电子测量的基础知识.ppt

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1、上 篇 收音机安装与调试所需 仪器及使用方法,预备知识 电子测量的基础知识,项目要点 1、电子测量的意义、内容、特点 2、电子测量仪器的分类、用途、典型仪 器及使用常识 3、电子测量的方法、分类 4、电子测量的误差及减小误差的方法,一 测量和电子测量的意义,当今科学技术的发展使电子测量技术得到广泛应用，从而推动了电子和其它行业的发展。电子测量技术的发展，不仅标志着测量技术的提高，而且推动了整个科学技术的发展和人类的进步。测量结果的量值总要包括两部分：即数值（大小及符号）和用于比较的标准量的单位名称。电子测量是测量学的重要组成部分，而电子测量则是指利用电子线路制造的仪器来测量电的量值。电的量值包

2、括：电能量（电压、电流、功率）电路参数（电阻、电容、电感、阻抗、品质因数）电信号特性（波形、频率、相位）等,二 电子测量的特点,1 测量频率范围宽 可测量直流，还可测量交流，频率从10-5Hz 1012Hz,测量频率范围宽 可使电子测量的应用范围很大。2 测量量程范围宽 所测的电参量的上限值和下限值相差很大。3 测量精确度很高 测量精确度是决定测量技术水平和测量结果可靠性的关键。4 测量速度快 现在的测量系统由于利用计算机和计算机网络，使电子测量、测量结果处理和传输，以极高的速度进行。5 容易实现自动遥测 利用各种传感器、电子仪器和计算机相结合，可以对不同的测量对象实现测量仪器智能化，使测量过

3、程自动化。,三 电子测量的分类,1、直接测量与间接测量法（1）直接测量法 测量电参数时，可由仪器的表盘或显示器直接读出被测量的数值，对某一未知量直接进行测量，从而得到被测量值的测量方法称为直接测量。（2）间接测量法 先用仪器测量一个与被测量有间接关系的间接量，再通过这一间接量与被测量之间的函数关系，通过计算而得到测量结果的测量方法称为间接测量。（3）组合测量法 测量中被测量值不能一次得出结果，需要通过测量几个未知量，然后通过被测量与这几个未知量之间的方程组求解，得到被测量。,2、按被测信号特性分类（1）时域测量 测量被测对象在不同时间的特性。（2）频域测量 频域测量是测量被测对象在不同频率时的

4、特性，主要测量被测量与频率之间的关系。（3）数据域测量 数据域测量是对数字系统逻辑特性进行的测量。,电子测量的内容 1、电子测量的内容很多，大概分为四大类（1）电路元件参数 包括电阻、电抗、阻抗、电感、电容、品质因数、介质常数、导磁率、晶体管等。（2）电能量 包括电压、电流、功率、电场强度、电磁干扰及噪声等。（3）信号特征 包括频率、相位、幅度、上升沿、下降沿、调制度、频谱、信噪比等。（4）电路性能 包括灵敏度、选择性、频带宽度、分辨力、增益、衰减、驻波比、反射系数、噪声系数等。,任务二 介绍电子测量仪器,电子测量仪器种类繁多，根据测量精度的要求不同，既有高精度的，也有普通的，甚至还有简易的；

5、根据用途分类有专业用仪器和通用仪器。,一 常见的电子测量仪器,1 集中参数测量仪器（1）用途 测量电阻、电容、电感值（2）典型仪器 Q表、万能电桥、电容电感测量仪2 器件参数测量仪器（1）用途 测量器件的参数（2）典型仪器 晶体管特性图示仪3 电平测量仪器（1）用途 测量电能的量，包括电流、电压、电功率（2）典型仪器 电流表、电压表、电平表、多用表、功率表4 信号发生器（1）用途 用仪器产生的低频信号、高频信号 脉冲信号等对电子产品进行调试和维修（2）典型仪器 低频信号发生器、高频信号发生器 脉冲信号发生器和函数发生,5 时间频率测量仪器（1）用途 用于测量周期性曲线的频率、周期、脉冲数（2）

6、典型仪器 频率计 6 信号波形测量仪器（1）用途 观察电信号电压或电流与时间之间的关系（2）典型仪器 示波器 7 网络参数测量仪器（1）用途 测量网络的频率特性、相位特性、噪声特性等（2）典型仪器 扫频仪。8 数据域测试仪器（1）用途 研究以离散时间或事件为自变量的数据流（2）典型仪器 逻辑分析仪。9 计算机仿真测量（1）用途 可以避免受实验时间和设备的限制，方便设计电路（2）典型软件 EWB,二 电子测量仪器的使用常识,要使电子测量仪器正常的工作，必须要注意它的使用条件和使用方法。另外保障电子测量仪器的完好和测量人员的操作安全，是电子测量仪器使用的首要问题。,1 电源和仪器的连接,（1）电源

7、 使用仪器前最首要的问题是检查仪器的供电要求，国内生产的仪器，供电要求一般为220V50Hz的交流市电，也有采用110V供电的。这就要注意电源转换，切记要置于220V位置，否则将烧毁仪器。（2）仪器的连接 仪器的电源插头应该采用“三星”插头，“中星”应与仪器的外壳相连接。（3）仪器的放置 既要考虑到仪器连线的方便，又要考虑到仪器的 散热，尽量不要重叠放置。（4）几台仪器和被测量的对象的连接 测试线的连接要尽量短，这样可以减少信号在测试线上的衰减，同时应尽量减少测试线的交叉，以免信号相互串扰产生寄生振荡。（5）技术接地 是指仪器的测试端口标有“”称为技术接地点，它应与被测电路的技术接地点连在一起

8、进行测量。,2.环境因素,根据电子测量的性质和各种电子测量仪器的技术要求不同，环境因素对测量的影响也不同。为了达到最佳的测量效果，国际电工委员会（IEC）对不同的电子测量仪器的工作环境分别作了规定，我国也制定了相应的部颁标准（SI2075-82标准）。从环境影响角度考虑，可以把电子测量仪器分成三类：（1）高精度仪器（2）通用仪器（3）特殊仪器,任务三 介绍电子测量方法,一 按获得读数的方法分类 1、直读法 用能够直接指示或显示被测参数的电子仪器进行测量称为直读法。2、比较法 用被测量和已知量进行比较而得到测量参数的方法。它有下面几种 替代法 差值法 重合法,二 根据测量结果的方法分类,1 直接

9、测量 在仪器上直接获得测量结果并进行读数，称为直接测量，如用频率计测量频率。2 间接测量 在这种测量中，是测量一个与被测量有着某种 函数关系的量，再利用函数关系计算出被测量。3 组合测量法 通过被测量与未知量之间的关系，得到被测量的结。,三 有关的测量术语,1 灵敏度和分辨率（1）仪器响应对引起此响应的输入端被测量大小之比，称为灵敏度（2）分辨率是仪器输入端能响应的被测量的最小变化量的大小 实际上就是灵敏度的倒数。2 真值与约定真值（1）真值是被测量对象真实的、没有误差的值。（2）约定真值是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的值。,3 精度测量与非等精度测量（1）在

10、同等条件下，即所用仪器、所用方法、周围环境条件，测量者的细心程度都不变，对同一被测电量进行多次的测量时，每一次都是有同样的可靠性，也就是说每一次测量结果的精度都是相等的，则称为等精度测量。（2）若在每一次测量时测量条件都不同，其测量结果的可靠性程度是不一样的，则称这样进行的一系列测量为非等精度测量。,任务四 介绍测量误差,一 定义 测量结果与实际值（真值）有差异，这种差异称为测量误差。,二 测量误差按表示方法分类,1、测量误差是指使用测量仪器进行测量时，所获得的数据与被测量对象的真实值之差。2、测量误差按表示方法分类有 绝对误差、相对误差、允许误差。（1）绝对误差 用被测量对象的显示值（仪器上

11、的示值）x减去 被测量对象的真值A 0，所得的数据x，叫做绝对误差。x=x-A0,（2）相对误差 A、实际相对误差 用绝对误差x与被测量的实际值A的百分比值来表 示 的相对误差称为实际相对误差。用r A表示，r A=100%B、示值相对误差 用绝对误差x与仪器的示值x的百分比值来表示的相对误差称为示值误差。用r x表示，r x=100%C、满度相对误差 用绝对误差x与仪器的满度值xm百分比值来表示 的误差称为满度误差。用r m表示，r m=100%,三 按来源分类,1 仪器自身误差 由于仪器本身的电路设计、安装、机械部 分不完善所产生的误差称为仪器自身误差。（1）读数误差（2）内部噪声误差（3

12、）动态误差（4）稳定误差（5）其他误差,2 使用误差 这是泛指与测量过程中因操作不当而引起的误差，也称操作误差。3 人身误差 人身误差是由于人的感觉器官不完善所产生的误差。4 影响误差 影响误差是测量工作受外界影响产生的误差。5 方法误差 由于测量时所使用的方法不完善、所依据的理论不严密或测量定义不明确等所导致的误差。,四 按性质和特点分类,1 系统误差 在一定条件下，多次测量同一个量，如果误差的大小和符号固定不变，或按某种函数规律变化，那么这种误差称为系统误差。2 随机误差 在单次测量时误差的大小、正负没有规律，但多次测量其平均值趋于零的误差，称为随机误差。3 粗大误差 粗大误差是明显歪曲测

13、量结果的误差。,五 减小误差的方法,1 减小方法误差 根据被测量对象特性采用合理的测量方法，选用合理精度的仪器，还要有一个合理的测试环境。2 减小使用误差 测量前熟悉仪器的使用方法，严格遵守操作规程，提高使用技巧和对各种现象的分析能力。3 减小人身误差 除人的耳、眼等感觉器官所产生的不可克服的因素外，应尽量提高操作技巧和改进方法，减小人身误差。4 减小仪器误差 由于仪器误差主要产生于仪器本身，所以要定期维护和校准，正确使用仪器仪表是减小仪器误差的重要环节。,5、误差数据的处理方法 测量结果可以是数字，也可以是图形。以数字方式表示的测量结果就是数据。测量数据的处理，就是从测量中得到的原始数据中求

14、出被测量的最佳估计值，并计算精确程度。,六 精度,精度是指在测量中所测数值与真值接近的程度。精度与误差大小相对应。所以可用误差大小来表示精度的高低，误差小则精度高。精度一般分为 1 准确度：反映系统误差的影响程度 2 精密度：反映随机误差的影响程度 3 精确度：反映系统误差和随机误差综合的影响程度,任务五 各种仪器的面板结构及用途（带图片）,安装调试收音机主要仪器 1 万用表（1）万用表的面板结构（2）万用表的用途 测量直流电阻 测量交直流电压 测量交直流电流,2 信号发生器（1）信号发生器的面板结构（2）信号发生器的用途 低频信号发生器通常用于调试、维修电子设备的低频放大电路的频率特性、增益

15、、频带宽度；高频信号发生器适用于相应频率范围的接收设备的校准与测试；函数信号发生器适用于低频电路、高频电路、振荡电路、锯齿波形成电路、脉冲形成电路的测试与调试。,3 示波器（1）示波器的面板结构（2）示波器的用途 示波器通常用于测量电路信号的频率、周 期、相位和幅度。4 电压表（1）电压表的面板结构（2）电压表的用途 电压表通常用于频率超过1kHz的交流电压。,5 失真度仪（1）失真度仪的面板结构（2）失真度仪的用途 失真度仪通常用于失真度的测量、电压测 量、信噪比测量。,二 安装调试电视机主要仪器,1、晶体管特性图示仪（1）晶体管特性图示仪的面板结构（2）晶体管特性图示仪的用途 晶体管特性图

16、示仪通常用于测量晶体二极管、晶 体三极管、场效应管等的特性参数。2、万用电桥（1）万用电桥的面板结构（2）万用电桥的用途 万用电桥通常用于测量电容器、电感器、特殊电阻器等元件参数。,3、Q表（1）Q表的面板结构（2）Q表的用途 Q表通常用于测量电容器、电感器等元件参数。4、电子计数器（1）电子计数器的面板结构（2）电子计数器的用途 电子计数器通常用于测量信号的周期、频率及计数。,5、静电高压表（1）静电高压表的面板结构（2）静电高压表的用途6、扫频仪（1）扫频仪的面板结构（2）扫频仪的用途7、电视信号发生器（1）电视信号发生器的面板结构（2）电视信号发生器的用途,实训 常用仪器及测试数据处理,

17、常用仪器的面板结构与使用（1）实训目的 熟悉常用仪器，信号发生器、示波器、电子计数器、电子电压表、扫频仪、晶体管图示仪、失真度仪、Q表、存储示波器、逻辑分析仪的面板结构。熟悉信号发生器的面板结构及使用方法。,（2）实训仪器设备 低、高频信号发生器，每组各1台。示波器1台/组。毫伏表、数字电压表，每组各1台。电子计数器1台/组。扫频仪1台/组。晶体管图示仪1台/组。（3）实训内容 熟悉各种仪器的用途。了解不同仪器的技术参数 熟悉仪器的面板结构 通过不同的测量方法，认识测量误差（4）实训报告内容 叙述各种仪器的作用。,1.6 习 题,1、什么叫电子测量?电子测量的方法有哪几种?2、测量误差有哪几种

18、?怎样减小误差?3、解释下列名词：绝对误差、相对误差、系统误差、随机误差。4、什么是等精度测量？什么是不等精度测量？5、用0.5级，上量限为250V的电压表测220V和 110V电压，试计算并比较两次测量的最大相对误差?6、被测量的实际值电压为10V，现有：（1）150V，0.5级电压表一只。（2）15V，2.5级电压表一只。问：选择哪只电压表测量误差较小?,7、某1.0级电流表，满度值A，求测量值分别为A，A，A 时的绝对误差和示值相对误差。8、标称值为1.2k，允许误差5%的电阻，其实 际值范围为多少？9、某电阻衰减器，衰减量为200.1dB，若输入端 电压为1000mV，输出端电压等于多少？10、按照舍入法则，对下列数据处理，使其各保留三位有效数字：86.3724，8.9145，3.1750，22.34，12.56，15.35，32.4511、根据有效数字运算规则计算下列各式：（1）1.07133.2；（2）1.07133.20；（3）40.3134.52；（4）51.43.7；（5）56.09+4.6532（6）70.40.453,