电子测量的基础知识
测量是指为确定被测对象的量值而进行的实验过程。 电子测量是测量的一个重要分支, 它是指以电子技术为理论基础, 以电子测量设备和仪器为工具, 对各种电量进行的测量。
一、电子测量的内容
用万用表测量市电电压的大小, 用示波器测量信号的波形, 都属于电子测量的范围,电子测量的范围很广, 主要包括以下内容。
1. 基本电量的测量
基本电量的测量包括电压、 电流和功率等的测量。
2. 电信号波形及特征的测量
从电信号的波形测量可以直观地观察到各种电信号的波形, 电信号的特征测量包括各种电信号的幅度、 频率、 相位、 周期和失真度等的测量。
3. 电路元器件参数的测量
电路元器件参数的测量包括电阻、 电容、 电感、 阻抗以及其他参数(如三极管的放大倍数、 电感的品质因数Q值等) 的测量。
4. 电路特性的测量
电路特性的测量包括电路的衰减量、 增益、 灵敏度和通频带等的测量。
二、电子测量的基本方法
电子测量采用的基本方法有两种: 一种是直接测量, 另一种是间接测量。
1. 直接测量法
直接测量法是指直接测量被测对象量值的方法。 下面举例说明直接测量法的应用, 如下
图(a) 所示, 如果想知道流过灯泡电流I的大小, 可以在B点将电路断开, 再将电流
表的两支表笔分别接在断开处的两端, 电流流过电流表, 电流表就会显示电流的大小。
2. 间接测量法
间接测量法是指不直接测量被测对象某个量值, 而是测量与之相关的另外一个量值,
再根据两个量值之间的关系求出未知量值的方法。 下面举例说明间接测量法的应用, 如下图(b) 所示, 如果想知道流过灯泡电流I的大小, 可以用电压表测量电阻R两端的电压U, 然后根据部分电路欧姆定律I=U/R就可以求出电流I的大小(注: 电阻R的阻值已
知) 。
同样是测一个电路的电流大小, 可以采用下图(a) 所示的直接测量法, 也可以采
用下图(b) 所示的间接测量法。 下图(a) 所示的直接测量法可以直接读出被测对象的量值大小, 但需要断开电路; 下图(b) 所示的间接测量法不需要断开电路, 比较方便, 但测量后需要通过欧姆定律进行计算。
直接测量法和间接测量法没有优劣之分, 在进行电子测量时, 选择哪一种方法要根据实际情况来决定。
三、电子测量的误差
1、电子测量的误差及产生原因
一个被测量的真实数值称为该被测量的真值。 真值是一个理想的概念, 在实际测量过程中, 仪器的误差、 测量手段的不完善等原因, 都会使测量的数值无法与真值一致。 被测量的测量值与真值之间的差异称为测量误差。 误差是客观存在而无法消除的, 测量时要做的是如何将误差降到最小。
测量误差产生的原因有以下几个。
1. 仪器误差
电子测量仪器本身所带有的误差称为仪器误差。 它主要是由电子测量仪器本身性能决定的, 一般来说, 高档的电子测量仪器较低档的电子测量仪器误差小。
2. 方法误差
由于测量的方法不合理而引起的误差称为方法误差。 例如用低内阻的普通万用表测量电路中大阻值电阻两端的电压。
3. 理论误差
用近似公式或近似值计算测量结果时引起的误差称为理论误差。
4. 人身误差
由于测量者的分辨力、 视觉疲劳、 不良的测量习惯等引起的误差称为人身误差。 例如观察测量时斜视、 读错刻度等。
5. 影响误差
测量时, 各种环境因素与要求的条件不一致引起的误差称为影响误差。 例如在测量时, 因温度、 湿度或电源电压的不稳定而引起的测量误差。
误差是客观存在的, 人们无法消除它, 只能通过各种方法减小误差, 让测量值最大程
度地接近真值。
四、测量误差的表示方法
测量误差的表示方法通常有两种: 一种是绝对误差, 另一种是相对误差。
1. 绝对误差
测量值x与真值A之差称为绝对误差。 绝对误差通常用Δx表示, 即由于真值一般无法得到, 故常用准确度更高的仪器测量的值代替真值。
2. 相对误差
相对误差的表示方法有4种: 实际相对误差γA、 示值相对误差γx、 满度相对误差γm和
分贝误差γdB。
来源:老马识途单片机