2015电气测量技术(1-测量与测量误差)
电气测量技术-教案
2013.02.26
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电气测量技术
1、测量
2、测量：被测量 电气参数 电器特性
3、测量：标准量 基准 量具 电学量具
4、测量：测量过程 三个阶段 三要素 测量处理
➢ 测量方法 作业：1）查阅参考资料
2）组建团队，构思 Project。
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电气测量技术
1、应变测量系统的应用
2、应变传感器
R 金属电阻应变片 R
x t
x 2f cos(2ft)
x
1LSB
uref 2n
f
1 2n1
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电气测量技术
应变测量系统设计-参数设计
1、参数设计
传感器
ΔU
调理电路 U0
数据采集系
➢ 应变传感器参数：1000 欧姆
统
➢ 调理电路：单臂桥、差动半桥、差动全桥、电流或电压、有源？
➢ 根据指标：（20000µε、1µε），求调理电路输出电压ΔU
➢ AD 转换位数、极性、转换速度(ADS1118.pdf)
➢ 设计放大电路参数(AD623.pdf)
2、衡量指标
1）静态指标：
➢ 零位（偏置电压 OFFSET）
➢ 灵敏度
➢ 分辨率
➢ 量程与范围
➢ 迟滞
➢ 重复性
➢ 线性度
➢ 准确度
➢ 可靠性
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电气测量技术
➢ 稳定性和影响系数
➢ 随机误差分布特征
➢ 正态 ➢ t 分布 ➢ 均匀分布
➢ 随机变量特征参数
➢ 数学期望 ➢ 方差/标准差
➢ 随机误差的估计
➢ 算术平均值原理 ➢ 标准偏差估计
电气测量实验报告(精选)
引言概述：电气测量实验是电气工程领域的重要实践环节之一。
本文将对“精选”的电气测量实验进行详细的报告，旨在阐述实验的目的、原理、过程和结果，并对实验中的一些细节进行详细描述和分析。
通过本文，读者将能够更好地理解电气测量实验的重要性和应用价值。
正文内容：1.实验目的：1.1了解电气测量的基本概念1.2掌握电气测量仪器的使用方法1.3熟悉常见电气量的测量原理1.4学习实验数据的处理和分析方法1.5分析实验结果，对测量误差进行评估2.实验原理：2.1电压和电流的测量原理2.2电阻和电功率的测量原理2.3电感和电容的测量原理2.4温度和湿度的测量原理2.5频率和相位的测量原理3.实验过程：3.1实验前的准备工作3.2建立实验电路3.3调节仪器，校准测量误差3.4进行实验数据采集3.5实验后的数据处理和分析4.实验结果与讨论：4.1分析电压和电流测量结果的准确性4.2讨论不同电阻测量方法的优缺点4.3分析电感和电容的测量结果的准确性4.4探讨温度和湿度的测量误差来源4.5对频率和相位测量结果的分析和评估5.实验总结：5.1总结实验中的重要观点和实验结果5.2归纳实验中的关键问题及其解决方法5.3讨论实验中可能存在的不确定因素5.4对实验的整体进行评价，并提出改进建议5.5展望电气测量技术的未来发展方向结论：通过本次电气测量实验，我们深入理解了电气测量方法和原理，掌握了电气测量仪器的使用方法。
实验结果的分析和讨论帮助我们认识到了测量误差的来源和评估方法。
此实验为我们今后从事电气工程领域的研究和实践打下了坚实的基础。
我们应该继续深入学习和研究，不断挖掘电气测量技术的潜力，并在实践中不断优化和提升测量精度和可靠性。
就这份报告而言，我们也可以做出一份小小的总结，指出本次实验在实验目的、实验原理、实验过程、实验结果与讨论、实验总结等方面做得不错。
同时，我们还可以展望下一阶段的研究和实践工作，提出一些建议，以期能够进一步提高电气测量技术的研究和应用水平。
电气测量课后习题1
1-1、测量的定义是什么？测量结果表示包含哪些内容？答：通过使用一个经过标准单位标定的仪器或设备，或者通过与一个已知规模大小的物体相比较来确定大小、数量或程度。
测量的具体方法是由被测量的参数类型、量值的大小、所要求的测量准确度、测量速度的快慢、进行测量所需要的条件以及其他一系列因素决定的。
每个物理量都可以用具有不同特点的多种方法进行测量。
1-3、直接测量方法和间接测量方法有何不同？直接测量：被测量可以通过测量仪表给出的测量示值直接得到；间接测量：被测量与可测量之间存在已知的某种确定数学关系通过计算得到。
1-4、什么是测量系统的静态特性？表征测量系统静态特性的主要指标有哪些？它们是如何定义的？ 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时传感器的输出与输入之间的关系，指标：灵敏度、线性度、迟滞、重复性等。
1-5、什么是测量系统的动态特性？表征测量系统动态特性的主要指标有哪些？它们是如何定义的？ 答: 动态特性反映的是测量系统对变化输入信号的快速响应的能力, 如可以用响应时间, 上升时间等来定量描述. 2-1、测量误差分哪几类？它们各有什么特点？答：可分为随机误差、系统误差和粗大误差3类。
（1）随机误差是在一定测量条件下多次测量同一量值时，其绝对值和符号（即正与负），以不可预定的方式变化着的误差。
随机误差的特点是具有随机性。
在大多数情况下随机误差是符合正态分布规律的。
为了减小随机误差的影响，通常采取多次测量然后取算术平均值的方法。
（2）系统误差是在测量过程中多次测量同一量值时，所产生的误差大小和符号固定不变或按一定规律变化的误差。
系统误差的特点是误差恒定或遵循一定的规律变化。
在实际测量过程中，测量者都应想方设法避免产生系统误差，如果难以避免，应设法加以消除或尽可能使其减小。
（3）粗大误差是在测是过程中出现的超出规定条件的预期误差。
粗大误差的特点是误差数值较大，测量结果明显不准。
在测量过程中是不允许产生粗大误差的，若发现有粗大误差则应按图样尺寸要求报废。
电气测量技术-电气测试技术（1）
电气测量技术
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绪论
1.5.4 标准电阻
标准电阻是复现和保存电阻单位“欧姆”的实体
通常标准电阻是锰铜丝绕制的， 标准电阻能够准确复现欧姆量值。
Why?
由于锰铜丝电阻系数高，电阻温 度系数小，制作工艺科学，所以锰 铜丝标准电阻的阻值稳定、结构简 单、热电效应&残余电感&寄生电 容小，能够准确复现欧姆量值。
电气测量技术
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绪论
1.6.2 误差表达形式
; 绝对误差：如果用 Ax 表示测量结果，A0 表示被测量的 真值，则绝对误差 △ 可表示为
Δ = Ax − A0
Δ = Ax − A
; 相对误差：通常以百分数 γ 来表示，即
γ = Δ ×100%
A0
实际相对误差
因为A0难以测得，有时用 Ax 代替 A0 ，则
电气测量技术
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绪论
1.4-1 测试结果的表示
测量的结果
I=5A
单位
数值
测量单位
基本单位
独立定义的单位
一定物理关系
如米、千克、秒和安培
导出单位
电气测量技术
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绪论
1.4-1 测试结果的表示
• 测量的前提：
– 被测的量必须有明确的定义； – 测量标准必须事先通过协议确定。
• 没有明确定义 （如：气候的“舒适度”或人的“智 力”等 ）的量，在上述的意义上是不可测的。
电气测量技术
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绪论
1.0 概述
本章节基本要求
• 掌握误差分析和数据处理的方法； • 正确理解测量和测量单位； • 了解电学基准和电学标准量具。
电气测量技术
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绪论
1.0 概述
电气测量中系统误差的产生原因分析及消除方法
电气测量中系统误差的产生原因分析及消除方法1.仪器仪表的误差：仪器仪表在制造、校准和使用过程中都会存在一定的误差，如指示误差、滞后误差、非线性误差等。
这些误差会直接影响到测量结果的准确性。
2.环境因素的影响：环境因素如温度、湿度、电磁干扰等都会对测量系统产生影响。
例如，温度变化会导致仪器的灵敏度变化，湿度变化会导致电阻器的阻值变化，电磁干扰会产生电磁场噪声。
3.测量对象本身的特性：测量对象的非理想特性也会引起系统误差。
例如，元件的温度系数、非线性特性、频率响应不均匀等都会对测量结果产生影响。
4.测量电路的影响：测量电路的参数对测量结果也会产生一定的误差。
例如，电源电压的波动、电源电阻、线路阻抗等都会影响测量的准确性。
针对系统误差的产生原因，可以采取以下措施来消除或减小系统误差：1.使用高精度的仪器仪表：选择精度高、性能稳定的仪器仪表可以减小仪器本身的误差。
在测量之前对仪器进行校准和调整，可以提高测量的准确性。
2.控制环境因素：在测量过程中尽量控制环境因素的影响。
例如，保持温度稳定、控制湿度、避免电磁干扰等。
3.选择合适的测量方法：根据测量对象的特性选择合适的测量方法，以减小测量误差。
例如，对于频率响应不均匀的测量对象，可以采用频率补偿技术来减小误差。
4.进行校正和补偿：通过对测量系统进行校正和补偿，可以减小测量误差。
例如，使用校准仪对仪器进行周期性校准，对测量电路进行补偿等。
5.重复测量和数据处理：通过多次重复测量并进行数据处理，可以减小随机误差，并提高测量结果的准确性。
例如，采用平均法、拟合方法等。
综上所述，电气测量中的系统误差是由多种原因所引起的，可以通过选择合适的仪器仪表、控制环境因素、采用合适的测量方法、进行校正和补偿以及重复测量和数据处理等方法来消除或减小误差，提高测量结果的准确性。
电气测量技术课程设计
电气测量技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握电气测量的基本原理，包括电压、电流、电阻的测量方法。
2. 学生能够掌握常见测量仪器的使用方法，如万用表、示波器等。
3. 学生能了解电气测量中的误差来源，并掌握减少误差的基本方法。
技能目标：1. 学生能够正确使用万用表、示波器等测量仪器进行电气测量。
2. 学生能够进行简单的电路搭建，并进行相关电气参数的测量。
3. 学生能够分析测量数据，解决简单的电气测量问题。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到电气测量技术在工程实践中的重要性，增强对电气工程领域的兴趣。
2. 学生在学习过程中培养严谨、细致的实验态度，提高团队协作能力。
3. 学生能够关注电气测量技术的发展，培养创新意识和探索精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生通过理论学习与实践操作相结合的方式，掌握电气测量的基本知识和技能。
课程目标具体、可衡量，有助于学生和教师在教学过程中明确预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 电气测量基本原理：包括电压、电流、电阻的测量原理，以及相关的欧姆定律、基尔霍夫定律等基础知识。
- 教材章节：第一章 电气测量基本概念与原理2. 常见测量仪器的使用方法：详细介绍万用表、示波器、电桥等测量仪器的结构、原理及操作方法。
- 教材章节：第二章 常用测量仪器及其使用方法3. 电气测量误差分析及处理：分析电气测量中误差的来源，介绍减少误差的方法和技巧。
- 教材章节：第三章 电气测量误差分析与处理4. 实践操作：安排学生进行电路搭建，进行电压、电流、电阻等参数的测量，并对测量数据进行处理和分析。
- 教材章节：第四章 电气测量实践操作5. 电气测量技术在工程中的应用：通过案例分析，让学生了解电气测量技术在实际工程中的应用。
- 教材章节：第五章 电气测量技术的应用教学内容按照教学大纲进行安排和进度，确保学生能够系统、科学地掌握电气测量技术的基本知识和技能。
电气测量的特点和方法
电气测量的特点和方法测量的方法测量的过程实际上是一个比较的过程。
(就是以同性质的的标准量与被测量比较，并确定被测量对标准量的倍数)标准量也称单位量.标准单位量的实体称为度量器度量器就是测量单位或测量单位分数、整数倍的复制体。
电气测量是泛指以电磁技术为手段的电工测量和电子技术为手段的电子测量的电工电子系统的综合测量。
一、测量方式的分类1、 直接测量——指被测量与度量器直接在比较仪器中进行比较。
从而求得被测量的数值。
特点:测量出数值就是被测量本身的值.例如用电流表测电流。
2、 间接测量——利用被测量与某种中间量之间的函数关系,先测出中间量，然后通过计算公式，算出被测量的值.例如用伏安法测量电阻，先测出被测电阻两端的电压和通过该电阻的电流,再用欧姆定律，间接计算出电阻的数值。
特点：手续繁多,花费时间长在下列情况下才进行间接测量。
A 、 直接测量不方便。
（例如直接测量晶体管集电极电流c I 很不方便，可直接测量集电极电阻（c R ）上的电压Rc U 再用cRC c R U I =算出） B 、 直接测量误差大.C 、 缺乏直接测量仪器3、 组合测量—-使各个被测量的未知量以不同的组合形式出现，通过直接测量和间接测量所获得的数据,再求解一组联合方程组而求得被测量数值。
例如：测量标准电阻的电阻温度系数βα和标准电阻的电阻值与温度t 之间的数值关系为：()[]220)20(201-+-+=t t R R t βα因此：可在20度、21t t 和三个温度下分别测量三个电阻值，再求解方程组。
特点手续繁多,较花费时间但容易达到较高的精度，通常在实验室中使用。
二、测量方法分类1、 直读法——用电测量仪器仪表直接读取被测量数值的方法.例如：利用万能表测量电流电压都属于这种方法。
特点：测量过程简单、迅速。
但准确度受仪表误差的限制。
2、 比较法——将被测量与标准量具置于比较仪器上进行比较特点：量具直接参与测量过程。
比较法又分为三种A 、 零值法——被测量与已知量进行比较时两种量对仪器的作用相消为零的方法 例如用电桥测电阻，具体电路当调节电阻0R 使电桥公式021R R R R x =保持恒等时，指令仪表P 的读数为零. 零值法的测量精确度决定于标准量的精确度和指零仪的灵敏度。
电气测量技术 项目1 电工仪表与测量的基本知识
学习任务1.1
学习任务1.1认识电工仪表的分类、型号和标志
（1）指示仪表指示仪表是将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，通过指示器直接指示
出被测量数值的仪表。因此是可以携带的仪表，其准确
度较高，价格较贵，适用于电气试验、精密
测量及仪表检定。
学习任务1.1
学习任务1.1认识电工仪表的分类、型号和标志
（1）指示仪表指示仪表是将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，通过指示器直接指示 出被测量数值的仪表。因此，指示仪表又称为直读或机械式仪表。它可以按以下方法分类。
1）按结构和工作原理分类，可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系及整流系仪表等。 2）按被测量的名称分类，可分为电流表（安培表、毫安表和微安表）、电压表（伏特表、毫伏 表）、功率表、电能表、频率表、相位表、功率因数表、绝缘电阻表以及其他多种用途的仪表，如 万用表等。 3）按被测电流的种类分类，可分为直流表、交流表和交直流两用表。 4）按使用方法分类，可分为安装式、便携式仪表。安装式仪表通常固定安装在开关板或电气设 备面板上，一般测量误差较大，价格也较低，适用于一般工业测量。
6）按外壳防护性能分类，可分为普通式、
防尘式、防溅式、防水式、气密式、水密式、
隔爆式等类型。
7）按仪表对电磁场的防御能力分类，可
分为I、II、III、IV四个等级。 8）按仪表使用条件分类，可分为A、B和C
安装式仪表
便携式仪表
三组。
学习任务1.1
学习任务1.1认识电工仪表的分类、型号和标志
（2）比较仪表比较仪表是将被测量与同类标准量进行比 较来得到被测量数值的仪表。按照电流性质不同，比较仪表 可分为直流比较仪表和交流比较仪表两大类，直流电桥和直 流电位差计属于直流比较仪表。交流电桥属于交流比较仪表。
电子测量技术第一章
• 频率特性：一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正弦分 量，即具有一定的频率成分。将各个正弦分量的幅度和相位 分别按频率高低依次排列就成为频谱。信号的频谱包含了信 号的全部信息。
电子测量的内容（续）
(1)按具体的测量对象来分类
–①电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压 、电流、功率、电场强度等的测量。
–②电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻 抗、品质因数、电子器件参数等的测量。
–③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、 时间、相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音 以及数字信号的逻辑状态等的测量。
• 动态系统（存储系统或有记忆系统）：在时刻t 的输出不仅与该时刻的输入有关，而且还与该时 刻以前或以后的输入有关。记忆系统的输入输出 关系是一般是微分或差分方程 。
4.模拟系统与数字系统
–模拟系统是分析和处理模拟信号的系统，
–数字系统是分析和处理脉冲与数字信号的系统 。
系统的可测性与可控性
• 系统可观测——系统的属性（事物内部自身 运动的表现）能通过周围环境表现出来，也 就是说，能通过外部世界观测到。
（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁 波传播进行工作
（5）易于实现遥测
（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化
电子测量的内容
–从广义上说，电子测量是泛指以电子科学技术 为手段而进行的测量，即以电子科技理论为依 据，以电子测量仪器和设备为工具，对电量和 非电量进行的测量。
–从狭义上讲，电子测量则是利用电子技术对电 子学中有关的电量所进行的测量。
2024学年6月份考试 1515《电气测量技术》 复习题
2024学年第一学期期末考试电气测量技术复习题一、单选题1、表征系统误差大小程度的量称为( )。
(单选题)A、准确度B、精确度C、精密度D、确定度答案： A2、精密度是表征( )的大小程度。
(单选题)A、偶然误差B、疏忽误差C、附加误差D、引用误差答案： A3、准确度是表征( )的大小程度。
(单选题)A、附加误差B、系统误差C、偶然误差D、引用误差答案： B4、检流计下量限可达到( )A。
(单选题)A、 10 -3B、 10 -11C、 10 -5D、 10 -7答案： B5、直流电位差计量限一般不超过( )V。
(单选题)A、 2B、 5C、 8D、 10答案： A6、电动系仪表的转动力矩由被测量的( )决定。
(单选题)A、平均值B、峰值C、峰-峰值D、有效值答案： D7、电磁系仪表的转动力矩由被测量的( )决定。
(单选题)A、平均值B、峰值C、有效值D、峰-峰值答案： C8、整流系仪表的转动力矩由被测量的( )决定。
(单选题)A、峰值B、平均值C、有效值D、峰-峰值答案： B9、通常,( )级以下的电测仪表用于一般工程测量。
(单选题)A、 0.5B、 1.0C、 1.5D、 2.5答案： C10、准确度超过( )级的测量需要选用比较仪器。
(单选题)A、 0.1B、 0.2C、 0.5D、 5.0答案： A11、配套用的扩大量程的装置(分流器、互感器等),它们的准确度选择要求比测量仪器本身高( )级。
(单选题)A、 1B、 2~3C、 4~5D、 6答案： B12、测量电能普遍使用( )表。
(单选题)A、电压B、电流C、电度D、功率答案： C13、直流电度表多为( )系 (单选题)A、磁电B、电磁C、电动D、感应答案： C14、精确测量电路参数可以使用( )。
(单选题)A、电压表B、电流表C、电桥D、万用表答案： C15、直流单电桥适用于测量( )电阻。
(单选题)A、接地B、中值C、高值D、绝缘答案： B16、直流双电桥适用于测量( )电阻。
电子测量的基本知识(电子测量技术课件)
1）能量的测量，如电流(I)、电压(U)、电功率(P)、电能(W)等。 2)电路特征的测量，如电阻(R)、电容(C)、电感(L)等。 3)电信号特性的测量，如频率(f)、相位(φ)、功率因数(cosc)、失真度(k)等。 4)电子电路性能的测量，如放大倍数(A)、通频带(BW)、灵敏度(S) 5)非电量的测量，如压力(p)、温度(T)、速度(v)等。
(3)数据域测量 数据域测量也称辑量测量，主要是对数字信号或电路的逻辑 状态进行测量，如用逻辑分析仪等设备测量计数器的状态。随着微电子技术 的发展需要，数据域测量及测量智能化、自动化显得越来越重要。
(4)随机测量随机测量统计测要对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。 这是一项新的测量技术，尤其在通信领域有着广泛应用。
惠斯登电桥是最常用的直流电桥。当B、D两点间电势不等时，有电流通过
检流计，电桥不平衡。调节 RS ，使检流计中电流为零( I G =0)，此时B、
D两点间电势相等，电桥达到平衡，于是有：
I1R1 I2R2
I1Rx I2 Rs
I1R1 I2 R2 I1Rx I2Rs
Rx
R1 R2
Rs
CR s
各种方法均有优、缺点，要根据具体条件选择合适的方法进行测量。
课堂讨论：用电压表测量电压属于哪种测量方法？为什么？用惠斯登电 桥测量电阻属于哪种测量方法？为什么？
用惠斯登电桥测电阻
桥式电路是最常见的电路，由桥式电路制成的电桥，是一各种精密的电学测 量仪器，可用来测量电阻、电容、电感和电平等电学量。并能通过转换测量，测 出其它非电学量，如温度压力、频率、真空度等。
电气测量技术教学工作计划
一、教学目标1. 培养学生掌握电气测量技术的基本原理、方法和应用。
2. 提高学生实际操作能力，使学生能够熟练运用各种电气测量仪器进行测量。
3. 培养学生具备一定的创新意识和团队协作能力，能够独立完成电气测量项目。
二、教学内容1. 电气测量基本概念：包括测量误差、测量方法、测量仪器等。
2. 常用电气测量仪器：如万用表、示波器、频率计、功率计等。
3. 电阻、电容、电感等基本参数的测量方法。
4. 交流电路、直流电路的测量与计算。
5. 电气设备的故障诊断与维护。
6. 电气测量实验与实训。
三、教学方法1. 理论教学：采用课堂讲授、多媒体教学等方式，使学生掌握电气测量技术的基本理论。
2. 实验教学：通过实验操作，使学生熟悉各种电气测量仪器的使用方法，提高实际操作能力。
3. 案例教学：结合实际工程案例，培养学生解决实际问题的能力。
4. 项目教学：组织学生参与电气测量项目，锻炼团队协作能力和创新意识。
四、教学进度安排1. 第1周：介绍电气测量技术的基本概念、测量方法和测量误差。
2. 第2-4周：讲解常用电气测量仪器，如万用表、示波器、频率计等。
3. 第5-7周：介绍电阻、电容、电感等基本参数的测量方法。
4. 第8-10周：讲解交流电路、直流电路的测量与计算。
5. 第11-12周：介绍电气设备的故障诊断与维护。
6. 第13-15周：进行电气测量实验与实训。
7. 第16-17周：进行电气测量项目，培养学生团队协作能力和创新意识。
五、考核方式1. 平时成绩：包括课堂表现、实验报告、作业等，占总成绩的40%。
2. 期中考试：考察学生对电气测量技术基本理论的理解，占总成绩的30%。
3. 期末考试：考察学生对电气测量技术的综合应用能力，占总成绩的30%。
六、教学资源1. 教材：《电气测量技术》2. 电气测量实验指导书3. 多媒体课件4. 电气测量仪器5. 实验室场地通过以上教学计划，使学生全面掌握电气测量技术，提高实际操作能力，为今后从事电气工程及相关领域工作打下坚实基础。
电气测量技术21
引用误差
引用误差是为了评价测量仪表的准确度等级而引 入的， 入的，因为绝对误差和相对误差均不能客观正确 地反映测量仪表的准确度高低 定义：绝对误差与测量仪表量程之比， 定义：绝对误差与测量仪表量程之比，用百分数 表示。 表示。 ∆A γn = ×100% Am
γn --引用误差 引用误差 Am--测量仪表的量程 测量仪表的量程
测量误差的表示
绝对误差 相对误差 引用误差 容许误差
绝对误差
绝对误差定义为示值与真值之差。
∆ A = Ax − A0
△A--绝对误差 Ax--示值,示值可以用测量结果的测量值、标准量具 的标称值、标准信号源的调定值或定值代替； A0--被测量的真值，由于真值的不可知性，常常用 约定真值和相对真值代替
相对真值
相对真值也叫实际值， 相对真值也叫实际值，是在满足规定准确 度时用来代替真值使用的值。 度时用来代替真值使用的值。 相对真值是指当高一级标准器的误差仅为 低一级的时， 低一级的时，可认为高一级的标准器或仪 表示值为低一级的相对真值。 表示值为低一级的相对真值。
测量误差基本概念
标称值： 标称值：是计量或测量器具上标注的量值。 示值：有测量仪器给出的量值，也称测量值。 示值： 准确度： 准确度：是测量结果中系统误差和随机误差 的综合，表示测量结果与真值的一致程度。
电气测量技术 测量误差及其分析
测量误差基本概念
真值： 真值：表征物理量与给定特定量定义一致的量值。 真值是客观存在的，但是不可测量的 随着科学技术的不断发展，测量结果的数值会不断接 近真值。 解决方法：约定真值和相对真值 约定真值是按照国际公认的单位定义，利用科学技术 发展的最高水平所复现的单位基准。 约定真值常常以法律形式规定或指定的 就指定目的而言，约定真值的误差是可以忽略的，如 国际千克原器
浅谈电工仪表的测量误差与消除方法
浅谈 电工仪表的测量误差与消除方法
文／ 王 国 翠
一
定的规律性 ，误差结果要么都大于实 际结果 精确 ，这 实际上 是不科 学的认识 。这是 由于 高
电工仪 表 是所 有 电气从 业人 员必 不可 少 的最基 础 的 电气设备 之 一，生产过程 中的 自动化控 制，
的 方 法措 施 。
要么都小于实际结果 ，误差符号保持恒定 ，且 精 度和 高灵敏性 的测 量仪表对 测量环 境的要 数值变化起伏很小 ，不能按照 多次测量 累加求 求也பைடு நூலகம்常严格 ，实际测量工作 中可 能会发生测 算术平均值的方法消除。 量仪表不适合工作环境 的情况 ，造成严重 的测 ３ ． １ ． ２ 缩 小 系 统 误 差 的 一 些 方 法 量 误差甚 至损坏测量仪器 。因此 ，不 能片面 的 选择 精度 高、 反应 灵敏 、测量 原理 先进 追求高精度和高 灵敏度 ，必须根据实 际工作环 的测量仪器是缩小系统误差最有效 的方法 ，在 境选择适合 的测量仪表 。
３ ． ２ 人 员 疏 忽误 差
３ ． ２ ． １人员疏忽误差产生原因及特点 顾 名 思 义 ，人 员疏 忽误 差 是 因 为测 量 人 员
做好 防静电、防磁场 、防灰尘 、防潮等防护 ， 发 生故 障出现 问题 的设备要及时维修 ，不可带 病工作 ，保证仪器 良好性能的发挥。
４ ． ３运 用 新 技 术 新 设 备
的 偏 离 了实 际 值 ，很 多 测 量 事 故 都 是 由此 而 引 起的。 进 行 测 量 ， 引进 自动 化 设备 ， 完成 生 产 数 字 化
的 转 型 ， 监 测 、 生 产 等 全 过程 数 字 操 作 ，对 电 电工测 量是 一个 通过 电工 仪器 ，利用 某 ３ ． ２ ． ２消除人员疏忽误差的措施 工仪表 的测量通过数 字信号的分析运 算得 出， 些科学原理将测得 的实际工作电量和磁量，与 测量 人 员要 加强 测量 的学 习，掌 握扎 实 其精确度准确性可以大大的提升，在 误差 范围 标准 电量和磁量做 比较 得出工作参数的过程 。 的测量知识 ， 提高 自身的专业素养和测 量水平。 内，可以认为就是实 际值 。 测量获得 的电量和磁量就 被称 为电工测量。根 在实际测量 中应严谨认 真一 丝不苟 ，特别要注 据被测对象 的性质特点 ， 选择适合的测量工具， 意一些细节操作 ，形成 良好 的测量 习惯 。对 测 ５ 总结 并利用科学有效 的测量技 术和方 法，进 行正确 量容 易出错 的读 数据 、计单 位、算结果等环节 电工仪表 的测量是一项 极其重要 的工作 ， 的操作，其 中若有 一个细 节操 作不当，都会造 要特别注意 ，必要时 多看 两眼多算两遍，杜绝 在实际测量操作中，要选用合理的仪器，运 用 成一系列结果误差 。对 电工仪表 的测 量误差分 人为失误 。对 于错误 的数据 ，应及时剔除，重 科学的测量方法，操作时严 谨细致 操作，可以 析，有助于在实 际生产操作 中尽 最大 限度 的得 新测量 。 最大限度的减小测量误差，达到合 格的测 量效 到正确数据 ，回避误差 。 果。电工人员在测量的过程 中，应 该注意总结 ２测量误差综述 。 ＿ 。随机误差 误差产生的原因和规律 ，整理测量经验，尽一 ３ － ３ ． １ 随 机 误 差 产 生 原 因及 特 点 些可能的措施 得到最精确 的测量结果 。 无 论任 何测 量， 由于受 到工 具仪 器 自身 随机误差一般是受 到了诸如湿度 、电场、 精 确度 ，灵敏 性 ，实 际测 试环 境 的温度 、湿 温度 、磁场等外 界条件 的突然变化而导致的 。 参 考文 献 度 、磁场等 ，测量 人员的操作经验和操作方式 随机误差 具有较 大的偶然性，变化规律可正可 【 １ 】 冷芳 ． 浅析 电工仪 表 的 测量 误 差及 其 消 细节 ，测试 方法 以及 测试者的感觉差异等因素 负 ，数值变化起伏 可大可小，多次重复测量时 除方 法 【 Ｊ ］ ． 辽 宁省 交通 高等专科 学校 学 的影响 ，都会存在 一些误差，通常情况下 ，测 正 负误 差出现 的概率相等，且误差的绝对值大 报 ， ２ ０ １ ３ ， ２ （ １ ５ ） ： ２ ７ － ２ ９ ． 量误差在 一个合理 的范围内我们就认为测量是 部分集 中于某一 范围内，绝对 误差较 大的误差 ［ ２ ］ 秦涛 ． 浅析 电工仪表 的测量误差与 消除方 合格 的，误差范 围越小就越接近实际值。根据 出现 的概率较小 ， 大部分是绝对误差小的误差。 法 … ．科技信 息 ， ２ ０ １ ０ （ １ ） ： ６ １ － ６ ３ ． 误差产生 的原因不 同，一般的我们将 误差分为 ３ ． ３ ． ２减小随机误差 的方法 ［ ３ 】 许 江 勇 ．电 工仪 表 测 量误 差 的 实验 分析 系统误差 ，人员疏忽误差和随机误差三大类 。 对 同一 电工 仪表 进行 多次 测量 ，得到 多 【 Ｊ 】 ． 黔 西 南 民 族 师 范 高 等 专 科 学校 学 ３ 对 电工仪 表测量 误差 的分析 及消 除方 组数据 ，列 出图表和线 图，运 用概 率学知识原 报 ， ２ ０ ０ ９ ． ３ （ １ ） ： ８ ９ － ９ ３ ．
第12章电气测量技术
电流、电压
直流和工频交流
电流、电压、电 直流及工频与较高频
功率、功率因数、 电能量
率的交流
1．磁电系仪表
N
S
转动方向
F
N
S
F
外磁式磁电系仪表结构图
线圈在磁场中受力
磁电式仪表广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。 与整流元件配合，还可测量交流电流和电压的测量。与交换 电路配合，还可测量功率、频率、相位等。与传感器配合还 可测量多种非电量，如温度、压力等。
y
f x1
1
f x2
2
f xm
m
1
2
m
两端除以 y ，并取最大值
x1 y
1
x2 y
2
xm y
m
例 12-3 两个标称值均为 1000 Ω的电阻 R1 、R2 串联，已知这
两个电阻的绝对误差分别为 R1 0.1 ，R2 0.2
求总电阻的最大相对误差。
解：根据电阻串联公式有
R R1 R2 2000
总电阻的最大绝对误差出现在两个电阻的绝对误差同时
取最大值时
Rm R1m R2m 0.3
则最大相对误差为
m
0.3 2000
100 %
0.015 %
（2）被测量 y 为两个量之差
设 x1, x2 为被测量有关的直接测量量，被测量 y 为
y x1 x2
y
x1 y
1
x2 y
2
x1
x1 x2
1
x1
G表示感应系，L表示整流系，Q表示静电系。
形状第一位代号：按仪表的面板形状最大尺寸编制。 形状第二位代号：按仪表的外壳形状尺寸编制。
2．准确定等级
第1章--电气测量的基本知识
与，并通过比较仪表来确定被测量数值的方法。
优点：准确度高。
缺点：设备复杂，价格高，操作麻烦
适用范围：准确度要求较高的场合。
举例：电桥测量
补充：常用电工仪表的分类
在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路 参数的仪器仪表统称为电工仪表。 电工仪表种类很多，按结构和用途不同，主 要分为指示仪表、比较仪表、数字仪表和智能 仪表四大类。
比较仪表
交流传动机车 中华人民共和国铁道部亦向西门子公司、阿尔 斯通、东芝、庞巴迪等引进交流传动技术，并 通过技术转移方式，在中国国内生产最高速度 120 km/h的“和谐”型大功率铁路机车车辆
在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开 测量 例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高 速飞行中受气流冲击作用下的性能，通过风 洞试验测定机身、机翼的受力和振动分布情 况，以验证和改进设计。
第一章 电气测量的基本知识
1-1 绪言 1-2 电气测量的方法 1-3测量误差及其消除 1-4测量数据的分析处理
1-1绪言
一、测量知识简介 测量是认识客观事物,用数量描绘客观事物, 进而掌握事物本质的手段。 门捷列夫说： “没有测量，就没有科学”
所谓测量,就是被测量和同类标准量进行比较 的一个实验过程。
标准电阻
标准电感
标准电容
常见的标准度量器
二、常用的电工测量方法
1.直接测量法
特点：凡能用直接指示的仪器仪表读 取被测量数值，而无需度量器直接参与 的测量方法，叫做直接测量法。 优点：方法简便，读数迅速。
缺点：由于仪表接入被测电路后，会使电 路工作状态发生变化，因而这种测量方法的 准确度较低。
电气测量技术-第3章测量误差及其分析
是一种随机误差
用引用误差形式表示：
R
R YF .S
100 %
图3-5
R 同一方向输出量最大误差
可用标准偏差计算△R
R KS n
S 标准偏差 K 置信因子。 K 2时，置信度为 95%；K 3时，置信度为 99.71%0
静态特性的质量指标——重复性（2）
用标准方法计算标准差S
先用贝塞尔公式计算任一输入量对应的正反方向标准差
S
1 2m
m i 1
S jD 2
m i 1
S jI 2
11
静态特性的质量指标——重复性（3）
用极差法计算标准偏差S
计算各标定点正反行程标定值的极差：
jD max(y jiD ) min( y jiD )
jI max(y jiI ) min( y jiI )
i 1,2,...,n 为循环次数
理论线性度、最小二乘法、平
Lm 静态特性与拟合直线的 最大偏差
均选点线性度、端基线性度
• 最小二乘法线性度拟合
使所有标定点的拟合偏差的均 方差最小
• 理论线性度拟合：
从原点（0,0）到满量程（XFS， YFS）的直线
又称：绝对线性度
• 平均选点线性度拟合
测量点等分两组
通过两组中心的直线
13
静态特性的质量指标——准确度
H () A()e j()
幅频特性：
Y () A() H ()
X ()
相频特性： () H ()) Y () X ()
频率特性的实验获取方法
傅里叶变换法：零初始条件下，对输入、输出FFT变换，得 输入单一频率信号，测量输出；改变频率，可得。
20
一阶系统的数学模型
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15
电气工程学院
1 . 测 量
1.3 单位制和量具
① SI的组成 ② ③ ④
7个基本单位 2个辅助单位—弧度（rad）;球面度（sr） 具有专门名称的导出单位—V、C、F… SI单位的倍数的单位,用“接头词+SI单位”表示.
16
电气工程学院
1 . 测 量分贝”的引入 ② “分贝”的定义 ③ 关于“分贝”的几点说明 ④ 常出现的分贝值
18
电气工程学院
1 . 测 量
噪声××分贝（dB）的含义？
噪声对人的影响 噪声的危害：听力,神经和心血管是噪声最易损害的三大系统。 30～40分贝是比较安静正常； >50分贝就会影响睡眠和休息； >70分贝易造成心烦意乱，精神不集中，影响工作效率，甚至 发生事故； 长期工作或生活在90分贝以上的噪声环境，会严重影响听力和 导致其他疾病的发生。
洗衣机、缝纫机噪声为50~80分贝，电风扇的噪声为 30～65分贝，空调机、电视机为70分贝。 电气工程学院
19
1 . 测 量
20
电气工程学院
1 . 测 量
dB(A),A表示的是A计权下测量的数据,是目前国内相关噪声法律法规 中规定的.由于人耳听到的声音最接近A计权，所以一般使用dB（A ） 电气工程学院 21
◆ 时域测量与频域测量
4 3 vu /(8dBμV/div) /(200V/div) u/ (40dBμV/div) 2 1
6
5
4
3 2 1 0 -1
0
-1
-2
-3
-4 f /(50kHz/div) t /(20μs/div)
-2 0
1
2
3
1-2 图 1-4
4 5 6 7 f /(1MHz/div)
1.3 单位制和量具
（2）量具 作为比较基准的实物,并且是能体现测量单位大小的实物. 基 准 器—用现代科学技术水平能达到的最高准确度来 复现和保存计量单位的计量器具. 标准量具—按国家规定的准确度等级,作为检定依据的计 量器具. 工作量具—供给日常测量使用的计量器具
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1 . 测 量
8
9 10
图 1-3
7
电气工程学院
1 . 测 量
◆ 常见信号波形图及频谱
图 1-5
8
电气工程学院
1 . 测 量
◆ 数据域测量
图 1-6
9
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1 . 测 量
▲ 时域和频域测量的应用
① EMI设计 ② 器件选用
③ 计算功率因数
PF P / S cos
I1 1 THD i2 cos 1
14
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1 . 测 量
1.3 单位制和量具
（1）单位制
• 单位制是为了保证测量结果可靠、具有可比性的必要条件.
• 1960年第十一届国际计量大会上正式通过国际单位制SI. • 1984年2月国务院颁布了《中华人民共和国法定计量单位 》，决定我国法定计量单位以国际单位制为基础.
单位制—“基本单位”+“导出单位”的总和.
PF cos 1
I1
2 I n n 1
10
THDi
2 I n n2
I1
100
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1 . 测 量
◆ 时域和频域测量的应用
图 1-7 单相桥式整流滤波时的交流输入电流电压功率
11
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1 . 测 量
◆ 时域和频域测量的应用
A
a b c
6
22
电气工程学院
1 . 测 量
1.3 单位制和量具
电压类的分贝定义:
在纯电阻的情况,功率与电压存在如下的关系 由P=U2/R，得 P2/ P1[dB]=10lg[(U22/R2)/ U12/R1)=20lg (U2/ U1) （R1=R2） 故，定义 U2/U1[dB]=20lg (U2/ U1) 同理，定义I2/ I1[dB]=20lg (I2/ I1)
第一章
测量及测量误差
本 章 要 求
●加深对测量的理解； ●掌握常用测量方法的特点和应用场合； ●掌握误差的分类、特点，发现和减小误差的基本 方法； ●理解引用误差的引入，理解仪表的准确度等级与 测量误差的关系，掌握引用误差和仪表的准确度 等级的在测量在的应用； ●了解“分贝”的概念，掌握测量结果或物理量的“ 分 贝”表示。
1 . 测 量
1.3 单位制和量具
为何引入“分贝”？
—人体对声光电等刺激的感觉强弱恰恰正比于这些刺激人体的 相应量的物理功率水准的对数值;——可以简化计算、压缩数值.
“分贝”的定义（原始定义）? 分为功率类的分贝和电压类的分贝 功率类的分贝定义:
"两个同类功率量或可与功率类比的量之比值的常用对数乘以 10".可与功率类比的量通常是指电流平方、电压平方、质点速度平 方、声压平方、位移平方、速度平方、加速平方、力平方、振幅平 方、场强和声能密度等”. （P2/P1）dB=10log(P2/P1)
A
40
L a b c
21 18
D
+
C
RL
30
20
15
12
i/A
i/A
10 0 -10
PF≈0.95
9
6 3 0
-20
-30 -40
t /(10ms/div)
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
f /(200Hz/div)
B-电网侧的电流波形 图1-9
13
C-电路网侧的电流频谱 电气工程学院
1 . 测 量
图1-10
C
+
RL
u/(100V/div), i/(5A/div)
u i
5 4 3 i/A 2
PF≈0.69
1 0
t /(4ms/div)
0 1
2
3
4 5 6 7 8 f /(200Hz/div)
9 10
B-电网侧电压和电流的波形 图1-8
12
C-电网侧电流的频谱 电气工程学院
1 . 测 量
◆ 时域和频域测量的应用
大区国家计量中心 省级计量所 市（地）计量所 县（区）计量所
工矿企业、商店、研究院 所、医院、学校等
4
电气工程学院
1 . 测 量
1.2 测量方法
（1）按测量结果的获得方式 （2）按测量读数的获得方式
（3）按被测量的性质
5
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1 . 测 量
◆时域测量
图 1-1
6
电气工程学院
1 . 测 量
2
电气工程学院
1 . 测 量
1.1 测量及测量的三要素
仪器 + 方法 被测量 标准量
定量信息（数量）
计量？ 计量的三个主要特征?
3
电气工程学院
1 . 测 量
国 家 标 准 Ⅰ 级 Ⅱ 级 Ⅲ 级 工 作 标 准 中国计 量院
中国测 试院
国家标 物中心 国 家 专 业 计 量 站 分 站
授权基准 实验室 行 业 计 量 中 心 国 防 计 量 中 心