3关于测量基础知识

普通高等教育“十一五”国家级规划教材第3章测量基础知识在测量实训中，由于采用测量仪表的不同以及测量结果如何取得等，就形成了不同的测量方法。选择合适的测量方法是测量的关键；选择合适的数据表达方式是测量结果描述的关键。普通高等教育“十一五”国家级规划教材了解电路测量和误差处理的基本方法，掌握数据处理与图表绘制方法。1.实训目的普通高等教育“十一五”国家级规划教材1）测量误差。2）测量误差的处理。3）数据处理与图表绘制。2.实训内容普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.1测量误差1.真值（）真值是表征物理量与给定量的量值，它是客观存在的，也是不能完全确定的，只能随着测量技术的提高，使其测量值越来越逼近真值。由于真值的不可确定性，在实际的测量和计量工作中，经常使用“约定真值”和“相对真值”的概念，即通常用标准计量器具所测得的数值代替真值。0A普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.测量值（）由测量器具测出的量值称为测量值，也称示值。3.仪表满刻度值（）仪表指针满偏时的刻度值，一般对应量程值。XAmA普通高等教育“十一五”国家级规划教材4.绝对误差（）测量值与真值之间的差值。绝对误差表示为：X0AAXX可见具有大小、正负和单位的数值，它的大小和符号分别表示测量值偏离真值的程度和方向。普通高等教育“十一五”国家级规划教材5.修正值（）修正值是指绝对值与绝对误差相等，而符号相反的值，通常用C表示，即CXC普通高等教育“十一五”国家级规划教材6.相对误差（）r%100001AAArX%10002XXAAAr（1）实际相对误差：（2）示值相对误差：普通高等教育“十一五”国家级规划教材一般电工仪表的基本误差通常用来表示准确度等级，即%10003mXAAAr%100)(max04mXAAAr%100)(%max0mXAAAK%)(K我国的仪表按其准确度等级，共分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等七个等级。（3）引用误差：（4）最大引用误差：普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.2测量误差处理测量误差虽然是不可避免的，但可以采用某些措施来减少误差。1.测量仪表1）对测量仪表要经常进行校正；2）尽可能选择小量程进行测量；3）考虑仪表内阻和稳压源内阻对测量值的影响；4）测量仪表放置方法和位置要正确。普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.测量线路与测量方法1）选择合适的测量线路；2）采用特殊的测量方法；3）多次测量求平均值可以减少偶然误差的影响。普通高等教育“十一五”国家级规划教材测量数据通常采用数字和图形两种形式来表示。1.数据处理测量数据通常由准确数字和欠准数字两部分组成。通常得到的测量数据和测量结果均为近似数，为了使测量结果表示统一，计算简便，要进行舍入处理。舍入规则如下：小于5，舍去；大于5，进1；等于5，采用偶数法则。3.3数据处理与图表绘制普通高等教育“十一五”国家级规划教材例如，将下列数据舍入到小数点后第二位。29.8212→29.82（舍去）23.5289→23.53（进1）18.2355→18.24（3为奇数，进1）18.2455→18.24（4为偶数，不变）普通高等教育“十一五”国家级规划教材l舍入时要一步到位，不能逐位舍入。22.2948（保留小数点后第二位）→22.295→22.30（错误）22.2948（保留小数点后第二位）→22.29（正确）普通高等教育“十一五”国家级规划教材2.有效数字的运算规则近似数从左边第一个非零数到最末一位数字为止的全部数字，称为有效数字。有效数字跟数据的准确度密切相关。例如3.143.140两者在数值大小上是相等的，但由于有效位数的不同，代表的测量精度是相差很大。3.14（三位有效数字，绝对误差≤0.005）3.140（四位有效数字，绝对误差≤0.0005）普通高等教育“十一五”国家级规划教材3.图形处理在分析两个或多个电量之间的关系时，用曲线表示比用数字表示更加形象直观。曲线绘制的方法：（1）坐标和图纸的选择首先应根据被测量选择合适坐标，然后根据所选坐标系确定图纸和比例尺。普通高等教育“十一五”国家级规划教材（2）测量数据的图解法分析测量的目的往往不只是单纯地获得某个量值，而是找出某两个量x和y（或更多个量）之间的函数关系，例如测量元件的伏安特性曲线。对于这种要求确定函数关系的测量，一般都需要根据测量数据来绘制实验曲线，称为测量数据图解法，并对该曲线进行定量分析。普通高等教育“十一五”国家级规划教材（3）绘制实验曲线的具体方法①整理实验数据，并将数据列表。②选择合适的x轴测试点，应使各数据点大体上沿曲线均匀分布。对于分布不均的数据，可通过变换方法解决。在曲线出现数据拐点之处，应增加x轴的测量点，以便更确切地显示曲线的变化细节。通常在测试数据之前，进行预测，如二极管伏安特性测试，以便掌握实验数据的详细分布和数据拐点，做到心中有数。普通高等教育“十一五”国家级规划教材③在适当的坐标系上标出数据点。当把多种数据绘制在同一图上进行比较时，最好采用不同的标记表示。④纵、横坐标比例尺不必相同，也不一定从坐标原点（零值点）开始。坐标比例尺的选择，应以便于读数和分析为原则。⑤注意曲线的重要细节。在极值附近，应尽可能测出真正的极值，为此，测点需更细密，否则可能得不到正确的结果。普通高等教育“十一五”国家级规划教材图3-1最大功率传输曲线在最大功率传输的实验中，假定虚线是正确的曲线。由于选择的测试点间隔较大（AC两点），则描绘出来的曲线就是实线部分，曲线的最高点变成了A，这就影响了测量准确度，所以应该在AC之间多取几个测量点。普通高等教育“十一五”国家级规划教材⑥做出拟合曲线。测量数据是一些离散点，一般不应把各数据点直接连成一条波动的折线，也不应做出一条弯曲甚多的曲线通过数据点。而应该运用有关的误差理论，做出一条尽可能靠近各数据点），而又比较平滑的拟合曲线。