测量及测量仪表的基本知识.ppt

测量及测量仪表的基测量及测量仪表的基本知识本知识1 1现在学习的是第1页，共71页B1.测量、测量变换、测量方法；测量、测量变换、测量方法；B2.测量误差及其分类、测量精度；测量误差及其分类、测量精度；B3.测量仪表的分类、基本性能指标计算；测量仪表的分类、基本性能指标计算；B4.计量、计量、制、我国的法定计量单位制、我国的法定计量单位(补充补充)。学习和掌握的内容学习和掌握的内容(KeysKeys)2 2现在学习的是第2页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法一、一、测量测量(measurement)的定义的定义 1.1.定义定义定义定义 (规范化的表述规范化的表述规范化的表述规范化的表述)所谓测量，就是用实验的方法，把被测量所谓测量，就是用实验的方法，把被测量所谓测量，就是用实验的方法，把被测量所谓测量，就是用实验的方法，把被测量(参数参数参数参数)X X 与同性质的标准量与同性质的标准量与同性质的标准量与同性质的标准量 U U 进行比较，确定两者的比值，进行比较，确定两者的比值，进行比较，确定两者的比值，进行比较，确定两者的比值，从而得到被测量的量值。从而得到被测量的量值。从而得到被测量的量值。从而得到被测量的量值。*测量必须满足要求测量必须满足要求测量必须满足要求测量必须满足要求 (或前提或前提或前提或前提 ):):JJ用来进行比较的标准量用来进行比较的标准量用来进行比较的标准量用来进行比较的标准量 U U 应该是国际上或国家应该是国际上或国家应该是国际上或国家应该是国际上或国家所公认的，且性能稳定；所公认的，且性能稳定；所公认的，且性能稳定；所公认的，且性能稳定；JJ进行比较所用的方法和仪器必须经过验证且可靠进行比较所用的方法和仪器必须经过验证且可靠进行比较所用的方法和仪器必须经过验证且可靠进行比较所用的方法和仪器必须经过验证且可靠的。的。的。的。3 3现在学习的是第3页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法2.测量基本方程式测量基本方程式 *测量的三个要素：测量的三个要素：测量的三个要素：测量的三个要素：1.1.测量方法；测量方法；测量方法；测量方法；2.2.测量工具；测量工具；测量工具；测量工具；3.3.测量果的处理。核心是测量果的处理。核心是测量果的处理。核心是测量果的处理。核心是 比较比较比较比较标准量(即选用的测量单位)被测量与标准量的数字比值被测量4 4现在学习的是第4页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法3.被测量被测量(参数参数)X 的分类的分类 在在在在测量的过程当中，通常就把需要检测的物理量测量的过程当中，通常就把需要检测的物理量测量的过程当中，通常就把需要检测的物理量测量的过程当中，通常就把需要检测的物理量称为被测参数或被测量。如温度称为被测参数或被测量。如温度称为被测参数或被测量。如温度称为被测参数或被测量。如温度(temperature)(temperature)、压力压力压力压力(pressure)(pressure)、湿度、湿度、湿度、湿度(relative humidity)(relative humidity)、噪声、噪声、噪声、噪声(noise)(noise)、有害物浓度、有害物浓度、有害物浓度、有害物浓度 JJ 静态参数静态参数静态参数静态参数(常量常量常量常量)，X X(t)(t)=constant=constant，d dX X(t)/dt(t)/dt 0 0 如，周围环境的大气压力如，周围环境的大气压力如，周围环境的大气压力如，周围环境的大气压力 P P0 0，制冷压缩机稳定工，制冷压缩机稳定工，制冷压缩机稳定工，制冷压缩机稳定工况下的转速况下的转速况下的转速况下的转速 n n JJ 动态参数动态参数动态参数动态参数(变量变量变量变量)，X X(t)(t)constantconstant，d dX X(t)/dt(t)/dt 0 0 如，空调设备刚刚开启时，空调房间内的温度、如，空调设备刚刚开启时，空调房间内的温度、如，空调设备刚刚开启时，空调房间内的温度、如，空调设备刚刚开启时，空调房间内的温度、湿度等。变化可以是湿度等。变化可以是湿度等。变化可以是湿度等。变化可以是随机随机随机随机的，也可以是的，也可以是的，也可以是的，也可以是周期性周期性周期性周期性等。等。等。等。5 5现在学习的是第5页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法二、测量的步骤与测量变换二、测量的步骤与测量变换 主要包括：主要包括：主要包括：主要包括：1.1.初始准备；初始准备；初始准备；初始准备；2.2.比较；比较；比较；比较；3.3.求偏差求偏差求偏差求偏差；4.4.调整仪表，减小调整仪表，减小调整仪表，减小调整仪表，减小；5.5.当当当当=0=0时，读取时，读取时，读取时，读取 X X 的示的示的示的示值大小。值大小。值大小。值大小。Example:Example:天平称重天平称重天平称重天平称重JJ 调零调零调零调零 测量开始时应先调节天平至平衡状态测量开始时应先调节天平至平衡状态测量开始时应先调节天平至平衡状态测量开始时应先调节天平至平衡状态 JJ 对比对比对比对比 将被测重物和标准砝码分别放到两侧称盘中将被测重物和标准砝码分别放到两侧称盘中将被测重物和标准砝码分别放到两侧称盘中将被测重物和标准砝码分别放到两侧称盘中JJ 示差示差示差示差 借助于天平中间指针的偏转方向，判别天借助于天平中间指针的偏转方向，判别天借助于天平中间指针的偏转方向，判别天借助于天平中间指针的偏转方向，判别天平两侧砝码和物体的轻重，指针偏离中间位置所显示平两侧砝码和物体的轻重，指针偏离中间位置所显示平两侧砝码和物体的轻重，指针偏离中间位置所显示平两侧砝码和物体的轻重，指针偏离中间位置所显示的数据大小称为示差的数据大小称为示差的数据大小称为示差的数据大小称为示差 JJ 调平衡调平衡调平衡调平衡 如存在差值就需调整砝码的大小，直到重如存在差值就需调整砝码的大小，直到重如存在差值就需调整砝码的大小，直到重如存在差值就需调整砝码的大小，直到重物与砝码平衡为止物与砝码平衡为止物与砝码平衡为止物与砝码平衡为止JJ 读数读数读数读数 根据砝码的大小根据砝码的大小根据砝码的大小根据砝码的大小读出物重的数字值读出物重的数字值读出物重的数字值读出物重的数字值 6 6现在学习的是第6页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法二、测量的步骤与测量变换二、测量的步骤与测量变换 测量变换测量变换测量变换测量变换 测量过程的关键在于被测量和标准量的测量过程的关键在于被测量和标准量的测量过程的关键在于被测量和标准量的测量过程的关键在于被测量和标准量的比较比较比较比较，可，可，可，可以分为以分为以分为以分为直接比较直接比较直接比较直接比较，如用米尺度量长度；但是能直接，如用米尺度量长度；但是能直接，如用米尺度量长度；但是能直接，如用米尺度量长度；但是能直接将将将将X X与与与与U U进行比较的物理量并不多，大多数的被测量进行比较的物理量并不多，大多数的被测量进行比较的物理量并不多，大多数的被测量进行比较的物理量并不多，大多数的被测量 X X 和标准量和标准量和标准量和标准量 U U 都要变换到双方都便于比较的某个中都要变换到双方都便于比较的某个中都要变换到双方都便于比较的某个中都要变换到双方都便于比较的某个中间量间量间量间量 Z Zi i(i i=1,2,=1,2,n),n)，才能进行直接比较，才能进行直接比较，才能进行直接比较，才能进行直接比较(间接比间接比间接比间接比较较较较)，这种变换称为测量变换。，这种变换称为测量变换。，这种变换称为测量变换。，这种变换称为测量变换。即：即：即：即：X X=f f1 1(Z Z)，U U=f f2 2(Z Z)，X X/U U=f f1 1(Z Z)/)/f f2 2(Z Z)=b)=b Z ZJJ 变换是测量的核心。变换是测量的核心。变换是测量的核心。变换是测量的核心。*变换的形式不是唯一的变换的形式不是唯一的变换的形式不是唯一的变换的形式不是唯一的例如，测量室温例如，测量室温例如，测量室温例如，测量室温 Tn Tn，可分别用水银温度计和热电阻可分别用水银温度计和热电阻可分别用水银温度计和热电阻可分别用水银温度计和热电阻JJ 变换元件变换元件变换元件变换元件 实现这种变换过程的元件实现这种变换过程的元件实现这种变换过程的元件实现这种变换过程的元件7 7现在学习的是第7页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法二、测量的步骤与测量变换二、测量的步骤与测量变换JJ不管各种测量仪表其测量原理如何不同，它们的不管各种测量仪表其测量原理如何不同，它们的不管各种测量仪表其测量原理如何不同，它们的不管各种测量仪表其测量原理如何不同，它们的共同之处在于被测参数都要经过一次或多次的信号与共同之处在于被测参数都要经过一次或多次的信号与共同之处在于被测参数都要经过一次或多次的信号与共同之处在于被测参数都要经过一次或多次的信号与能量的转换，获得便于测量的信号或能量形式，最后能量的转换，获得便于测量的信号或能量形式，最后能量的转换，获得便于测量的信号或能量形式，最后能量的转换，获得便于测量的信号或能量形式，最后由指针或数字形式显示出测量结果。因此，各种测量由指针或数字形式显示出测量结果。因此，各种测量由指针或数字形式显示出测量结果。因此，各种测量由指针或数字形式显示出测量结果。因此，各种测量仪表的测量过程，就是被测参数以信号或能量形式仪表的测量过程，就是被测参数以信号或能量形式仪表的测量过程，就是被测参数以信号或能量形式仪表的测量过程，就是被测参数以信号或能量形式进行一次或多次不断转换和传递的过程，以及与相应进行一次或多次不断转换和传递的过程，以及与相应进行一次或多次不断转换和传递的过程，以及与相应进行一次或多次不断转换和传递的过程，以及与相应的测量单位进行比较的过程。的测量单位进行比较的过程。的测量单位进行比较的过程。的测量单位进行比较的过程。*其本质是信号能量的转换与传递过程其本质是信号能量的转换与传递过程其本质是信号能量的转换与传递过程其本质是信号能量的转换与传递过程8 8现在学习的是第8页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法三、测量方法三、测量方法 B按测量结果产生的方式来分类按测量结果产生的方式来分类按测量结果产生的方式来分类按测量结果产生的方式来分类 JJ 直接测量直接测量直接测量直接测量法法法法JJ 间接测量法间接测量法间接测量法间接测量法JJ 组合测量法组合测量法组合测量法组合测量法 9 9现在学习的是第9页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法1.1.直接测量直接测量直接测量直接测量 借助测量仪表，使被测量借助测量仪表，使被测量借助测量仪表，使被测量借助测量仪表，使被测量 X X 直接与选用的直接与选用的直接与选用的直接与选用的标准量标准量标准量标准量 U U 进行比较，或者用预先标定好的测量进行比较，或者用预先标定好的测量进行比较，或者用预先标定好的测量进行比较，或者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测仪器进行测量，从而直接求得被测量数值的测仪器进行测量，从而直接求得被测量数值的测仪器进行测量，从而直接求得被测量数值的测量方法量方法量方法量方法 JJ直读法，如用直尺测量黑板的尺寸等直读法，如用直尺测量黑板的尺寸等直读法，如用直尺测量黑板的尺寸等直读法，如用直尺测量黑板的尺寸等JJ 比较法比较法比较法比较法JJ零值法零值法零值法零值法(又称零示法又称零示法又称零示法又称零示法)J差值法差值法差值法差值法 JJ代替法代替法代替法代替法 1010现在学习的是第10页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法 零值法零值法(又称零示法又称零示法)JJ 在测量时，使被测量在测量时，使被测量在测量时，使被测量在测量时，使被测量 X X 对测量仪器所产生的效对测量仪器所产生的效对测量仪器所产生的效对测量仪器所产生的效果与已知量果与已知量果与已知量果与已知量X X0 0 所产生的作用效果相互抵消，使得总所产生的作用效果相互抵消，使得总所产生的作用效果相互抵消，使得总所产生的作用效果相互抵消，使得总的作用效果效果为零，即的作用效果效果为零，即的作用效果效果为零，即的作用效果效果为零，即,二者作用平衡时，二者作用平衡时，二者作用平衡时，二者作用平衡时，X=X=X X0 0 例如：利用天平来测量某一物体的质量例如：利用天平来测量某一物体的质量例如：利用天平来测量某一物体的质量例如：利用天平来测量某一物体的质量 mm。测量时，使得测量时，使得测量时，使得测量时，使得 mm 对天平所产生的作用效果与已知对天平所产生的作用效果与已知对天平所产生的作用效果与已知对天平所产生的作用效果与已知砝码砝码砝码砝码 mm0 0 所产生的作用效果相互抵消所产生的作用效果相互抵消所产生的作用效果相互抵消所产生的作用效果相互抵消,当力矩当力矩当力矩当力矩 MM1 1=MM2 2 时，时，时，时，m=m=mm0 011 11现在学习的是第11页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法 差值法差值法差值法差值法 JJ 通过测量被测量通过测量被测量通过测量被测量通过测量被测量 X X 与一个已知量与一个已知量与一个已知量与一个已知量 X X0 0 的差值的差值的差值的差值，从而求得被测量的方法，就称差值法。从而求得被测量的方法，就称差值法。从而求得被测量的方法，就称差值法。从而求得被测量的方法，就称差值法。即，即，即，即，X X=X X0 0+例如：已知测量人员所处楼层的高度例如：已知测量人员所处楼层的高度例如：已知测量人员所处楼层的高度例如：已知测量人员所处楼层的高度 h h，欲测量某，欲测量某，欲测量某，欲测量某建筑物的高度建筑物的高度建筑物的高度建筑物的高度 HH。因此，只要测量出该人员所处楼。因此，只要测量出该人员所处楼。因此，只要测量出该人员所处楼。因此，只要测量出该人员所处楼层与屋顶之间的垂直距离层与屋顶之间的垂直距离层与屋顶之间的垂直距离层与屋顶之间的垂直距离 h h1 1，即差值，即差值，即差值，即差值 h h。HH=h h +h h1212现在学习的是第12页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法 代替法代替法(替代法替代法)JJ在一定的测量条件下，第在一定的测量条件下，第在一定的测量条件下，第在一定的测量条件下，第1 1步，使用测量仪表或系步，使用测量仪表或系步，使用测量仪表或系步，使用测量仪表或系统来测量统来测量统来测量统来测量 X X，得到，得到，得到，得到示值示值示值示值1 1。第。第。第。第2 2步，再次使用测量仪表步，再次使用测量仪表步，再次使用测量仪表步，再次使用测量仪表或系统来测量或系统来测量或系统来测量或系统来测量X X0 0 (已知且可调已知且可调已知且可调已知且可调)，逐步调整，逐步调整，逐步调整，逐步调整X X0 0 ，使得，使得，使得，使得示值示值示值示值2 2=示值示值示值示值1 1，则则则则X X=X X0 0 。例如，电桥法例如，电桥法例如，电桥法例如，电桥法测量电阻测量电阻测量电阻测量电阻R R。1313现在学习的是第13页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法2.间接测量法间接测量法 JJ基于测量变换，直接测量与基于测量变换，直接测量与基于测量变换，直接测量与基于测量变换，直接测量与 X X有确定函数关系中有确定函数关系中有确定函数关系中有确定函数关系中间变量间变量间变量间变量Z Zj j,j=1,2,m,j=1,2,m。然后将。然后将。然后将。然后将Z Zj j数值代入数值代入数值代入数值代入 X X=f(Z=f(Zj j)进行计算，从而求得进行计算，从而求得进行计算，从而求得进行计算，从而求得X X数值的方法。数值的方法。数值的方法。数值的方法。例如，例如，例如，例如，1.1.测量管道内不可压缩流体的流速时，采测量管道内不可压缩流体的流速时，采测量管道内不可压缩流体的流速时，采测量管道内不可压缩流体的流速时，采用相关的函数关系式用相关的函数关系式用相关的函数关系式用相关的函数关系式 通过直接测量管道内某一截面流体的动压值通过直接测量管道内某一截面流体的动压值通过直接测量管道内某一截面流体的动压值通过直接测量管道内某一截面流体的动压值,然然然然后将测得的数值代入上式后将测得的数值代入上式后将测得的数值代入上式后将测得的数值代入上式,可以求得流速。可以求得流速。可以求得流速。可以求得流速。2.2.测量黑板的表面积测量黑板的表面积测量黑板的表面积测量黑板的表面积 S S。只要分别直接测出。只要分别直接测出。只要分别直接测出。只要分别直接测出 L L和和和和 WW，代入，代入，代入，代入 ，就可计算出，就可计算出，就可计算出，就可计算出 S S 大小大小大小大小1414现在学习的是第14页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法 3.3.组合测量法组合测量法组合测量法组合测量法 JJ综合综合综合综合1 1、2 2方法方法方法方法 ，由于，由于，由于，由于X X=f f(Z(Zj j)中存在未知的待定中存在未知的待定中存在未知的待定中存在未知的待定系数。第系数。第系数。第系数。第(1)(1)步，根据直接或间接测量所获得的数据，步，根据直接或间接测量所获得的数据，步，根据直接或间接测量所获得的数据，步，根据直接或间接测量所获得的数据，解联立方程组，求解出待定系数的数值解联立方程组，求解出待定系数的数值解联立方程组，求解出待定系数的数值解联立方程组，求解出待定系数的数值 。第。第。第。第(2)(2)步，步，步，步，测量测量测量测量Z Zj j，代入已知的，代入已知的，代入已知的，代入已知的 X X=f(=f(Z Zj j)，计算出，计算出，计算出，计算出 X X。例如，用铂电阻温度计测量介质温度时，其电阻值例如，用铂电阻温度计测量介质温度时，其电阻值例如，用铂电阻温度计测量介质温度时，其电阻值例如，用铂电阻温度计测量介质温度时，其电阻值与温度的关系与温度的关系与温度的关系与温度的关系 存在待定常系数存在待定常系数存在待定常系数存在待定常系数 a a，b b。(1)(1)需要测得铂电阻在需要测得铂电阻在需要测得铂电阻在需要测得铂电阻在t t1 1和和和和t t2 2对应的电阻值对应的电阻值对应的电阻值对应的电阻值R Rt t1 1和和和和R Rt t2 2 ，然后解联立方程组，然后解联立方程组，然后解联立方程组，然后解联立方程组(2(2个个个个)，得到确定的，得到确定的，得到确定的，得到确定的a a，b b数值。数值。数值。数值。(2)(2)测出测出测出测出t t，代入，代入，代入，代入已知的已知的已知的已知的R Rt=f(t=f(t t)，可求解出该温度，可求解出该温度，可求解出该温度，可求解出该温度t t下，下，下，下，R Rt t的大小的大小的大小的大小1515现在学习的是第15页，共71页1.1 测量的定义及测量方法测量的定义及测量方法BB 按不同的测量条件分类按不同的测量条件分类JJ 等精度测量等精度测量等精度测量等精度测量JJ 不等精度测量不等精度测量不等精度测量不等精度测量B 按被测量按被测量按被测量按被测量 X X 在测量过程中在测量过程中在测量过程中在测量过程中(dX/dt=0dX/dt=0?)?)的的的的状态分类状态分类状态分类状态分类 JJ 静态测量静态测量静态测量静态测量JJ 动态测量动态测量动态测量动态测量 *其它分类，如其它分类，如其它分类，如其它分类，如 X X 属性，热工测量，电学测量等；还有人属性，热工测量，电学测量等；还有人属性，热工测量，电学测量等；还有人属性，热工测量，电学测量等；还有人工测量，自动测量等。工测量，自动测量等。工测量，自动测量等。工测量，自动测量等。1616现在学习的是第16页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能一、测量系统一、测量系统(measuring system)组成组成 JJ为实现一定的测量目的，而将若干测量设备进为实现一定的测量目的，而将若干测量设备进为实现一定的测量目的，而将若干测量设备进为实现一定的测量目的，而将若干测量设备进行有效组合所形成的测量体系就称为测量系统。行有效组合所形成的测量体系就称为测量系统。行有效组合所形成的测量体系就称为测量系统。行有效组合所形成的测量体系就称为测量系统。*它是一个开环系统它是一个开环系统它是一个开环系统它是一个开环系统(open-loop system)(open-loop system)*而自动控制系统而自动控制系统而自动控制系统而自动控制系统(automatic control system,ACS)(automatic control system,ACS)，在，在，在，在大多数情况下，是闭环系统大多数情况下，是闭环系统大多数情况下，是闭环系统大多数情况下，是闭环系统(closed-loop system)(closed-loop system)JJ测量环节是指建立输入测量环节是指建立输入测量环节是指建立输入测量环节是指建立输入(input parameter)(input parameter)和输和输和输和输出出出出(output parameter)(output parameter)之间某种函数关系的一个基之间某种函数关系的一个基之间某种函数关系的一个基之间某种函数关系的一个基本部件。本部件。本部件。本部件。1717现在学习的是第17页，共71页二、二、测量环节及其功能测量环节及其功能 JJ传感器传感器传感器传感器(Sensor Sensor)J变换器或变送器变换器或变送器变换器或变送器变换器或变送器(transformer or transmittertransformer or transmitter)JJ显示装置显示装置显示装置显示装置(displaying device,monitordisplaying device,monitor)J传输通道传输通道传输通道传输通道 (transporting channel transporting channel)1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能1818现在学习的是第18页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能BB 传感器传感器JJ又称敏感元件，它是与被测对象直接发生联系的又称敏感元件，它是与被测对象直接发生联系的又称敏感元件，它是与被测对象直接发生联系的又称敏感元件，它是与被测对象直接发生联系的部分，部分，部分，部分，安装在现场安装在现场安装在现场安装在现场，故又称，故又称，故又称，故又称一次仪表一次仪表一次仪表一次仪表。基于物理、。基于物理、。基于物理、。基于物理、化学或生物等作用机理，将化学或生物等作用机理，将化学或生物等作用机理，将化学或生物等作用机理，将 X X（包括物理量、化学（包括物理量、化学（包括物理量、化学（包括物理量、化学量、生物量等）的信号按一定的规律转换成便于处量、生物量等）的信号按一定的规律转换成便于处量、生物量等）的信号按一定的规律转换成便于处量、生物量等）的信号按一定的规律转换成便于处理和传输的另外一种量的输出信号，如电信号形式理和传输的另外一种量的输出信号，如电信号形式理和传输的另外一种量的输出信号，如电信号形式理和传输的另外一种量的输出信号，如电信号形式(电压、电流或电阻电压、电流或电阻电压、电流或电阻电压、电流或电阻)。它是实现测量的首要环节。其功能是将它是实现测量的首要环节。其功能是将它是实现测量的首要环节。其功能是将它是实现测量的首要环节。其功能是将 X X以单值以单值以单值以单值函数关系、稳定而准确地转换成另一种物理量函数关系、稳定而准确地转换成另一种物理量函数关系、稳定而准确地转换成另一种物理量函数关系、稳定而准确地转换成另一种物理量 Z Z 。便于后面环节进行变换、比较、运算及显示、记录便于后面环节进行变换、比较、运算及显示、记录便于后面环节进行变换、比较、运算及显示、记录便于后面环节进行变换、比较、运算及显示、记录 X X 或或或或 X X(t)(t)。1919现在学习的是第19页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能 例如，温度传感器中的例如，温度传感器中的例如，温度传感器中的例如，温度传感器中的热电偶热电偶热电偶热电偶、热电阻热电阻热电阻热电阻，均可以，均可以，均可以，均可以测温。分别基于物理学中的测温。分别基于物理学中的测温。分别基于物理学中的测温。分别基于物理学中的热电效应热电效应热电效应热电效应 和金属导体的和金属导体的和金属导体的和金属导体的正温度正温度正温度正温度效应效应效应效应，可以分别将被测温度可以分别将被测温度可以分别将被测温度可以分别将被测温度 t t()转化为转化为转化为转化为热电势热电势热电势热电势(mvDCmvDC)和和和和电阻电阻电阻电阻()()。2020现在学习的是第20页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能B 传感器传感器JJ 一个理想的敏感元件应该满足如下几方面的要求：一个理想的敏感元件应该满足如下几方面的要求：一个理想的敏感元件应该满足如下几方面的要求：一个理想的敏感元件应该满足如下几方面的要求：1.1.敏感元件输入与输出之间，敏感元件输入与输出之间，敏感元件输入与输出之间，敏感元件输入与输出之间，Z Z=f(=f(X X)应该有稳定应该有稳定应该有稳定应该有稳定的单值函数关系；的单值函数关系；的单值函数关系；的单值函数关系；2.2.敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其他敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其他敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其他敏感元件应该只对被测量的变化敏感，而对其他一切可能的输入信号一切可能的输入信号一切可能的输入信号一切可能的输入信号(包括噪声信号包括噪声信号包括噪声信号包括噪声信号)不敏感；不敏感；不敏感；不敏感；3.3.在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。干扰被测介质的状态。干扰被测介质的状态。干扰被测介质的状态。2121现在学习的是第21页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能B 变换器或变送器变换器或变送器JJ 它是传感器与显示装置中间的部分，它将传感它是传感器与显示装置中间的部分，它将传感它是传感器与显示装置中间的部分，它将传感它是传感器与显示装置中间的部分，它将传感器输出的信号变换成显示装置易于接受的信号器输出的信号变换成显示装置易于接受的信号器输出的信号变换成显示装置易于接受的信号器输出的信号变换成显示装置易于接受的信号,I I0 0=f(Z)=f(Z)。JJ 要求它的性能稳定、精确度高，而且信号变换，要求它的性能稳定、精确度高，而且信号变换，要求它的性能稳定、精确度高，而且信号变换，要求它的性能稳定、精确度高，而且信号变换，应使信息损失最小应使信息损失最小应使信息损失最小应使信息损失最小 。JJ 一般情况下，将传感器和变送器做成一体化的一般情况下，将传感器和变送器做成一体化的一般情况下，将传感器和变送器做成一体化的一般情况下，将传感器和变送器做成一体化的机电装置，称为测量变送器，机电装置，称为测量变送器，机电装置，称为测量变送器，机电装置，称为测量变送器，I I0 0 X X。如温度、。如温度、。如温度、。如温度、压力、流量、湿度变送器等。压力、流量、湿度变送器等。压力、流量、湿度变送器等。压力、流量、湿度变送器等。2222现在学习的是第22页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能BB 测量变送器测量变送器J 型号可分为型号可分为型号可分为型号可分为DDZ-DDZ-，DDZ-DDZ-。1.D-1.D-电动；电动；电动；电动；2,D-2,D-单元；单元；单元；单元；3.3.组合组合组合组合对于对于对于对于 DDZ-DDZ-，X X I I0 0(0(010mADC)10mADC)。对于对于对于对于 DDZ-DDZ-，X X I I0 0(4(420mADC)20mADC)。便于信号的传送，处理、显示或记录等。便于信号的传送，处理、显示或记录等。便于信号的传送，处理、显示或记录等。便于信号的传送，处理、显示或记录等。相当于相当于相当于相当于 common words or English common words or English。例如，某台例如，某台例如，某台例如，某台DDZ-DDZ-温度变送器，其输入量程温度变送器，其输入量程温度变送器，其输入量程温度变送器，其输入量程 T T(-50(-50 300300)，输出量程，输出量程，输出量程，输出量程 I I0 0(0(010 10 mA DC mA DC)。思考思考思考思考:相同的输入量程相同的输入量程相同的输入量程相同的输入量程 T T，DDZ-DDZ-型，型，型，型，T T与与与与 I I0 0 对应关系？对应关系？对应关系？对应关系？2323现在学习的是第23页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能BB 显示装置显示装置 显示装置是测量系统直接与观测者发生联系的显示装置是测量系统直接与观测者发生联系的显示装置是测量系统直接与观测者发生联系的显示装置是测量系统直接与观测者发生联系的部分，其作用是向观测者指出被测参数的数值，又称部分，其作用是向观测者指出被测参数的数值，又称部分，其作用是向观测者指出被测参数的数值，又称部分，其作用是向观测者指出被测参数的数值，又称为为为为二次仪表，安装在仪表控制室内的仪表盘上二次仪表，安装在仪表控制室内的仪表盘上二次仪表，安装在仪表控制室内的仪表盘上二次仪表，安装在仪表控制室内的仪表盘上。显示。显示。显示。显示装置可以对被测量进行指示、记录，有时还带有调节装置可以对被测量进行指示、记录，有时还带有调节装置可以对被测量进行指示、记录，有时还带有调节装置可以对被测量进行指示、记录，有时还带有调节功能，以控制生产过程。可分为功能，以控制生产过程。可分为功能，以控制生产过程。可分为功能，以控制生产过程。可分为:J模拟式显示仪表模拟式显示仪表模拟式显示仪表模拟式显示仪表 JJ数字式显示仪表数字式显示仪表数字式显示仪表数字式显示仪表 J屏幕式显示仪表屏幕式显示仪表屏幕式显示仪表屏幕式显示仪表2424现在学习的是第24页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能 2525现在学习的是第25页，共71页1.2 测量系统的结构及基本功能测量系统的结构及基本功能BB 传输通道传输通道 JJ 由于测量系统各环节是分离的，则需要把信号从由于测量系统各环节是分离的，则需要把信号从由于测量系统各环节是分离的，则需要把信号从由于测量系统各环节是分离的，则需要把信号从一个环节传送到另一个环节。实现这种功能的环节一个环节传送到另一个环节。实现这种功能的环节一个环节传送到另一个环节。实现这种功能的环节一个环节传送到另一个环节。实现这种功能的环节称为传输通道。称为传输通道。称为传输通道。称为传输通道。JJ 传输通道是各环节间输入、输出信号的连接部分，传输通道是各环节间输入、输出信号的连接部分，传输通道是各环节间输入、输出信号的连接部分，传输通道是各环节间输入、输出信号的连接部分，其形式一般较为简单，可分为其形式一般较为简单，可分为其形式一般较为简单，可分为其形式一般较为简单，可分为 1.1.有线形式有线形式有线形式有线形式 :电线、电线、电线、电线、电缆、光导纤维电缆、光导纤维电缆、光导纤维电缆、光导纤维(利用利用利用利用LEDLED，将电流信号转换为光信，将电流信号转换为光信，将电流信号转换为光信，将电流信号转换为光信号，信号传递能量损失小，抗电磁干扰力强，安全号，信号传递能量损失小，抗电磁干扰力强，安全号，信号传递能量损失小，抗电磁干扰力强，安全号，信号传递能量损失小，抗电磁干扰力强，安全性高性高性高性高)等。等。等。等。2.2.无线形式：微波、红外线等。无线形式：微波、红外线等。无线形式：微波、红外线等。无线形式：微波、红外线等。JJ 在实际的测量系统中，应按规定要求进行选择和在实际的测量系统中，应按规定要求进行选择和在实际的测量系统中，应按规定要求进行选择和在实际的测量系统中，应按规定要求进行选择和布置，否则会造成信息损失、信号失真或引入干扰。布置，否则会造成信息损失、信号失真或引入干扰。布置，否则会造成信息损失、信号失真或引入干扰。布置，否则会造成信息损失、信号失真或引入干扰。2626现在学习的是第26页，共71页1.3 测量误差与测量精度的基本内容测量误差与测量精度的基本内容 一、真值、测量值及测量误差的定义一、真值、测量值及测量误差的定义一、真值、测量值及测量误差的定义一、真值、测量值及测量误差的定义 J 需要进行测量的物理量需要进行测量的物理量需要进行测量的物理量需要进行测量的物理量 X X X X，始终具有一个客观，始终具有一个客观，始终具有一个客观，始终具有一个客观存在的数值，这一数值就称为真值。存在的数值，这一数值就称为真值。存在的数值，这一数值就称为真值。存在的数值，这一数值就称为真值。用用用用X X X X0 0 0 0表示。表示。表示。表示。特点：特点：特点：特点：“测不到测不到测不到测不到”。因为理想化的测量无法实现。因为理想化的测量无法实现。因为理想化的测量无法实现。因为理想化的测量无法实现。*实际测量中，用实际测量中，用实际测量中，用实际测量中，用最优概值或标准表的指示值最优概值或标准表的指示值最优概值或标准表的指示值最优概值或标准表的指示值来代替来代替来代替来代替JJ 通过测量仪表，检测得到的结果称为测量值，通过测量仪表，检测得到的结果称为测量值，通过测量仪表，检测得到的结果称为测量值，通过测量仪表，检测得到的结果称为测量值，或称示值。用或称示值。用或称示值。用或称示值。用 X X X X 或或或或 X X X Xm m m m 表示。表示。表示。表示。JJ X X X X0 0 0 0 与与与与 X X X X 两者之间的差异程度，称为测量误差两者之间的差异程度，称为测量误差两者之间的差异程度，称为测量误差两者之间的差异程度，称为测量误差。特点特点特点特点:必然性，普遍性。必然性，普遍性。必然性，普遍性。必然性，普遍性。X X X X 可以无限地逐渐逼近可以无限地逐渐逼近可以无限地逐渐逼近可以无限地逐渐逼近X X X X0 0 0 0，然而却不能等于真值然而却不能等于真值然而却不能等于真值然而却不能等于真值 X X X X0 0 0 0 。2727现在学习的是第27页，共71页1.3 测量误差与测量精度的基本内容测量误差与测量精度的基本内容 二、测量误差的分类二、测量误差的分类 1.1.按照误差数值的表示方法可分为按照误差数值的表示方法可分为按照误差数值的表示方法可分为按照误差数值的表示方法可分为 ：J 示值绝对误差示值绝对误差示值绝对误差示值绝对误差 JJ 示值相对误差示值相对误差示值相对误差示值相对误差 JJ 引用误差和基本误差引用误差和基本误差引用误差和基本误差引用误差和基本误差2828现在学习的是第28页，共71页1.3 测量误差与测量精度的基本内容测量误差与测量精度的基本内容B示值绝对误差示值绝对误差 JJ X X X X与与与与 X X X X0 0 0 0 之间的代数差值称为示值的绝对误差，之间的代数差值称为示值的绝对误差，之间的代数差值称为示值的绝对误差，之间的代数差值称为示值的绝对误差，表示为表示为表示为表示为 JJx x x x 与与与与 X X X X