第2章常用电子测量仪器

电子测量技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握电子测量技术的基本原理，包括电压、电流、电阻等基本物理量的测量方法。

2. 理解并掌握常用电子测量仪器的功能、使用方法及注意事项，如万用表、示波器等。

3. 学习电子测量系统误差分析及数据处理方法，提高数据分析和处理能力。

技能目标：1. 能够正确使用电子测量仪器进行基本物理量的测量，并熟练进行仪器的操作与维护。

2. 学会分析电子测量过程中的误差来源，并能采取相应措施进行修正。

3. 培养学生运用电子测量技术解决实际问题的能力，提高动手操作和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子测量技术学科的兴趣，激发学习热情，形成积极探索的学习态度。

2. 增强学生的安全意识，遵守实验操作规程，养成良好的实验操作习惯。

3. 培养学生的创新精神和实践能力，提高学生对测量结果的客观认识和评价。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，注重理论联系实际，强调学生的动手操作能力和实际问题解决能力的培养。

学生特点：学生已具备一定的电子基础知识，具有较强的求知欲和动手能力，但对电子测量技术的了解有限。

教学要求：结合学生特点，通过理论讲解、实践操作和案例分析等多种教学方式，使学生掌握电子测量技术的基本知识和技能，培养其解决实际问题的能力。

在教学过程中，注重目标的分解和落实，确保学生达到预定的学习成果。

二、教学内容1. 电子测量技术原理：- 电压、电流、电阻等基本物理量的测量方法- 电子测量系统的基本构成及工作原理2. 常用电子测量仪器及其使用：- 万用表的结构、功能、操作方法及维护- 示波器的原理、应用及使用注意事项- 其他测量仪器的了解与简单应用3. 电子测量误差分析及数据处理：- 测量误差的分类、来源及消除方法- 数据处理方法，如平均值、标准差等计算- 提高测量精度的措施4. 实践操作与案例分析：- 设计简单电子测量电路，进行实际操作- 分析实际测量过程中可能出现的误差，并采取措施进行修正- 案例分析，学习解决实际问题的方法教学内容安排和进度：第一周：电子测量技术原理学习第二周：常用电子测量仪器及其使用方法学习第三周：电子测量误差分析及数据处理方法学习第四周：实践操作与案例分析教材章节关联：《电子测量技术》第一章：电子测量技术概述《电子测量技术》第二章：常用电子测量仪器《电子测量技术》第三章：测量误差及数据处理《电子测量技术》第四章：实践操作与案例分析教学内容的选择和组织确保科学性和系统性，旨在帮助学生将理论与实践相结合，提高其电子测量技术在实际应用中的能力。

电子测量技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子测量技术的基本概念，掌握各种电子测量仪器的使用方法。

2. 学生能掌握电子测量过程中的误差分析及处理方法，了解电子测量数据的处理技巧。

3. 学生能了解电子测量技术在工程实践中的应用，掌握相关测量标准及规范。

技能目标：1. 学生具备正确使用电子测量仪器进行数据测量的能力。

2. 学生能够根据测量数据进行分析、处理，并解决实际测量问题。

3. 学生能够运用电子测量技术解决简单的工程问题，具备一定的实际操作能力。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习电子测量技术，培养严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。

2. 学生在学习过程中，培养团队协作精神，学会与他人共同探讨、解决问题。

3. 学生能够关注电子测量技术的发展动态，认识到其在现代科技领域的重要地位，激发对相关领域的学习兴趣。

本课程针对高中年级学生，结合电子测量技术的学科特点，注重理论联系实际，提高学生的动手操作能力。

课程设计遵循由浅入深、循序渐进的原则，使学生在掌握基本知识的同时，能够将所学技能应用于实际测量中，培养学生的创新意识和实践能力。

通过本课程的学习，为学生进一步学习电子技术及相关领域知识打下坚实基础。

二、教学内容1. 电子测量技术概述：介绍电子测量的基本概念、分类及发展历程，使学生了解电子测量技术在现代科技中的地位与作用。

教材章节：第一章 电子测量技术概述2. 电子测量仪器及其使用方法：讲解各类电子测量仪器的原理、性能参数及操作方法，重点掌握万用表、示波器等常用仪器的使用。

教材章节：第二章 电子测量仪器及其使用方法3. 测量误差分析与数据处理：分析电子测量过程中可能出现的误差类型，探讨减小误差的方法，学习测量数据的处理技巧。

教材章节：第三章 测量误差分析与数据处理4. 电子测量技术在工程实践中的应用：介绍电子测量技术在各个领域的应用案例，使学生了解实际工程中的测量需求及解决方法。

第二章误差与测量不确定度2.10用图2.22中（a ）、（b ）两种电路测电阻R x ，若电压表的内阻为R V ，电流表的内阻为R I ，求测量值受电表影响产生的绝对误差和相对误差，并讨论所得结果。

图2.22 题2.10图 解：(a)vX v x v x x R R R R I IR R IV R +===)//('∆ R=VX Xx x R R RR R +-=-2'R r =％10011100100⨯+-=⨯+-=⨯∆XV VX X XR R R R R R R在R v 一定时被测电阻R X 越小，其相对误差越小,故当R X 相对R v 很小时,选此方法测量。

(b)I x I x xR R I R R I IV R+=+⨯==)(' I x xR R RR =-=∆'R r 0100100⨯=⨯∆=XI XR R R R在R I 一定时，被测电阻R X 越大.其相对误差越小,故当R X 相对RI 很大时,选此方法测量。

2.11 用一内阻为R i 的万用表测量下图所示电路A 、B 两点间电压，设E ＝12V ，R1＝5k Ω ，R2＝20k Ω，求：（1）如E 、R1、R2都是标准的，不接万用表时A 、B 两点间的电压实际值U A 为多大? （2）如果万用表内阻R I ＝20k Ω，则电压U A 的示值相对误差和实际相对误差各为多大？ （3）如果万用表内阻R I ＝lM Ω，则电压U A 的示值相对误差和实际相对误差各为多大？解：（1）A 、B 两点间的电压实际值V 6.9k 20k20k 512E221=+=+=R R R UA（a ）（b ）R 1 5K Ω（2）U A 测量值为：k 20//k 20k20//k 20k 512////E 221+=+=I I AR R R R R UV 0.8k 10k10k 512=+=所以U A 的示值相对误差%200.86.90.8-=-=∆=Ux U xγU A 的实际相对误差为%176.96.90.8-=-=∆=UAU Aγ（3）U A 测量值为：M 1//k 20M1//k 20k 512////E 221+=+=I IAR R R R R UV 56.9k 6.19k6.19k 512=+=所以U A 的示值相对误差%42.056.96.956.9-≈-=∆=Ux U x γ U A 的实际相对误差为%42.06.96.956.9-≈-=∆=UAU Aγ由此可见，当电压表内阻越大，测量结果越准确。

电子测量技术（张永瑞版）第二章课后习题答案习题二2.1 解释下列名词术语的含义：真值、实际值、标称值、示值、测量误差、修正值。

答：真值：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。

指定值：由国家设立尽可能维持不变的实物标准(或基准)，以法令的形式指定其所体现的量值作为计量单位的指定值。

实际值：实际测量时，在每一级的比较中，都以上一级标准所体现的值当作准确无误的值，通常称为实际值，也叫作相对真值。

标称值：测量器具上标定的数值。

示值：测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值。

测量误差：测量仪器仪表的测得值与被测量真值之间的差异。

修正值：与绝对误差绝对值相等但符号相反的值。

2.2 什么是等精度测量？什么是不等精度测量？答：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行的多次测量过程称作等精度测量。

如果在同一被测量的多次重复测量中，不是所有测量条件都维持不变，这样的测量称为非等精度测量或不等精度测量。

2.3 按照表示方法的不同，测量误差分成哪几类？答：1、绝对误差：定义为：Δx＝x－A0 2、相对误差?x?100% A?x（2）示值相对误差： rx＝?100%x（1）实际相对误差： rA＝（3）满度相对误差： rm＝?xm?100% xm（4）分贝误差： Gx＝20 lgAu（d B） 2.4 说明系统误差、随机误差和粗差的主要特点。

答：系统误差的主要特点是：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的办法不能改变或消除系差，而当条件改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。

随机误差的特点是：① 有界性；② 对称性；③ 抵偿性。

粗差的主要特点是：测得值明显地偏离实际。

2.5 有两个电容器，其中C1＝2000±40 pF，C2＝470 pF±5%，问哪个电容器的误差大些？为什么？解：r1＝?40?100%＝?2% 因为r1＜r2 ，所以C2的误差大些。

一、复习1、电子测量的特点二、新授1、绝对误差〔1〕定义：被测量的测量值X与其真值Ao之差，称为绝对误差。

用Δ x表示ΔX=X－Ao用C表示C＝－ΔX＝A－XA＝X+C2、相对误差定义：绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差γAo＝ΔX/Ao×100%〔1〕实际相对误差〔用实际值代替真值〕γA＝ΔX/A×100%〔2〕示值相对误差〔用示值代替实际值〕γx＝ΔX/X×100%〔3〕引用误差γm=ΔX/Am×100%〔4〕最大引用误差γmm＝ΔXm/Am×100%〔5〕仪表的准确度±K%＝ΔXmax/Am×100%〔6〕测量结果的准确度〔相对误差〕γ＝±K%×Am/X准确度等级有0.10.20.5 1.0 1.5 2.5 5.0共七级3、例题分析例1：两个电压的测量值分别是103V、12V，实际值分别是100V、10V试分别求出测量的绝对误差和相对误差。

解：ΔU1＝U1X－U1＝103V－100V＝3VΔU2＝U2X－U1＝12V－10V＝2V〔｜ΔU1｜>｜ΔU2｜说明U1的测量结果偏离实际值的程度大〕γU1＝ΔU1/U1×100%＝3%γU2＝ΔU2/U2×100%＝20%〔｜γU1｜<｜γU2｜说明U2的测量结果准确度低于U1〕例2：某被测电压为8V，用1.5级10V量程的电压表测量，可能产生的最大相对误差为多少？解：〔略〕四、小结在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：习题1－75、6课时一、复习1、什么是绝对误差、相对误差2、什么是引用误差、仪表的准确度二、新授1、测量误差的来源〔1〕仪器误差〔3〕影响误差〔4〕人身误差2、测量误差的分类〔1〕系统误差在确定的测试条件下，误差的数值保持恒定或在条件改变时按一定规律变化的误差。

〔2〕随机误差〔偶然误差〕在相同条件下屡次测量同一值时，每次测量结果出现无规律的随机变化的误差。

课后习题
目前本课程教材选用北京理工大学出版社出版的《电子测量技术与仪器》主编王川2010年7月第一版，教学过程中在教材里选择合适的习题作为课后习题，参考答案如下：
第一章
1-1见教材P4
1-2见教材P5
1-3 Δx1=1v,Δx2 =1v ,γA1=10% , γA2=1%
1-4 (1)Δx=0.03v ,c=-0.03v
(2) γA=0.86%
(3)1.0级
第二章
2-1见教材P13-14
2-3见教材P23
2-4见教材P26
第三章
3-2
正弦波三角波方波
有效值表 1.77V 1.44V 2.5V
均值表 1.77V 1.39V 2.76V
峰值表 1.77V 1.77V 1.77V
3-3选均值表较为合适，均值表的波形误差相对较小
3-6见教材P57-59
3-10（1）甲为4位乙为4位半
（2）当乙的基本量程为2V时，乙具有超量程能力，甲没有超量程能力
（3）0.01mV
第四章
4-1见教材P98-99
4-4（1）先让所用通道的垂直耦合接地，确定电压为零的位置，然后换到直流耦合，测量高低电平的电压大小。

（2）分别读取方波波形上升沿10%—90%的时间长度与下降沿90%—10%的时间长度，即为前沿时间和后沿时间。

4-11见教材P117
第五章
5-2见教材P134
5-9见教材P146
第六章
6-2见教材P168-169
6-3见教材P165-166
6-5测频量化误差分别为±0.00001%，±0.0001%，±0.001%。