测量的基本知识(培训).ppt

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1、关于测量的基本知识(培训)现在学习的是第1页，共44页第一节第一节 测量的意义和测量方法测量的意义和测量方法 一、测量的意义一、测量的意义 1 1测量的意义：测量的意义：测量是人类对自然界中客观事物取得数量观念的测量是人类对自然界中客观事物取得数量观念的一种一种认识过程认识过程。在这一过程中，人们借助于专门工具，。在这一过程中，人们借助于专门工具，通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值，通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值，获得对于客观事物的获得对于客观事物的定量的概念定量的概念和和内在规律内在规律的认识。的认识。现在学习的是第2页，共44页u测量技术可分为若干分支，如测量技

2、术可分为若干分支，如力学测量、力学测量、电学测量、热工测量电学测量、热工测量等。等。u热工测量是指热工测量是指温度、湿度、压力、流量、温度、湿度、压力、流量、烟气成分烟气成分等参数的测量。等参数的测量。现在学习的是第3页，共44页二、测量方法二、测量方法u测测量量的的定定义义：就就是是用用实实验验的的方方法法，把把被被测测量量与与同同性性质质的的标标准准量量进进行行比比较较，确确定定两两者的比值，从而得到被测量的量值。者的比值，从而得到被测量的量值。u使测量结果有意义的要求：使测量结果有意义的要求：u用用来来进进行行比比较较的的标标准准量量应应该该是是国国际际上上或或国国家家所公认的所公认的，

3、且，且性能稳定性能稳定。u进行比较所用的方法和仪表必须经过进行比较所用的方法和仪表必须经过验证验证。现在学习的是第4页，共44页u测量方法测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。就是实现被测量与标准量比较的方法。u测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：（1）直直接接测测量量法法：使使被被测测量量直直接接与与选选用用的的标标准准量量进进行行比比较较，或或者者预预先先标标定定好好了了的的测测量量仪仪表表进进行行测测量量，从从而而直直接接求求得得被被测测量量数数值值的的测测量量方法。方法。（2）间间接接测测量量法法：通通过过直直接接测测量量与与被被测测

4、量量有有某某种种确确定定函函数数关关系系的的其其它它各各个个变变量量，然然后后将将所所测测得得的的数数值值代代入入函函数数关关系系进进行行计计算算，从从而求得被测量数值的方法。而求得被测量数值的方法。现在学习的是第5页，共44页（3）组合测量法：组合测量法：测量中使各个未知量以不同的组合形式出现测量中使各个未知量以不同的组合形式出现（或改变测量条件以获得这种不同组合），根据直接测量或间接（或改变测量条件以获得这种不同组合），根据直接测量或间接测量所获得的数据，通过解测量所获得的数据，通过解联立方程组联立方程组以求得未知量的数值，以求得未知量的数值，这类测量称为组合测量。这类测量称为组合测量。现

5、在学习的是第6页，共44页u问以下测量过程使用了哪种测量方法？问以下测量过程使用了哪种测量方法？用铂电阻温度计测量温度用铂电阻温度计测量温度用水银温度计测量介质温度用水银温度计测量介质温度现在学习的是第7页，共44页u测量方法的其它分类方式：测量方法的其它分类方式：u按按不不同同的的测测量量条条件件分分：等等精精度度测测量量与与非非等等精度精度测量测量u按按被被测测量量在在测测量量过过程程中中的的状状态态不不同同分分：静静态测量与动态测量态测量与动态测量现在学习的是第8页，共44页第二节第二节 测量系统的组成及其功能测量系统的组成及其功能 一、测量系统的组成一、测量系统的组成 测测量量系系统统

6、由由四四个个基基本本环环节节组组成成：传传感感器器、变变换器或变送器、传输通道和显示装置。换器或变送器、传输通道和显示装置。传感器变换器传输通道显示装置被测量测量值现在学习的是第9页，共44页二、测量环节的功能二、测量环节的功能1、传感器（敏感元件）、传感器（敏感元件）u它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。u理想敏感元件应满足的要求：理想敏感元件应满足的要求：u敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数关系。敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数关系。u敏敏感感元元件件应应该该只只对对被被测测量量的的变变化化敏敏感感，而而对对其其它它一一切切

7、可可能的输入信号不敏感。能的输入信号不敏感。u在在测测量量过过程程中中，敏敏感感元元件件应应该该不不干干扰扰或或尽尽量量少少干干扰扰被被测测介介质质的状态。的状态。现在学习的是第10页，共44页2、变换器（变送器）变换器（变送器）n它它是是传传感感器器和和显显示示装装置置中中间间的的部部分分，它它是是将将传传感感器输出的信号变换成显示装置易于接收的部件。器输出的信号变换成显示装置易于接收的部件。n对对变变换换器器的的要要求求：性性能能稳稳定定，精精确确度度高高，使使信信息息损失最小。损失最小。现在学习的是第11页，共44页3、显示装置、显示装置u它是测量系统直接与观测者发生联系的部分它是测量系

8、统直接与观测者发生联系的部分u显示装置的基本形式：显示装置的基本形式：u模拟式显示元件模拟式显示元件u数字式显示元件数字式显示元件u屏幕式显示元件屏幕式显示元件现在学习的是第12页，共44页4、传输通道、传输通道n它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。n分为电线、光导纤维和管路等。分为电线、光导纤维和管路等。现在学习的是第13页，共44页第三节第三节 测量误差与测量精度测量误差与测量精度一、测量误差的概念一、测量误差的概念n测测定定值值与与被被测测量量真真值值之之差差称称为为测测量量的的绝绝对对误误差差，或或简称测量误差。简称测量误差。=x X0

9、式中，式中，测量误差；测量误差；x 测定值（例如仪表指示值）；测定值（例如仪表指示值）；X0 被测量的真值。被测量的真值。n真值一般无法得到，所以用实际值真值一般无法得到，所以用实际值X代替代替X0。现在学习的是第14页，共44页二、测量误差的来源二、测量误差的来源1、仪器误差仪器误差它是由于设计、制造、装配、检定等的不完它是由于设计、制造、装配、检定等的不完善以及仪器使用过程中元器件老化、机械部善以及仪器使用过程中元器件老化、机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪器设备带有件磨损、疲劳等因素而使测量仪器设备带有的误差。的误差。减少仪器误差的主要途径是根据具体测量任务，减少仪器误差的主要途径是根据

10、具体测量任务，正确地选择测量方法和使用测量仪器。正确地选择测量方法和使用测量仪器。现在学习的是第15页，共44页2、人身误差人身误差它指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲它指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与结果判断不准确而造成的误差。结果判断不准确而造成的误差。减少人身误差的途径减少人身误差的途径现在学习的是第16页，共44页3、影响误差影响误差它是指各种环境因素与要求条件不一致而它是指各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。造成的误差。主要的影响因素是环境温度、电源电压和电主要的影响因素是环境温度、电源电压和电磁干扰等。

11、磁干扰等。现在学习的是第17页，共44页4、方法误差方法误差它是所使用的测量方法不当，或对测量设它是所使用的测量方法不当，或对测量设备操作使用不当，或测量所依据的理论不备操作使用不当，或测量所依据的理论不严格，或对测量计算公式不适当简化等原严格，或对测量计算公式不适当简化等原因而造成的误差，也称理论误差。因而造成的误差，也称理论误差。原则上可通过理论分析和计算或改变测量方法来原则上可通过理论分析和计算或改变测量方法来加以消除或修正。加以消除或修正。现在学习的是第18页，共44页三、测量误差的分类三、测量误差的分类1系统误差系统误差n在在相相同同测测量量条条件件下下，对对同同一一被被测测量量进进

12、行行多多次次测测量量，误误差差的的绝绝对对值值和和符符号号或或者者保保持持不不变变，或或按按一一定定的的规律变化，这类误差称为规律变化，这类误差称为系统误差系统误差。n恒值误差恒值误差n变值误差：累进性、周期性、按复杂规律变化变值误差：累进性、周期性、按复杂规律变化现在学习的是第19页，共44页恒值恒值累进性累进性按复杂规律变化按复杂规律变化周期性周期性系统误差的特征系统误差的特征现在学习的是第20页，共44页 2随机误差随机误差 在在相相同同测测量量条条件件下下，对对同同一一被被测测量量进进行行多多次次测测量量，由由于于受受到到大大量量的的、微微小小的的随随机机因因素素的的影影响响，测测量量

13、误误差差的的绝绝对对值值的的大大小小和和符符号号没没有有一一定定的的规规律律，且且无无法法简简单单估估计计，这类误差称为这类误差称为随机误差随机误差。指测量者无法严格指测量者无法严格控制的因素控制的因素现在学习的是第21页，共44页u随机误差就随机误差就个体而言是无规律个体而言是无规律的，不能通过实的，不能通过实验的方法来消除。验的方法来消除。u但在等精度条件下，只要测量次数足够多，那但在等精度条件下，只要测量次数足够多，那么就会发现：么就会发现：从总体来说随机误差服从一定的从总体来说随机误差服从一定的统计规律统计规律，可以从理论上来估计随机误差对，可以从理论上来估计随机误差对测量结果的影响。

14、测量结果的影响。现在学习的是第22页，共44页u随机误差与系统误差既有区别又有联系，二者之随机误差与系统误差既有区别又有联系，二者之间并无绝对的界限，在一定条件下可以相互转化。间并无绝对的界限，在一定条件下可以相互转化。u对某一具体误差，在某一条件下为系统误差，对某一具体误差，在某一条件下为系统误差，而在另一条件下可为随机误差，反之亦然。而在另一条件下可为随机误差，反之亦然。现在学习的是第23页，共44页 3粗大误差粗大误差 明显地歪曲了测量结果的误差称为明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误差粗大误差，大多是由于测量者粗心大意造成的。大多是由于测量者粗心大意造成的。粗大误差一经发现，必须立即从

15、测量数据中粗大误差一经发现，必须立即从测量数据中剔除。剔除。现在学习的是第24页，共44页问：下列误差属于哪类误差？问：下列误差属于哪类误差？（1 1）用一块普通万用表测量同一电压，重复测）用一块普通万用表测量同一电压，重复测量量2020次后所得结果的误差。次后所得结果的误差。（2 2）观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。）观测者抄写记录时错写了数据造成的误差。（3 3）在流量测量中，流体温度、压力偏离设计值）在流量测量中，流体温度、压力偏离设计值造成的流量误差。造成的流量误差。现在学习的是第25页，共44页三、测量精度三、测量精度1准确度准确度n对对同同一一被被测测量量进进行行多多次次测测

16、量量，测测量量值值偏偏离离被被测测量量真真值值的程度称为的程度称为测量的准确度测量的准确度。n它它反反映映系系统统误误差差的的影影响响，系系统统误误差差越越小小，准准确确度度越越高高。现在学习的是第26页，共44页2精密度：精密度：n对对同同一一被被测测量量进进行行多多次次测测量量，测测量量值值重重复复一一致致的的程程度度，或或者者说说测测量量值值分分布布的的密密集集程程度度，称称为为测测量量的精密度的精密度。n它它反反映映随随机机误误差差的的影影响响，随随机机误误差差越越小小，精精密密度度越高越高。现在学习的是第27页，共44页3精确度精确度n精密度与准确度的综合指标称为精密度与准确度的综合

17、指标称为精确度精确度，或称精度。，或称精度。n它反映它反映随机误差和系统误差随机误差和系统误差的综合影响。的综合影响。n精精密密度度高高的的，准准确确度度不不一一定定高高；准准确确度度高高的的精精密密度度不一定高；但精确度高的，则精密度与准确度都高。不一定高；但精确度高的，则精密度与准确度都高。现在学习的是第28页，共44页第四节第四节 测量仪表的基本技术指标测量仪表的基本技术指标1量程范围量程范围n仪仪表表能能够够测测量量的的最最大大输输入入量量与与最最小小输输入入量量之之间间的范围称作的范围称作仪表的量程范围仪表的量程范围，简称量程。，简称量程。n在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝

18、对值。在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差之绝对值。问：某温度计测量的最低温度为问：某温度计测量的最低温度为-20-20，最高温度为最高温度为100100，它的量程是多少？，它的量程是多少？现在学习的是第29页，共44页2灵敏度灵敏度u在在稳稳定定情情况况下下，仪仪表表输输出出变变化化量量L与与引引起起此此变变化化的的输输入入量量的的变变化化量量Xb之之比比值值，定定义义为为仪仪表的灵敏度表的灵敏度。u用用S表示，即表示，即 式中，式中，S 仪表灵敏度仪表灵敏度 L、Xb 分别为输出与输入变化量分别为输出与输入变化量问：某测量范围是问：某测量范围是0100MPa的压力表，其满的压力表，其满量

19、程时指针转角为量程时指针转角为270度，它的灵敏度是多少？度，它的灵敏度是多少？2.7度度/MPa现在学习的是第30页，共44页4.仪器基本误差仪器基本误差 仪仪表表测测量量值值中中的的最最大大示示值值绝绝对对误误差差与与仪仪表表量量程程之之比值称为比值称为仪表的基本误差仪表的基本误差。现在学习的是第31页，共44页 5.仪器允许误差仪器允许误差 它它表表示示对对测测量量仪仪表表所所允允许许的的误误差差界界限限，即即出出厂厂的的仪仪表表都都要要保保证证基基本本误误差差不不超超过过某某一一规规定定值值，此此规规定定值叫值叫允许误差允许误差。现在学习的是第32页，共44页 6准确度等级准确度等级

20、它它指指根根据据测测量量仪仪表表准准确确度度大大小小所所划划分分的的等等级级或或级级别别。允允许许误误差差去去掉掉百百分分号号的的数数值值就就是是准准确确度度等等级级，工程上称为精度等级。，工程上称为精度等级。现在学习的是第33页，共44页7.变差变差 在外界条件不变在外界条件不变的情况下，使用同一仪的情况下，使用同一仪表对被测量进行反复测表对被测量进行反复测量（正行程和反行程）量（正行程和反行程）时，所产生的最大差值时，所产生的最大差值与仪表量程之比值称为与仪表量程之比值称为变差变差，用，用表示。表示。现在学习的是第34页，共44页u正行程：正行程：测量系统的输入量从量程下限测量系统的输入量

21、从量程下限增至量程的上限的测量过程。增至量程的上限的测量过程。u反行程：反行程：测量系统的输入量从量程上限测量系统的输入量从量程上限减少至量程的下限的测量过程。减少至量程的下限的测量过程。现在学习的是第35页，共44页习题：习题：1.某测温仪表的准确度等级为某测温仪表的准确度等级为1.0级，绝对级，绝对误差为误差为1，测量下限为负值（下限的，测量下限为负值（下限的绝对值为测量范围的绝对值为测量范围的10），试确定该），试确定该表的测量上限值、下限值和量程。表的测量上限值、下限值和量程。（90，10，100）现在学习的是第36页，共44页2.用测量范围为用测量范围为50+150kPa的压力表测的

22、压力表测量量140kPa压力时，仪表示值为压力时，仪表示值为+142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差和引求该示值的绝对误差、实际相对误差和引用相对误差。用相对误差。（+2kPa，+1.43%，+1.0%）现在学习的是第37页，共44页3.某某1.5级测量范围为级测量范围为0100kPa的压力表，在的压力表，在50kPa、80kPa、100kPa三点校验时，其示值三点校验时，其示值绝对误差分别为绝对误差分别为0.8kPa、+1.2kPa、+1.0kPa，试问该表是否合格？，试问该表是否合格？因为因为1.21.5%，所以该表合格。，所以该表合格。仪器基本仪器基本误差小于误差小于允许误差，允

23、许误差，仪器合格；仪器合格；反之则不反之则不合格。合格。现在学习的是第38页，共44页4.现有现有2.5级、级、2.0级、级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范级三块测温仪表，对应的测量范围分别为围分别为100+500、50550、01000，现，现要测量要测量500的温度，其测量值的相对误差不超过的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？，问选用哪块表最合适？解：解：(500+100)2.5%=15，15500100%=3%；(550+50)2.0%=12，12500100%=2.4%；(10000)1.5%=15，15500100%=3%；所以准确度所以准确度2.0级量

24、程范围级量程范围50550的测温仪表的测温仪表最合适。最合适。现在学习的是第39页，共44页5.产生测量误差的原因有那些？n答案：1)测量方法引起的误差；n2)测量工具、仪器引起的误差；n3)环境条件变化引起的误差；n4)测量人员水平与观察能力引起的误差；n5)被测对象本身变化引起的误差。现在学习的是第40页，共44页6.热电偶运用补偿导线的目的是什么？n答案：热电偶运用补偿导线的目的是将冷端温度引入到一个较为恒定的温度场确保热电势与热端温度的一次函数关系；现在学习的是第41页，共44页7.气体流量测量为什么进行温度压力补偿？n答案：因为密度是压力和温度的函数，当被测流体为气体时，其密度受压力温度的影响更大。而节流装置的设计是将密度作为定值处理的。因此，当被测气体的实际压力温度偏离设计值时，则必须要对其被测量进行补偿。现在学习的是第42页，共44页8.在仪表日常维护中有哪些工作内容?n答案：巡回检查、定期润滑、定期排污、保温伴热、故障处理。现在学习的是第43页，共44页2022/9/27感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第44页，共44页