第1课《电子测量》

太湖职教中心理论课程教师教案本（08—09学年第一学期）专业名称电子技术课程名称电子测量授课教师马储林学校太湖职教中心课题序号第1课授课班级电子授课课时2授课形式新授授课章节名称第一课电子测量基本知识使用教具无教学目的1、了解电子测量的基本概念2、掌握电子测量的定义、分类、内容和方式教学重点电子测量的基本概念教学难点电子测量的内涵意义更新、补充、删节内容五课外作业补充3题教学后记内容简单，比较容易理解授课主要内容或板书设计第一课电子测量基本知识一、电子测量定义：㈠、电子测量的主要内容㈡、电子测量的特点。二、电子测量仪器㈠、电子测量仪器的分类1、专用仪器2、通用仪器⑴按功能分类⑵按被测量的性质分类⑶按显示方式分作业：1、什么时测量？什么是电子测量？2、按具体测量对象来区分，电子测量包括那些内容？3、按不同的分类方式，电子测量的基本方式有那些？课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤第一课电子测量基本知识一、电子测量测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。电子测量是测量学的一个重要分支。从广义上，凡是利用电子技术进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上来说，电子测量是指在电子学中测量有关电的量值。㈠、电子测量的主要内容1、电能的测量，如电压、电流、电功率等。2、元件电路参数的测量，如电阻、电感、电容等。3、电信号特征的测量，如信号的波形、频率、周期、时间、相位差等。4、电路参数的测量，如衰减、增益等。5、特性曲线的测量，如频率特性、器件特性等。㈡、电子测量的特点。（1）测量频率范围极宽；10－6～1012HZ（2）电子测量仪器的量程很广；（量程是测量范围的上限值和下限值之差）（3）电子测量准确度高；（铷原子频标和铯原子秒）（4）测量速度快；（5）易于实现遥测和长期不间断的测量；（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器的微机化。二、电子测量仪器㈠、电子测量仪器的分类1、专用仪器：是指为某一个或几个专门目的而设计的电子测量仪器，如电视彩色信号发生器。2、通用仪器：是指为测量某一个或几个电参数而设计的电子测量仪器，它们能用于多种电子测量。⑴按功能分类①信号发生器②信号分析仪器③频率、时间和相位测量仪器④网络特性测量仪器⑤电子元器件测试仪器⑥电波特性测试仪器⑦辅助仪器⑵按被测量的性质分类①、时域测量：测量与时间有函数关系的量。②、频域测量：测量与频率有函数关系的量。③、数字域测量：对数字逻辑量进行测量。④、随机测量：主要是指对各种噪声、干扰信号等随机量的测量。⑶按显示方式分①、模拟式电子测量仪器：主要是用指针方式直接将测量结果在标度尺上指示出来，如各种模拟式万用表和电子电压表等。②、数字式电子测量仪器：将被测的连续变化的模拟量转换成数字量之后，以数字方式显示测量结果，以达到直观、准确、快速的效果，如各种数字电压表、数字频率计等。作业：1、什么是测量？什么是电子测量？2、按具体测量对象来区分，电子测量包括那些内容？3、按不同的分类方式，电子测量的基本方式有那些？课题序号2授课班级电子授课课时2授课形式新授授课章节名称第2课测量误差的基本概念使用教具无教学目的1、了解测量中的几个基本术语：真值、约定真值、测量误差。2、掌握测量误差的几种基本表示方法及涵义。3、学会计算几种实际测量中的误差值。4、了解测量误差的来源和分类。教学重点1、测量误差的几种表示方法。2、正确计算测量过程的误差。3、测量误差的分类方法。教学难点1、真值、约定真值之间的关系。2、理解绝对误差和相对误差的区别。3、正确理解系统误差、随机误差和疏失误差的涵义更新、补充、删节内容课外作业P18页：4、6、7、8教学后记授课主要内容或板书设计第2课测量误差的基本概念一、几个术语1、真值：被测量本身所具有的真实大小。2、约定真值：指足够接近一个量的真值的量，从使用它的目的来考虑，它与真值的差可以忽略不计。3、测量误差。测量结果与真值的差别。二、测量误差的基本表示方法1、绝对误差⑴、定义：被测量的测量值X与其真值A0之差,称为绝对误差,用ΔX表示。ΔX=X-A0由于在实际测量中真值是无法确定的，所以用约定真值A来表示,则绝对误差Δx可用下式表示：ΔX＝X–A⑵、修正值。与绝对误差的大小相等，但符号相反的量值。2、相对误差。绝对误差Δx与真值A0之比。3、实际相对误差。用约定真值代替真值，用γA表示为4、示值相对误差。在误差较小的情况下可以用测量值X代替A,用γx表示为5、引用相对误差绝对误差与仪器的满刻度值之比，用γm表示。6、最大引用相对误差在仪器的量程范围内出现的最大绝对误差与仪器的满刻度值之比，用γmm表示。7、测量的相对误差应满足条件：三、测量误差的来源和分类㈠测量误差的来源㈡测量误差的分类1、系统误差。2、随机误差。3、粗大误差。四、测量结果的表征精密度表示随机误差的影响。准确度表示系统误差的大小。精确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响。五、课堂小结P18页：4、6、7、8％Δ＝γ100AxA％Δ＝γ100xxx％Δ＝γ100mxxmxsxxxmx%Δ＝γ％Δ＝γ100maxmmmxx课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤第2课测量误差的基本概念一、几个术语1、真值。被测量本身所具有的真实大小。在不同的时间、空间真值往往是不同的，但在一定的时空条件下，真值是客观存在的，但又是难以准确测量出来的。2、约定真值。指足够接近一个量的真值的量，从使用它的目的来考虑，它与真值的差可以忽略不计。经常用理论值作为约定真值，简称真值。3、测量误差。测量结果与真值的差别。二、测量误差的基本表示方法1、绝对误差⑴、定义：被测量的测量值X与其真值A0之差,称为绝对误差,用ΔX表示。ΔX=X-A0ΔX是一个具有大小、符号和单位的值，反应的是测量结果与真值的偏差程度，但不能反应测量的准确程度。由于在实际测量中真值是无法确定的，所以用约定真值A来表示,则绝对误差Δx可用下式表示：ΔX＝X–A⑵、修正值。与绝对误差的大小相等，但符号相反的量值。2、相对误差。绝对误差Δx与真值A0之比。相对误差是两个具有相同量纲的量的比值，只有大小和符号，它反应了测量的准确度。3、实际相对误差。用约定真值代替真值，用γA表示为4、示值相对误差。在误差较小的情况下可以用测量值X代替A,用γx表示为5、引用相对误差绝对误差与仪器的满刻度值之比，用γm表示。6、最大引用相对误差在仪器的量程范围内出现的最大绝对误差与仪器的满刻度值之比，用γmm表示。％Δ＝γ100AxA％Δ＝γ100xxx％Δ＝γ100maxmmmxx％Δ＝γ100mxxm课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤7、测量的相对误差应满足条件：例1：已知某被测电压为8V，用1.5级10V量程的电压表测量，若只做一次测量就把该量值作为测量结果，可能产生的最大绝对误差是多少？实际测量的相对误差是多少？解：1.5级的仪表的最大引用相对误差不超过±1.5%该仪表可能出现的最大绝对误差为Δx=±1.5%×10＝±0.15V实际的相对误差用满足：γx≤1.875%答：可能产生的最大误差是±0.15V，实际测量的相对误差是小于等于1.875%。三、测量误差的来源和分类㈠测量误差的来源1、仪器误差：由于测量仪器及其附件的设计、制造、检定等不完善，以及仪器使用过程中老化、磨损、疲劳等因素而使仪器带有的误差。2、影响误差：由于各种环境因素（温度、湿度、振动、电源电压、电磁场等）与测量要求的条件不一致而引起的误差。3、理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方法不合理而造成的误差。4、人身误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。5、测量对象变化误差：测量过程中由于测量对象变化而使得测量值不准确，如引起动态误差等。㈡测量误差的分类根据测量误差的性质，测量误差可分为随机误差、系统误差、粗大误差三类。xsxxxmx%Δ＝γ%5.1100max％Δ＝γmmmxx%875.18%5.110%＝Δγxsxxxmx课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤1、随机误差⑴定义:在同一测量条件下（指在测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同的条件下），多次重复测量同一量值时（等精度测量），每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差或偶然误差，简称随差。⑵随机误差主要由对测量值影响微小但却互不相关的大量因素共同造成。这些因素主要是噪声干扰、电磁场微变、零件的摩擦和配合间隙、热起伏、空气扰动、大地微震、测量人员感官的无规律变化等。2.系统误差⑴定义：在同一测量条件下，多次测量重复同一量时，测量误差的绝对值和符号都保持不变，或在测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。例如仪器的刻度误差和零位误差，或值随温度变化的误差。⑵产生的主要原因是仪器的制造、安装或使用方法不正确，环境因素（温度、湿度、电源等）影响，测量原理中使用近似计算公式，测量人员不良的读数习惯等。⑶系统误差表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度。系差越小，测量就越准确。⑷系统误差的定量定义是：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。即3.粗大误差：粗大误差是一种显然与实际值不符的误差。产生粗差的原因有：⑴测量操作疏忽和失误如测错、读错、记错以及实验条件未达到预定的要求而匆忙实验等。⑵测量方法不当或错误如用普通万用表电压档直接测高内阻电源的开路电压⑶测量环境条件的突然变化如电源电压突然增高或降低，雷电干扰、机械冲击等引起测量仪器示值的剧烈变化等。结论：含有粗差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。四、测量结果的表征准确度表示系统误差的大小。系统误差越小，则准确度越高，即测量值与实际值符合的程度越高。精密度表示随机误差的影响。精密度越高，表示随机误差越小。随机因素使测量值呈现分散而不确定，但总是分布在平均值附近。精确度用来反映系统误差和随机误差的综合影响。精确度越高，表示正确度和精密度都高，意味着系统误差和随机误差都小。课堂教学安排教学过程主要教学内容及步骤五、课堂小结：1、几个术语：真值、约定真值、测量误差。2、测量误差的基本表示方法：绝对误差和相对误差。3、测量误差的来源：仪器误差、影响误差、理论和方法误差、人身误差、测量对象的变化误差。4、测量误差的分类：系统误差、随机误差和疏失误差。六、作业：P18页：4、6、7、8课题序号第3课授课班级电子授课课时2授课形式新授授课章节名称第三课测量结果的数据处理使用教具无教学目的1、理解并掌握有效数字的涵义及修正方法。2、掌握有效数字的运算规则。3、掌握测量结果的处理步骤。教学重点1、通过例子理解有效数字的涵义和处理方法。2、正确运用有效数字的运算规则。3、测量结果的简单处理。教学难点1、有效数字位数的正确判断和处理办法。2、按正确步骤处理测量结果（通过例题加以说明）更新、补充、删节内容无课外作业P13页1.91.101.111.12教学后记授课主要内容或板书设计第三课测量结果的数据处理一、有效数字及数字的舍入规则1.有效数字⑴、定义：误差不大于末位单位数字一半的数，从它左边第一个非零数字起，直到右面最后一位数为止的全部数字，称之为有效数字。⑵、有效数字处理时的注意点：①“0”的意义。前面的0不算有效数字，末位的“0”较为重要。例如：0.03表示有一位有效数（0.025~0.035），而0.030表示2为有效数字（0.0295~0.0305）②有单位的数字需注意记录的方法。例如：1000mV可以写成1.000V，而不能缩写成1V。③有效数字位数与测量误差的关系。在写带有绝对误差的数字时，有效数字的末位应和绝对误差取齐。2.数字舍入规则由于测量数据和测量结果均是近似数，其位数各不相同。为了使测量结果的表示准确唯一，计算简便，在数据处理时，需对测量数据和所用常数进行修约处理。数据修约规则：（1）小于5舍去——末位不变。（2）大于5进1——在末位增1。