電子測量與儀器教案1,2

1、教案課 次授 課 內(nèi) 容審批簽字1電子測量基礎(chǔ)知識教學(xué)目的及要求了解電子測量的意義、內(nèi)容、特點和分類教學(xué)重點電子測量的內(nèi)容、特點和分類教學(xué)難點電子測量的內(nèi)容、特點和分類授課時數(shù)2授課形式講授作業(yè)題號教 具教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間導(dǎo)入新課：測量是應(yīng)用電子技術(shù)常常遇到的問題，本課程以生產(chǎn)實踐中普遍使用的通用儀器為典型儀器，介紹測量方法和技術(shù)新課內(nèi)容：1.1.1電子測量的意義及內(nèi)容1. 電子測量的意義測量的目的就是取得用數(shù)值和單位共同表示的被測量的結(jié)果，是人們借助于專門的設(shè)備，依據(jù)一定的理論，通過實驗的方法將被測量與已知同類標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較而取得測量結(jié)果。演講法問題教學(xué)法小

2、組研討法以曹沖稱象的故事引入新課，拓展對人類干細(xì)胞，遠(yuǎn)望號測量船和星際測量探索的討論 教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間被測量的結(jié)果必須是帶有單位的有理數(shù)，例如，某測量結(jié)果為9.3V是正確的，而測得的結(jié)果為9.3或是錯誤的。廣義的電子測量是指利用電子技術(shù)進(jìn)行的測量。狹義的電子測量是指對電子技術(shù)中各種電參量所進(jìn)行的測量。狹義電子測量的內(nèi)容主要包括：（1）能量的測量能量的測量指的是對電流、電壓、功率、電場強度等參量的測量。（2）電路參數(shù)的測量電路參數(shù)的測量指的是對電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)、損耗率等參量的測量。（3）信號特性的測量信號特性的測量指的是對頻率、周期、時間、相位

3、、調(diào)制系數(shù)、失真度等參量的測量。（4）電子設(shè)備性能的測量電子設(shè)備性能的測量指的是對通頻帶、選擇性、放大倍數(shù)、衰減量、靈敏度、信噪比等參量的測量。講授法提問學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間（5）特性曲線的測量特性曲線的測量指的是對幅頻特性、相頻特性、器件特性等特性曲線的測量。上述各種參量中，頻率、時間、電壓、相位、阻抗等是基本參量，其他的為派生參量，基本參量的測量是派生參量測量的基礎(chǔ)。電壓測量是最基本、最重要的測量內(nèi)容。非電量的測量屬于廣義電子測量的內(nèi)容，可以通過傳感器將非電量變換為電量后進(jìn)行測量。本書主要討論狹義電子測量內(nèi)容。3 電子測量的基本方法測

4、量結(jié)果可以通過不同的測量方法來取得。電子測量的方法有很多種，如直接測量、間接測量與比較測量等。（1）直接測量直接測量是指借助于測量儀器等設(shè)備可以直接獲得測量結(jié)果的測量方法，例如用電壓表測電壓等。（2）間接測量間接測量是指對幾個與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的物理量進(jìn)行直接測量講授法教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間然后通過公式計算或查表等求出被測量的測量。伏安法測量電阻R的方法即屬于間接測量法，它是先測出流過電阻的電流I及電阻兩端的電壓V后，再利用公式來測量電阻值R。（3）比較測量比較測量是指用實驗的方法，將被測（未知量）與已知標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，以得到被測量大小的過程。電子測量儀器的分類

5、測量中用到的各種電子儀表、電子儀器及輔助設(shè)備統(tǒng)稱為電子測量儀器。電子測量儀器種類繁多，主要包括通用儀器和專用儀器兩大類。專用儀器是為特定目的專門設(shè)計制作的，適于特定對象的測量。通用儀器是指應(yīng)用面廣、靈活性好的測量儀器。按照儀器功能，通用電子測量儀器分為以下幾類：（1）信號發(fā)生器（信號源）信號發(fā)生器是在電子測量中提供符合一定技術(shù)要求的電信號產(chǎn)生儀器，講授法教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間如正弦信號發(fā)生器、脈沖信號發(fā)生器、函數(shù)信號發(fā)生器、隨機信號發(fā)生器等。（2）電壓測量儀器電壓測量儀器是用于測量信號電壓的儀器，如低頻毫伏表、高頻毫伏表、數(shù)字電壓表等。 （3）示波器示波器是用于顯

6、示信號波形的儀器，如通用示波器、取樣示波器、記憶存儲示波器等。（4）頻率測量儀器頻率測量儀器是用于測量信號頻率、周期等的儀器，如指針式、數(shù)字式頻率計等。（5）電路參數(shù)測量儀器電路參數(shù)測量儀器是用于測量電阻、電感、晶體管放大倍數(shù)等電路參數(shù)的儀器，如電橋、Q表、晶體管特性圖示儀等。測量時應(yīng)根據(jù)測量要求，參考被測量與測量儀器的有關(guān)指標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)有測量條件及經(jīng)濟狀況，盡量選用功能相符、使用方便的儀器。講授法科目：電子測量與儀器 授課時間：20 年 月 日 星期 授課班級：課 次授 課 內(nèi) 容審批簽字2測量誤差教學(xué)目的及要求知道測量誤差的來源和分類教學(xué)重點誤差的表示方法教學(xué)難點誤差的表示方法和計算授課時數(shù)

7、2授課形式講授作業(yè)題號教 具教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間一 誤差的概念測量的目的是得到被測量的真實結(jié)果，即真值，但由于人們對客觀規(guī)律認(rèn)識的局限性，不可能得到被測量的真值。測量值與被測量真值之間的差異稱為測量誤差。二 測量誤差的來源 產(chǎn)生測量誤差的原因是多方面的，主要來源包括： （1）儀器誤差 儀器誤差是由于儀器本身及其附件的電氣和機械性能不完善而引起的誤差如由于儀器零點漂移。講授法提問學(xué)生，思考測量誤差的來源和可能出現(xiàn)測量誤差的測量方法 教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間刻度非線性等引起的誤差。 （2）使用誤差使用誤差又稱為操作誤差，是由于安裝、調(diào)節(jié)、

8、使用不當(dāng)?shù)仍蛞鸬恼`差。如測量時由于阻抗不匹配等原因引起的誤差。 （3）人身誤差 人身誤差是由于人為原因而引起的誤差，例如讀錯數(shù)據(jù)等。（4）環(huán)境誤差 環(huán)境誤差又稱為影響誤差，是由于儀器受到外界的溫度、濕度、氣壓、震動等影響所產(chǎn)生的誤差。如數(shù)字電壓表技術(shù)指標(biāo)中常單獨給出的溫度影響誤差。（5）方法誤差方法誤差又稱為理論誤差，是由于測量時使用的方法不完善、所依據(jù)的理論不嚴(yán)格等原因引起的誤差。例如在圖1.1中，由于電流表測得的電流還包括流過電壓表內(nèi)阻的電流，所以電阻測量值要比電阻測量值要比電阻實際值小，由此產(chǎn)生的誤差屬于講授法教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間方法誤差。測量工作中，

9、應(yīng)對誤差來源進(jìn)行認(rèn)真分析，采取相應(yīng)的措施來減小誤差源對測量結(jié)果的影響，提高測量準(zhǔn)確度。三 測量誤差的分類根據(jù)測量誤差的性質(zhì)和特點，測量誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差三類。1. 系統(tǒng)誤差（1）系統(tǒng)誤差的定義 在規(guī)定的測量條件下，對同一量進(jìn)行多次測量時，如果測量誤差能夠保持恒定或按某種規(guī)律變化，則這種誤差稱為系統(tǒng)誤差或確定性誤差，簡稱為系差，記為。如電表零點不準(zhǔn)，溫度、濕度、電源電壓變化等引起的誤差。（2）系統(tǒng)誤差的分類 系統(tǒng)誤差根據(jù)其性質(zhì)特征的不同分為恒定系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。 恒定系統(tǒng)誤差簡稱為恒定系差，誤差的大小及符號在整個測量過程中始終保持恒定不變。變值系統(tǒng)誤差簡稱為變值系差，誤差

10、的大小及符號在測量過程中會隨測試講授法比較法講完誤差的來源后，讓學(xué)生思考與沒有講課前的思考做比較教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間的某一個或某幾個因素按累進(jìn)性規(guī)律、周期性規(guī)律或某一復(fù)雜規(guī)律等確定的函數(shù)規(guī)律變化。四 測量誤差的表示方法測量誤差的表示方法有三種：絕對誤差、相對誤差和容許誤差。1. 絕對誤差（1）定義 測量所得的測量值x與真值之差稱為絕對誤差，用x表示，即 式中，x稱為被測量的給出值、示值或測量值，習(xí)慣上統(tǒng)稱為示值；A0稱為被測量的真值。 注意示值和儀器的讀數(shù)是有區(qū)別的，讀數(shù)是從儀器刻度盤、顯示器等讀數(shù)裝置上直接讀到的數(shù)字，而示值則是由儀器刻度盤、顯示器上的讀數(shù)經(jīng)換

11、算而成的。真值A(chǔ)0是一個理想的概念，實際上是不可能得到的，通常用高一級標(biāo)準(zhǔn)儀器或計量器具所測得的測量值A(chǔ)來代替，A稱為被測量的實際值。絕對誤差的計算式為講授法提剛要，注重各測量誤差的表示方法，及公式的寫法教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間 （1-1） 絕對誤差的正負(fù)號表示測量值偏離實際值的方向，即偏大或偏小。絕對誤差的大小則反映出測量值偏離實際值的程度。（2）修正值 與絕對誤差大小相等、符號相反的量值，稱為修正值，用C表示， （1-2） 修正值通常是在用高一級標(biāo)準(zhǔn)儀器對測量儀器校準(zhǔn)時給出的。當(dāng)?shù)玫綔y量值x后，要對測量值x進(jìn)行修正得出被測量的實際值，即A=C+x （1-3） 修

12、正值有時給出的方式不一定是具體數(shù)值，也可能是一條曲線或一張表格，和絕對誤差一樣都有大小、符號及量綱。2. 相對誤差 雖然絕對誤差可以說明測量結(jié)果偏離實際值的情況，但不能確切反映測量結(jié)果偏離真實值的程度，為了克服絕對誤差的這一不足，通常采用相對誤差的形式來表示。講授法教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間 相對誤差包括實際相對誤差、示值相對誤差和滿度相對誤差。（1）實際相對誤差 絕對誤差x與實際值A(chǔ)之比，稱為實際相對誤差，用表示： (1-4) （2）示值相對誤差 絕對誤差x與測量值x之比，稱為示值相對誤差，用示： （1-5） （3）滿度相對誤差 絕對誤差x與儀器滿度值xm之比，稱為

13、滿度相對誤差或引用相對誤差，用表示。它是為了計算和劃分電工儀表的準(zhǔn)確度等級而引入的相對誤差，其計算式為： （1-6） 指針式電工儀表的準(zhǔn)確度等級通常分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共七級，講授法教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)組織時間分別表示儀表滿度相對誤差所不超過的百分比。如某型萬用表面板上的“5.0”，表示該型萬用表測量交流量時的滿度相對誤差為±5.0%，在無標(biāo)準(zhǔn)儀表比對的情況下，是不可能確定測量值偏離方向的，所以應(yīng)帶有“±”號。由式（1-6）計算出的絕對誤差是用該儀表測量時可能產(chǎn)生的最大誤差，實際測量絕對誤差x應(yīng)滿足：x xmm （1-7） （1-8）可見，對于同一儀表，所選量程不同，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差也不同。而當(dāng)儀表準(zhǔn)確度等級選定后，測量值越接近滿度值時，測量相對誤差越