电子测量与智能仪器——总复习
智能仪器复习总结最终版
２.智能仪器中对传感器的技术要求是什么？①具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围相一致。
②转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要求。
③能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电或耗电少等。
④能满足用户对可靠性和可维护性的要求。
３.如何选择传感器？（2的答案再加一句话“其次”）答：要正确选用传感器，首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器——系统对传感器的技术要求；其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器，把同类产品的指标和价格进行对比，从中挑选合乎要求的性能价格比最高的传感器。
４.集中式数据采集系统和分散式采集系统各有何特点？答：①集中式:多路信号共用一个S/H和A/D电路，简化了电路结构，降低了成本，但是它不能获得同一时刻的多路数据，对于要求多路信号严格同步采集测试的系统不适用，然而对于大多数中速或低速的智能仪器，这仍是一种应用广泛的结构。
②分散式采集：每一路信号都有各自的S/H和A/D，不需要模拟多路切换器MUX，每一个S/H和A/D只对自身电路信号处理，速度较高，数据按照一定的顺序输入处理器。
５.智能仪器常用哪几种多单片机系统？各采用什么方式进行通信？答：①串行口直接连接式：TTL电平的串行通信，实现两个单片机之间一对一的通信②SPI总线连接式：两个单片机，通过SPI总线并通过SPI协议进行一对一通信，一个扮演主机，一个扮演外设的角色③多端口存储器连接式：通过一个多端口存储器连接并采用周期安排方式进行通信④并口扩展连接式：多单片机系统并口连接通信方式⑤共享总线式：通过公用的总线连接起来进行通信6.智能仪器设计时如何选用微处理器？答：①对于小型控制系统、智能化仪器、智能化接口等，尽量采用单片机，并自己设计微处理器系统软硬件。
②对于较大批量生产的设备，应采用单片机并自行设计软硬件系统。
电子测量与仪器复习提纲整理版V
《电子测量与仪器》复习提纲（2012．5）第1章绪论１、真值、约定真值、实际值、示值（详见P1-2）真值：某量在所处的条件下被完美地确定或严格定义的量值；约定真值：为约定目的而取的可以代替真值的量值。
实际值：满足规定精确度的用来代替真值的量值。
示值：对于测量仪器，是指示值或记录值；对于标准器具是标称值或名义值；对于供给量仪器是设置值或标称值。
２、电子测量包含的内容（见P2）①电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、电功率等）；②电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪声及逻辑状态等）；③电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件的参数等）；④导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；⑤特性曲线的显示（幅频特性、相频特性及器件特性等）。
３、电子测量仪器的分类（见P4）按使用范围分为专用仪器和通用仪器，其中通用仪器按功能又可分为以下几种：（1）信号发生器；（2）信号分析仪；（3）频率、时间及相位测量仪器；（4）网络特性测量仪；（5）电子元器件测试仪；（6）电波特性测试仪；（7）辅助仪器。
测量仪器的分类方法不止一种，还有比如：按显示方式分为模拟式和数字式等。
４、电子测量方法按测量性质分类（见P6）①时域测量；②频域测量；③数据域测量；④随机量测量。
５、计量的特点，计量基准的划分和用途（详见P8-9）计量的特点：统一性、准确性、法制性；测量基准划分和用途：（1）国家基准（主基准）：用来复现和保存的计量单位，不轻易使用，只用于对副基准、工作基准的定度或校准，不直接用于日常计量；（2）副基准：主要是为了维护主基准而设计的，一般亦不用于日常计量；（3）工作基准：用以检定计量标准的计量器具，设立工作基准的目的是不使国家基准由于使用频繁而丧失其应有的精确度或遭到破坏；（4）作证基准：计量特性相当于主基准，主要是用以验证主基准的计量特性，必要时代替主基准工作。
第2章：测量误差分析和数据处理重点：误差理论与误差计算，测量数据处理。
(电子测量与仪器)复习提纲
第六章:
时域测量
A:1.波形显示原理;
2.通用示波器的组成; 3.实时取样与非实时取样的区别;
B:1.双踪与双线示波器的区别;
2.双时基扫描原理;
3.数字示波器的组成原理;
4.数字示波器的波形显示原理。 重点作业:2.15,2.16,2.20,2.22,2.26,例题2.17,2.18; 3.5,3.9,3.13;4.8,4.13,4.14;5.4,5.8,5.9,5.19;6.4,6.8,
图1
Байду номын сангаас
÷m
解：
fr n fo m fo m n fr 100 ~ 500 10 ~ 100 1 1 ~ 50 M H z
步进频率为
fo fr n m ax 1 10 100
6
10 K H z
6.9,6.12。
第二部分:例题 一：判断题 :（正确的打√，错误的打×）
1．电子仪器的线性度表示仪表对测量变化的敏感程 度（× ）。 2．锁相环是在PD中比较两个信号的频率关系 （ ×）。 3．在电压测量中，测量速度最慢的是双积分法 （√ ）。 4．电子测量仪器的速度很慢（×）。 5．转换误差是因为晶体振荡器的频率不稳造成的 （ × ）。
tb
编 码 器
b2
b1
R R
+C2 _
+ C _ 1
图5.51 并联比较式A/D原理图
R1
1 %,
R2
2%
问当它们并联时总的相对误差是多少？
解：
R
R1 R 2 R1 R 2
ln R R1
10 15 10 15
R 2
电子测量仪
电子测量与仪器期末复习资料一、填空题1、测量是人们认识客观事物并获得其量值的实验过程。
测量的基本方法是（比较法），测量结果由（数值）和（单位）两部分组成。
测量结果与真值之间的差异称为（误差）02、电子测量是泛指一切以（电子技术）为手段的测量。
即以（电子技术理论）为依据、（电子测量仪）和设备为手段，对各种电量，电信以及电子元器件的特性和参数进行的测量。
3、在电子测量的各项内容中，具有重要意义的是（频率）、（电压）、（时间）和阻抗的测量。
4、根据测量误差的性质和特点，可分为（随机误差）、（系统误差）和（粗大误差）。
5、测量的结果通常用（准确度）、（精密度）和精确度三个参数来平定。
6、信号发生器按输出波形分为（正弦信号发生器）、（脉冲信号发生器）、（函数信号发生器）和噪声信号发生器。
7、X D-22A型低频信号发生器的主振级采用（RC文氏电桥振荡）电器, 由热敏电阻Rt组成的负反馈支路的作用是（稳幅），该热敏电阻的类型是（负）温度系数。
8、影响高频信号发生器频率稳定度的主要原因是（外界条件）和（电路及元件内部的噪声）、（元件老化等产生的寄生相移）。
9、函数信号发生器产生信号的方法有（先产生正弦波再得到方波和三角波）、（用施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波）、（先产生三角波再转换为方波和正弦波）三种。
10、示波器的示管一般由（电子枪）、（偏转系统）和荧光屏三部分组成。
11、普通示波器一般由示波管、（垂直系统）和（水平系统）三部分组成。
12、数字存储示波器的采样方式分为（实时釆样）和非实时采样，后者又分为（顺序采样）和随机采样两种。
13、示波器在使用过程中，若使用的探头置于是位置，则结果应该（X 1 0）,若使用X5倍扩展，结果应该（三5）。
1 4、（电流）、（电压）和功率是集总电路中表征电信号能量的三个基本参数。
15、直流电流的测星方法有（直接测量）和（间接测量）。
16、某模拟电压表的电压灵敏度为“20KQ/V”,则用1 00 V电压挡时, 电压表的内阻为（2M）Q。
电子测量与智能仪器——总复习
1 n
n i 1
i2
上式中，σ 2称为测量值数列的样本方 差，σ 称为测量值数列的标准误差或样本 标准差，简称标准差。
δi取平方的目的是用来描述随机 误差的分散程度。求和再平均后， 使个别较大的误差在式中占的比例 也较大，即标准差对较大的误差反 映灵敏，所以它是表征精密度的参 数。
4、随机误差的正态分布
Rx
R3
则 RX=RS
RS为标准电阻箱可调 可读
步骤：1.调R3，使 G=0，R3不动；
2.调RS，使 G=0，RX=RS
G
R1
R2
E 图2.16 替代法测电阻
3. 交换法（对照法）
第一次平衡： WXl1=W1l2 第二次平衡： WXl2=W2L1
WXl1×WXl2=W1l2×W2l1
wx
w1w2
对真值的应用通常有以下三种办法： 1、真值可由理论给出 2、用约定真值代替真值 3、由于真值不能 确定，因此“误差”只能是定性
的概念。
误差的性质与分类 按照误差的特点和性质，误差可分为系统误差、随机
误差和粗大误差三类。
随机误差的统计处理 1、数学期望
等精度测量：在相同条件下，用相同的仪器和方法， 由同一测量者以同样细心的程度进行多次测量，称为等 精度测量。
i 1
i 1
即当n足够大时剩余误差的代数和为0。
利用这一性质可以检验所计算的算术平均值 是否正确。
3、方差与标准差
定义：当n→∞时，测量值与期望值之 差的平方的统计平均值。
2
1 n
n i 1
( xi
Ex )2
1 n
n
i2
i 1
将此式开方，取正平方根，得
电子测量总复习
电子测量技术总复习
第一章电子测量概述
1.电子测量的基本常识(特点，内容，方法等)；
2.误差的表示方法(绝对误差，相对误差)，误差的来
源，误差的分类；
3.测量结果的处理(有效数字，有效数字的舍入原则
，近似运算法则)；
第二章简单电子测量仪器
1.数字万用表的组成、特点、技术指标；
2.数字万用表的使用：测量电阻，交/直流电压，电
容的方法、二极管、判断晶体管类型和引脚等；
4.晶体管毫伏表的特点和使用方法；
5.数字频率计的测量原理和使用方法；
第三章信号发生器
1.信号发生器的组成和分类；
2.函数信号发生器的基本组成和使用方法；
第四章信号示波测量技术
1.模拟示波器的组成(电子枪，偏转系统，荧光屏)；
2.示波管波形显示原理(电子束的运动，扫描，同步)
；
3.通用示波器的电路原理；
4.示波器的使用和读数方法；
5.频谱分析仪的特点及分析的基本方式；
第五章电子元器件和电路特性的测量
1.电桥法测量电阻，电容，电感的原理和方法；
2.晶体管特性图示仪基本组成和测量原理；
3.用晶体管特性图示仪的使用；
第六章数据域测量技术
1.逻辑笔的测量原理和使用；
2.逻辑分析仪的分类，基本组成，触发方式和显示方
式；。
26_智能仪器复习要点
序)
③编程(画流程图、编写汇编语言程
第6章 监控主程序旳设计
状态图和状态表旳设计原则与技巧
状态数确实定、标志和转移表旳结
合使用，“0”态旳设置，状态表旳安排与查
找(FNKYT、NEXST、SUB旳处理)。
用状态变量法设计监控主程序实例
第5章 测量算法与系统优化设计
程序运行失常旳软件对策— 2）看门狗技术 看门狗技术旳实现： （1）运用单片机内部旳看门狗 （2）运用单片机内部闲置旳定期器 （3）运用单片机外部系统板上旳定期器 （4）硬件看门狗
第6章 监控主程序旳设计
直接分析法：只要根据目前按键旳编码， 把控制转到对应旳处理子程序旳入口。
状态输出DONE/BUSY，
输出容许端OE（有、无三态输出）
第3章 预处理电路及数据采集
A/D接口：
单片机与ADC接口旳通信方式：
——延时方式、查询方式、中断方式。
接口实例：
ADC0809与单片机旳接口
AD574与单片机旳接口
5G14433与单片机旳接口
数据采集系统构成原理，用AD363与
分段函数拟合
查表和插值法 抛物线分段
第5章 测量算法与系统优化设计
系统误差及处理措施： (2)偏移和增益误差旳自动校准
基本思想：开机后或每隔一定期间自动测量仪器 内部旳基准参数（如数字电压表中旳基准电压或地 电位）、计算误差模型，获得并存贮误差因子。正 式测量时，根据测量成果和误差因子，计算校准方 程，得到较精确旳测量成果。
80C51构成旳数据采集系统。
第4章 人机接口技术
键盘控制与老式仪器面板上旳开关旋钮控 制旳本质区别：键盘按键给CPU一种信息，
而不直接变化内部电路参数。
电子测量与仪器总复习ppt课件
化的误差称为随机误差。
•
这一类误差的特点是，在多次测量中
误差绝对值的波动有一定的界限，即具有有界
性；正负误差出现的机会相同，即具有对称性。 根据上述特点，可以通过对多次测量值取算术 平均值的方法来消弱随机误差对测量结果的影 响。
.
• 3、疏失误差（粗大误差）
•
在一定的测量条件下，测量值明显地
偏离实际值所形成的误差称为疏失误差。
Φv
0
(a)
n
0
(b)
n
Φv
Φv
0
n
0
n
(c)
(d)
图2.13 变值系差示意图
.
2) 累进性系差的判别—马利科夫判据
图2.13(a)(b)表示了与测量条件成线性关系的 累进性系统误差，如由于蓄电池端电压的下降引起 的电流下降。在累进性系差的情况下，残差基本上 向一个固定方向变化。
马利科夫判据是常用的判别有无累进性系差 的方法。具体步骤是：
yf(x1， x2)
f(x， x)[f (xx)f (xx)]
x x 10 20
1 10
1
2 20
2
21！ [2x1f2(x1x10)22x12fx2(x1.x10)(x2x20)2x2f2(x2x20)2]L
若用
x 1 ( x 1 x 1) 及 0 x 2 ( x 2 x 2)0
分别表示x1及x2分项的误差，由于
.
对于非等精度测量，计算最后测量结果及其 精度（如标准差），不能套用前面等精度测量的 计算公式，需要采用新的计算公式。
1.“权”的概念和确定方法
日常统计中也用“权”的概念，如按学分加 权课程统计学生的各科总平均成绩，以显示学分 多的课程重要性。例如，三门学分为3、1、2课 程的加权平均成绩为
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Rx
R3
则 RX=RS
G
RS为标准电阻箱可调 可读
步骤：1.调R3，使 G=0，R3不动；
2.调RS，使 G=0，RX=RS
R1
R2
E 图2.16 替代法测电阻
3. 交换法（对照法）
第一次平衡： WXl1=W1l2 第二次平衡： WXl2=W2L1
WXl1×WXl2=W1l2× W2l1
wx w1w21 2w1w2
1 误差传递公式
③ 电路参数的测量（阻抗、品质因数、电子器件 的参数等）；
④ 导出量的测量（增益、失真度、调幅度等）；
⑤ 特性曲线的显示（幅频特性、相频特性及器件 的参数等）。
误差的概念与表示方法 误差就是测量值（或称测得值、测值）与真值
之差，可用下式表示 误差=测量值-真值
注意：真值是一个理想概念，真值虽然是客观存在 的，但却又难以获得。
电子测量与智能仪器
总复习
电子测量的内容与特点
1、电子测量的内容
电子测量是以电子技术理论为依据，以 电子测量仪器和设备为手段，以电量和非 电量为测量对象的测量过程。
电子测量的内容包括：
① 电能量的测量（各种频率和波形的电压、电流、 电功率等）；
② 电信号特性的测量（信号波形、频率、相位、噪 声及逻辑状态等）；
e 22
)2
Φ（xi）与xi的曲线如图所示：
Φ（xi）
Φ（ui）
0
Ex
xi
1 σ1<σ2<σ3
2
3
0
ui
2.3 粗大误差
一、定义 在一定条件下，测量值显著偏离其实际值所对应的
误差。
产生原因：主要是表现为读数错误、测量方法错误、仪 器有缺陷、电磁干扰及电压跳动等。
粗大误差无规律可循，故必须当作坏值予以剔除。
对真值的应用通常有以下三种办法： 1、真值可由理论给出 2、用约定真值代替真值 3、由于真值不能 确定，因此“误差”只能是定性
的概念。
误差的性质与分类
按照误差的特点和性质，误差可分为系统误差、随机 误差和粗大误差三类。
随机误差的统计处理 1、数学期望
等精度测量：在相同条件下，用相同的仪器和方法， 由同一测量者以同样细心的程度进行多次测量，称为等 精度测量。
i ＞3s（x）
则该误差为粗差，应剔除不用。式中 s(x)是这列数据的标准差估计值。
2.3.2 格拉布斯检验法
格氏检测法是在未知总体标准偏差s(x) 的情况下，对正态样本或接近正态样本异 常值进行判别的一种方法。
（理论与实验证明较好）
max ＞Gs
在一组测量数据中，可疑数据应极少。否则， 说明系统工作不正常。
剔除是要有一定依据的。在不明原因的情况下，首先 要判断可疑数据是否是粗大误差。其方法的基本思想是给 定一置信概率，确定相应的置信区间，凡超出置信区间的 误差就认为是粗大误差。具体检验方法常见的有三种：
2.3.1 莱特检验法
这是一种在正态分布情况下判别异常 值的方法。
假设在一列等精度测量结果中，第i项 测量值xi，所对应的残差vi的绝对值
系统误差： Ex A0
所以绝对误差： xi i
表明：绝对误差等于随机误差和系统误差的代数 和
2、算术平均值原理
（1）算术平均值的意义
对于有限次测量，当测量次数足够多时则 近似认为
1 n i 0
n i1
即
Ex A0
由此可知，当ε=0（且无xk值）时，测量值的 数学期望可以视为被测量的相对真值。因此通常把
这里经多次等精度测量的算术平均值称为真值的最
佳估计值，写为
Aˆ0 x Ex
（2）剩余误差
各次测量值与其算术平均值之差，称为剩 余误差（又称残差）。
ui xi x
对剩余误差求和
n
n
ui xi nx 0
i1
i1
即当n足够大时剩余误差的代数和为0。
利用这一性质可以检验所计算的算术平均值 是否正确。
设对某一被测量x进行测量次数为n的等精度测量，
得为到的测量值xi(i=1x,2,…1n ,ni n)1为x i随机变量。其算术平均值
式中， 称为样本平均值。
当测量次数n→∞时，样本平均值 x 的极
限称为测量值的数学期望。
Ex
lim(1 n n
n i1
xi )
这里的Ex也称为总体平均值
随机误差： i xi Ex
3、方差与标准差
定义：当n→∞时，测量值与期望值之 差的平方的统计平均值。
21 ni n1(xi Ex)21 ni n1
2 i
将此式开方，取正平方根，得
1 n
n
i2
i 1
上式中，σ2称为测量值数列的样本方 差，σ称为测量值数列的标准误差或样本 标准差，简称标准差。
δi取平方的目的是用来描述随机 误差的分散程度。求和再平均后， 使个别较大的误差在式中占的比例 也较大，即标准差对较大的误差反 映灵敏，所以它是表征精密度的参 数。
2.5.2 消弱系统误差的典型技术
消除或减弱系统误差应从根源上着手。
1. 零示法
标准
当检流计G中 I=0
待测
R1
E
R
G
2
U
x Ux
G必须精 度高
图2.15 零示法测电压
Ux
U
E R2 R1 R2
2.替代法（置换法）
直流电桥平衡条件 当 RXR2=R1R3 G=0
标准可调 可读电阻
RS
将 RSR2=R1R3 G=0
4.微差法
标准（固定） 0.1V
V
B 9V
A
ห้องสมุดไป่ตู้
待测 x
条件：当待测量 与标准量接近时
B≈X B>>.A
图2.17 微差法测量
被测电池电压 x=B+A=9+0.1=9.1V
测量误差由式（2.44）可求得：
xBAA x B AB
=0.2%+5%(0.1/9)=0.2%+0.05%≈0.2%
2.6.1 测量误差的合成
2.4.3 中位数检验法
中位数检验法是把测量结果按自小到 大的顺序排列起来，在所得的数值中居于 中间位置的一个值应是最佳估计，称之为 中位数。如果有两个值居于中间位置，则 它们的平均值为中位数。
当数据列中没有粗大误差时，其中位 数应与这个数据列的算术平均值十分接近， 若差异较大，说明有异常数据，则剔除数 列两头数值偏离中位数较大的那个数据， 然后再计算算术平均值。
4、随机误差的正态分布
概率论中的中心极限定理说明， 假设被研究的随机变量可以表示为大量 独立的随机变量之和，其中每一个随机 变量对于总和只起微小的作用，则可认 为这个随机变量服从正态分布，又称高 斯分布。
在δi影响下，测量数据xi的分布大
多服从正态分布，其分布密度可以写
成
(xi
)
1
2
(xi Ex