智能仪器--_new_new讲解.docx

1. 测量误差的分类、特点及消除。误差的分类: 系统误差(简称系差)、随机误差(又称偶然误差)、粗大误差(也称为疏失误差,简称粗差) 系统误差的判断: 理论分析法、校准和比对法、改变测量条件法、剩余误差观察法、公式判断法消弱系统误差的典型测量技术: 零示法、替代法(又称置换法) 、补偿法(常用在高频阻抗、电压、衰减量等测量中)、对照法(又叫交换法)、微差法( 又叫虚零法或差值比较法,实质上是一种不彻底的零示法) 、交叉读数法(对照法的一种特殊形式) 2. A/D 转换器指标、分类、特点。指标: 分辨率与量化误差、转换精度、转换速率、满刻度范围转换精度指标又由以下几项误差组成: 偏移误差、满刻度误差、非线性误差、微分非线性误差分类: 逐次比较式 A/D 转换器: μs 级、积分式 A/D 转换器: ms 级或更长、并行比较式(又称闪烁式):达 ns 级、改进型积分式 A/D 转换器是一种间接式 A/D 转换器,其工作原理是:先用积分器把输入模拟电压转换成中间量(时间 T 或频率 f ),然后再把中间量转换成数字。双积分式 A/D 转换器又称双斜式 A/D 转换器,其转换过程在逻辑控制电路的控制下按以下三个阶段进行。预备阶段、定时积分阶段 T1 、定值积分阶段 T2 3. A/D 采集接口设计,转换量值关系。 4. DVM 分辨力计算,输入电路组成及作用分辨力指 DVM 能够分辨最小电压变化量的能力,通常以使显示器末位跳一个字所需输入的最小电压值来表示。分辨力与量程及位数有关,量程愈小位数愈多,分辨力就愈高。 DVM 通常以仪器最小量程的分辨力来代表仪器的分辨力,例如最小量程为 1V的4位 DVM 的分辨率为 100 μV。输入电路主要由输入衰减器、输入放大器、有源滤波器、输入电流补偿电路等部分组成。输入电路的主要作用是提高输入阻抗和实现量程转换。 5. DMM( 数字多用表) 多功能实现及测量原理。数字多用表(DMM) 指除能测量直流电压外,还同时能测量交流电压、电流和电阻等参数的数字测量仪器。其组成框图如图 DMM 采用的交直流转换器主要有平均值转换器和有效值转换器。恒流源法(二端测量)的测量精度主要取决于恒流源电流值的精度和稳定性,以及恒流源内阻是否足够大。 6. 计数器法测频、测周、多周期同步测量原理。频率测量原理频率为 fx 的被测信号经 A 通道放大整形后输往主门( 闸门)。同时,晶体振荡器输出信号经分频器可获得各种时间标准( 称时标) ,闸门时间选择开关将所选时标信号加到门控双稳,再经门控双稳形成控制主门启闭的作用闸门时间 T。则在所选 T 内主门开启,被测信号通过主门进入计数器计数。若计数器计数值为 N ,则被测信号的频率 fx 为: f x= N/T 周期测量原理周期为 Tx 的被测信号经 B 通道处理后再经门控双稳输出作为主门启闭的控制信号,使主门仅在被测周期 Tx 时间内开启。同时,晶体振荡器输出经倍频和分频得到了一系列的时标信号,通过时标选择开关,所选时标即经 A 通道送往主门。在主门开启时间内,时标进入计数器计数。若所选时标为 T0 ,计数器计数值为 N ,则被测信号的周期为: T x=N×T 0 多周期测量如果被测周期较短,可以采用多周期测量的方法来提高测量精度,即在 B 通道和门控双稳之间插入十进分频器,这样使被测周期得到倍乘即主门的开启时间得到了倍乘。若周期倍乘开关选为× 10n ,则计数器所计脉冲个数将扩展 10n 倍,所以被测信号的周期为 T A-B 测量原理 n xTNT10 0?图中, 为启动信号, 是停止信号,被测时间间隔为=N× T0 多周期同步测量原理 7. 测频、测周如何降低计算误差。通用计数器测量误差习惯于用相对误差的形式来表示. 各功能的误差表达式主要由三种类型误差合成。最大计数误差( ±1 误差)、标准频率误差、触发误差最大计数误差( ±1 误差): f Af BT BA?对于一次计数过程,其结果可能为 N ,也可能为 N+1或N-1。即最大计数误差为ΔN=±1 。该项误差将使仪器最后的显示结果会有一个字的闪动。最大计数误差相对误差的形式为最大计数误差的特点是:不管计数 N 是多少, ΔN 的最大值都为±1。为了减少最大计数误差对测量精度的影响,仪器使用中采取的技术措施是:尽量使计数值 N 大。使ΔN/N 误差相应减少。例如在测频时,应尽量选用大的闸门时间;在测周时,应尽量选用小的时标信号,必要时使用周期乘率开关,进行多周期平均测量。标准频率误差在测频时取决于闸门时间的准确度,在测周时取决于时标的准确度。为了使标准频率误差对测量结果产生影响足够小,应认真选择晶振的准确度。触发误差的大小为: Um——信号的振幅; Un——干扰或噪声的振幅注:被测信号频率很低时,用测周法; 被测信