电气测量电气测量作业

发布 2022-08-29 17:57:28 阅读 7960

1. 写出国际单位制的七个基本单位。

长度米 m ;质量千克 kg;时间秒 s

电流安[培] a ;热力学温度 ;开[尔文] k

物质的量摩[ 尔] mol;光强度坎[ 德拉] cd

2. 测量方法分成哪几大类?并分别描述其测量过程。

1 .直接测量法

1)定义 不需进行辅助计算即能直接得到被测量值的一种测量方法称为直接测量。

2)基本实现方法

直接测量的基本实现方法之一是用已标定的仪器,直接地测量出某一待测未知量的量值。另一种实现方法是使要测量的未知量与作为标准的同种类量直接比较而获得该未知量的数值。

2 .间接测量(法)

1)定义:

所谓间接测量法,就是对另一个或几个与被测量有确定的已知关系的中间量进行直接测。

量,再通过计算得到被测量量值的测量方法。

2)具体实现过程

对于某个不可直接测量的未知量y,设可以找到 n 个与y 有确切函数关系、并且可以直接测量的变量xi(i=1~n) ,其函数关系为 y=f(x1 ,x2 ,…xn )

首先对n 个变量 xi(i=1~n)进行直接测量,然后再通过函数式计算出未知量 y。

1 .有源量的测量方法

对有源量进行测量的最基本方法,是将该量直接作为某个已知测量系统的输入激励信号,通过该测量系统的输出响应求得被测量。

2 .无源量的测量方法

对于无源量的测量,由于其自身不能提供驱动传感器和仪表的能量,需要利用已知的有源信号(测量用信号源、激励源)对被测系统进行激励,再以测量系统得到包含该无源被测量特性的响应。因此,无源量的测量实际上就是施加外界激励源,转换成有源测量的方法。

1 .集中测量

若被测量分布在比较小的范围之内,可以采用集中式测量方法。这种测量方法的特点是将所有被测量集中到单个测量系统之内,利用多路并行采集技术或采用多路复用技术的扫描采集方法集中进行处理。

2 .分布式测量

对于高度分散的大量被测对象,例如,大型厂矿、仓储、电力网、航天测控网等应用场合的被测量,如果采用集中测量方法,其连接成本和维护成本都是非常高昂的。为了经济而又有效地进行测量,可以采用分布式空间结构体系的测量方法。其最大特点是采用若干远程测量终端或设备,分别对附近现场的被测量进行测量,通过网络传送所获得的信息,以便对信息进行进一步的加工处理。

1. 静态测量

对静态量的测量过程称为静态测量。此时,被测量的值在测量期间被认为是恒定的。

此时测量原理、方法、手段简单,测量过程不受时间限制,测量系统的输出与输入二者之间有着简单的一一对应的关系和理想的特性,而测量精度也很高。传统的测量大多是在最简单的静态或准静态下进行的。

2.稳态测量

稳态测量是指被测量的值在测量期间被认为是稳定的或周期性变化的测量。

3.动态测量

动态测量是指为确定不断变化的被测量的瞬时值,或被测量的值在测量期间随时间( 或其他影响量) 的变化规律而进行的测量。例如,测量某波形信号的周期、频率、幅值、衰减等特性参数。

1.时域测量:时域测量亦称瞬时测量,主要是测量被测量随时间的变化规律。

2.频域测量:频域测量也称为稳态测量,主要目的是获取待测量与频率之间的关系。

3.随机测量:随机测量又叫做统计测量,主要是对各类噪声信号进行动态测量和统计分析。

4.数据域测量:数据域测量也称逻辑量测量或数字测量,主要是对数字信号或电路的逻辑状态进行测量,如用逻辑分析仪等设备测量计数器的状态。

3. 计量基准分成哪几大类?并分别描述之。

国家基准、副基准和工作基准。

1)国家基准

国家基准是用来复现和保存计量单位,具有现代科学技术所能达到的最高准确度,经国家鉴定并批准,作为统一全国计量单位量值的最高依据的计量器具。国家基准又称为主基准。

2)副基准

通过直接或间接与国家基准比对来确定其量值,并经国家鉴定批准的计量器具称为副基准。

3)工作基准

经与国家基准或副基准校准或比对,并经国家鉴定,实际用于检定计量标准的计量器具称为工作基准。

4. 写出计量标准的定义及其分类。

1)定义 计量标准是按国家规定的准确度等级,作为检定依据用的计量器具或物质。它的量值由工作基准传递而来,并将基准所复现的单位量值通过检定逐级传递到工作用计量器具。

2)分类 计量标准包括标准量具和标准物质两类,标准物质是指在规定条件下,具有高稳定的物理、化学或计量学特性,并经正式批准作为标准使用的物质或材料。

1. 误差有哪几种主要表征方法?分别写出其表达式。

绝对误差和相对误差。

绝对误差。指示值与真值的代数差称为绝对误差,又叫做绝对真误差。绝对误差 δx 可表示为 δx =x-x0

其中,x 表示被测量的指示值,x0表示被测量的真值。

相对误差。1)相对误差(相对真误差)、实际相对误差和示值相对误差

相对误差又叫相对真误差,它是绝对误差δx与真值x0的百分比值,用γ 表示。即 γ=

绝对误差δ x 与实际值 x 的百分比值来表示相对误差,称之为实际相对误差,用=

在要求不太严格、误差较小的场合,也可以用指示值x 代替实际值和真值计算相对误差,称为示值相对误差(或标称相对误差),用γx表示γx=

2) 基准误差(满度误差、引用误差)

绝对误差δ x 与该量程的满刻度值(该量程的上限值与下限值之差)xn之比称为基准误差又叫满度误差或引用误差。常用百分比表示。 γn =δx/xn×100%

测量仪器在一个量程范围内出现的最大绝对误差δxm 与该量程的满刻度值(该量程的上限值与下限值之差)xn之比称为最大基准误差,最大满度误差或最大引用误差。γnm=δ xm/xn

2. 根据误差的性质,测量误差可以分成哪几类?各有何特点?应如何消除?

1)系统误差。

在相同条件下多次测量同一量时,误差的大小和符号保持恒定。

条件变化时,误差按照一定规律变化。

消除基本方法---引入修正值

2)随机误差。

特点---有界性、对称性、抵偿性。

消除基本方法---利用数理统计理论处理。

3)粗大误差。

超出在规定条件下的预期值、明显歪曲测量结果。

消除基本方法—根据统计判别法准则剔除。

3. 消除系统误差有哪些常用试验方法?

替代法、正负误差补偿法、对称观测法、精确逆转换器法。

4. 分别写出测量值在各种情况下的数学期望和方差。各有什么含义?

测量值相关。

测量值不相关。

5. 测量误差(系统误差、随机误差)对测量结果有何影响?

a)系统误差可以忽略,无粗大误差,只存在随机误差。

b)系统误差随机误差同时存在。

c)三种误差同时存在。

6. 描述测量正确度、精密度和准确度的含义。

1)正确度——表示测量结果中系统误差大小的程度。

2)精密度——表示测量结果中随机误差大小的程度。

3)准确度——系统误差与随机误差的综合。

7. 如何用有限次测量结果估计被测量的数学期望和标准偏差?

m(x)的估计值。

考察n次测量值的平均值。

方差或标准偏差的估计值可以由贝塞尔公式给出:

8. 分别写出y=f(x1,x2,…,xn)的绝对误差传递公式和相对误差传递公式。

绝对误差传递公式。

相对误差传递公式。

9. 测量误差分配原则主要有哪些?

等准确度分配、等作用分配、抓住主要误差项进行分配。

10. 如何对直接测量数据(测量列)进行处理?

在相同条件下对同一被测量进行多次重复测量后获得一个测量列,数据处理的程序如下。

(1)计算算术平均值。

(2)计算残差。

(3)利用贝塞尔公式计算标准差。

4)检查残差中是否存在粗差,无粗差则至程序(6);

5)如有粗差,剔除相应数据,返回程序,重新计算。

(6)计算算术平均值的标准差。

7)用算术平均值的标准差表示不确定度。

8)根据程序7的结果确定算术平均值的位数。

11. 如何利用拉依达准则剔除测量结果中的坏值?

拉依达准则。

对某被测量进行多次重复测量得测量数据为xi(i=1……n)

计算出算术平均值。

计算残差()

利用贝塞尔公式计算标准差σ

如果其中某一残差vd大于三倍标准差,即vd >3 σ,则认为vd为粗大误差,与其对应的数据是坏值,应从数据中剔除。

剔除后要重新计算算术平均值和重新根据贝塞尔公式计算标准差。

1. 某电压表 ,试算出在0~10v量程中的最大绝对误差。

nm=δxm/xn×100%=δxm/10×100%=0.5%

xm=0.05

2. 最大量限为20a,准确度等级为为级的安培表,在规定工作条件下测得某电流为15a,求测量时可能出现的最大相对误差。

3. 某1.0级电压表,量程为300v,当测量值分别为u1=300v,u2=200v和u3=100v时,求测量可能出现的最大绝对误差和示值相对误差。

xm=300×1.0%=3

x1=3/300×100%=1%

x2=3/200×100%=1.5%

x3=3/100×100%=3%

4. 测量一个约8v的电压,现有两块电压表,一块量程30v,0.5级,另一块量程10v,1.0级。问选择哪一块更好?

xm1=30×0.5%=0.15 γm1=0.15/8×100%=1.875%

xm2=10×1%=0.1γm2=0.1/8×100%=1.25%

所以可见第二块表更好。

5. 一只0.1级的电流表,量程为1a,经检定最大绝对误差为1.1ma,问该表准确度是否合格?

s=1.1×10-3/1×100%=0.11%>0.1% 所以不合格。

6. 已知电阻上的电压和电流的误差分别为2.0%和1.5%,求其耗散功率的相对误差。

7. 对某电感进行10次等精密度测量,所得数据为2.56,2.

52,2.59,2.53,2.

57,2.55,2.56,2.

54,2.68,2.55。

判断其中是否包含粗大误差,并分别计算测量结果的数学期望和方差的估计值。

有粗大误差 2.68

期望为2.5522 方差为3.95×10-4

1. 写出测量系统的主要类型,各类型基本结构,并简述其主要区别。

模拟测量系统:处理、传输、输出模拟信号。

模拟测量系统基本结构。

传感器:感受被测量(电量或非电量),并将其转换为与被测量有一定函数关系的另一种物理量,通常为电量;

信号调理电路:对传感器输出进行加工、变换和处理,便于传输、显示、记录和输出;

输出装置:用来显示、记录被测量大小,输出与被测量有关的控制信号,以供用户或其它系统使用。

数字测量系统:输入输出接口采用数字信号。

数字测量系统基本结构。

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