第8课时第二章第四节测量仪器及其特性(1)课件(共13页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第四节测量仪器及其特性测量仪器及其特性1.测量仪器(计量器具)2.测量仪器的特征知识点一:测量仪器(计量器具)(一)测量仪器及其作用1测量仪器的概念(特点)测量仪器又称计量器具,是指“单独或与一个或多个辅助设备组合,用于进行测量的装置。”。它是用来测量并能得到被测对象量值的一种技术工具或装置。为了达到测量的预定要求,测量仪器必须具有符合规范要求的计量学特性,特别是测量仪器的准确度必须符合规定要求。例题:单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具在计量学术语中称为_。a测量仪器b .测量链c计量器具d测量传感器答案:ac2、测量仪器的特点(1)用于测量,目的是为了获得被测
2、对象量值的大小。(2)具有多种形式,它可以单独地或连同辅助设备一起使用。(3)测量仪器本身是一种器具或一种技术装置,是一种实物。测量仪器是用于测量目的的所有器具或装置的统称,我国习惯统称为计量器具。3测量仪器的作用(1)测量是为了获得被测量值的大小,而得到被测量值的大小是通过计量器具来实现的,所以计量器具是人们从事测量获得测量结果的重要手段和工具,它是测量的基础,是从事测量的重要条件。(2)计量器具又是复现单位、实现量值传递和量值溯源的重要手段。为实现计量单位统一和量值的准确可靠,必须建立相应的计量基准、计量标准和工作用计量器具;并通过检定和校准来实现测量的统一,实现测量的准确性、一致性,这一
3、任务正是通过各级计量器具进行量值的传递和溯源来完成的。(3)计量器具又是实施计量法制管理的重要工具和手段。国家计量法规对用于贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测四个方面且列入强检目录的工作计量器具实施强制检定,这些强检计量器具既是实施法制管理的对象,又是为维护国家和人民利益提供服务的重要手段,正是通过这些计量器具量值的准确可靠,使广大人民群众免受不准确、不诚实测量带来的危害。(4)计量器具又是开展科学研究、从事生产活动不可缺少的重要工具和手段。(二)实物量具、测量系统和测量设备定义概念具有所赋量值,使用时以固定形态复现或提供一个或多个量值的测量仪器。内涵它的主要特性是能复现或提供某个量、某些
4、量的已知量值。这里所说的固定形态应理解为量具是一种实物,它应具有恒定得到物理化学状态,以保证在使用时量具能确定地复现并保持已知量值。获得已知量值的方式可以是复现的,也可以是提供的。如砝码是量具,它本身的已知值就是复现了一个质量单位量值的实物。如标准信号发生器也是一种实物量具,它提供多个已知量值作为供给量输出。定义中的已知值应理解为其测量单位、数值及其不确定度均为已知。标准物质即参考物质按定义均属于测量仪器中的实物量具。特点(1)本身直接复现或提供了单位量值,即实物量具的示值(标称值)复现了单位量值,如量块、线纹尺本身就复现了长度单位量值;(2)在结构上一般没有测量机构,如砝码、标准电阻,它只是
5、复现单位量值的一个实物;(3)由于没有测量机构,在一般情况下,如果不依赖其他配套的测量仪器,就不能直接测量出被测量值,如砝码要用天平、量块要配用干涉仪、光学计。因此,实物量具往往是一种被动式测量仪器。表示方式量具本身所复现的量值,通常用标称值表示。对实物量具而言,标称值是指标在实物上的以固定形态复现或提供给定量的那个值。这个量值是经修约取整后的一个值,往往是通过标准器对比所确定的量值的近似值。它可以表明实物量具的特性。例如,标在标准电阻上的量值100,该标称值就是实物量具本身所复现的量值。对于多刻度的玻璃量器之类的量具,则通常取其满刻度值作为标称值,这种标称值也可作为总标称值。有的量具还标有如
6、额定电流值等,但通常不能认为这些量值或数据是量具的标称值。量具的分类按其复现或提供的量值看单值量具如量块、标准电池、砝码等,一般不带标尺;多值量具如线纹尺、电阻箱等,带有标尺;也包含成套量具,如砝码组、量块组等。从工作方式来看从属量具必须借助其他测量仪器才能进行测量的量具,如砝码,只有借助天平或质量比较仪才能进行质量的测量;独立量具不必借助其他测量仪器即可进行测量的量具,如尺子、量杯等。例题:实物量具是()。a使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的计量器具b能将输入量转化为输出量的计量器具c能指示被测量值的计量器具d结构上一般有测量机构,是一种被动式计量器具答案:a.本题考核的是
7、实物量具的含义。例题:下列计量器具中,()属于实物量具。a.流量计b.标准信号发生器c.砝码d.秤答案:bc【案例】考评员在考核某研究所的综合管理部门时,问其中的管理人员小李:“你看以下计量器具中,哪些是实物量具?(1)钢卷尺(2)台秤(3)注射器(4)热电偶(5)电阻箱(6)卡尺(7)铁路计量油罐车(8)电能表。”小李回答:“我认为其中1、3、4、6是实物量具。”又问另一位管理人员:“你认为他的回答对吗?”管理人员回答:“说不上来。”【问题】什么是实物量具?【案例分析】依据jjf1001-1998通用计量术语及定义中6.2条规定,实物量具是指“使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知
8、值的量具。”实物量具本身直接复现或提供了量值,实物量具的示值就是其标称值。上题中除(2)台秤、(4)热电偶、(6)卡尺和(8)电能表不是实物量具外,其他都属于实物量具。卡尺虽然习惯上称之为“通用量具”,但按定义它并不是实物量具,而是一种指示式测量仪器。2、测量系统测量系统的定义测量系统是指“一套组装的并适用于特定量在规定量的规定区间内给出测得值信息的一台或多台测量仪器”。包括试剂和电源。具体地说,是指用于特定测量目的,由全套测量仪器和其他的有关设备组装起来所形成的一个系统。如半导体材料电导率测量装置、体温计校准装置、磁性材料磁特性测量装置、光学高温计检定装置等。这里全套测量仪器包括各种测量仪器
9、、实物量具或标准物质,其他设备包括任何试剂、电源、稳压器、指示仪器、分流器、分压器、附加电压、开关线路及辅助设备。测量装置定义测量系统是由各种测量仪器连同辅助设备组装起来,有时也可以随时拆卸,形成固定安装的测量系统称为测量装置。测量装置作为计量标准时,有时又称检定装置或校准装置。分类按自动化程度分为自动、半自动和手动测量装置按被测量的数目分单参量和多参量测量装置。测量系统的特点测量系统可以是小型的或便携式的,但也可以是中型、大型或固定式的,有时则可能是把计量器具、计算装置和辅助装置连接起来的一套自动化装置,便于转换、存储和在自动化系统中应用。如电站、锅炉房全套计量器具所组成的测量装备。3测量设
10、备概念测量设备是指“为实现测量过程所需要的测量仪器、软件、测量标准、标准物质、辅助设备或其组合”。它包括检定、校准、试验和检验过程中使用的全部测量设备。可见它并不是指某台或某类设备,而是测量过程所必需的测量仪器相关的包括硬件和软件的统称。特点(1)概念的广义性。测量设备不仅包含一般的测量仪器,而且包含了各等级的测量标准、各类标准物质和实物量具,还包含和测量设备连接的各种辅助设备,以及进行测量所必须的资料和软件。测量设备还包括了检验设备和试验设备中用于测量的设备。定义的广义性是从is0 9000标准的生产全过程实施质量控制所决定的。(2)内容的扩展性。测量设备不仅仅是指测量仪器本身,而又扩大到辅
11、助设备,因为有关的辅助设备将直接影响测量的准确性和可靠性。这里主要指本身不能给出量值而没有它又不能进行测量的设备,也包括作为检验手段用的工具、工装、定位器、模具、夹具等试验硬件或软件。可见作为测量设备的辅助设备对保证测量的统一和准确十分重要。特点(3)测量设备不仅是指硬件还有软件,它还包括“进行测量所必须的资料”,这是指设备使用说明书、作业指导书及有关测量程序文件等资料,当然也包括一些测量仪器本身所属的测量软盘,没有这些资料就不能给出准确可靠的数据。因此,软件也应视为是测量设备的组成部分。意义测量设备是一个总称,它比测量仪器或测量系统的含意更为广泛。提出此术语有利于对测量过程进行控制。(三)测
12、量仪器的分类测量仪器按其结构、功能、作用、性质或不同专业,具有很多的分类方法。测量仪器按其结构和功能特点可分为以下六类。(1)指示式或显示式测量仪器指示式测量仪器是指能“提供带有被测量量值信息的输出信号的测量仪器”。例如电压表、测微仪、电子天平。显示式测量仪器是指“输出信号以可视形式表示的指示式测量仪器。(2)记录式测量仪器记录式测量仪器是指“提供示值记录的测量仪器”。这类测量仪器能将被测量值的示值记录下来。给出的记录可以是模拟的(连续或断续线条),也可以是数字的;可记录一个量或多个量的值,如温度记录仪、气压记录仪、记录式光谱仪、热释光剂量计等。这类测量仪器具有记录器,记录器把被测量值记录到媒
13、质上,有时数字式测量仪器也可以通过接口配以打印机、记录仪进行记录。绝大多数记录式测量仪器也具有显示功能,当然其主要的功能是记录,即记录式仪器也可带有指示装置以显示示值。(3)累计式测量仪器累计式测量仪器是指“通过对来自一个或多个源中,同时或依次得到的被测量的部分值求和,以确定被测量值的测量仪器”。它是为了获得被测量在一段时间间隔内的累计值,即被测量值求和的测量仪器。这是从测量仪器的使用功能上来进行分类的,有些情况下,测量的目的不是为了获得被测量值的瞬时值,如需要称量在一段时间内皮带传送的散装物料的总重量,或一列货车所载货物的总重量等。通常测量仪器的示值所反映的是被测量的瞬时值。因此,为了给出累
14、计量就必须使测量仪器增加一个累计功能,这个功能由累计器来实现,如累计式皮带秤,就是通过累计器根据称重和位移传感器提供信息,对皮带测量段上每次称得的各分量负荷进行累加求和,并通过累计指示器将累计值显示出来。电子轨道衡是一种累计式测量仪器。(4)积分式测量仪器积分式测量仪器是指“通过一个量对另一个量积分,以确定被测量值的测量仪器”。有时被测量按其定义或实际性质本来就是一个积分量。例如,家庭用的电能表,就是两次付费时刻之间的一段时间内,所耗用的功率对时间的积分。家用电能表中的积分机构能随时将所用电能的累积计算出来,并通过数字指示装置加以显示。又如皮革面积的测量,将皮革摊平在平面上,实际上就是要测量其
15、轮廓线所围的平面面积,因此也很自然的是一个积分量。所以,家用电能表和皮革面积测量仪都是积分式测量仪器。积分式测量一起不能将积分变量分割为无限小的微分,而只是分割为可认为足够小的分段就行了。可见,累计式测量仪器,如果将分量量值设法加以足够的细分,也就成了积分式测量仪器了。(5)模拟式测量仪器或模拟式指示仪器模拟式测量仪器或模拟式指示仪器是指“其输出或显示为被测量或输入信号连续函数的测量仪器”。这是从测量仪器输出或显示的形式来分类。即测量仪器的输出或显示为被测量的量值或为与输入信号相对应的连续函数值。通常遇到的被测量均被看作是可以无限细分的连续量。因此,在一定条件下,任何两个这种量之间均可以建立起
16、数值上的对应关系即函数关系,这就是说,输出量是输入量的一种模拟信号的关系。例如,热电偶测温、热电偶作为感温元件又将被测对象的温度值变换为相应的热电势,两者之间具有函数关系,然后通过配套的动圈式显示仪表,将其输出变换为表针的偏转角度,从而指示出被测温度的大小。(5)模拟式测量仪器或模拟式指示仪器如玻璃水银温度计,是将被测温度变换为水银柱高度进行指示。都是可以连续读数的模拟式测量仪器。模拟式测量仪器仅仅是就输出或显示的变现形式而言,而与测量仪器的工作原理无关。如电测量仪器中不同原理的磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表均属于模拟式测量仪器。模拟式测量仪器,有的可以显示被测量值,有的则可以输出某一个已
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