电气与电子测量技术——测量基本概念-测量系统的基本特性
第三章 测量系统的基本特性
2.传递函数
如果y(t)是时间变量t的函数，并且当t≤0时，y(t)=0，则 它的拉普拉斯变换Y(s)的定义为
式中，s j
25
现代电子测量技术
3.3 测量系统的动态特性
7
现代电子测量技术滞性
也称滞后量、滞后或回程误差。表征测量系统在全量 程范围内，输入量由小到大（正行程）和由大到小（反行 程）两者静态特性的不一致程度。
H
Hm 100% YFS
ΔH m—— 同一输入量对应正反行程输出 量的最大迟滞偏差
YF·S —— 测量系统的满度值
系统的基本特性分为静态特性和动态特性。这是测量系 统对外呈现出的外部特性，由其内部参数及系统本身的 固有属性决定。
3
现代电子测量技术
3.2 测量系统的静态特性
测量系统的静态特性又称“刻度特性”、“标准曲线”或 “校准曲线”。当被测量处于静止状态，即测量系统的输入为 不随时间变化的恒定信号时，此时测量系统输入与输出之间所 呈现的关系就是静态特性。
最小二乘法拟合直线的拟合原则是使N个标定点的偏差平
方和
f ( b,k )
1 N
N
[( b kxj ) y j ] 2
j 1
为最小值。由一阶偏导等于零
f ( b,k ) 0, f ( b,k ) 0 可得两个方程式，解得b 两个未知量b和kk。
14
现代电子测量技术
不同拟合方法比较
端点直线拟合
➢ 不同类型的测量系统可用同一种形式的拉氏传递函数 表达。
对于一个复杂的线性时不变测量系统，不需要了 解其具体内容，只要给系统一个激励x(t) ，得到 系统对x(t)的响应y(t)，系统特性就可确定。
《电子测量技术》教案
只要有测量,必须有测量结果,有测量结果必然产生误差。误差影响测量精度。
对误差的特点,性质及分类要有全面系统的了解,最后找出合理的、科学的办法加以消除。
思考题、讨论题、作业：
参考资料（含参考书、文献等）：
1.《电子测量技术》夏哲雷主编，机械工业出版社
2.《电子测量技术基础》杨吉祥编著，东南大学出版社
电子测量技术课程教案
授课题目（教学章节或主题）：
第3章电压测量
3.1概述
3.2电压的模拟测量
3.3电压的数字化测量
授课类型
理论课
授课时间
第1周周3第6-7节
重点：
测量误差的估计和处理，测量不确定度的评定在科学研究和生产中的重要作用。
难点：
根据误差的性质，将测量误差分为随机误差、系统误差、粗大误差三类，这三类误差的概念和来源；
与测量结果有关的三个术语：准确度、精密度、精确度，及它们与系统误差、随机误差和总误差的关系。
教学手段与方法：
教学方式：讲授
教学资源：多媒体
教学手段与方法：
教学方式：讲授
教学资源：多媒体
思考题、讨论题、作业：
3-4
参考资料（含参考书、文献等）：
1.《电子测量技术》夏哲雷主编，机械工业出版社
2.《电子测量技术基础》杨吉祥编著，东南大学出版社
电子测量技术课程教案
授课题目（教学章节或主题）：
第4章时间频率测量及调制域分析
4.1时间频率测量
4.2电子计数器
电子测量技术 作业答案
作业1. 现代数字化测量系统的基本构成环节有: (传感器) 、(调理电路) 、(数据采集系统)、CPU 和显示部分。
2. 测量系统的静态特性可以用（函数解析式）、（表格）和（曲线）方式来表示。
表征测量系统静态特性的主要指标有（灵敏度）、（非线性度）、（回程误差）等。
3．一阶测量系统的动态特性主要由时间常数 τ来决定。
当输入信号角频率ω=1/τ时，一阶测量系统的幅值下降（ 3 ）dB ，此时的输入频率称为（ 转折频率）。
1 根据误差的性质和特点不同，可以将测量误差分（系统误差）、（随机误差）和（粗大误差）。
2 随机误差的统计学特性有(有界性)、(单峰性)、(对称性)、和(补偿性)。
3 检定2.5级（即最大引用误差为2.5%）的全量程为100V 的电压表，发现50V 刻度点的示值误差2V 为最大误差，问该电表是否合格？ 答: 合格 %5.2%2%1001002<=⨯1. 直接测量方法和间接测量方法有何不同？答: 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: 被测量与可测量量之间存在已知的某种确定数学关系, 通过计算得到.2.什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. 3. 一阶系统的时间常数是如何定义的？答: 给一阶系统施加一个阶越输入, 一阶系统的输出从零状态上升到稳态的63.2%所需时间.1.用量程为10A 的电流表，测量实际值为8A 的电流，若读数为8.1A ，求测量的绝对误差和相对误差。
若所求得的绝对误差被视为最大绝对误差，该电流表的准确度等级可定为哪一级？ 答: 绝对误差: 8.1-8.0=0.1A相对误差：%2.1%25.1%1000.80.81.8≈=⨯-（偶数法则）最大引用误差：%0.1%10010.81.8=⨯- 1.0级2. 进行下述计算，并给出适当的有效数字。
任务 1 认识电子测量(电子测量技术)
任务 1 认识电子测量在人们的日常生活中经常需要进行测量，如用尺子测量物品长度，用体温计测量体温，用 血压计测量血压等，测量可以说无处不在 。
不仅日常生活中离不开测量，生产制造和科学研究 等领域更离不开测量技术 。
测量是使用合适的仪器设备 、采用一定的测量方法以获得被测对 象量值的过程 。
电子测量是测量学的一个重要分支，通过本任务的学习，我们来了解什么是电 子测量，以及电子测量的特点 、内容 、分类等，逐步培养工程意识 。
1.电子测量的基本概念 （1） 电子测量的定义随着电子技术的发展，电子测量技术也得到迅速发展 。
本课程所说的电子测量是指利用 电子技术对各种电参量 、电性能进行的测量，如用万用表测量电压 、电流 、电阻等，即对各种电 参量 、电性能的测量技术和常用电子测量仪器的使用 。
（2） 电子测量的主要内容① 电能量的测量，如电流 、电压 、电功率等的测量 。
② 电信号特征的测量，如电信号的频率 、周期 、相位 、失真度等的测量 。
③ 电子元件参数的测量，如电阻 、电感 、电容以及晶体管 、集成电路等元件各种参数的 测量 。
④ 电路性能参数的测量，如增益 、通频带 、灵敏度 、信噪比等的测量 。
⑤ 特性曲线的测量，如半导体元件的伏安特性曲线 、电路的频率特性曲线等的测量。
2.电子测量的特点 （1） 测量频率的范围宽随着技术不断发展，新元件 、新工艺的采用使电子测量的频率范围越来越宽 。
电子测量不 仅能测量直流电量，也能测量交流电量，其频率范围可达 10-6~1012Hz 。
但是需要注意，不同 的测量仪器，即使测量同一种电量，其工作原理和测量方法也各不相同，所能测量的频率范围 也是不同的 。
因此要根据具体的测量要求，选择合适的测量仪器和测量方法 。
（2） 测量仪器的量程宽量程是指仪器所测量参数的范围 。
电子测量仪器的量程很宽，如数字式万用表可以测量 的电压范围从纳伏至千伏，量程可达 12 个数量级 。
《电子测量技术》课程标准
《电子测量技术》课程标准一、课程性质与教学目的《电子测量技术》课程是机电、电子仪器与测量、检测技术与仪器仪表、电子工程等专业的必修课。
电子测量技术，是以电子技术为基本手段的一种测量技术。
它是测量学和电子学相互结合的产物。
电子测量除运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量。
开设《电子测量技术》课程的主要目的是培养学生掌握现代化的分析、测量方法，使之具有电子测量方面的基础知识和应用能力。
无论学生将来从事何种专业技术工作，都能为之奠定坚实的、重要的基础。
二、基本要求通过本课程的教学，应使学生了解和掌握现电子测量的基本思想、理论、和方法，提高测量电路的设计能力和应用能力。
具体要求如下：1、掌握电子测量的基本组成原理；2、能够运用误差理论进行分析测量误差、处理测量结果；3、了解电子示波器和信号发生器的基本原理和使用方法；4、掌握测量频率、时间、相位等数字量的基本方法；5、掌握测量电压、电流、电阻等模拟量的基本方法；6、了解频域测量和数据域测量的基本知识；7、了解自动测量系统及通信技术。
三、教学内容（一）、概述（2学时）1、电子测量的基础知识2、电子测量系统的组成3、现代电子测量技术及发展（二）、测量误差理论与数据处理（4学时）1、误差及其来源2、误差的分类3、随机误差分析4、系统误差分析5、系统误差的合成6、测量数据的处理（三）、电子示波技术（4学时）1、示波器基本原理2、模拟示波技术3、数字存储示波技术4、示波器的应用（四）、信号发生器（4学时）1、信号发生器概述2、函数发生器3、频率合成器（五）、频率和时间的测量（6学时）1、计数器2、频率计（转速仪）3、定时器（周期仪）4、相位差的测量5、频率-电压转换器（六）、电压的测量（6学时）1、模拟量的测量及其标准表头2、各种电参数的测量方法3、数字万用表（七）、频域测量（2学时）1、频谱分析基础2、频谱分析仪（八）、数据域测量（2学时）1、数据域测量基础2、逻辑分析仪（九）、自动测量系统及通信技术（2学时）1、自动测量系统概述2、通信协议四、学分及学时分配本课程2学分，授课32个学时。
电子测量技术讲解课件
电子测量仪器可以分为模拟式仪器和数字式仪器两大类，模拟式仪器包括示波 器、信号发生器、频率计等，数字式仪器包括数字示波器、逻辑分析仪等。
仪器选择
在选择电子测量仪器时，需要根据测量需求和预算进行综合考虑，选择适合的 仪器类型和规格。
电子测量技术的标准与规范
标准
电子测量技术的标准包括国际标准、国 家标准和行业标准等，这些标准规定了 电子测量技术的术语、符号、方法、精 度等级等方面的要求。
数字示波器是一种用于观察和测量电信号的仪器，具有高分辨 率、低噪声、高采样率等特点。它广泛应用于电子测量、通信
、计算机等领域。
自动测试系统
自动测试系统概述
自动测试系统是一种集成了计算机技术、测试仪器和测试软件的系统，用于自动完成各 种测试任务。它具有高效、高精度、自动化等特点。
自动测试系统的组成
自动测试系统通常由测试硬件和测试软件两部分组成。测试硬件包括各种测试仪器和夹 具等；测试软件根据测试需求进行定制，包括测试程序、数据库和用户界面等。
网络分析仪
网络分析仪用于测量通信网络的性能，如阻抗、增益、群延迟和脉 冲响应等参数，以确保通信系统的稳定性和可靠性。
在电力电子系统中的应用
1 2
功率分析仪
电子测量技术可用于测量电力电子设备的功率、 效率、电压和电流等参数，以评估设备的性能和 能效。
示波器
示波器用于测量电力电子设备中的电压和电流波 形，以分析设备的运行状态和故障原因。
详细描述
频率测量使用频率计或示波器等设备，通过 测量信号周期和波形重复的时间来计算频率 。时间测量则使用计时器或时间间隔分析仪 等设备，以高精度测量时间间隔或脉冲宽度 等参数。频率与时间测量在通信、雷达、导
第1章 电子测量技术课件绪论
v 2.间接测量 § 利用直接测量的量与被测量之间的函数关系间接得到被
测量量值的测量方法。 P UI
§ 此法费时费事 v 3.组合测量
§ 当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变 测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函 数关系列出方程组并求解，进而得到未知量。
电阻器电阻温度系数的测量：
QINGDAO AGRICULTRURAL UNIVERSITY
电子测量技术
参考教材
教材： 电子测量技术基础（第三版）张永瑞 参考教材： 林占江编著，《电子测量技术》，电子工业出版社. 蒋焕文等，《电子测量》，中国计量出版社 陈光踽等，《现代测试is》，电子科技大学出版社 费叶泰等，《误差理论与数据处理》，机械工业出版社 相关学术刊物： IEEE MI,仪器仪表学报，电子测量，计量学报等
正的科学
§ 生产发展离不开测量
§ 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量
“两弹一星”的成功，没有测试仪器是不可能的。 生产中“没有测试，就没有新产品”。
大规模集成电路的生产成本中，测量成本已超过50%
所认识的测量
l 有多重——质量的测量 长方、几何——长度、空间尺度的测量 汽车之间的案例距离怎么测定——车距监控防撞系统 高大物体怎样测——世界最高峰测量新记录 巨大物体可以测吗——地球周长的测量 远程距离怎么测——测距千里眼、测距能手、卫星激光测距 仪 究竟能测多小——分子、原子、原子核的大小测量还有夸克
Rt R20 (t 20) (t 20)2
Rt1 R20 (t1 20) (t1 20)2
Rt2 R20 (t2 20) (t2 20)2
36
§1.3 电子测量的方法
（二）按测量方式分类
电子测量第一章第三节
第1章 电子测量的基本概念
只要零示器的灵敏度足够高， 零位式测量法的测量准确度几乎等于标准 量的准确度， 因而这种方法的测量准确度很高， 这是它的主要优点， 常用在
实验室作为精密测量的一种方法。 但由于测量过程中为了获得平衡状态需要
进行反复调节， 因此即使采用一些自动平衡技术， 测量速度仍然较慢， 这是 这种方法的一个不足之处。
第1章 电子测量的基本概念
图1.3-2 微差式测量法示意图
第1章 电子测量的基本概念
因此， 该法兼有偏差式测量法的测量速度快和零位式测量法测量准确度高的 优点。 微差式测量法除在实验室中用作精密测量外， 还广泛地应用在生产线控 制参数的测量上， 如监测连续轧钢机生产线上的钢板厚度等。 图1.3-3 是用微差 法测量直流稳压电源输出电压稳定度的测量原理图。 图中， Uo为直流稳压电源 的输出电压， 它随着50 Hz、 220 V市电的波动和负载RL的变化而有微小起伏 V2 为量程不大但灵敏度很高的电压表； UB表示由标准电源Us获得的标准电压； Uδ 是由 V2 电压表测得的Uo与UB的差值， 即输出电压Uo随着市电波动和负载变化而
第1章 电子测量的基本概念
图1.3-1 利用惠斯登电桥测量电阻示意图
第1章 电子测量的基本概念
当电桥平衡时， 可以得到：
R1 Rx R4 R2
(1.3-3)
通常是先大致调整比率R1/R2， 再调整标准电阻R4， 直至电桥平衡， 充 当零示器的检流计PA指示为零， 此时即可根据式(1.3-3)由比率和R4值得到被 测电阻Rx值。
准量具对仪表读数、 刻度进行校准， 实际测量时根据指针偏转大小确定被测
量量值。
第1章 电子测量的基本概念
2) 零位式测量法 零位式测量法又称做零示法或平衡式测量法。 测量时将被测量与标准量
检测技术的基本概念讲解
分压比电路的计算公式如下：
对圆盘式电位器来说，Uo 与滑动臂的旋转角度成正比：
Uo
360 Ui
直滑电位器式传感器
的输出电压Uo与滑动触点C 的位移量x成正比：
Uo
x L Ui
二、传感器分类
传感器的种类名目繁多，分类不尽相 同。常用的分类方法有：
１）按被测量分类：可分为位移、力、 力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、 流量、流速等传感器。
第一章 检测技术的基本概念
本章学习测量的基本概念、测量方法、 误差分类、测量结果的数据统计处理、测量 不确定度，以及传感器的基本特性等，是检 测技术的理论基础。
第一节 检测技术的基本概念及方法
静态测量
对缓慢变化的对 象进行测量亦属于静 态测量。
最高、最低 温度计
动态测量
地震测量 振动波形
便携式仪表
可以显示波形的 手持示波器
直接测量
电子卡尺
间接测量
对多个被测量进行测量，经过计算求得 被测量。
（阿基米德测量皇冠的比重）
接触式测量
非接触式测量
例：雷达测速
车载电子警察
离线测量
产品质量检验
在线测量
在流水线上，边加工， 边检验，可提高产品的一致 性和加工精度。
第二节 测量误差及分类
绝对误差：
2）按测量原理分类：可分为电阻、电 容、电感、光栅、热电耦、超声波、激光、 红外、光导纤维等传感器。
本教材采用哪一种分类法？
三、传感器基本特性
传感器的特性一般指输入、输出特性， 包括：灵敏度、分辨力、分辨率、线性度、
稳定度、电磁兼容性、可靠性等。
灵敏度 ：
灵敏度是指传感器在稳态下输出变 化值与输入变化值之比，用K 来表示：
《电气测量》PPT课件
四、低功率因数功率表的使用
➢ 要正确接线； ➢ 要正确读数：低功率因数功率表提供三个额定值， 即额定电压、额定电流和额定功率因数。使用时除电 压、电流不得超过额定值外，还应注意：
若被测功率因数大于额定功率因数，要注意指针是否超过
满度； 若被测功率因数小于额定功率因数，要注意指针虽未超过 满度，电流圈的电流可能超过额定值。为此测量功率时最好 再用一个电流表监视电流状态。
KI1
U Rad
cos
cos(
)
上式与无感抗的功率表
指针偏转角相比其误差为
补偿电容
cos
cos( - ) - cos cos
(cos
tg
sin ) cos
1
功率因数越低 ，tg 越大，造成的误差就越大，对于测量低功率因
数的功率，十分不利，加接补偿电容后，可消除感抗影响，使 减少，
误差下降。
D34—W型功率表
同时，要采取措施消除
示值中的表耗功率部分。
解决办法是在电压电路
中，串联一个补偿线圈
产生附加力矩以抵消表
耗功率。使得所减少的
读数值正好等于表耗功
率读数的增加值。
二、带补偿电容的低功率因数功率表
由于功率表的电压线圈存
在感抗，通过电压线圈的电
流与电压的相位差为 ，功
率表指针偏转角为
KI1I2 cos
三表法
适用于三相四线制，电压、负载不对称的系 统，被测三相总功率为三表读数之和，即
P P1 P2 P3
二、用三相功率表测三相功率
将两只或三只或 单相功率表的可动线 圈装在一个公共转轴 上即组成两元件或三 元件的三相功率表， 分别用于三相三线制 与三相四线制。其公 共转轴的转矩直接反 映三相总功率，因此 可从标尺上直接读出 三相功率。
电气与电子测量技术(罗利文)课后习题答案
第3章常用传感器及其调理电路3-1 从使用材料、测温范围、线性度、响应时间几个方面比较，Pt100、K 型热电偶、热敏电阻有什么不同？3-2在下列几种测温场合，应该选用哪种温度传感器？为什么？（1）电气设备的过载保护或热保护电路；（2）温度范围为-100～800℃，温度变化缓慢；（3）温度范围为-100～800℃，温度波动周期在每秒5～10次； 解：（1）热敏电阻；测量范围满足电力设备过载时温度范围，并且热敏电阻对温度变化响应快，适合电气设备过载保护，以减少经济措施（2）Pt 热电阻；测温范围符合要求，并且对响应速度要求不高（3）用热电偶；测温范围符合要求，并且响应时间适应温度波动周期为100ms 到200ms 的情况3-3 热电偶测温为什么一定做冷端温度补偿？冷端补偿的方法有哪几种？解：热电偶输出的电动势是两结点温度差的函数。
T 为被测端温度，0T 为参考端温度，热电偶特性分度表中只给出了0T 为0℃时热电偶的静态特性，但在实际中做到这一点很困难，于是产生了热电偶冷端补偿问题。
目前常用的冷端温度补偿法包括：0℃恒温法；冷端温度实时测量计算修正法； 补偿导线法； 自动补偿法。
3-4 采用Pt100的测温调理电路如图3-5所示，设Pt100的静态特性为：R t =R 0(1+At )，A =0.0039/℃，三运放构成的仪表放大电路输出送0～3V 的10位ADC ，恒流源电流I 0= 1mA ，如测温电路的测温范围为0～512℃，放大电路的放大倍数应为多少？可分辨的最小温度是多少度？解：V AT R I u R 19968.05120039.0100101300=⨯⨯⨯⨯==∆-024.1519968.03==∆=VVu u k R out ，放大倍数应为15倍。
可分辨的最小温度为C Ak R I u T T out ︒=-⨯⨯⨯⨯=-=-=∆-5.012150039.010010131212103100010max3-5 霍尔电流传感器有直测式和磁平衡式两种，为什么说后者的测量精度更高？ 解：霍尔直测式电流传感器按照安培环路定理，只要有电流I C 流过导线，导线周围会产生磁场，磁场的大小与流过的电流I C 成正比，由电流I C 产生的磁场可以通过软磁材料来聚磁产生磁通Φ=BS ，那么加有激励电流的霍尔片会产生霍尔电压U H 。
电气与电子测量技术_上海交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电气与电子测量技术_上海交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.用100欧姆量程、最小刻度为1欧姆的0.1级欧姆表测量电阻，指针指在75附近，则测量结果为75欧姆。
答案:错误2.一个用Pt100构成的数字温度计中的ADC的分辨力（1个LSB）为0.05摄氏度，则该测温仪的最大允许误差最可能是（）摄氏度。
答案:0.23.关于用Rogowski线圈测量交流电流，选项（）是错误的。
答案:二次侧开路会有危险的高电压4.国际单位制中定义的7个基本单位中关于电学的单位是（）。
答案:安培5.只要分度号相同，不同品牌的热电偶可以互换使用。
答案:正确6.Grubbs检验法检验测量列是否含有粗大误差时，对测量列的样本数没有限制。
答案:正确7.某电工仪表0.2级是指测量结果的相对误差不超过0.2%。
答案:错误8.测量用电磁式电压互感器的准确度等级是根据一、二次电流（）误差的大小来确定的。
答案:有效值9.GUM-2008不确定度评价方法适用于使用NTC作为测温传感器的温度测量仪表。
答案:错误10.测量不确定度是描述测量结果分散性的客观量化指标。
答案:错误11.二阶过阻尼测量系统的动态响应一定优于二阶欠阻尼测量系统。
答案:错误12.下图是某磁电系电流表的单位阶跃响应（横坐标单位秒），该仪表的阻尼比最有可能是（）。
【图片】答案:0.413.接上题，则该仪表运放一定不是（）。
答案:轨对轨输出运放14.下图是某集成仪表运放在电源电压为±7.5V时针对不同水平的共模输入所表现出来的特性，则该仪表运放的共模阻塞电压为（）。
【图片】答案:-3.5V和3.5V15.如果电磁式电压互感器一次电压过励磁，假设铁芯的剩磁为0，则励磁电流的波形最接近下图中的（）。
【图片】答案:尖顶波16.K型热电偶分度表如下。
已知参考端温度为 30℃时，K型热电偶输出4.508mV，热电偶热端温度最接近（）。
【图片】答案:140℃17.当一次电压U1过高导致电磁式电压互感器过励时，电磁式电压互感器T型等效电路中的（）。
电子测量第一章第一、二节
第1章 电子测量的基本概念
(5) 可以进行遥测。
如前所述， 电子测量依据的是电子的运动和电磁波的传播， 因此可以将现
场各待测量转换成易于传输的电信号， 用有线或无线的方式传送到测试控制台( 中心)， 从而实现遥测和遥控。 这使得对那些远距离的、 高速运动的或其他人们 难以接近的地方的信号进行测量成为可能。 (6) 易于实现测试智能化和测试自动化。
第1章 电子测量的基本概念
例如， 直流电压的准确度当前可达到10－6数量级， 音频电压为10－4数量 级， 射频电压仅为10－3数量级， 而品质因数Q值和电场强度的测量准确度只 有10－1数量级。 造成 这种现象的主要原因在于电磁现象本身的性质， 使得测量结果极易受到外部 环境的影响， 尤其在较高频率段， 待测装置和测量装置之间、 装置内部各元 器件之间的电磁耦合、 外界干扰及测量电路中的损耗等对测量结果的影响往 往不能忽略却又无法精确估计。
技 术 基 础
电 子 测 量
第1章 电子测量的基本概念
1.1 测量与电子测量
1.1.1 测量
测量是通过实验方法对客观事物取得定量信息即数量概念的过程。 人们通过对 客观事物的大量观察和测量形成定性和定量的认识， 归纳、 建立起各种定理和定 律， 而后又通过测量来验证这些认识、 定理和定律是否符合实际情况， 经过如此 反复实践， 逐步认识事物的客观规律， 并用以解释和改造世界。 因此可以说， 测 量是人类认识和改造世界的一种不可或缺的手段。 俄国科学家门捷列夫在论述测量 的意义时曾说过：“没有测量， 就没有科学”， “测量是认识自然界的主要工 具”。
电子测量测量方法与测量系统
（3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时 间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准， 可以使测量准确度达到10-13～10-14的数量级。
（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
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。
④电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、 频率特性、通频带(píndài)、噪声系数的测量。
⑤特性曲线的测量 包括幅频特性曲线、晶体管特性曲
第三页，共67页。
（2）按基本的测量对象分类，电子测量是对电信号 和电系统的测量：
系统特性参数为常见的无源量，包括集总与分布参数 系统的特性，例如，电阻、电感、电容、品质因 数、阻抗、导纳、介电常数、导磁率、驻波比、 反射系数、散射系数、衰减以及单位阶跃响应或 单位冲激（脉冲）响应与传递函数等。
RLC测试仪、阻抗分析仪、网络分析仪、频率(pínlǜ) 第二十页，共67页。
2.3.3 集中式与分布式的多路测量 (cèliáng)
第十六页，共67页。
2.2.5 系统(xìtǒng)的可测性与可控性
系统可观测——系统的属性(shǔxìng)（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。
系统是可控——系统（事物内部运动）能接收周 围环境的影响，变更系统的运动状态。
v1 v2
ve
x1 x2
已知信号
测试激励 （信号源）
第十九页，共67页。
3. 电子测量仪器的功能结构
电工与电子测量的基本方法
电工与电子测量的基本方法电工与电子测量的基本方法依据测量手段不同分类，可分为以下3种。
1．直接测量法所谓直接测量法是指通过测量可以直接由电子测量仪器上的指示（或显示）值读得被测量值的一种方法。
例如：采纳示波器测量彩色电视机的调谐、伴音等电路的信号波形；采纳通用电子计数器对频率进行测量等。
直接测量法的最大特点是测量手段简洁、直观、快速、便利，是一种应用非常广泛的较常用的电子测量基本方法。
2．间接测量法所谓间接测量法是指先对一个（或几个）与被测量有已知函数关系的物理量进行直接的测量，然后再利用该函数关系的计算公式计算或表格的查找，来求出被测量的要求值。
例如：假如需要对低频功率放大器负载电阻顺RL上消耗的功率进行测量，可首先用直接测量法测出RL的电阻值及加在其两端的电压值UL，然后代入以下公式，即可求得所需要的功耗值RL=UL/RL式中PL-放大器负载电阻器RL上消耗的功率；UL-测得负载电阻器RL两端的电压。
间接测量方法测量手段简单、不直观、测量时间长，通常是在缺少直接测量仪器、直接测量不便利、直接测量误差较大等状况下才采纳。
3．组合测量法所谓组合测量法是指利用直接测量法与间接测量法测得的数据，通过解一组联立方程来获得被测量值。
这种测量方法虽然测量手段简单、测量时间也长，但却可以获得较精确的数据，故在特别场合及科学试验中应用较多。
加之，对联立方程的求解等运算，可以采纳电子计算机来进行，故组合测量法在一些要求测量精度高的场合应用也非常广泛。
电工与电子测量的基本方法依据测量精确度要求不同分类，可分为以下两种。
1．工程测量工程测量是指对测量精确度要求不是非常严格的一般性测量方法。
这种测量通常是在选用的电子仪器精度等级满意实际测量要求的状况下，一次测量即可得到结果。
2．精密测量精密测量是指在计量室、讨论试验室、精密校准等需要进行深化讨论的测量。
测量的结果是要严格依据误差理论的要求进行数据处理。
电工与电子测量的基本方法依据测量的性质不同分类，可分为以下5种。
资料：电气与电子测量技术作业答案(全)
1.现代数字化测量系统的基本构成环节有传感器、（ A ）、数据采集系统、CPU和显示。
A. 调理电路B. ADCC. 测量软件D. 存储器2.表征测量系统静态特性的主要指标有线性度、（ B ）、回程误差、迟滞误差等。
A. 时间常数B.灵敏度C. 响应时间D. 精度3.一阶测量系统的动态特性主要由（ A ）决定。
A. 时间常数B.灵敏度C.非线性度D. 分辨率4.当输入信号角频率ω=1/τ时，一阶测量系统的幅值下降（ A ）dB，此时的输入频率称为转折频率。
A. 3B.7dBC. 10dBD. 20dB5.根据误差的性质和特点不同，可以将测量误差分为系统误差、（ A ）和粗大误差A. 随机误差B. 基本误差C.容许误差D.引用误差6.电工仪表的准确度等级是根据仪表的（ D ）来定义的。
A. 随机误差B. 基本误差C.容许误差D.引用误差7.随机误差的统计学特性有单峰性、有界性、对称性和（B ）。
A. 随机性B.抵偿性C. 偶然性D. 任意性8.Pt100是标准的金属热电阻温度传感器, 其输入量和输出量分别是( A).A.温度和电阻B. 温度和电压C. 电压和电阻D. 电压和电压9.Pt100的静态特性在国家标准中是以( A)的形式来描述的.A.分度表B.数学函数式C.曲线D. 线性度10.NTC热敏电阻输入输出特性由于存在较大的( A),适合用作过热保护传感器而非测量用传感器.A.非线性度B.灵敏度C.迟滞特性D. 测温范围11.热电偶的静态特性在国家标准中是以( A )的形式来描述的.A.分度表B.数学函数式C.曲线D. 线性度12.热电偶测温冷端补偿的理论基础是（A）。
A.均质导体定律B.中间导体定律C.中间温度定律D. 标准电极定律13.热电偶输出热电势近视与( A)成正比.A.热端与冷端的温度差B.热端温度C.冷端温度D. 环境温度14.霍尔电流传感器可以测量的电流类型有（A）电流。
A.直流、交流和脉冲B. 只有直流C. 只有交流D. 只有脉冲15.磁补式霍尔电流传感器测量电流时，磁路中的磁通量（A）。
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零位(失调)
定义：又称“零点”，当输入量为零 x=0时，测量 系统的输出量不为零的 数值
描述：零位值为 y S0
Y=s0+ s1 x
y
y=sx
零位值一般应设法从测量结果中消除。 0
x
例如：可以通过测量系统的调零机构 或者由软件扣除。
15
ΔLm
x
（1）最小二乘法拟合直线
y
Δ
ΔLj
x
特点：拟合精度较高，计算较复杂。
特点： 简单、方便，偏差大。
回程误差
定义：
亦称“滞后（量）”、“回程误差”或“滞 环” ，表征测量系统在全量程范围内，输入量 由小到大（正行程相对误差
H
H m yF .S .
测量系统的基本特性
1
测量系统的基本知识
测量系统一般定义 众多环节组成的对被测物理量进行检测、调理、变换、显
示或记录的完整系统。
广义测量系统 指单台的测量仪器，和由多台仪器及设备等组成的完整 测试系统，也可指组成测量系统中的某一环节或单元。
2
测量系统的基本知识
测量系统三要素： 输入、输出、基本特性
测量系统的基本特性 系统的输入与输出之间的关系H（t）。
3
测量系统的基本知识
例：输电线路运行状态监测系统
4
测量系统的基本知识
张力传感器技术指标
技术参数 测量范围 输出电压 精确度 重复性 零点输出 零点温漂 绝缘电阻 供桥电压 工作温度 允许过载
备注
单位
技术指标
t
0-5
mV/V %F.S
2.0 ±0.05
由测量系统输入、输出的关系来表征，是测量系统 所呈现出的外部特性；
由测量系统内部参数也即系统本身的固有属性所决 定。
6
测量系统的静态特性
7
测量系统的静态数学模型
静态特性定义
测量系统的输入不随时间变化的 测量系统输入与输出之间呈现的关 系。
又称“刻度特性”、“标 准曲线”或“校准曲线”
数学模型
S y v x x
u v
y u
S1S2 S3
v
u
S1
S2
S3
x
y
14
线性度
➢ 测量系统的输出——输入关系一般应当具有直线特性； 定义：又称“非线性误差”，说明输出量与输入量的实
际关系曲线偏离其拟合直线的程度。
y
描述:
Lmax 输出值与拟合直线的最大偏差值 yF.S. 满量程输出值
注意：选定的拟合直线不同，计算 所得的线性度数值也就不同
输入 y = f(x)
摩 间 松 迟 蠕 变老 擦 隙 动 滞 变 形化
内部误差因素
9
静态特性的获得
在规定的标准工作条件下
高精度输入量发生器 一系列数值已知的、准确的、不随时间 变化的输入量
规定温度范围、大气压 力、湿度等
Xi
测量系统
Yi
根据Xi与Yi的关系
数表 绘制曲线 数学表达式
高精度测量仪器
21
分辨力
对模拟式测量系统，其分辨力一般为最小分度值的1/2～ 1/5。
对具有数字显示器的测量系统，其分辨力是当最小有效 数字增加一个字时相应示值的改变量，也即相当于一个 分度值。
对于A/D转换器，分辨力是A/D变化一个字的输入量的 变化量。N位A/D 分辨力为1/2n 。
对于一般测量仪表的要求是：灵敏度应该大而分辨力应 该小。
测量范围定义：测量系统所能测量到的最小被测量（输入 量）与最大被测量（输入量）之间的范围。
量程定义：又称“满度值”，表征测量系统能够承受最 大输入量的能力。数值上等于测量系统测量范围的上 限值与下限值之差的模：
R | xmax xmin |
【例】温度测量系统能测－60～+1200C温度。测量范围？量程？
静态特性
10
测量系统的静态特性指标
➢ 灵敏度 ➢ 线性度 ➢ 回程误差 ➢ 重复性
➢ 分辨力 ➢ 量程 ➢ 精度 ➢ 零位 ➢ 漂移 ➢环境条件
11
灵敏度
定义：描述测量系统输出量对输入量变化反应的能力。
描述:
S
输出量的变化量y 输入量的变化量x
dy dx
f (x)
灵敏度表征了单位输入量的变化所引起测量系统输出 量的变化程度。
100%
Hm：正反行程输出值的最 大偏差。
18
重复性
定义：表征测量系统输入量按同一方向作全量程连续多次变 动时，静态特性不一致的程度。
描述：
R
R YF S
100%
R：同一输出量对应多次循环的同 向行程输出量绝对误差。
注意：重复性是检测系统最基本的技术指标，是其他各项指标的前提和保证
19
测量范围、量程
22
例题
用铜-康铜热电偶与数字电压表组成测温系统：
己知： (l)当温升△T＝50 ℃，热偶输出热电势 △ε＝2.035mV； (2)数字电压表最低位为10μV。
试问该测温系统灵敏度？能否达到0.1℃ 的分 辨力？
23
精度
定义： 测量系统的准确程度。 测量结果与被测量的真值相符合的程度。
定量描述： • 用容许误差等表征 • 用准确度等级来表征； • 用不确定度来表征；
%F.S
±0.03
%F.S
<±1
%F.S/℃
≤0.005
MΩ
≥5000
VDC
10
℃
-20-＋70
%F.S
150
可设计成12V或24V供电，0~5V或4~20mA信号输 出
5
测量系统基本特性
静态特性 输入信号x(t)不随时间变化的X-Y之间的关系 动态特性 输入信号x(t) 随时间变化的X-Y之间的关系
20
分辨力
定义： 又称“灵敏度阈”，表征测量系统有效辨别输入量最 小变化量的能力。
描述： 1、分辨力 --- 是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，1mv，… 2、分辨率 --- 是相对数值：能检测的最小被测量的变 换量相对于 满量程的百分 数，如： 0.1%, 0.02% 3、阀值 --- 在系统输入零点附近的分辨力。
理想测量系统:线性关系
y=Sx
Y=s0 + s1 x
y
y=sx
实际的测量系统：非线性关系
y=S0+S1x+S2x2+…
式中：S0，S1，S2，…，Sn——常量； 0
x
y——输出量；
x——输入量。
8
测量系统的静态特性
非线性原因：
外界干扰
温 湿 压 冲 振 电磁 度 度 力 击 动 场场
输入 x
测量系统
S Δy tan 常数
Δx
S Δy dy Δx dx
12
灵敏度
【例】间隙式平板电容距离传感器
C S
d
灵敏度？
注意：若输入输出量纲相同，常称“放大倍数”。
其他形式： S y
x x
或
S y y x
13
多级测量系统的灵敏度
若测量系统是由灵敏度分别为S1，S2，S3等多个相互独
立的环节组成时，测量系统的总灵敏度S为