仪表基础培训（高端培训）

工程师培训资料标题：仪表基础培训（高端培训）培训人：xx内部工程师培训资料目录仪表及其分类测量基础一、仪表及其分类1、仪器仪表（英文：instrumentation）

仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

一、仪表及其分类2、仪器仪表分类属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器，分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强，批量较大，或为仪器仪表工业所必需的基础。仪器仪表是多种科学技术的综合产物，品种繁多，使用广泛，而且不断更新，有多种分类方法。按使用目的和用途来分，主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。仪器仪表还有一种分类，叫一次仪表和二次仪表，一次仪表指传感器这类直接感触被测信号的部分，二次仪表指放大、显示、传递信号部分。

一、仪表及其分类2、仪器仪表分类各类仪器仪表按不同特征，例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、回路显示仪表、调节仪表和执行器等；其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等；温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表；接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。其他各类仪器仪表的分类法大体类似，主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准，仪器仪表的命名也存在类似情况。在现实实际工作中，我们经常将仪器仪表分为两个大类：自动化仪表和便携式仪器仪表，自动化仪表指需要固定安装在现场的仪表，也称现场安装仪器仪表或者表盘安装仪器仪表，这类仪表需要和其他设备配套使用，以完成某一项或几项功能；便携式仪器仪表是指单独使用，有时也叫检测仪器仪表，一般分台式和手持两种。

一、仪表及其分类2、仪器仪表分类

二、测量基础1、测量的定义

测量：是以确定被测对象的量值为目的的全部操作。在这一操作过程中，将被测对象与复现测量单位的标准量进行比较，并以被测量与单位量的比值及其准确度表达测量结果。例如用游标卡尺对一轴径的测量，就是将被对象（轴的直径）用特定测量方法（用游标卡尺测量）与长度单位（毫米）相比较。若其比值为30.52，准确度为±0.03mm，则测量结果可表达为（30.52±0.03）mm。

被测量：作为测量对象的特定量。测量对象:被测量的对象或事件。

任何测量过程都包含：测量对象、计量单位、测量方法和测量误差等四个要素。

测试：指具有试验性质的测量。也可理解为试验和测量的全过程。

检验：判断被测物理量是否合格（在规定范围内）的过程，一般来说就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断产品合格性的过程，通常不一定要求测出具体值。因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。

计量：为实现测量单位的统一和量值准确可靠的测量。

二、测量基础2、影响测量的几个因素

测量误差主要由测量器具、测量方法、测量环境和测量人员等方面因素产生。

①测量器具：测量器具设计中存在的原理误差，如杠杆机构、阿贝误差等。制造和装配过程中的误差也会引起其示值误差的产生。例如刻线尺的制造误差、量块制造与检定误差、表盘的刻制与装配偏心、光学系统的放大倍数误差、齿轮分度误差等。其中最重要的是基准件的误差，如刻线尺和量块的误差，它是测量器具误差的主要来源。

②测量方法：间接测量法中因采用近似的函数关系原理而产生的误差或多个数据经过计算后的误差累积。

③测量环境：测量环境主要包括温度、气压、湿度、振动、空气质量等因素。在一般测量过程中，温度是最重要的因素。测量温度对标准温度（＋20℃）的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温差等都将产生测量误差。

④测量人员：测量人员引起的误差主要有视差、估读误差、调整误差等引起，它的大小取决于测量人员的操作技术和其它主观因素。二、测量基础3、误差

误差是测量结果减去被测量的真值,而真值是不能准确知道的,所以误差本身是个理想的概念,它本身就是不确定的。测量结果与被测量的真值（或约定真值）之差叫做误差。被测值的真值是一个理想的概念，一般说来真值是不知道的。在实际测量中常用准确度高的实际值来作为约定真值，才能计算误差。

误差的表示方法

绝对误差：指测量结果与被测量（约定）真值之差

相对误差：指绝对误差与被测量值之比，常用绝对误差与仪表示值之比。以百分数表示，即相对误差=（绝对误差/仪表示值）×100%

引用误差：绝对误差与量程值（或量程最大值）比。以百分数表示，即

引用误差=（绝对误差/量程）×100%二、测量基础4、误差的分类A、随机误差：在规定条件下，绝对值和符号以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。就某一次测量而言，随机误差的出现无规律可循，因而无法消除。但若进行多次等精度重复测量，则与其它随机事件一样具有统计规律的基本特性，可以通过分析，估算出随机误差值的范围。随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、视差等各种随机因素造成，虽然无法消除，但只要认真、仔细地分析产生的原因，还是能减少其对测量结果的影响。二、测量基础4、误差的分类B、系统误差：在规定条件下，绝对值和符号保持不变或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。其中绝对值和符号不变的系统误差为定值系统误差，按一定规律变化的系统误差为变值系统误差。系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律后加以消除。

系统误差的特点是可以通过试验或分析的方法，查明其变化规律和产生原因，通过对测量值的修正和者采取别的预防措施，就能够消除或减少它对测量结果的影响。

产生原因：①测定方法误差；②仪器设备误差；③计量器具误差；④试剂纯度误差；⑤环境条件误差；⑥人为操作误差。减小系统误差的方法：①对测定结果加以修正；②进行空白试验；③进行比对试验；④计量器具予以检定；⑤保持良好的环境条件

二、测量基础4、误差的分类

系统误差分类及处理方法

根据误差的符号、绝对值确定与否分类如下：

①已定系统误差---绝对值和符号已经确定的系统误差分量，如零位误差、大气压强计室温下使用引起的误差、伏安法测电阻时电表内阻引起的误差等；这类误差分量一般都要修正。

②未定系统误差---绝对值和符号未定的系统误差；对这类误差一般要估计出其分布范围。实验中可以通过方案选择、参数设计、计量器具校准、环境条件控制等环节来减小未定系统误差的限值.

C、粗大误差

明显超出规定条件下预期的误差，称为粗大误差。粗大误差是由某种非正常的原因造成的。如错误读取示值；使用有缺陷的计量器具；使用计量器具不正确或环境的干扰等。该误差可根据误差理论，按一定规则予以剔除。

二、测量基础5、熟悉消除或减小误差的常见方法

减少环境误差，检查仪器的使用条件是否得到满足；相对测量法，相对测量法是利用已知其精确数据的标准样品，在同样条件下与待测样品进行对比实验，这样做可以消去一些已知或未知的系统误差；直接替代法，即直截了当地测定物理量的方法；交替测量法，把测量对象的位置相互交替，这种操作方法有利于消除一部分误差；补偿法；动态操作法等。

系统误差：1、从产生误差的根源上减小。例如为了防止测量过程中仪器零位的变动，测量开始和结束都须检查零位。

2、用修正方法消除系统误差。3、对于不变的系统误差用替代法、抵消法或交换法消除。4、线性系统误差用对称法。5、周期性系统误差用半周期法消除。二、测量基础5、熟悉消除或减小误差的常见方法

随机误差：1、尽量保持环境的稳定性。例如尽量减小温度的波动，温度与气压的变化。

2、在测量上采用增加测量次数方法减小随机误差。

粗大误差：1、加强测量者的工作责任心和以严格的科学态度对待测量工作。2、保证测量条件的稳定，或者应避免在外界条件发生激烈变化是进行测量。3、根据粗大误差的判别准则剔除粗大误差。二、测量基础6、测量分类1、直接测量与间接测量

从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的偏差称直接测量。如用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。（1）为了作相应的修正，需要进行补充测量或计算以确定影响量的值，这种测量方法仍属直接测量。

（2）根据计量器具示值，须通过查对图表以确定被测量值的测量，也属直接测量。

通过测量与被测量有一定函数关系的量，根据已知的函数关系式求得被测量的测量称为间接测量。如通过测量一圆弧相应的弓高和弦长而得到其圆弧半径的实际值。2、绝对测量与相对测量

测量器具的示值直接反映被测量量值的测量为绝对测量。用游标卡尺、外径千分尺测量轴径不仅是直接测量，也是绝对测量。

将被测量与一个标准量值进行比较得到两者差值的测量为相对测量。如用内径百分表测量孔径为相对测量。二、测量基础6、测量分类3、静态测量与动态测量

根据被测量变化快慢可分为静态测量与动态测量被测量在测量过程中认为是固定不变的，对这种被测量进行的测量称为静态测量。静态测量不需要考虑时间因素对测量的影响。

若被测量在测量过程中是随时间不断变化的，对这种被测量进行的测量称为动态测量。4、单项测量与综合测量

对个别的、彼此没有联系的某一单项参数的测量称为单项测量。单项测量是分别测量被测件的几何参数。

综合测量是测量由各有关参数折合而成的某一当量或综合测量各有关参数。综合测量是一种模拟实际使用情况的测量方法，测量结果能较真实地反映使用质量，测量效率也高，适用于检验工件合格与否。二、测量基础6、测量分类5、主动测量与被动测量

根据测量系统是否向被测对象施加能量可分为主动式测量与被动式测量

产品加工完成后的测量为被动测