第2章 基本测量理论与测量数据处理.pptVIP

第2章 基本测量理论与测量数据处理 2.1 测量标准 2.1.1 标准的定义和分类 测量标准包括以下几种：  (1) 参考标准。 (2) 传递标准或工作标准。 (3) 人为标准。 (4) 内部标准。 (5) 工业标准。 (6) 标准参考部件。 2.1.2 基本的电子标准 国际单位制的SI基本单位如下：  （1） 米（m，长度）。 （2） 千克（kg，质量）。 （3） 秒（s，时间）。 （4） 安培（A，电流）。 （5） 开尔文（K，温度）。 （6） 摩尔（mol，物质的量）。 （7） 坎德拉（cd，光强度）。 以下是最常用的国际单位制的导出量：  频率，基本单位为赫兹（Hz）; 功率，基本单位为瓦特（W）; 电荷量，基本单位为库仑（C）; 电位，基本单位为伏特（V）; 电容，基本单位为法拉（F）; 电阻，基本单位为欧姆（Ω）; 电导，基本单位为西门子（S）; 磁通量，基本单位为韦伯（Wb）; 磁通量密度，基本单位为特斯拉（T）; 电感，基本单位为亨利（H）。 2.2 测量方法 2.2.1 直接测量 直接测量是一个直接的比较过程，所测到的量值就是它最终所需要得到的被测量的值。 2.2.2 间接测量 当测量对象不便于测量，而与它有着确定的函数关系的另一个量便于测量时，我们可对后者进行直接测量，并进行数学推演，得到原始测量对象的相应量值，这样的测量方法即为间接测量。例如要在不断开电路的情况下，测定图2.1中流过负载的电流，负载电阻RL已知，我们只要用电压表V测得RL两端的电压U，即可由公式I=U/ RL算出负载中的电流。 2.2.3 调零测量  调零测量法的原理是，将一个校对好的基准源与未知的被测量进行比较，并调节其中之一，使二量值的差为零，这样，从基准源的读数即可推算出被测量的值。以图2.2为例，U为标准电压源，R1和R2是标准分压电阻，A为电流表。测量时，通过调节R1和R2的比例，使电流表指示为零，这时  如图2.3所示采用间接测量法，流过电流表的电流为IA，则被测电压为Ux=IAR，测量结果的好坏和电流表的技术等级有着直接的联系。 2.3 测量误差 2.3.1 测量误差的概念与常用测量术语 经常要用到以下术语：  （1） 真值与示值。 （2） 测量误差。 （3） 等精度测量和非等精度测量。 （4） 测量准确度。 （5） 测量精密度。  （6） 测量不确定度。 （7） 测量正确度。 测量的准确度、精密度、正确度的含义可由图2.4 (a)、(b)、(c) 来表示。 2.3.2 误差的定义与表示方法 1. 绝对误差 设测量值为X，被测量真值为A0，则绝对误差ΔX可表示为  ΔX=X-A0 （2-1） A通常为高一等级标准器具的示值，也可以是多次测量的最佳估值。这时误差可表示为  ΔX=X-A （2-2）  如果测量误差是统计独立且不随时间变化的，则可以用高一等级标准检定出来，在实际测量时对测量结果加以修正。修正值一般用C表示：  C=-ΔX=A-X （2-3） 因而有  A=C+X （2-4) 2. 相对误差 相对误差有以下几种：  （1） 实际相对误差。它是用绝对误差ΔX与被测量的实际值A的百分比值来表示的，即 （2-5）  （2）标称相对误差。它是用绝对误差ΔX与仪器的测量值X的百分比值表示的，即 　　　　　　　　　　　　　　（2-6） （3）满度相对误差，也即引用误差。定义为绝对误差与测量仪器满度值的百分比：  　（2-7） 式中γm为满度相对误差，ΔX为绝对误差，Xm为仪器的满度值。 如果已知仪器的满度相对误差γm ，则可以方便地推算出该仪器最大的绝对误差，即  Δ Xm ≤γm×Xm 2.3.3 测量误差的来源 一般的测量过程都是条件受限的测量，必然存在不同程度的误差。测量误差的主要来源有以下几个方面：