻 抗、品质因数、电子器件参数等的测量。
–③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、 时间、相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音 以及数字信号的逻辑状态等的测量。
• 动态系统（存储系统或有记忆系统）：在时刻t 的输出不仅与该时刻的输入有关，而且还与该时 刻以前或以后的输入有关。记忆系统的输入输出 关系是一般是微分或差分方程 。
4.模拟系统与数字系统
–模拟系统是分析和处理模拟信号的系统，
–数字系统是分析和处理脉冲与数字信号的系统 。
系统的可测性与可控性
• 系统可观测——系统的属性（事物内部自身 运动的表现）能通过周围环境表现出来，也 就是说，能通过外部世界观测到。
（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁 波传播进行工作
（5）易于实现遥测
（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化
电子测量的内容
–从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术 为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依 据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和 非电量进行的测量。
–从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电 子学中有关的电量所进行的测量。
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• 1.1.1 测量的意义(续)
– 哈勃太空望远镜是被送入轨道的口径最大的望远镜 – 它全长12.8米，镜筒直径4.27米，重11吨 – 由三大部分组成，第一部分是光学部分，第二部分
是科学仪器，第三部分是辅助系统，包括两个长 11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳电池 帆板，两个与地面通讯用的抛物面天线。
A.直接比较 B.间接比较；C.需要测量仪器； • ⑤测量标准：同类已知单位。 • ⑥测量结果：最终能表示给测量主体(人)
电子测量技术基础第1章1
1.1 测量的基本概念
• 1.1.2 测量的定义(续)
被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤 度盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。
被测物体的重量等于 标准砝码的重量
– 广义测量原理可以从信息获取过程来说明，包括信息 的感知和信息识别两个环节。
电子测量技术基础第1章1
1.1 测量的基本概念
• 1.1.3 测量的基本要素
– 1.测量的基本要素
• 被测对象 • 测量仪器 • 测量技术 • 测量人员 • 测量环境
• 哈勃也被用来改善宇宙年龄的估计，宇宙的未来也是被质疑 的问题之一。
• 由哈勃提供的高解析光谱和影像很明确的证实了盛行的黑洞 存在于星系核中的学说。
• 哈勃所获了苏梅克-列维九号彗星在1994年撞击木星的影像 ，并且很幸运的对估计数个世纪才会发生一次的彗星碰撞木 星的动力学事件，提供了关键性的学习机会。它也被用来研 究太阳系外围的天体，包括矮行星冥王星和厄里斯。
– 能力目标
• 能够制订先进、合理的测量和测试方案。 • 能够正确选用测量仪器。 • 能够正确处理测量数据。
电子测量技术基础第1章1
第1章 绪论
• 本章阐述了测量学科的丰富内涵。 • 介绍测量、计量的基本概念，即它们的意义、内容、
特点及应用。 • 讨论测量原理、测量方法和测量系统中的共性问题。 • 分别从信息获取的广义概念和量值比较的狭义概念上
电子测量技术基础第1章1
1.1 测量的基本概念
• 1.1.2 测量的定义(广义)
– 广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量 ，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的 测量。
• 例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测 定、卫星定位等。
– 而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信 息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对 象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。
一颗“垂死”的星体周围围绕着梯状结构的星云 电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
一银河系的星星光环
电子测量技术基础第1章1
1.1 测量的基本概念
• 1.1.2 测量的定义(狭义)
– 测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。 – 在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直
发现一颗新恒星
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
高质量火星全身照
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
哈勃捕捉到“宇宙焰火”
电子测量技术基础第1章1
• 电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
，阐述测量的基本原理；
电子测量技术基础第1章1
1.1 测量的基本概念
• 1.1.1 测量的意义
– 日常生活中处处离不开测量
– 科学的进步和发展离不开测量， 离开测量就不会有真正的科学。
没有望远镜就没有天 文学，没有显微镜就 没有细胞学，没有指 南针就没有航海事业
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
接或间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和 单位共同表示的测量结果。
测量结果＝测量数值.测量单位，即：
电子测量技术基础第1章1
1.1 测量的基本概念
• 1.1.2 测量的定义(续)
– 测量的内涵
• ①测量目的：从被测对象取得一个定量的认识； • ②测量对象：被测客体中的相应的量值信息； • ③测量过程: 通过实验去认识对象的过程 • ④测量方法：比较；
• 对现代电子测量新技术有一定的了解； • 初步具备在科学实验中具有制订先进、合理的测量和
测试方案，正确选用测量仪器，严格处理数据，以获 得最佳测试结果的能力。
电子测量技术基础第1章1
课程要求
– 知识目标
• 掌握近代电子测量的基本原理和方法。 • 掌握测量误差分析和测量数据处理方法。 • 熟悉常用电子测量仪器的应用技术。 • 掌握正确选用测量仪器的基本方法。
– 生产发展离不开测量
• 农业中，需丈量土地、衡量谷物，就产生了长度、面积、 容积和重量的测量；掌握季节和节候，出现了原始的时间 测量器具，并有了天文测量。
• 现代化的工业生产中，处处离不开测量 例如，一个大型钢铁厂需要约2万个测量点
• 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量
• 例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行中受气 流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定机身、机翼的受 力和振动分布情况，以验证和改进设计。
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
太空中的“哈勃”望远镜
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
太空中的“哈勃”望远镜
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
– 科学上的成就
• 哈勃帮助解决了一些长期困扰天文学家的问题，而且导出了 新的整体理论来解释这些结果。
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
“哈勃”太空望远镜拍摄的一张照片 电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
“S”状的神秘星云
电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
NASA公布“哈勃”拍的“草帽”星系照片 电子测量技术基础第1章1
• 1.1.1 测量的意义(续)
电子测量技术基础-第1 章-1
2020/11/28
电子测量技术基础第1章1
教学目的
• 通过本课程的学习，使学生掌握测量误差的基本理论 和数据处理方法；
• 掌握主要物理量(电压、频率、时间等)、元件参数的基 本测量原理和测量方法；
• 熟悉常用测量仪器（示波器、信号源、计数器、频谱 仪、扫频仪等）的工作原理和操作使用；