电子测量实验-频率测量及其误差分析
《电子测量实验指导书》
《电子测量》实验指导书电子测量实验室编写目录实验一示波器性能研究及使用实验二交流电压的测量实验三时间的测量实验四相位差和频率的测量实验五测量放大器参数测试实验六函数信号发生器的设计与调测实验七扫频仪的使用及有源滤波器性能测试实验八简易数显频率计的设计前言《电子测量》是一门理论与实践并重的课程。
它主要介绍电学中常见物理量（如电压、电流、电阻、电感、频谱、频率特性等）的测量方法、测量时使用的测量仪器以及基本的测量误差理论。
学生通过本课程的学习，应该在理解原理的基础上，掌握各物理量的测量方法，会使用相关的测量仪器。
《电子测量》课程实验开设目的：首先是加深理解在课堂上获得的理论知识，将理论知识形象化；同时学习仪器设备的实际操作，加强动手能力，积累实践经验；另外通过一些综合性实验达到对已学过的其它课程知识融会贯通的效果。
实验一示波器性能研究及使用一实验目的熟悉示波器的工作原理；掌握正确使用示波器测量各种参数的方法。
二实验原理我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。
普通的电压表是在其刻度盘移动的指针或数字显示来给出信号电压的测量度数。
而示波器则不同，示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压的随时间的变化，即波形。
示波器能把非常抽象的，眼睛看不到的电过程，变换成具体的看得见的图像。
因此，使用示波器测量电压和电流时，可在显示被测电压或电流幅值的同时，还可显示波形、频率、相位。
这是其它电压测量仪表，如电压表等无法做到的。
一般电压表的读数与被测电压波形有关，而用示波器测量时，其精度可不受被测电压和电流波形形状的影响。
另外，示波器的响应速度极快，也没有指针式仪表所具有的惯性。
但是，示波器作定量测试时，测试值是以屏面上波形幅值所占的垂直刻度值乘Y 轴偏转灵敏度得出的，而屏面上波形幅值所占的垂直刻度值将受到光迹宽度、视差及示波器固有误差和工作误差等因素的影响，往往不易精确读出测试值，这就决定了示波器的测试精度不可能太高。
频率计实验报告
频率计实验报告一、实验目的本次实验的目的是通过设计和搭建频率计电路，掌握频率测量的基本原理和方法，熟悉相关电子元器件的使用，提高电路设计和调试的能力，并深入理解数字电路中计数器、定时器等模块的工作原理。
二、实验原理频率是指周期性信号在单位时间内重复的次数。
频率计的基本原理是通过对输入信号的周期进行测量，并将其转换为频率值进行显示。
常见的频率测量方法有直接测频法和间接测频法。
直接测频法是在给定的闸门时间内，对输入信号的脉冲个数进行计数，从而得到信号的频率。
间接测频法则是先测量信号的周期，然后通过倒数计算出频率。
在本次实验中，我们采用直接测频法。
使用计数器对输入信号的脉冲进行计数，同时使用定时器产生固定的闸门时间。
在闸门时间结束后，读取计数器的值，并通过计算得到输入信号的频率。
三、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、示波器3、函数信号发生器4、集成电路芯片（如计数器芯片、定时器芯片等）5、电阻、电容、导线等若干四、实验步骤1、设计电路原理图根据实验要求和原理，选择合适的计数器芯片和定时器芯片，并设计出相应的电路连接图。
确定芯片的引脚连接方式，以及与外部输入输出信号的连接关系。
2、搭建实验电路在数字电路实验箱上，按照设计好的电路原理图，插入相应的芯片和元器件，并使用导线进行连接。
仔细检查电路连接是否正确，确保无短路和断路现象。
3、调试电路接通实验箱电源，使用示波器观察输入信号和输出信号的波形，检查电路是否正常工作。
调整函数信号发生器的输出频率和幅度，观察频率计的测量结果是否准确。
4、记录实验数据在不同的输入信号频率下，记录频率计的测量值，并与函数信号发生器的设定值进行比较。
分析测量误差产生的原因，并尝试采取相应的措施进行改进。
五、实验数据与分析以下是在实验中记录的部分数据：｜输入信号频率（Hz）｜测量值（Hz）｜误差（％）｜｜｜｜｜｜100|98|2|｜500|495|1|｜1000|990|1|｜2000|1980|1|从数据中可以看出，测量值与输入信号的实际频率存在一定的误差。
电子信号频率测量方法的误差分析
门时间 ｍ 成反比； 如果预置闸门的下降沿超前较多 ， 且 待 测 信 号 的频 率 较 低， ｍ 则 较 大 ， ＝ 一
— —
ｍｐ＋Ｊ ｏＪ ｎ ／ 柏
，
有增加 。
在 图 ２中 ，。 ， ｍ Ｊｏ则 ｎ ＝１故 。＝ ｌ ｔ
；
ＬＬＬＬＬＬ － － ｊ ｊ＿ ＿ Ｊ Ｊ Ｊ Ｊ
ｉ
Ｉ
ｌ
｛
基 准频 率信 号 的标 定 频 率 与 实 际 频 率 分 别 为 √－； 册
电子计数器对待测信号的计数值和精确值分别 为 凡 、 凡； 。电子计数器对基准频率信号的计数值及精确值分
别 为 ｍ、 。 ｍ 。则待测 信 号 的精 确值 为
厶 ＝ （） １
厂 － 门 ． ＿ １ ］ｒ
图 １ 直 接 测 频 法
如图 １ 所示 ， 直接 测 频法 就 是 在 标 准 闸 门时 间 内 通 过 计数 器记 录待 测信 号 的脉 冲个 数 以获 得 其 频 率 。
而 实际计 算待 测信 号频 率时 ， 只能采 用下 式 ：
方法。
关键词 ： 频率测量 ； 误差分析 ； 闸门测频法 变
１ 引言
频率 源不 稳 定 造 成 的 。基 准 频 率 源 一 般 由 晶体 振 荡
电子信 号频率 的测量 目前多 采 用 数 字法 ， 即通过 电子 计数器 的输入 通道 对信 号 进行 放大 （ 减 ） 滤波 衰 、
Ａ＝ 这 样 就形成 了测 量误 差 。 （） ２
因为标准闸门时间由计数器对 基准频率信号计数获 得， 因此保证 了 ｍ值计数的准确性 ， ｍ＝ 。而待测 即 ｍ， 信 号 的计数 存在 ±１的量化 误差 。由式 （ ） ６ 可得
测G实验中的误差分析ppt课件
7. 滞弹性测量
8. 扭秤周期误差评估简述
9. 测G结果
10. 后续改进实验
13
1 周期法测G基本原理
基本原理示意图
near
Mm
Fg m
M far
Fg
Fg
Fg
近程配置（周期减小）
远程配置（周期增加）
2 near
kn
GCgn I
I G
n22f
knkf
2 far
kf
GCgf I
CgnCgf
XXX
不确定度：以被测量的估计值为中心，反映对测量认识不足的 程度，可以定量评定。
Y yU
联系：了解误差是评定不确定度的基础
10
有效数字与数据运算
在记录数据、计算以及得到测量结果时，应根据测量误差 或实验结果的不确定度来定出究竟应取几位有效位数？ 直接测量量（原始数据）的读数应反映仪器的精确度
11
18
2 周期法测G实验数学建模
19
3 周期法测G实验误差分析方法
G G x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x i,...x n xixixi,i1 ,...,n
独立参数达三百余项！
正误差： G G x i G x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x G i, ..x .x 1 , n x 2 ,x G 3 , .. x .1 ,, x x i, 2 . , .. x x 3 n ,. ..,x i x i,...x n 负误差： G G x i G x 1 ,x 2 ,x 3 ,...,x G i, ..x .x 1 , n x 2 ,x G 3 , .. x .1 ,, x x i, 2 . , .. x x 3 n ,. ..,x i x i,...x n
实验报告电子测量
一、实验目的1. 熟悉电子测量仪器的基本原理和使用方法。
2. 掌握常用电子测量仪器的操作技巧。
3. 提高电子测量实验技能，培养严谨的科学态度。
二、实验原理电子测量是指利用电子技术和电子仪器对各种物理量进行测量。
本实验主要涉及以下测量原理：1. 电压测量：利用电压表直接测量电路中的电压值。
2. 电流测量：利用电流表直接测量电路中的电流值。
3. 电阻测量：利用欧姆定律，通过测量电压和电流，计算出电阻值。
4. 频率测量：利用频率计测量信号源的频率值。
5. 信号发生器：产生各种频率、幅度和波形的标准信号。
三、实验仪器1. 双踪示波器2. 数字万用表3. 欧姆表4. 频率计5. 信号发生器6. 滑动变阻器7. 电容8. 电感9. 电源四、实验内容1. 示波器使用方法（1）观察正弦波（2）观察矩形波（3）观察三角波（4）观察李萨如图形2. 电压测量（1）测量直流电压（2）测量交流电压3. 电流测量（1）测量直流电流（2）测量交流电流4. 电阻测量（1）测量固定电阻（2）测量可变电阻5. 频率测量（1）测量正弦波频率（2）测量矩形波频率6. 信号发生器使用（1）产生正弦波（2）产生矩形波（3）产生三角波五、实验步骤1. 示波器使用方法（1）打开示波器电源，调整亮度、对比度等参数。
（2）将示波器探头连接到待测电路，调整探头衰减倍数。
（3）观察波形，调整示波器参数，使波形清晰可见。
2. 电压测量（1）将电压表的正极探头连接到电路中待测电压点，负极探头接地。
（2）选择合适的量程，读取电压值。
3. 电流测量（1）将电流表串联接入电路中待测电流点。
（2）选择合适的量程，读取电流值。
4. 电阻测量（1）将待测电阻接入电路。
（2）选择合适的量程，读取电阻值。
5. 频率测量（1）将频率计探头连接到待测信号源。
（2）选择合适的量程，读取频率值。
6. 信号发生器使用（1）将信号发生器输出端连接到待测电路。
（2）调整信号发生器参数，产生所需波形。
电子测量中实验误差分析与控制
目录摘要 (2)一、绪论 (3)二、测量误差的基本原理 (4)2.1、研究误差的目的 (4)2.2、测量误差的表示方法 (4)2.3、电子测量仪器误差的表示方法 (4)三、测量误差的分类 (6)3.1、误差的来源 (6)3.2、测量误差的分类 (6)3.3、测量结果的评定 (7)四、随机误差的统计特性与估算方法 (8)4.2、贝塞尔公式及其应用 (9)4.3、均匀分布情况下的标准差 (10)4.4 非等精密度测量 (10)五、系统误差的特性及减小方法 (10)5.1、系统误差的特征 (10)5.2、判断系统误差的方法 (11)5.3、控制系统误差的方法 (11)5.3.1. 从产生误差的根源上采取措施。
(12)5.3.2.用修正法减小系统误差 (12)六、疏失误差及其判断准则 (13)6.1、测量结果的置信问题 (13)6.2、不确定度与坏值的剔除准则 (14)七、测量数据的处理 (15)7.1、数据的舍入规则 (15)7.2、测量结果的处理步骤 (15)7.3、最小二乘法原理 (17)八、最佳测量条件的确定与测量方案的设计 (18)8.1、最佳测量条件的确定 (18)8.2、测量方案设计 (18)8.2.1、在设计测量方案时，可以从下属几个方面考虑 (18)8.2.2、测量过程可分为三个阶段 (19)致谢 (20)参考文献 (21)摘要在实际实验测量工作中，由于外界条件、仪器本身和观测者技术水平等的不同，必然导致对同一测量对象进行的若干次测量所得到的结果彼此不同，或在各观测值与其理论值之间仍存在差异。
也就是说，测量结果含有误差是不可避免的。
为了消除或减少误差，需要对误差的来源、性质及其产生和传播的规律进行分析研究，来解决测量中经常遇到的一些问题。
例如，在一系列的观测值中如何确定最可靠值；如何来评定测量的精度；什么样的误差是被许可的，即如何确定误差的限度。
所有这些问题都要运用误差理论来得到解决。
电子温度计的设计及其测量误差分析
电子温度计的设计及其测量误差分析摘要：由于工业生产等许多领域正在向精度和自动化转变，实现高精度和低能耗的仪表将占据更大的市场份额，并广泛应用于生产和生活领域。
本文对电子温度计的设计及实测误差分析进行了研究。
关键词：电子温度计；设计；测量；误差分析当今，许多现代技术渗透到我们的生活中，电子测量在我们的生活中无处不在。
用电子设备测量的结果对许多人带来便利。
一、电子温度计硬件系统1.选择单片机。
电子温度计的功能在很大程度上取决于选择单片机。
适当的单片机可以利用其基本功能来提高系统的效率和可持续性。
此外，造价应考虑到成本和质量的统一。
如单片机MSP430是一款低功耗混合信号处理器。
它可用于便携式仪器设计，并允许根据需要完全集成模拟电路、微处理器和数字电路。
2.供电电路。
由于现场系统没有供电，因此必须设计单片机系统的功耗，以确保电子温度计的稳定性。
降低电源电压，并确保基本系统运行正常。
本研究选择的系统电源电压为4.5v。
3.温度信息采集模块。
该单元的设计充分考虑了温度计的范围和环境要求。
热敏电阻可用于支持，这种优势是显而易见的。
强度值随温度变化。
设计要求相对简单，能耗更低，非常适合于设计成本较低的集成电路。
但是，重要的是要了解，由于精度问题和响应率低，热敏电阻在温度采集模块电路设计中的应用必须导致在测试环境需要非常精确的温度精度时更换原始电阻。
MSP430由于电阻值特性，采用斜率技术测量。
该测量方法比A/D技术更容易操作。
在实践中，信号变换可以通过将时钟集成到芯片中并进行比较来实现。
该温度测量电路是基于使用MSP430芯片在寄存器上电容充放电捕获时间的转换。
该时间值由反映温度变化的测量强度确定。
要提高捕捉时间测量的阻力值和精度，必须定义参照(Rref)电阻来校准测量的阻力(Rsens)。
系统运行时，首先将控制器连接到Rref端口并进行配置。
4.模块显示。
指的是用户界面的可用性。
必须充分考虑数据的外观和成本，以确保数据列在正确的列中。
误差分析及实验心得（最终五篇）
误差分析及实验心得（最终五篇）第一篇：误差分析及实验心得误差分析及实验心得误差分析系统误差：使用台秤、量筒、量取药品时产生误差；随机误差：反应未进行完全，有副反应发生；结晶、纯化及过滤时，有部分产品损失。
1、实验感想：在实验的准备阶段，我就和搭档通过校园图书馆和电子阅览室查阅到了很多的有关本实验的资料，了解了很多关于阿司匹林的知识，无论是其发展历史、药理、分子结构还是物理化学性质。
而从此实验，我们学习并掌握了实验室制备阿司匹林的各个过程细节，但毕竟是我们第一次独立的做实验，导致实验产率较低，误差较大。
在几个实验方案中，我们选取了一个较简单，容易操作的进行实验。
我与同学共做了3次实验，第一次由于加错药品而导致实验失败，第二次实验由于抽滤的时候加入酒精的量过多，导致实验产率过低。
因此，我们进行了第三次实验，在抽滤时对酒精的用量减少，虽然结果依然不理想，但是我们仍有许多的收获：（1）、培养了严谨求实的精神和顽强的毅力。
通过此次的开放性实验，使我们了解到“理论结合实践”的重要性，使我们的动手能力和思考能力得到了锻炼和提高，明白了在实践中我们仍需要克服很多的困难。
（2）、增进同学之间的友谊，增强了团队合作精神。
这次的开放性实验要求两个或者两个以上的同学一起完成，而且不像以前实验时有已知的实验步骤，这就要求我们自己通力合作，独立思考，查阅资料了解实验并制定方案，再进行实验得到要求中的产物。
我们彼此查找资料，积极的发表个人意见，增强了团队之间的协作精神，培养了独立思考问题的能力，同时培养了我们科学严谨的求知精神，敢于追求真理，不怕失败的顽强毅力。
当然我们也在实验中得到了很大的乐趣。
九、实验讨论及心得体会本次实验练习了乙酰水杨酸的制备操作，我制得的乙酰水杨酸的产量为理论上应该是约1.5g。
所得产量与理论值存在一定偏差通过分析得到以下可能原因：a、减压过滤操作中有产物损失。
b、将产物转移至表面皿上时有产物残留。
c、结晶时没有结晶完全。
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实验三频率测量及其误差分析
一、实验目的
1 掌握数字式频率计的工作原理；
2 熟悉并掌握各种频率测量方法；
3 理解频率测量误差的成因和减小测量误差的方法。
二、实验内容
1用示波器测量信号频率，分析测量误差；
2用虚拟频率计测量频率。
三、实验仪器及器材
1信号发生器 1台
2 虚拟频率计 1台
3 示波器 1台
4 UT39E型数字万用表 1块
四、实验要求
1 查阅有关频率测量的方法及其原理；
2 理解示波器测量频率的方法，了解示波器各旋钮的作用；
3 了解虚拟频率计测量的原理；
4 比较示波器测频和虚拟频率计测频的区别。
五．实验步骤
1 用示波器测量信号频率
用信号发生器输出Vp-p=1V、频率为100Hz—1MHz的正弦波加到示波器，适当调节示波器各旋钮，读取波形周期，填表3-1，并以信号源指示的频率为准，计算频率测量的相对误差。
表3-1“周期法”测量信号频率
信号Vp-p 1V 采集
方式峰值检测
显示
方式YT
输入通道CH1 输入藕
合方式
直流
垂直刻度
系数（粗）200 mV
垂直刻
度系数
（细）
40
mV
触发源CH1 触发极性上升触发耦合直流
信号频率水平刻度系数
周期读数
（格或cm）细
测得频率
频率测量
相对误差
100Hz 2.50 ms 20.0 100.000 Hz 0
1kHz 250 us 20.2 990.100 Hz 0.99% 10kHz 25.0us 20.2 9.901 KHz 0.99%
100kHz 2.50 us 20.2 99.010 KHz 0.99% 1MHz 250 ns 20.0 1.000 MHz 0 5MHz 50.0 ns 20.2 4.950 MHz 1.00%
2 用虚拟频率计测量频率
用标准信号发生器输出正弦信号作为被测信号，送到DSO2902的CH-A1通道，按表3-2进行实验。
并以信号发生器指示的频率为准，计算测频误差。
表3-2虚拟计数器测频实验
序号被测信号频率
（Vp-p=1V）
读数
测得值相对误差
单位(细) 数值(格)
1 100Hz 0.2ms/div 50.1 99.800Hz 0.2%
2 1000Hz 25us/div 40.0 1000.000Hz 0
3 10kHz 2us/div 50.3 9.940KHz 0.6%
4 100kHz 0.25us/div 40.0 100.000KHz 0
5 1MHz 50ns/div 20.0 1.000MHz 0
6 5MHz 10ns/div 19.8 4.975MHz 0.5%
3 用UT39E型数字万用表测量频率
用标准信号发生器输出正弦信号作为被测信号，用UT39E型数字万用表测量频率，按表3-3进行实验。
并以信号发生器指示的频率为准，计算测频误差。
表3-3 UT39E型数字万用表测频实验
序号
被测信号频
率
（Vp-p=1V）
读数测得值相对误差选取档位单位数值
1 100Hz 2K KHz 0.1004 100.4Hz 0.40%
2 1000Hz 2K KHz 1.004
3 1004.3Hz 0.43%
3 5kHz 20K KHz 5.0140 5.0140K 0.28%
4 10kHz 20K KHz 10.0230 10.0230K 0.23%
5 15kHz 20K KHz 15.0420 15.0420K 0.28%
6 20kHz 20K KHz 超出量程
六、思考题
1.理解电子计数器测频原理，测频误差主要与哪些因素有关？
答：电子计数器按照式f=N/T的定义进行频率测量的。
在开门时间，被测信号
通过闸门进入计数器计数并显示。
若闸门开启时间为Tc和输入信号频率为fx，
则计数值为：N=Tc/Tx=Tc*fx。
闸门的宽度是由标准的时基经过分频得到的，通
过开关选择分频比，是已知量。
因此，只要得到计数器的计数值，就可以由上式
得到被测信号的频率。
测量的误差主要与仪器自身和测量原理的因素有关。
2.示波器测频和频率计测频有何区别？
答：示波器测频是需要人为的调节示波器上的横纵向微调按钮，网格的量程，还需要一些相关量程的调节以便能找到一个好的显示网格从而更好地读取网格数，人为因素对测量结果的影响较大，所以示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。
用频率计测量时可以很方便地直接读取数值，因此仪器本身的客观因素对测量结果的影响较大。
3.比较示波器测频和频率计测频的特点。
答：示波器测频可以从显示屏上通过读出信号波形的周期来计算频率，也可以从上面的自动测量的结果显示得到信号的频率，人为的主观因素对测量结果影响较大。
频率计测频直接读得信号频率，能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，测量仪器等客观因素是误差的主要来源。
七、实验总结
这次实验是用示波器测量信号频率，分析测量误差以及用虚拟频率计测量频率。
掌握数字式频率计的工作原理；熟悉并掌握各种频率测量方法；理解频率测量误差的成因和减小测量误差的方法。
熟悉了各种不同频率测量的方法，比较了它们各自特点和对误差的影响。
此次实验主要使我学习了通过学会比较不同的测量方法，比较它们的误差特性，来选择更好的测量方法。