电子测量技术第二章

自己总结的有关电子测量技术第二章的知识点。

电子测量技术第二章

• （一）重难点
  • 1、满度相对误差
  • 2、系统误差
  • 3、随机误差
  • 4、粗大误差
  • 5、误差的定义
  • 6、误差的分类
  • 7、误差的特点
  • 8、误差的产生原因
  • 9、偏差：
    • ①偏差式测量法：含义：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移(偏差)表示被测量大小的测量方法，称为偏差式测量法。实例：使用万用表测量电压、电流等。
    • ②零位式测量法：含义：测量时用被测量与标准量相比较，用零示器指示被测量与标准量相等(平衡)， 从而获得被测量。实例：利用惠斯登电桥测量电阻。
    • ③微差式测量法：含义：偏差式与零位式相结合，通过测量待测量与基准量之差来得到待测量量值。实例：用微差法测量直流稳压源的稳定度。
• （二）测量的基本概念
  • 1、真值：指该物理量在测量进行的时间和空间条件下的真实量值，用A0表示
  • 2、约定真值：由国家设立各种尽可能维持不变的实物标准或基准，以法定的形式指定其所体现的量值作为计量单位的约定真值，用As来表示。
  • 3、实际值：在每一级比较中，都以上一级标准所体现的值当作准确无误的值，通常称为实际值，也叫作相对真值，用A表示。
  • 4、标称值：测量器具上标定的数值为标称值。由于制造和测量精度不够以及环境等因素的影响，标称值不一定等于它的真值或实际值。
  • 5、示值：测量器具指示的被测量值的量值，包括数值和单位。
  • 6、测量误差：测量仪表测得值与被测量的真值之间的差异。 （产生误差的原因：测量器具不准确、测量手段不完善、环境影响、测量操作不熟练、工作疏忽。具有必然性和普遍性）
  • 7、等精度测量和非等精度测量：在测量条件不发生变化的前提下对同一被测量进行多次重复测量，叫等精度测量。
• （三）误差的表示方法
  • 1、绝对误差（是有单位有符号的量）
    • （1）定义：由测量所得到的被测量值x与其真值A0的差，A0可用实际值A代替
    • （2）修正值（校正值）：与绝对误差的绝对值大小相等，但符号相反的量值称为修正值，用C表示。
  • 2、相对误差
    • （1）实际相对误差：测量的绝对误差与被测量的实际值之比。
    • （2）示值相对误差：测量的绝对误差与测量值之比。
    • （3）分贝误差：是用对数形式表示的一种误差，单位为分贝（dB）。分贝误差广泛用于增益（衰减）量的测量中。
    • （4）引用误差：仪器量程内最大绝对误差Δxm与仪器的满度值xm的比值
      • ①标定仪表的准确度等级：可划分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七级。
      • ②检定仪表是否合格
      • ③合理选择仪表的准确度等级 （在同一量程内，测得值越小，示值相对误差越大）
• （四）测量误差的来源
  • 1、装置误差（设备误差）：包括标准量具误差、仪器误差和附件误差、读数误差、指针式仪表的零点漂移、刻度误差以及非线性引起误差；
  • 2、方法误差（理论误差）：由于测量方法不完善、测量所依据理论不严密或采用近似公式等原因所引起的误差。
  • 3、环境误差（影响误差）：
    • ①是指各种环境因素与要求条件不一致。
    • ②环境温度、湿度、电源电压、电磁干扰等。
  • 4、人身误差（人员误差）：
    • 由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与结果判断不准确而造成的。
  • 5、使用误差（操作误差）：
    • ①是由于对测量设备操作使用不当。
    • ②减少使用误差的最有效途径是提高操作技能。
• （五）测量误差的分类
  • 1、随机误差
    • 定义： 对同一被测量进行多次等精度测量时，其绝对值和符号均以不可预定的方式无规则变化的误差，称为随机误差，也称为偶然误差。
    • 特点：
      • （1）单峰性：在多次测量中，绝对值小的误差出现的次数比绝对值大的误差出现的次数多；
      • （2）对称性：在多次测量中，绝对值相等的正误差与负误差出现的概率几乎相同；
      • （3）有界性：测量次数一定时，误差的绝对值不会超过一定的界限；
      • （4）抵偿性：进行等精度测量时，随机误差的算术平均值的误差随着测量次数的增加而趋近于零。
    • 产生原因：
      • （1）测量器具方面：仪器电路、元器件产生的噪声，零部件配合的不稳定，摩擦、接触不良等；
      • （2）环境方面：温度的微小波动，湿度和气压低微量变化，光照强度变化，电源电压的无规则波动，电磁干扰、振动等；
      • （3）测量人员方面：感官和操作的无规律的微小变化而造成读数不稳定等。
  • 2、系统误差
    • 定义： 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称为系统误差，简称系差。
    • 分类：
      • 恒定系差、变值系差（累进性系差、周期性系差、按复杂规律变化的系差）
    • 特点：
      • （1）确定性：系统误差是一个恒定不变的值或是确定的函数值。
      • （2）重现性：在测量条件相同，重复测量时系统误差可以重复出现。
      • （3）不具抵偿性：在多次重复测量同一量值时，各次测量出现的系统误差不具有抵偿性。
      • （4）可修正性：由于系统误差的确定性和重复性，就决定了它的可修正性。
    • 产生原因：
      • （1）测量仪器方面：设计原理及制作上的缺陷。例如刻度偏差，刻度盘或指针安装偏心，使过程中零点漂移，安放位置不当等。
      • （2）环境方面：实际测量环境条件（温度、湿度、大气压、电磁场和电源电压等）与仪器要求的条件不一致，测量过程中温度、湿度等按一定规律变化等；
      • （3）测量方法：采用近似的测量方法或近似的计算公式等；
      • （4）测量人员方面：个人的固有习惯等。
  • 3、粗大误差
    • 定义： 在一定的测量条件下，测得值明显地偏离实际值所形成的误差称为粗大误差，也称为疏失误差，简称粗差。
    • 特点：
      • （1）偶然性和不可预见性，这一点与随机误差相似。
      • （2）小概率事件，无抵偿性。粗大误差出现的概率非常小，在有限次测量的条件下无法正负抵消。
      • （3）奇异性，与预期的偏差很大，不像随机误差那样具有有界性。
    • 产生原因：
      • （1）测量操作疏忽和失误：例如，测量者过于疲劳、缺乏经验、操作不当或责任心不强等原因造成读错刻度，记错读数，计算错误以及实验条件未达到预定的要求而匆忙实验等；
      • （2）测量方法不当或错误：如用普通万用表电压档直接测高内阻电源的开路电压，用普通万用表交流电压档测量高频交流信号的幅值等；
      • （3）测量环境条件的突然变化：如电源电压突然增高或降低，雷电干扰、机械冲击等引起测量仪器示值的剧烈变化等。
• 测量结果的评价
  • 1、精密度：
    • 表示测量结果的分散程度。反映随机误差的影响。
  • 2、准确度：
    • 说明仪表指示值与真值的接近程度。反映系统误差的大小。
  • 3、精确度：
    • 是精密度和准确度的综合反映。
  • 4、精度：
    • 测量结果与被测量真值相一致的程度。
  • 不仅用来评价测量仪器的性能，也是评定测量结果的最主要最基本的指标。