第一章 电子测量与仪器的基本知识
电子测量与仪器的培训课程(PPT 227页)_
原式 13.44 20.38 4.6 38.42 38.4
2）
603.21 0.32 4.011 603 0.32 原式 48.1 48 4.01
第2章
信号源
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内容提要
＊本章主要介绍了信号源在电子测量中的作用、组成原理和 种类 。
＊本章内容主要有：●正弦信号源的性能指标及基本原理；
低频信号发生器，频率范围为1Hz～1MHz；
视频信号发生器，频率范围为20Hz～10MHz； 高频信号发生器，频率范围为100KHz～30MHz； 甚高频信号发生器，频率在30MHz～300MHz； 超高频信号发生器，频率在300MHz以上。
3、示值（X）：被测量的量值。
读数：从仪器刻度盘、显示器等读数装置上直接读来的数字。 例：用一电流表测量某电流值，量程选择10mA档。刻度盘指示如下图所 示：
0 8 10
其读数为：8； 示值为：8mA
4、标称值：被测量上标示的数值。 例：电阻器的色环标示其阻值；
二、测量误差的表示方法 测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。 1．绝对误差
3）等于5时，取偶数，则当末位是偶数，末位不变；末位是奇数， 在末位增1。 例1：将下列数据舍入保留三位有效数字： 16.43 →16.4 (0.03<0.1/2=0.05,舍去) 16.46 →16.5 (0.06>0.1/2=0.05,舍去且往前位增1) 16.35 →16.4 (0.05=0.1/2,3为奇数，舍去且往前位增1) 16.45 →16.4 (0.05=0.1/2,4为偶数，舍去) 16.4501 →16.5(0.0501>0.1/2=0.05,舍去且往前位增1) 38050 →3.8010
电子测量与仪器第1章.pptx
1.3 测量方法的分类
1.3.2 被测信号的性质分类
1．时域测量：测量被测对象在不同时间上的特性，将被测 信号看成是一个时间的函数。
2．频域测量：测量对象在不同的频率时的特性，被测对象 看成是一个频率的函数。
3．数据域测量：对数字系统逻辑特性进行的测量。利用逻 辑分析仪能够分析离散信号组成的数据流，可以观察多个输入通 道的并行数据，也可以观察一个通道的串行数据。
1.4 测量误差的基本概念
例 1.1 两个电压的实际值分别为 Ｕ1Ａ=100 V，U2A=100 V；
测量值分别为 U1X=98 V，U2X=9 V。求两次测量的绝对误差和相 对误差。
解
U1 U1X U1A (98 100)V 2V
U2 U2X U2A (9 10)V 1V
U 1
解：将依次直接测量的结果作为最终结果, 仪表的准确度 登记表示：
该仪表的最大引用相对误差和可能出现的最大绝对误差为: xm 1.0% 100 1V
由（1.1）可知，测量的绝对误差 x ≤xm S %
x≤（xm S %）/ x
式中 ，S ——仪表的准确度等级。 结论：选择仪表量程时，应使指针尽量接近满偏转，指示
1.2 电子测量的意义和特点
1.2.1 电子测量的意义 1.2.2 电子测量的内容 1.2.3 电子测量的特点
1.2 电子测量的意义和特点
1.2.1 电子测量的意义
从某种意义上说，近代科学技术的水平是由电子测量的水 平来保证和实现的，电子测量水平是衡量一个国家科学水平的 重要标志。
1.2 电子测量的意义和特点
第 1 章 电子测量和仪器的基本知识
1.1 测量及其定义 1.2 电子测量的意义和特点 1.3 测量方法的分类 1.4 误差的表示方法 1.5 测量结果的表示及其有效数字 1.6 电子测量一起的基本知识 本章小节
电子测量概论精选全文
第1章 电子测量概论 (1) 变换功能
对于电压、电流等电学量的测量，是通过测量各种 电效应来达到目的的。例如，作为模拟式仪表最基本构 成单元的动圈式检流计(电流表)，就是将流过线圈的电 流强度，转化成与之成正比的扭矩而使仪表指针偏转初 始位置一个角度，根据角度偏转大小(这可通过刻度盘上 的刻度获得)得到被测电流的大小，这就是一种很基本的 变换功能。对非电量的测量，如压力、位移、温度、湿 度、亮度、颜色、物质成份等，通过各种对之敏感的敏 感元件(通常称为传感器)，转换成与之相关的电压、电 流等，而后再通过对电压、电流的测量，得到被测物理 量的大小。
第1章 电子测量概论
1.1 电子测量的基本概念
1. 电子测量的定义 测量为确定被测对象的量值而进行的实验过程。 电子测量一般是指利用电子技术和电子设备对电量或
非电量进行测量的过程。
第1章 电子测量概论
2. 电子测量与计量 产品出厂前要经过严格的计量检定、仪器仪表在使用
过程中要定期进行检验和校准，以确保测量的准确性。 计量是为了保证量值的统一和准确一致的一种测量。 （主要特征：统一性、准确性和法制性）
Rx
R1 R2
R4
图1.3-1 惠斯登电桥测量电阻示意图
第1章 电子测量概论 (3) 微差式测量法 偏差式测量法和零位式测量法相结合，构成微差 式测量法。它通过测量待测量与标准量之差(通常该差 值很小)来得到待测量量值，如图1.3-2所示。
图1.3-2 微差式测量法示意图
第1章 电子测量概论 图1.3-3 用微差法测量直流稳压源的稳定度
(6) 易于实现测试智能化和测试自动化 随着电子计算机尤其是功耗低、体积小、处理速 度快、可靠性高的微型计算机的出现，给电子测量理 论、技术和设备带来了新的革命。比如微处理器出现 于1971年，而在1972年就出现了使用微处理器的自动 电容电桥。现在，已有大量商品化带微处理器的电子 测量仪器面世，许多仪器还带有GPB标准仪器接口， 可以方便地构成功能完善的自动测试系统。无疑，电 子测试技术与计算机技术的紧密结合与相互促进，为 测量领域带来了极为美好的前景.
电子测量与仪器基础知识
一、填空题1、电子测量是以为依据,借助于,对电量和非电量进行测量的原理和方法。
2、使用指针式万用表进行电阻测量时,应选择好仪表的,尽可能使仪表的指针偏转到刻度线的附近。
3、信号发生器按信号波形分,有正弦信号发生器、、脉冲信号发生器、四类。
4、用万用表测量电压时,应将黑表笔插入“”插座内,红表笔插入“”插座内,将两只表笔与被测电压的两端。
5、用万用表测量电流时,应将万用表的两表笔在被测电路两端。
6、示波器的探极校准信号是 V、 Hz。
7、测量误差可分为、和。
8、万用表使用完毕后,转换开关应置于交流或上。
9、交流毫伏表的功能是用来测量以及电平测试等。
10、函数信号发生器能产生三角波、、、方波。
二、选择题1、使用指针式仪表进行电压电流测量时,就尽可能使仪表的指针处于满度值的()。
A、中间区域B、满度值C、满度值的2/3以上区域D、满度值的1/3以下区域2、要测量40V左右的直流电压,用()的电压表较合适。
A、量程为100V、5.0 级B、量程为50V、0.5级C、量程为150V、0.5 级D、量程为30V、0.5 级3、在利用万用表电阻挡测量电阻时,发现指针不动,则说明( )。
A、电阻值较小,倍率挡选大了B、电阻值较大,倍率挡选大了C、测量机构坏了D、电阻值很大,倍率挡选小了4、在测量过程中,按规定对仪器进行校准和计量可以减少( )。
A、仪器误差B、理论误差C、方法误差D、人为误差5、系统误差决定了测量的( ),随机误差决定了测量的( )。
A、精密度B、正确度C、准确度D、稳定度6、使用指针式仪表进行电阻测量时,尽可能使仪表的指针处于满度值的()。
A、中间区域B、满度值C、满度值的2/3以上区域D、满度值的1/3以下区域7、当被测电压1000V<U<2500V时,万用表的红表笔插入()A、标有“2500V”的B、标有“10A”的C、万用表的负极D、万用表的正极8、( )与绝对误差大小相等,但符号相反。
电子测量与仪器
1.4 测量误差的基本概念
一、 测量误差的定义
1、真值（A0）: 在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实 数值。（实际中不可知）
2、实际值（A）：根据测量误差的要求，用高一级或数级的标准仪器或计量 器具测量所得之值。（实际应用中可代替真值）
例：微安电流表相比毫安电流表就是高一级测量仪器。
特点：
1.测量频率范围宽； 2.仪器量程宽； 3.测量准确度高； 4.测量速度快； 5.易于实现遥测； 6.易于实现测量自动化和测量仪器微机化。
1.3电子测量方法的分类
一、按测量方式分类
1、直接测量：直接测量是指用已标定的仪器，直接地测量出某 一待测未知量的量值的方法，例如用电压表直接测量电压。 2、间接测量：测量某未知量y，必须先对与未知待测量y有确切 函数关系的其他变量x（或n个变量）进行直接测量，然后再通 过函数计算出待测量y，称为间接测量。如：电功率P的测量 。
2．2 正弦信号源
一、 正弦信号源的性能指标
1．频率特性（用以下几项指标来表征） （1）频率范围；（2）频率准确度；（3）频率稳定度 2．输出特性 （1）输出电平范围；（3）输出电平准确度； （3） 输出阻抗。 3．调制特性 主要包括调制频率，调幅系数等。
3、理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方 法不合理而造成的误差。
4、人身误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视 觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操 作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。
1.4.4测量误差的分类
1、系统误差：系统误差的定义：在同一测量条件下，多次测量重复同一
1） 13.44 20.382 4.6 原式 13.44 20.38 4.6 38.42 38.4
单元一 电子测量与仪器基本知识
单元一电子测量与仪器基本知识一、电子测量基础知识1、测量的概念1）广义的测量:为了获取被测对象的信息而进行的实验过程。
在这个过程中，人们借助专门的设备去感知和识别有关的信息，取得关于被测对象的属性和量值的信息，并以便于人们利用的形式表示出来。
信息获取的基本原理如下图所示。
感知和识别2）测量的基本要素：被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境。
3）测试技术：测量中所采用的原理、方法和技术措施的总称。
4）测量环境：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、力场、电磁场、辐射、有关电磁量（工作电压、负载阻抗、地磁场、雷电等）的数值、范围及其变化。
2、电子测量及其内容1）电子测量：泛指以电子科学技术为手段的测量，即以电子技术理论为依据，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。
2）电子测量的内容电能量的测量：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。
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。
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。
电子设备性能的测量：包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特性、通频带、噪声系数的测量。
特性曲线的测量：包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线等的测量和显示。
各种非电量的测量：一般方法是采用非电量的电测法，首先是通过传感器将众多非电量（如温度、压力、流量等）转换成电量，再进行电子测量。
3、电子测量的特点1）频率范围宽：测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下，高至THz （1THz=1012Hz）。
2）量程范围宽：测量范围的上限值与下限值之间相差很大，仪器具有足够宽的量程。
如数字万用表对电阻测量小到10-5Ω，大到108Ω，量程达到13个数量级；电压测量由纳伏（nV）级至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级；3）准确度高：可以使频率和时间测量准确度达到10-13 ~10-14的数量级（这是目前在测量准确度方面达到的最高指标），长度测量和力学测量的最高精度均达10-9量级。
电子测量基本知识ppt课件
电子测量原理
1.2 电子测量仪器
网络参数测量仪器 用途：测量网络的频率特性、相位特性、噪声特性 典型仪器：网络分析仪、扫频仪 数据域测试仪器 用途：研究以离散时间或者事件为自变量的数据流 典型仪器：逻辑分析仪 计算机仿真测量 用途：可以避免受实验时间和设备的限制，方便设计电路 典型仪器：Multisim10
1.1.3电子测量的内容
第4页
电子测量原理
1.1.4 电子测量的基本方法（按被测性质）
（1）频域测量技术：幅值和相位随频率的变化
（1）正弦波点频法 （2）正弦波扫频法
（2）时域测量技术： ——幅值随时间的变化
测试信号是脉冲、方波及阶跃信号
（3）频域测量和时域测量比较 频域测量和时域测量是测量线性系统性能的两种方法，是 从两个不同的角度去观测同一个被测对象，其结果应 该是一致的。 从理论上讲，时域函数的付里叶变换就是频域函数，而频 域函数的付里叶逆变换也就是时域函数。
A
用测量仪器在一个量程范围内出现的最大绝对误差与 该量程值（上限值－下限值）之比来表示的相对误差， 称为满度相对误差（或称引用相对误差）
xm m 1 0 0 % xm
仪表各量程内绝对误差的最大值
第18页
x x m m m
电子测量原理
1.4.4 测量误差的表示方法
第5页
电子测量原理
1.1.4 电子测量的基本方法
（4）随机测量技术：测量噪声信号和使用随机信号 源
噪声是一种与时间因素有关的随机变量，对噪声的研究使 用概率统计方法 主要包括下述三个内容： （1）噪声信号统计特性的测量，如时域中的均值、均方 根性，频域中的频谱密度函数、功率谱密度函数等； （2）将已知特性的噪声作激励源对被测系统进行统计性 测量，研究被测系统的特性；
电子测量与仪器基本概念.pdf
·1·第1章电子测量与仪器基本概念第1章电子测量与仪器基本概念【本章要点】1．要求掌握电子测量、测量误差、误差分析和电子测量仪器的基本概念。
2．学习电子测量的基础知识和原理，掌握在电子测量中误差的产生和处理方法。
3．学习电子测量中的干扰及其抑制方法，掌握电子仪器接地的概念及测量仪器的使用注意事项。
【本章难点】1．电子测量仪器的误差分析。
2．电子测量中的干扰及其抑制方法。
3．电子测量仪器的主要误差（允许误差、基本误差和附加误差）。
1.1 测量方法概述1.1.1 测量的意义1．测量测量是以确定量值为目的的操作。
在这一过程中，常需借助专门的设备，将被测量与选作单位的同类量进行比较，从而取得用数值和单位共同表示的测量结果。
例如，用温度计去测温度、用秤去称物体的质量、用电流表去测电流的大小等。
量值是由数值和计量单位的乘积所表示的量的大小。
没有计量单位的数值是不能作为量值的，也是没有物理意义的。
2．测量方法为了取得准确的测量结果，必须合理选择电子测量仪器和测量方法。
对于各种测量方法，可以从不同的角度进行分类。
（1）按测量结果的获取方法分类。
①直接测量法。
是指不必对与被测量有函数关系的其他量进行测量就能直接得到被测量值的测量方法。
例如，用等臂天平测量质量、用电压表测量电压、用数字频率表测量频率等都属于直接测量。
直接测量法具有操作简便、读数迅速等优点，但是除受到仪表基本误差的·2·电子测量技术与仪器（第2版）限制外，还由于仪表接入被测电路后，仪表的内阻会使电路的工作状态发生变化，因而其测量准确度较低。
②比较测量法。
是指将被测量与度量器在比较仪器中进行比较的测量方法。
比较测量法又可分为3种。
●零位测量法，又称零指法或平衡法。
它是通过调整一个或几个与被测量有已知平衡关系的（或已知其值的）量，用平衡法确定被测量值的测量方法。
例如，用电桥和指零仪测量阻抗。
●微差测量法。
它是将被测量与同其量值只有微小差别的同类已知量相比较，并测出这两个量值间的差值以确定被测量值的测量方法。
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第一章电子测量和仪器的基本知识
教学要求：了解电子测量的意义和特点；熟悉测量方法的分类；掌握测量误差的概念,误差的表示方法及有效数字的处理方法。
教学重点：误差的表示方法，有效数字的处理。
教学难点：误差的表示方法
教学方法：讲授法
教学时间：6课时
教学过程：
1.1电子测量的内容与特点1.2电子测量的方法及仪器的分类
1、2课时
一、导入新课：首先进行课程的介绍，简述电子测量的重要性
二、新授：
1、测量及意义
（1）测量：测量是为了获取被测量对象而进行的实验过程。
（2）测量的意义：没有测量，就没有科学。
（3）测量结果的组成
测量结果的量值由两个部分组成：数值（大小及符号）和单位
2、电子测量的意义和特点
（1）电子测量的意义
（2）电子测量的内容
一、电子测量的内容
a..能量的测量如电流、电压、功率、电场强度等
b.元件和电路参数的测量如电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、损耗率等。
c.信号特性的测量如频率、周期、时间、相位、调制系数、失真度等。
d.电子设备性能的测量如通频带、选择性、放大倍数、衰减量、灵敏度、信噪
比等。
e.特性曲线的测量如幅频特性、相频特性、器件特性等特性曲线。
（3）电子测量的特点
a.测量频率范围宽
b.仪器测量范围广
c.测量准确度高
d.测量速度快
e. 易于实现遥测
e.易于实现测量自动化和测量仪器微机化
3、测量方法的分类
（1）按测量方式分类：直接测量、间接测量、组合测量
（2）按被测信号的性质分类：时域测量、频域测量、数据域测量随机测量
4、电子测量仪器的分类
三、巩固看书1－4页内容
四、小结
五、作业：1、什么是测量、测量结果的组成2、电子测量的意义3、电子测量的内容和特点
1.3 测量误差及其处理（1）3、4课时
一、复习 1、电子测量的特点
2、电子测量方法的分类
二、新授
1、几个基本概念
真值（A 0） ：就是在一定的时间和环境条件下，被测量所呈现的客观大小和真实数值。
（实际中不可知）
实际值（A ）：根据测量误差的要求，用高一级或数级的标准仪器或计量器具测量所得之值。
（实际应用中可代替真值）
标称值：测量器具上标定的数值。
不一定等于它的真值或实际值。
例：电阻器的色环标示其阻值；
示值（x ）：是由测量器具指示的被测量的量值，也称测量器具的测量值，它包括数值和单位。
示值和测量仪表的读数有区别。
2、误差的表示方法和计算
绝对误差
（1）定义：被测量的测量值示值X 与其真值Ao 之差，称为绝对误差。
用Δ x 表示 0A x x -=∆
式中的真值A 0是一个理想概念，无法得到，实际应用中通常用实际值A 来代替真值A0。
实际值也称为约定真值。
与示值只差称为仪器的示值误差，即A x x -=∆，
（2）修正值：与绝对误差的大小相等，但符号相反的量值称为修正值。
用C 表示 x A x C -=∆-=
相对误差
定义：绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差
%1000
⨯∆=A x γ （1）实际相对误差（用实际值代替真值）
%100⨯∆=A
x A γ （2）示值相对误差（用示值代替实际值） %100⨯∆=
x x x γ （3）满度相对误差（引用相对误差）
%100⨯∆=m
m m x x γ （6）测量结果的准确度（相对误差）x x S m /%⨯±=γ
准确度等级有0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0共七级
C x A +=
3、例题分析
例1：两个电压的测量值分别是103V 、12V ，实际值分别是100V 、10V 试分别求出测量的绝对误差和相对误差。
解： ΔU 1＝U 1X －U 1＝103V －100V ＝3V
ΔU 2＝U 2X －U 1＝12V －10V ＝2V
（｜ΔU 1｜>｜ΔU 2｜说明U1的测量结果偏离实际值的程度大）
γU1＝ΔU 1/U 1×100%＝3%
γU2＝ΔU 2/U 2×100%＝20%
（｜γU1｜<｜γU2｜说明U2的测量结果准确度低于U1）
例2：某被测电压为8V ，用1.5级10V 量程的电压表测量，可能产生的最大相对误差为多少？ 解：V
V m 810%5.1⨯±=γ 例3.鉴定一个1.5及100mA 的电流表，发现在50mA 处的误差最大，为1.4mA,其它刻度处的误差均小于1.4mA,问这块电流表是否合格？ 解：%)5.1%(4.1%100100
4.1%100±≤=⨯=⨯∆=m m m x x γ 所以：该电流表合格。
例4：某待测电流约为100mA ，现有0.5级量程为400mA 和1.5级量程为100mA 的两个电流表，问用哪一个电流表测量较好？
解：用400mA 、 0.5级电流表，可求得测量的最大误差和相对误差为: mA mA x S x m m 24005.0%11±=⨯±=⨯±=∆
%2%100100
2%100111±=⨯±=⨯∆=A x m A γ 用100mA 、1.5级电流表，可求得测量的最大误差和相对误差为:
mA mA x S x m m 5.11005.1%22±=⨯±=⨯±=∆
%5.1%100100
5.1%1002122±=⨯±=⨯∆=A x m A γ 可见.应选1.5级100 mA 电流表。
4、电子测量仪器的误差
（1）固有误差 （2）工作误差 （3）稳定误差（4）影响误差
三、巩固 看书5－7页内容
四、小结
五、作业：习题1－7
1.3 测量误差及其处理（2）5、6课时
一、复习1、什么是绝对误差、相对误差
2、什么是引用误差、仪表的准确度
二、新授
1、测量误差的来源
（1）仪器误差
（2）理论误差和方法误差
（3）影响误差
（4）人身误差
(5) 使用误差
2、测量误差的分类
（1）系统误差
在同一测量条件下，多次重复测量同一量时，测量误差的绝对值和符号都保持不变，或在测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。
（2）随机误差（偶然误差）
在相同条件下多次测量同一值时，每次测量结果出现无规律的随机变化的误差。
（3）疏失误差（粗大误差）
在一定条件下，测量值明显偏离实际值时所对应的误差。
3、测量结果的表示及有效数字
（1）测量结果的表示：数值（大小、等号）+单位
（2）有效数字及有效数字位数
从最左边一位非零的数字算起到最后一位始（含未尾的零）
A、有效数字的位数估算出测量的误差
一般规定误差不超过有效数字位数未位单位的一半。
如1.00A则ΔA<±1/2×0.01A＝0.005A
B、有单位的数字需注意记录的方法
变换单位后，有效数字的位数不应改变
如1000mA可写成1.000A表示四位有效数字，不可写成1A；
2.0V写成20×102mV不可写成2000mV。
C、“0”的意义。
在最左面的0为非有效数字，在最后或中间为有效数字；未
尾的0很重要。
如0.03表示一位有效数字，该数可能在0.025－0.035之间。
而0.030表示两位有效数字，该数可能在0.0295－0.0305之间。
4、数字的舍入规则
小于5舍、大于5入、等于5看奇偶（求偶数法则）。
例1：对以下数据进行舍入处理，要求小数点后保留两位。
16.3720――16.3732.4550――32.46 4.5452――4.55
3.8546――3.85 1.995――2.00 1.985――1.98
三、巩固看书8－11页内容
四、小结
五、作业：习题8－10。