工程测试技术第一章.ppt

1、,第1章 测试技术基础知识,1、量的基本概念 2、测量方法和测量器具 3、测量误差 4、测量结果的表达方式,1.量,量和量纲,量的基本概念,概念：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一 种属性 分类：基本量和导出量 SI基本量：长度、质量、时间、热力学温度、电流、物质的量、发光强度,边长 面积 体积 质量 密度,边长边长 =边长边长边长 质量体积,2.量纲,量和量纲,量的基本概念,SI基本量的量纲： 导出量的量纲：,边长: 面积: 体积: 质量: 密度:,L L2（边长边长） L3（边长边长边长） M ML-3（质量体积）,3.量值,量和量纲,量的基本概念,用数值和计量单位的乘积来表示 不同

2、的单位制，采用的计算单位是不一样的,考考你,边长为1米的立方体的体积是多大？ 1米与1立方米哪个大？ 1英吋与25.4毫米哪个大？,1立方米 不同量不能比较 一样大,1. SI基本单位,国际单位制,量的基本概念,考考你,SI基本量： 长度 质量 时间 热力学温度 电流 物质的量 发光强度,SI基本单位： 米 千克 秒 开尔文 安培 摩尔 坎德拉,单位符号： m kg s K A mol cd,2. SI辅助单位,国际单位制,量的基本概念,量： 平面角 立体角,单位： 弧度 球面角,单位符号： rad sr,3. SI导出单位,国际单位制,量的基本概念,基本单位和辅助单位通过相乘或相除而构成的单

3、位称为导出单位 用于导出量,考考你,m/s, m/s2,m/s3是哪些量的单位？ N是哪个量的单位？ N是基本单位还是导出单位？,m/s3加加速度 力 kgm/s2,4. SI词头与倍数单位和分数单位,国际单位制,量的基本概念,4. SI词头与倍数单位和分数单位,国际单位制,量的基本概念,4. SI词头与倍数单位和分数单位,国际单位制,量的基本概念,倍数单位：新单位比原SI单位大整数倍 km, kA, MHz,GPa,kV, 分数单位 ：新单位是原SI单位的分数倍 dm, cm, mm, nm, pm,1测量、计量和测试,基准、标准和量值的传递,量的基本概念,测量(Measurement):是

4、指以确定被测对象的量值为目的而进行的一组操作。 计量:是为了实现单位统一和量值准确可靠的测量，是计量部门进行的测量。 测试（Measurement and test）:是指具有试验性质的测量，包括测量和试验。,2基准,基准、标准和量值的传递,量的基本概念,基准：是用来保存、复现计量单位，具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具。 国家基准：是在特定计量领域内，用来保存和复现计量单位并具有最高计量特性，经国家鉴定、批准作为统一全国量值最高依据的计量器具。 副基准：是指通过与国家基准比对或校准来确定其量值，并经国家鉴定、批准的计量器具。 工作基准：是指通过与国家基准或副基准比对或校准来确定其

5、量值，用以检定计量标准的计量器具。,3标准,基准、标准和量值的传递,量的基本概念,按国家计量检定系统表规定的准确度等级，用于检定较低等级计量标准或工作计量器具的计量器具称为计量标准。 工作计量器具是指用于现场测量而不用于检定工作的计量器具。,4量值的传递,基准、标准和量值的传递,量的基本概念,通过对计量器具进行检定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值逐级地传递到测量用的工作计量器具，以保证被测对象量值的准确和一致。这个过程，就称为量值的传递。,1直接测量和间接测量,测量方法,测量方法和测量器具,直接测量法是指用测量器具直接测得被测量的值，而不必测量与测量有函数关系的其它量的测量方法。 间接测

6、量法是指先通过测量与被测量有函数关系的其他量，然后通过函数运算才得到被测量值的测量方法。,2直接比较测量和间接比较测量,测量方法,测量方法和测量器具,直接比较测量法是将被测量直接和已知的同种量进行比较，从而得到被测量的量值。 间接比较测量法是利用仪器把原始形态的被测量转换成与之保持已知函数关系的另一种量的测量 。,3接触测量和非接触测量,测量方法,测量方法和测量器具,接触测量：测头和被测物体产生机械接触。 非接触测量：测头和被测物体不产生机械接触。,4等精度测量和不等精度测量,测量方法,测量方法和测量器具,等精度测量：是指在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不变的测量。 不等精度测量：是

7、指在测量过程中，决定测量精度的因素或条件发生变化或部分变化的测量。,1测量器具的分类,测量器具及有关术语,测量方法和测量器具,传感器：是指能感受规定的被测量，并按一定的规律将被测量转换成可用输出信号的器具。 测量变换器：是指能提供与输入量给定关系的输出量的测量器具。当测量变换器的输入量为被测量时，该测量变换器就是传感器 检测器：是指用于指示某种特定量的存在而不必提供量值的器具。,2与测量器具有关的术语,测量器具及有关术语,测量方法和测量器具,示值：是测量器具指示的被测量的量值。 示值误差：是测量器具的示值与真值之差。一般来说，示值误差越小，计量器具的精确度就越高。 标称范围：也称示值范围，是测

8、量器具能显示或指示的最低值到最高值的范围。例如温度计的标尺的起点示值为34，终点示值为+44，则其标称范围为34+44。,2与测量器具有关的术语,测量器具及有关术语,测量方法和测量器具,量程：是标称范围的上下限之差的模。标称范围为34+44的温度计的量程就是78。 测量范围：在测量器具的误差处于允许极限内的情况下，测量器具所能测量的被测量值的范围。一般来说，测量范围比标称范围要小。 准确度等级：是用来表示测量器具测量准确度的等级或级别。,测量误差的定义,测量误差,测量误差,测量结果,被测量的真值,约定真值：是指充分接近真值、可以代替真值使用的量值。,被测量的实际值 修正过的测量结果的算术平均值

9、,考考你,用直尺测量某一物体的长度，下面哪个读数是正确的？(单位：mm) A）9 B）9.1 C）9.11 D）9.111 用分辨率为0.05mm的游标卡尺测量某一物体的长度，下面哪个读数是正确的？(单位：mm) A）13.13 B）13.14 C）13.15 D）9.150,测量误差的定义,测量误差,刻划式,附表式,数显式,测量误差的定义,测量误差,测量误差的定义,测量误差,测量误差的定义,测量误差,测量误差的定义,测量误差,测量误差的定义,测量误差,测量误差的定义,测量误差,测量误差的定义,测量误差,测量误差的分类,测量误差,1根据误差的统计特征分,系统误差 ：在对同一被测量进行多次测量时

10、，如果测量误差按一定的规律变化或保持为一个常数。 随机误差：在对某量进行多次测量的过程中，其测量误差的大小和符号以不可预知的方式变化着，则称此类误差为随机误差。 粗大误差：是一种明显超出规定条件下预期误差范围的测量误差，是由于某种不正常的原因造成的。,测量误差的分类,测量误差,2根据误差的产生原因分,器具误差：是由测量器具本身存在的缺陷而产生的测量误差。 方法误差：是由于测量方法不完善而引起的测量误差。 调整误差：是由于测量前未能将测量器具和被测对象调整到正确位置和状态所引起的测量误差。 观测误差：是由于测量过程中观测者主观判断不当所引起的测量误差。 环境误差：是由于测量过程中环境状态变化所引

11、起的测量误差。,测量误差的分类,测量误差,3根据误差的表示方法分,它与被测量具有相同的量纲和单位。,绝对误差：,无量纲量，其值描述了误差与真值的比值大小。,相对误差：,测量误差的分类,测量误差,相对误差=,绝对误差=,相对误差,测量误差的分类,测量误差,3根据误差的表示方法分,引用值:一般是指测量器具的标称范围的最高值或量程。 例如，某温度计的标称范围-3060，其量程为90 ，引用值为60 。 精确度等级:常将最大引用误差去掉百分号之后的数值的绝对值。 例如，如果某个测量器具的最大引用误差为1.5%，则其精确度等级为1.5级。,引用误差 ：,测量误差的分类,测量误差,例1.2 测量范围为01

12、50V的0.5级电压表，经更高等级标准电压表校准，在示值为100.0V时，测得实际电压为99.1V，问该电压表是否合格？,绝对误差,引用误差,最大引用误差为0.5,测量结果的可信程度,测量误差,1测量精密度,测量精密度描述了测量结果中随机误差大小的程度，反映了在一定条件下进行多次测量时所得结果彼此符合的程度。 随机误差越小，测量结果分布越密集，测量的精密度也就越高。,测量结果的可信程度,测量误差,2测量正确度,测量正确度描述了测量结果中系统误差大小的程度，是在规定条件下测量结果中所有系统误差的综合反映。 系统误差越小，测量的正确度也就越高。,测量结果的可信程度,测量误差,3测量准确度,测量准确

13、度描述了测量结果和被测量真值之间的一致程度，是测量结果中系统误差和随机误差的综合反映，也可称为测量精确度或测量精度。 测量结果中的系统误差和随机误差越小，说明了测量结果与被测量的真值之间的误差越小，测量结果也就越准确。,测量结果的可信程度,测量误差,4测量不确定度,测量不确定度描述了测量结果的可信赖程度，是对被测量真值所处量值范围的评定。 不确定度越小，测量结果的可信度越高，其使用价值越高。只有指出测量结果的不确定度后，测量结果才有意义。 表示测量结果时，不仅要给出被测量的量值，还应给出该量值的不确定度。,测量误差的传递,测量误差,间接测量中，研究各直接测量量的误差即局部误差(或称分项误差)与

14、间接测量量的总误差(又称函数误差)之间相互关系的问题，称为误差的传递。,1间接测量量的平均值的计算,测量误差的传递,测量误差,y-间接测量量 x1, x2, x3, , xm-各直接测量量,2间接测量的绝对误差传递,测量误差的传递,测量误差,称为误差传递系数,测量误差的传递,测量误差,例1.3：采用伏安法测一电阻器件的电阻，电压表读数为50V，绝对误差为0.6V，电流表读数为100mA，绝对误差为1mA，求该器件的电阻值及绝对误差,3间接测量的相对误差传递,测量误差的传递,测量误差,4间接测量的标准偏差的传递,测量误差的传递,测量误差,处理和统计分析,表达方式,1. 测量数据的处理,由于测量数据分布情况复杂，应该经过消除系统误差、正态性检验和剔除粗大误差这三项处理之后，测量数据才能作进一步的处理。,处理和统计分析,表达方式,2. 测量数据的概率统计分析,样本算术平均值 ：,处理和统计分析,表达方式,2. 测量数据的概率统计分析,样本标准偏差S ：,处理