测量的基本知识.ppt

第1章测量的基本知识 测量的基本概念 1 1 测量系统及测量仪表 1 3 测量的基本方法 1 2 1 1测量的基本概念 1 测量的定义测量是用实验的方法 把被测量与同性质的标准量进行比较 确定被测量与标准量的比值 从而得到被测量的量值 测量的基本表达式 被测量 标准量 1 1测量的基本概念 有意义的测量必须满足以下要求用来进行比较的标准量应该是国际上或国家所公认的 且性能稳定 进行比较所用的方法和仪器必须经过验证 被测量 测量过程需要检测的物理量 按照被测参数随时间的变化关系可分为 静态参数 动态参数 1 2测量的基本方法 1 测量的基本方法直接测量 间接测量和组合测量直接测量 将被测量直接与选用的标准量进行比较测量 或用预先标定好的测量仪器进行测量 从而直接求得被测量数值的方法 间接测量 利用直接测量的量与被测量之间的函数关系间接得到被测量的量值的测量方法 常在直接测量不方便 或间接测量的结果较直接测量更为准确 或缺少直接测量的仪器时使用 1 2测量的基本方法 组合测量 当某项测量结果需要多个未知参数表达时 可通过改变测量条件进行多次测量 根据测量量与未知参数间的函数关系列出方程组求解 进而得到未知量 等精度测量和非等精度测量等精度测量 测量过程中 使影响测量误差的各因素保持不变 对同一被测量值进行次数相同的重复测量 非等精度测量 测量过程中 影响测量误差的各因素发生变化 1 2测量的基本方法 接触测量和非接触测量接触测量 测量过程中测量仪表的某一部分必须接触被测对象 被测介质 非接触测量 测量过程中 测量仪表的任何部分不与被测对象接触静态测量和动态测量静态测量 测量过程中 被测参数恒定不变 动态测量 测量过程中 被测参数随时间变化 1 2测量的基本方法 2 测量方法的选择原则被测量本身的特性 所要求的测量准确度 测量环境 现有的测量设备 正确可靠的测量结果的获得 要依据测量方法和测量仪器的正确选择 正确操作和测量数据的正确处理 传感器 1 3测量系统及测量仪表 交换器 传输通道 显示装置 被测量 测量值 测量系统的组成 1 测量系统的组成 测量系统为实现一定的测量目的而将测量设备进行有效组合而形成的测量体系 1 3测量系统及测量仪表 2 测量仪表 测量仪表的基本性能 仪表的量程 指仪表能够测量的最大被测量与最小被测量之间的范围 仪表量程的选择原则 务必使被测量的值都落在仪表的量程之内 最好落在量程的1 3以上至2 3左右 1 3测量系统及测量仪表 仪表的精度表征测量某物理量可能达到的测定值与真值相符合的程度 仪表的测量误差绝对误差 相对误差 示值 真值 1 3测量系统及测量仪表 仪表的精度仪表的基本误差 j 仪表测量中最大示值绝对误差 max与仪表量程Lm之比 仪表的允许误差 y 仪表的基本误差不允许超过的误差值 仪表的精度 允许误差去掉 后的数值 即为仪表的精度 1 3测量系统及测量仪表 当前我国仪表工业采用的精度等级序列 0 005 0 01 0 02 0 04 0 05 0 1 0 2 0 5 1 0 1 5 2 5 4 0 5 0 仪表精度等级的应用 误差的整量化原则测量仪器在同一量程不同示值处的绝对误差未必处处相等 在没有修正值可利用的情况下 可按最坏情况来处理 即认为仪器在同一量程各处的绝对误差处处相等 1 3测量系统及测量仪表 1 依仪表精度等级检定仪表 例1 一电压表2 5级 上限150V 由检定实验记录知刻度50V处示值误差最大为4V 问此电压表合格否 2 合理使用仪表 尽量使仪表工作在满刻度值2 3左右 例2 某1 0级压力表 满度值xm 1 0MPa 求测量值分别为x1 1 00MPa x2 0 8MPa x3 0 20MPa时的绝对误差和示值误差 1 3测量系统及测量仪表 仪表精度等级的应用 3 正确选用仪表 例3 要测量100oC温度 现有0 5级 测量范围为0 300oC和1 0级 测量范围为0 100oC的两种温度计 试分析各自产生的示值误差 结论 在同一量程内 测得值越小 示值相对误差越大 测量中所用仪表的准确度并不是测量结果的准确度 1 3测量系统及测量仪表 仪表精度等级小结 仪表的精度等级给出了仪表测量值的误差不超过的界限 即在这误差限之外出现测量值的概率几乎为零 测量中使用同一精度等级 量程又相同的仪表所引起的仪表测量误差相同 与被测量大小无关 对于同一精度等级的仪表 如果量程不同 测量同一个量在测量中所产生的误差是不同的 量程越大 测量误差越大 在满足量程要求的前提下 应尽量选择量程小的仪表 1 3测量系统及测量仪表 仪表的稳定性可用稳定度和各环境影响系数来表示 稳定度指在规定的时间 区间和其他外界条件恒定不变的情况下 仪表示值变化的大小 仪表的静态特性 灵敏度 表示测量仪表对被测量变化的敏感程度 定义为测量仪表指示值增量与引起此变化的被测量变化量的比 1 3测量系统及测量仪表 灵敏限指能够引起测量仪表动作的被测量的最小变化量 一般应不大于仪表测量值中最大绝对误差的一半 变差外界条件不变的情况下 使用同一仪表对被测量进行反复测量 正行程和反行程 时 所产生的最大差值与量程之比 1 3测量系统及测量仪表 线性度指仪表静态特性输出实际特性曲线偏离理想拟合直线的程度 仪表的动态特性 动态特性是指当被测量发生变化时 仪表的显示值随时间变化的特性响应 1 3测量系统及测量仪表 依据被测参数 温度 湿度 压力 流量等依据显示形式及功能 模拟式 数字式 智能式依据工作原理 机械式 电子式 气动式 液动式等其他分类 测量仪表的分类 1 3测量系统及测量仪表 被测量的大小 务必使被测量落在仪表量程范围内 最好落在仪表量程的1 3 2 3左右 测量误差的要求 在满足测量误差要求的前提下 尽量选择精度低的 是否有特殊要求 测