电子测量仪器教学导案.docx

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电子测量仪器教学导案

电子测量仪器教案

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第一章电子测量和仪器的基本知识

教学要求：

了解电子测量的意义和特点；熟悉测量方法的分类；掌握测量误差的概念及误差的表示方法。

教学重点：

误差的表示方法

教学难点：

误差的表示方法

教学方法：

讲授法

教学时间：

6课时

教学过程：

1、2课时

一、导入新课：

简述电子测量的重要性

二、新授：

1、测量及意义

（1）测量：

把被测量与同种类的作为单位的量，通过一定的测量方法进行比较，以确[定被测量是该单位的若干倍。

单位越大，测量的数值越大。

（2）测量结果的组成

测量结果的量值由两个部分组成：

数值（大小及符号）和单位

2、电子测量的意义和特点

（1）电子测量的意义

（2）电子测量的内容

a.电能量的测量：

如电流、电压、功率等

b.电路元件参数的测量：

如电阻、电感电容等

c.电信号特性的测量：

如频率、周期相位等

d.电路特性的测量：

放大倍数、灵敏度等

e.特性曲线的测量：

幅频特性等

基本参数：

频率、电压、时间、阻抗

（3）电子测量的特点

a.测量频率范围宽

b.仪器测量范围广

c.测量准确度高

d.测量速度快

e.易于实现遥测

e.易于实现测量自动化和测量仪器微机化

3、测量方法的分类

（1）按测量方式分类

　　直接测量、间接测量、组合测量

（2）按被测信号的性质分类

　　时域测量、频域测量、数据域测量

三、巩固　　　看书1－3页内容

四、小结　　在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：

1、什么是测量、测量结果的组成　　2、电子测量的意义　　3、电子测量的基本参数　　4、电子测量的特点

3、4课时

一、复习　　1、电子测量的特点

　　　　　　2、电子测量方法的分类

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Δx表示　ΔX=X－Ao

（2）修正值：

与绝对误差的大小相等，但符号相反的量值称为修正值。

用C表示　　　　　C＝－ΔX＝A－X

A＝X+C

　2、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0.1　0.2　0.5　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＝3V

　　　　ΔU2＝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）

三、巩固　　　看书3－4页内容

四、小结　　在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：

习题1－7

5、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

（2）理论误差和方法误差

　　　（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）

在相同条件下多次测量同一值时，每次测量结果出现无规律的随机变化的误差。

（3）疏失误差（粗大误差）

在一定条件下，测量值明显偏离实际值时所对应的误差。

3、测量结果的表示及有效数字

（1）测量结果的表示：

数值（大小、等号）+单位

（2）有效数字及有效数字位数

从最左边一位非零的数字算起到最后一位始（含未尾的零）

A、有效数字的位数估算出测量的误差

　一般规定误差不超过有效数字位数未位单位的一半。

　如1.00A则ΔA<±1/2×0.01A＝0.005A

B、有单位的数字需注意记录的方法

　变换单位后，有效数字的倍数不应改变

　如1000mA可写成1.000A表示四位有效数字，不可写成1A；

　2.0V写成20×102mV不可写成2000mV。

C、“0”的意义。

在最左面的0为非有效数字，在最后或中间为有效数字；未尾的0很重要。

如0.03表示一位有效数字，该数可能在0.025－0.035之间。

而0.030表示两位有效数字，该数可能在0.0295－0.0305之间。

4、数字的舍入规则

小于5舍、大于5入、等于5看奇偶（求偶数法则）。

例1：

对以下数据进行舍入处理，要求小数点后保留两位。

16.3720――16.37　　32.4550――32.46　　4.5452――4.55

3.8546――3.85　　　1.995――2.00　　　1.985――1.98

5、电子测量仪器的分类

6、电子测量仪器的误差

（1）固有误差　

（2）工作误差　（3）稳定误差（4）变动量

三、巩固　　　看书4－11页内容

四、小结　　在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：

习题8－10

第二章电子电压表

教学要求：

能画出放大－检波式和检波－放大式模拟电子电压表的组成框图，理解各组成部分的作用，了解该两类电子电压表的特点及适用范围；了解逐次逼近比较式、双斜积分式的工作原理；理解数字式多用表的组成框图及各部分的作用；能正确选用和使用电子电压表进行电压测量。

教学重点：

模拟式电子电压表的组成框图、特点及使用方法。

教学难点：

数字式电压表的工作原理

教学方法：

讲授法

教学时间：

18

教学过程：

　　　　　　　　1、2课时

一、导入新课

电工仪表不能满足电子电路测量的需要（内阻小对电路影响大），需要用高内阻的电子电压表才能进行测量。

二、新授

1、电子测量对仪器的要求

a.应有足够宽的频率测量范围宽

b.应有足够宽的电压测量范围

c.应有足够高测量准确度

d.应有足够高的输入阻抗

e.应有高的抗干扰能力

2、电子电压表的分类　

　　电子电压表分为模拟式和数字式两大类

（一）模拟式电子电压表

1、放大－检波式

A、组成框图

　　B、框图作用

10、可变是量程分压器：

改变加到后级的电压，扩大量程。

　　　20、带宽交流放大器：

放大电压，提高灵敏度

　　　30、检波器：

AC/DC转换。

输出直流与输入交流电压的平均值成正比，采用均值检波

　　C、特点

　　　优点：

灵敏度高、性能稳定、作用方便、电路简单、波形失真小

　　　缺点：

工作频率范围窄（受放大器带宽的限制）上限达5－10MHz，也称视频电压表。

　　D、适用范围：

测量电压较小（mV级）、频率低（1MHz以下视频10MHz以下）的高频信号。

三、巩固　　　看书12－13页内容

四、小结　　在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：

习题　1、放大－检波式电压表的组成框图　2放大－检波式各框图的作用　3、放大－检波式电压表的特点及适用范围。

3、4课时

一、复习　　　1、电子电压表的分类

　　　　　　　2、放大－检波式电压表的框图、作用、特点。

二、新授

　　2、检波－放大式

A、组成框图

　　B、框图作用

10、检波探头：

输出直流电流与交流电压的峰值成正比例的检波器

　　即　交流－直流　且V＝K×VP

20、可变是量程分压器：

改变加到后级的电压，扩大量程。

　　　30、直流放大器：

放大直流电压。

因受直流放大器零点漂移和噪声的限制，灵敏度不高，约为0.1V。

　　C、特点

　　　优点：

工作频率范围宽（20Hz－1GHz称为高频电压表或超高频电压表）

输入阻抗大

　　　缺点：

灵敏度低

　　D、适用范围：

测量频率较高的高频电压。

3、外差式

模拟表的特点：

电路简单、价廉，特别适用于高频电压的测量，但测量精度较差，不能实现测量过程的自动化。

（二）、数字式电压表

　　　　　数字式电压表由模拟电路和数字电路两部分组成，其框图为：

　　　　　　　P.14.页图2－4

　　1、比较型数字电压表（直接转换）

　　　　特点：

精度高、速度快、抗干扰能力差

　　2、积分式数字电压表（间接转换）

　　　　特点：

抗干扰能力强、成本低、速度慢

　　3、复合式数字电压表

　　　　特点：

精确度高，速度、抗干扰能力强，适用于高精确度的测量。

数字表的特点：

采用数字形式输出直观显示测量结果，除具有测量准确度高、速度快、输入阻抗大、过载能力强、抗干扰能力强和分辨力高等优点外，还便于和计算机及其它设备组成自动测试仪器和系统。

三、巩固　　　看书13－15页内容

四、小结　　在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：

习题　1、检波－放大式电压表的组成框图　2检波－放大式各框图的作用　3、检波－放大式电压表的特点及适用范围。

4、数字式电压表的分类、组成框图。

5、6课时

一、复习　　　1、模拟式电压表的特点

2、数字式电压表的特点

二、新授

交流电压的参数

交流电压的大小可以用峰值、平均值、有效值来表征，它们之间的关系可以用波形因数、波峰因数表示。

1、峰值：

交流电压在一个周期内（或一段时间内）电压达到的最大值VP。

正、负峰值不等时分别用VP+或VP-表示。

注意点：

峰值与振幅是有区别的

振幅：

在一个周期内偏转直流分量V0的最大值称为振幅。

当V0＝0时，峰值＝振幅

例如：

2、平均值

数学定义：

（略）

电子测量中定义

交流电压的平均值指检波后的平均值。

根据检波器的种类不同又可分为全波平均值和半波平均值

注意点：

如不作特别说明，平均值指全波平均值。

由数学平均值的定义知平均值是指面积的平均值，因此求平均值可求面积的平均值。

例如：

3、有效值

有效值又称均方根值

数学定义：

（略）

物理意义：

交流电压在一个周期内施加于一纯电阻负载上所产生的热量与一个直流电压在同样情况下产生的热量相等时，这个直流电压就是交流电压的有效值。

4、波形因数KF

　　　　KF＝V/V－　有效值与平均值之比

5、波峰因数

　　　　KP＝VP/V　峰值与有效值之比

6、几种常用交流电压的波形参数

名称

峰值

波形

有效值V

平均值

KF

KP

正弦波

A

0.707A

0.637A

1.11

1.414

全波整流正弦波

A

0.707A

0.637A

1.11

1.414

三角波

A

0.5A

1.15

1.732

方波

A

A

A

1

1

脉冲波

A

三、巩固　　　看书15－16页内容

四、小结　　在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：

名