《數(shù)據(jù)處理和基本元件測(cè)量測(cè)量誤差的基本知識(shí) 一PPT課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)據(jù)處理和基本元件測(cè)量測(cè)量誤差的基本知識(shí) 一PPT課件（12頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 三、誤差的種類及其來源 在實(shí)際測(cè)量中，無論用什么樣的測(cè)量方法、無論多么仔細(xì)，由于測(cè)量方法、儀器、環(huán)境和測(cè)量人員的水平等諸多因素的限制，使得測(cè)量的結(jié)果與被測(cè)量的真值之間總是存在著差別，這個(gè)差別就是測(cè)量誤差。根據(jù)誤差的性質(zhì)和來源可以分為三類：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏失誤差。 系統(tǒng)誤差：在測(cè)量過程中保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。其來源包括儀器誤差、使用誤差、環(huán)境誤差、個(gè)人誤差以及方法誤差等，其中最主要的是儀器誤差和方法誤差。儀器誤差主要有以下幾方面： 讀數(shù)誤差：儀器誤差取決于制造工藝技術(shù)。儀器儀表在出廠前或修理后經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表校正和校驗(yàn)后仍會(huì)有一定的誤差，這稱為校準(zhǔn)誤差；型號(hào)相同的儀器儀表使用統(tǒng)一

2、刻度的標(biāo)尺必然存在刻度誤差，在刻度分格之間的估計(jì)值與標(biāo)尺疏密細(xì)度有關(guān)，這就產(chǎn)生分辨率誤差，由于結(jié)構(gòu)工藝不完善出現(xiàn)測(cè)同一參數(shù)時(shí)的示值有差異；數(shù)字儀表會(huì)產(chǎn)生1字的量化誤差。 噪聲誤差：在儀器儀表內(nèi)部，由于元器件噪聲而引入的誤差。它使儀器儀表靈敏度的進(jìn)一步提高受到限制。 穩(wěn)定性誤差：由于元器件逐漸老化導(dǎo)致出現(xiàn)穩(wěn)定性誤差。 動(dòng)態(tài)誤差：在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，由于尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)便讀取數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)誤差。 方法誤差也稱理論誤差：主要由于實(shí)驗(yàn)者對(duì)被測(cè)對(duì)象所使用的測(cè)量方法或所計(jì)算公式不完全符合實(shí)際情況所造成的。第1頁/共12頁 隨機(jī)誤差（又稱偶然誤差）：在測(cè)量過程中誤差的大小和符號(hào)都不固定。由于一隨機(jī)誤差（又稱偶

3、然誤差）：在測(cè)量過程中誤差的大小和符號(hào)都不固定。由于一些偶發(fā)性因素所引起的誤差，所以通常這些誤差的變化規(guī)律很難發(fā)現(xiàn)。但在大量的重些偶發(fā)性因素所引起的誤差，所以通常這些誤差的變化規(guī)律很難發(fā)現(xiàn)。但在大量的重復(fù)測(cè)量中，可以發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差符合正態(tài)分布規(guī)律。偶發(fā)因素主要指溫度、電源、電壓，復(fù)測(cè)量中，可以發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差符合正態(tài)分布規(guī)律。偶發(fā)因素主要指溫度、電源、電壓，頻率等外界條件突然變化或波動(dòng)，操作者的感官靈敏度和情緒的變化等等。大量的試頻率等外界條件突然變化或波動(dòng)，操作者的感官靈敏度和情緒的變化等等。大量的試驗(yàn)證明，隨機(jī)誤差具有以下的顯著特點(diǎn)：誤差有正有負(fù)，有時(shí)也有零值；出現(xiàn)小誤差驗(yàn)證明，隨機(jī)誤差具有以下

4、的顯著特點(diǎn)：誤差有正有負(fù)，有時(shí)也有零值；出現(xiàn)小誤差次數(shù)比大誤差次數(shù)多，尤其是出現(xiàn)特大誤差的可能性極?。徽`差和負(fù)誤差絕對(duì)值相次數(shù)比大誤差次數(shù)多，尤其是出現(xiàn)特大誤差的可能性極小；正誤差和負(fù)誤差絕對(duì)值相同的可能性相等；測(cè)量次數(shù)越多誤差值的代數(shù)和越接近于零。同的可能性相等；測(cè)量次數(shù)越多誤差值的代數(shù)和越接近于零。 疏失誤差：疏失誤差是操作者的粗心大意造成的誤差。例如，把某些正確的測(cè)量疏失誤差：疏失誤差是操作者的粗心大意造成的誤差。例如，把某些正確的測(cè)量方法作不合理的簡(jiǎn)化、讀錯(cuò)或記錯(cuò)數(shù)據(jù)、儀表量程換算有誤等，這是在測(cè)量中是不應(yīng)方法作不合理的簡(jiǎn)化、讀錯(cuò)或記錯(cuò)數(shù)據(jù)、儀表量程換算有誤等，這是在測(cè)量中是不應(yīng)有的

5、誤差。有的誤差。 上述三種誤差與測(cè)量結(jié)果有著密切關(guān)系。系統(tǒng)誤差著重說明測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度；隨機(jī)上述三種誤差與測(cè)量結(jié)果有著密切關(guān)系。系統(tǒng)誤差著重說明測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度；隨機(jī)誤差是在良好的測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，存在各次測(cè)量數(shù)據(jù)間的微小的差別，誤差是在良好的測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，存在各次測(cè)量數(shù)據(jù)間的微小的差別，這種誤差說明測(cè)量結(jié)果的精密度，疏失誤差是由于測(cè)量人員的過失造成，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種誤差說明測(cè)量結(jié)果的精密度，疏失誤差是由于測(cè)量人員的過失造成，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)應(yīng)作廢或重做。數(shù)據(jù)應(yīng)作廢或重做。 四、誤差的處理四、誤差的處理 1減小系統(tǒng)誤差的途徑減小系統(tǒng)誤差的途徑第2頁/共12頁 (1) 注意儀

6、表量程的選擇：一般盡可能使儀表讀數(shù)達(dá)到滿刻度的2/3以上位置。為了客觀地反映測(cè)量誤差的大小，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)我們通常用實(shí)際相對(duì)誤差gA=Dx/A或示值相對(duì)誤差g x=Dx/x來表示測(cè)量數(shù)據(jù)誤差的程度。例如：有一準(zhǔn)確度為1.5級(jí)，滿刻度指示為1000mA的電流表，當(dāng)電流表的指示值分別為x1=900mA、x2=400mA和x3=60mA時(shí)，由于儀表引入的絕對(duì)誤差不隨測(cè)量值x的改變而變化，所以它們有相同的絕對(duì)誤差Dxm Dxm=1.5%1000=15mA 它們的示值相對(duì)誤差分別為： 由此可見，合理選擇儀表量程可以有效減小測(cè)量誤差。 （2）選擇比較完善的測(cè)試方法。 (3) 實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)盡可能符合儀器儀表

7、使用條件的要求。 (4) 多次測(cè)量取其算術(shù)平均值。 (5) 正負(fù)誤差抵消法：在不同實(shí)驗(yàn)條件下，進(jìn)行正反兩次或偶數(shù)次儀表位置變換的測(cè)量，然后取其測(cè)量結(jié)果的平均值，可以消除恒定外磁場(chǎng)對(duì)儀表的影響。例如，用某一儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可在一次讀數(shù)后將該儀表轉(zhuǎn)過180再次讀數(shù)，將兩次測(cè)量結(jié)果的平均值作為測(cè)量結(jié)果即可。第3頁/共12頁 2隨機(jī)誤差的處理 設(shè)x有n個(gè)測(cè)量值x1，x，xn，x可表示為 其中： 表示x的算術(shù)平均值 s 表示x的均方根誤差 實(shí)驗(yàn)中誤差是不可能完全消除的，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差是影響測(cè)量結(jié)果主要因素，但在電路和電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，由于所用儀器儀表的靈敏度通常比較低，所以隨機(jī)誤差比較小，一般可以不予考

8、慮，只考慮系統(tǒng)誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響即可。第4頁/共12頁 第二節(jié) 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理就是對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析、整理和歸納，去粗取精，去偽存真，得出正確的科學(xué)結(jié)論，并用一定的形式加以表達(dá)，或?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)繪制成曲線、歸納成經(jīng)驗(yàn)公式。 一、有效數(shù)字的處理 1、有效數(shù)字 有效數(shù)字是指從左邊第一個(gè)非0數(shù)字算起，直到右邊最后一位數(shù)字為止的所有各位數(shù)字。 例如，0.0123A，7.09V，567kHz，2.03mA等都是三位有效數(shù)字。 在確定有效數(shù)字位數(shù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）在第一位非0數(shù)字左邊的“0”不是有效數(shù)字，而在非0數(shù)字中間的“0”和右邊的“0”是有效數(shù)字。例如，0.0123A是三位

9、有效數(shù)字，9.006V和2.310mA是四位有效數(shù)字。 2）有效數(shù)字與測(cè)量誤差的關(guān)系：一般規(guī)定誤差不超過有效數(shù)字未位數(shù)字的一半。因此，有效數(shù)字未位的0不能隨意刪除。例如，2.40mA表明誤差不超過+-0.005mA。 3）若用“10”的方冪來表示數(shù)據(jù)，則“10”的方冪前面的數(shù)字都是有效數(shù)字，如10.70103Hz，它的有效數(shù)字是4位。 4）有效數(shù)字不能因選用的單位的變化而改變，如9.06V改為mV單位變?yōu)?060mV，有效數(shù)字變?yōu)?位，因此當(dāng)單位改變后應(yīng)寫為9.06103mV，這時(shí)它的有效數(shù)字仍為3位。第5頁/共12頁 2、有效數(shù)字的舍入規(guī)則 為了保證各數(shù)據(jù)有相同的有效數(shù)字位數(shù)，表示測(cè)量結(jié)果時(shí)

10、對(duì)多余的位數(shù)需要舍入。傳統(tǒng)的“四舍五入”法對(duì)數(shù)字“5”只入不舍，經(jīng)過舍入處理后所得的數(shù)據(jù)之和將大于原來的數(shù)據(jù)之和，顯然不合理。為了彌補(bǔ)這一缺陷，在測(cè)量技術(shù)中規(guī)定：“小于5舍，大于5入，等于5時(shí)則應(yīng)用偶數(shù)法則”。例如，將下列數(shù)字取成四位有效數(shù)字，得 4.32744.327（因?yàn)?5，所以將4舍去） 4.32764.328（因?yàn)?5，所以將6進(jìn)入） 4.32754.328（因?yàn)?前面的7為奇數(shù)，所以將5進(jìn)入） 4.32854.328（因?yàn)?前面的8為偶數(shù)，所以將5舍去） 當(dāng)舍入次數(shù)足夠多時(shí)，奇數(shù)和偶數(shù)出現(xiàn)的概率是相同的，所以舍去和進(jìn)入的概率也是相同的。經(jīng)過舍入后數(shù)據(jù)的末位一定是欠準(zhǔn)數(shù)字。 3、有效

11、數(shù)字的運(yùn)算規(guī)則 在有效數(shù)字運(yùn)算過程中，為了避免因運(yùn)算而引入誤差或損失有效位數(shù)，影響測(cè)量結(jié)果的精密度，應(yīng)遵循有效數(shù)字的近似運(yùn)算規(guī)則： 加減運(yùn)算 幾個(gè)量相加或相減，其結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與原各項(xiàng)中小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的那個(gè)數(shù)相同。如 13.651.63315.28 直接運(yùn)算的結(jié)果中，末位3為“欠準(zhǔn)數(shù)字”，故最后結(jié)果應(yīng)取15.28。再如 15.43610.25.2 原來相減的兩個(gè)數(shù)中的有效數(shù)字最少為三位，而兩者相減以后的計(jì)算結(jié)果只有兩位有效數(shù)字了，可見兩個(gè)數(shù)相減有可能使實(shí)際的準(zhǔn)確度降低，尤其在兩數(shù)相接近時(shí)，所帶來的誤差將更大，因此在測(cè)量和計(jì)算中應(yīng)避免采用兩數(shù)相減的情況。 第6頁/共12頁 乘除運(yùn)算 幾個(gè)量

12、相乘或相除后，其結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與原各項(xiàng)中有效數(shù)字位數(shù)最少的那個(gè)數(shù)相同。如 0.012125.641.057820.328 其中0.0121為三位有效數(shù)字，直接計(jì)算的結(jié)果0.3282應(yīng)只保留三位有效數(shù)字，因此最后結(jié)果應(yīng)取0.328。 在參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)中，如果有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)據(jù)的第一位為“8”或“9”，那么，其結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)可以比它多取一位。如 0.91.236.139 雖然0.9的有效數(shù)字位數(shù)只有一位，但它的第一位數(shù)字為9，按運(yùn)算規(guī)則計(jì)算結(jié)果的有效數(shù)字可比它多一位，取二位。 乘方與開方運(yùn)算 乘方與開方的有效數(shù)字與其底數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同。 二、圖解分析數(shù)據(jù) 測(cè)量結(jié)果常用數(shù)據(jù)表示，也可

13、用曲線來表示。當(dāng)數(shù)據(jù)用曲線來表示時(shí)應(yīng)注意： 1）合理選用坐標(biāo)系，最常用直角坐標(biāo)系。 2）合理選用坐標(biāo)分度，標(biāo)明坐標(biāo)名稱的單位。 3）合理選用測(cè)量點(diǎn)。 4）在坐標(biāo)系上標(biāo)出各測(cè)量點(diǎn)。 5）將各測(cè)試點(diǎn)用連起來并修勻曲線。第7頁/共12頁 第三節(jié) 電路基本元器件測(cè)量 一、電阻的測(cè)量 1、萬用表測(cè)量電阻 用萬用表測(cè)量電阻時(shí)，先選擇好萬用表電阻檔的倍率或量程范圍，然后將兩個(gè)表筆短路調(diào)零，最后將萬用表并接在被測(cè)電阻的兩端，讀出電阻值即可。 1）伏安法測(cè)量電阻 伏安法測(cè)量電阻是一種間接測(cè)量法，根據(jù)歐姆定律R=U/I給被測(cè)電阻施加一定電壓，然后用電壓表和電流表測(cè)出被測(cè)電阻兩端電壓和流過它的電流，即得被測(cè)電阻。伏

14、安法測(cè)電阻電路如圖所示，請(qǐng)讀者自己分析兩種測(cè)量電路對(duì)測(cè)量結(jié)果 的影響。第8頁/共12頁 二、二極管測(cè)量 1、用萬用表測(cè)量二極管 1）用模擬萬用表測(cè)量二極管。萬用表面板上標(biāo)有“+”的端子接紅表筆，對(duì)應(yīng)于表內(nèi)部電源的負(fù)極，標(biāo)有“-”的端子接黑表筆，對(duì)應(yīng)于表內(nèi)部電源的正極。測(cè)量小功率二極管時(shí)，萬用表置100檔或1K檔，以防萬用表1檔輸出電流過大或10K檔輸出電壓過大而損壞二極管，對(duì)面接觸型二極管可用1或10K檔進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)，將二極管分別以兩個(gè)方向與萬用表的表筆相接，兩種接法測(cè)量的電阻是不相等的，其中萬用表指示較小的電阻值為二極管的正向電阻，一般為幾百歐或幾千歐左右，此時(shí)，黑表筆所接端為二極管的正

15、極，紅表筆所接的為二極管的負(fù)極。萬用表指示較大的電阻為二極管的反向電阻，用這種方法可測(cè)出二極管的好壞。當(dāng)正反向電阻都很小時(shí)，表明該二極管已擊穿。當(dāng)正反向電阻都很大時(shí)，表明該二極管已燒斷。 2）用數(shù)字萬用表測(cè)量二極管。用數(shù)字萬用表的二極管測(cè)試檔，測(cè)量的是二極管的直流壓降，當(dāng)二極管的正負(fù)極分別與數(shù)字萬用表的紅黑筆相接時(shí)，二極管正向?qū)ǎf能用表顯示出二極管的正向?qū)妷?；若二極管的正負(fù)極分別與數(shù)字萬用表的黑紅筆相接時(shí)，二極管反向偏置，表上顯示一固定電壓，約為3V左右，此時(shí)，表頭顯示超量程“1”。當(dāng)正反向測(cè)試都顯示“1”時(shí)，表明管子已燒斷; 當(dāng)正反向測(cè)試都顯示0時(shí)，表明管子已擊穿。 3）用晶體管特性

16、測(cè)試儀測(cè)量二極管用JT-1型晶體管測(cè)試儀可測(cè)量二極管的伏安特性曲線。將測(cè)試儀的集電極掃描電壓極性置“+”，功耗電阻置1K，X軸集電極電壓置0。1V/度，Y軸集電極電流置5mA/度，Y軸倍率置1，并將二極管置于面板上的C和E接線柱上，即可測(cè)得二極管的正向特性曲線。第9頁/共12頁 三、半導(dǎo)體三極管的測(cè)量 1、用模擬萬用表判別管腳 1）基極判別 利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦?，很容易判別三極管的基極和導(dǎo)電類型是PNP還是NPN型。以NPN三極管為例，用模擬萬用表的歐姆檔，選擇1K或100檔，將紅表筆接入萬用表的“+”端，黑表筆接入“-”端，先選定被測(cè)三極管的一個(gè)引腳假設(shè)為基極，將萬用表的黑表筆固定接在其上

17、，紅表筆分別接另外兩個(gè)引腳得到的兩個(gè)電阻值都較小，然后再將紅表筆與該假設(shè)基極相接，用黑表筆分別接另外兩個(gè)引腳，得到的兩個(gè)電阻較大，則假設(shè)的基極正確，否則假設(shè)錯(cuò)誤，重新選一腳假設(shè)為基極后重新上述步驟，直到出現(xiàn)上述情況。 當(dāng)基極判別出來后，由測(cè)得的電阻值大小可判別三極管的導(dǎo)電類型。當(dāng)黑表筆接基極時(shí)測(cè)得的兩個(gè)電阻值較小，紅表筆接基極時(shí)測(cè)得的兩個(gè)電阻值較大，則此三要管為NPN型，否則為PNP型三極管。 2）發(fā)射極和集電極的判別 仍以NPN管為例，用模擬萬用表，將黑表筆接假設(shè)的集電極，紅表筆接假設(shè)的發(fā)射極，在假設(shè)集電極（黑表筆）與基極之間接一個(gè)100K的電阻，看萬用表指示的電阻值；然后將紅黑表筆對(duì)調(diào)，仍

18、在黑表筆和基極之間接一個(gè)100K的電阻觀察萬用表指示的電阻值；其中萬用表指示電阻值小表示流過的電流大，即三極管處于放大狀態(tài)，則此時(shí)黑表筆所接為集電極，紅表筆所接為發(fā)射極。第10頁/共12頁 2、用數(shù)字萬用表判別管腳 1）基極判別 利用PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕苋菀着袆e三極管的基極和導(dǎo)電類型是PNP還是NPN型。將擋位調(diào)到二極管蜂鳴器擋，紅表筆插入伏特/歐姆孔（電源正極），黑表筆插入COM孔（電源負(fù)極）；假定被測(cè)三極管任意一個(gè)腳為基極，用紅表筆（黑表筆）與該腳相連，黑表筆（紅表筆）分別去測(cè)其他兩個(gè)極，若兩次顯示的值都在0.7V左右，則假設(shè)正確，該三極管為NPN型（PNP型），否則，重新假定。 2）發(fā)射極和集電極的判別 發(fā)射結(jié)的壓降略大于集電結(jié)的壓降，以此可判斷發(fā)射極和集電極。 3、晶體管特性儀測(cè)量三極。 用萬用表只能估測(cè)三極管的好壞，而晶體管特性儀可測(cè)量三極管的多種特性曲線和參數(shù)，以直觀判別三極管的性能。見相關(guān)參考資料。第11頁/共12頁感謝您的觀看。第12頁/共12頁