第1章 测量技术及误差理论基础精选文档.ppt

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1、第1章 测量技术及误差理论基础本讲稿第一页，共二十五页检测技术及仪表教学课件总目录第第1章章 测量技术及误差理论基础测量技术及误差理论基础第第2章章 温度的测量温度的测量第第3章章 压力和压差的测量压力和压差的测量第第4章章 流量的测量流量的测量第第5章章 物位的测量物位的测量第第6章章 机械量的测量机械量的测量本讲稿第二页，共二十五页第1章 测量技术及误差理论基础测量技术及误差理论基础 本章介绍检测技术和测量仪表的作用、测量的基本概念、仪表性能指标的计算方法和测量误差的基本理论；分析了测量误差的产生原因及处理方法；测量准确度的评定与表示方法。返总目录返总目录本讲稿第三页，共二十五页教学目录：

2、1.11.1概述概述1.21.2测量误差测量误差返总目录返总目录本讲稿第四页，共二十五页 1.1 概述1.1.1 测量的概念测量的概念1.1.2 测量方法测量方法重点：测量的概念。重点：测量方法的分类。难点：组合测量法。返总目录返总目录返本章目录返本章目录本讲稿第五页，共二十五页重点：测量的变换功能。难点：测量的变换功能。1.1.4 测量仪表的基本性能指标测量仪表的基本性能指标重点：静态特性指标。难点：动态特性指标。1.1.3 测量仪表的基本功能测量仪表的基本功能返总目录返总目录返本章目录返本章目录本讲稿第六页，共二十五页1.1.1 测量的概念测量测量：就是借助专用的工具或装置，通过适当的实验

3、方法或 计算，对被测对象收集信息的过程。包括：狭义测量，广义测量 X为被测量；X0为标准量，即单位；K为比值倍数。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第七页，共二十五页1.1.2 测量方法直接测量法直接测量法：用测量精确程度较高的仪器测量被测量，直接得到测量结果的方法。间接测量法间接测量法：利用被测量与某些物理量间的函数关系，先测出这些物理量（间接量），再得出被测量数值的方法。组合测量法组合测量法：被测量与多个量存在多元函数关系时，可以直接测量出这几个相关的量，然后解方程组求出被测量。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第八页，共二十五页1.1.3 测量仪表的基本功能1.1

4、.变换功能变换功能：利用物质的物理、化学性质，把被测量转变成便于测量、传输和处理的另一种物理量的过程。2.2.选择功能选择功能：实现测量，在设计制造仪表或变换元件时，应使其具有选择的功能，即选择有用测量信号而抑制其他干扰信号的功能。3.3.比较功能比较功能4.4.显示功能显示功能：测量仪表将测量结果指示或记录下来的功能。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第九页，共二十五页1.1.4 测量仪表的基本性能指标1 1、静态性能指标、静态性能指标（1）非线性度非线性度（2）灵敏度）灵敏度（3）变差变差（4）基本误差和精度）基本误差和精度2 2、动态性能指标、动态性能指标返本章目录返本章目录

5、返本节目录返本节目录本讲稿第十页，共二十五页1 1、静态性能指标、静态性能指标测量仪表的非线性度测量仪表的非线性度（1 1）非线性度）非线性度 是指仪表的特性曲线与端基直线最大输出偏差值的绝对值与量程比值的百分数，即：量程量程=Y上上-Y下下测量量程测量量程=X上上-X下下返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十一页，共二十五页（2 2）灵敏度）灵敏度 在稳定状态下，仪表的输出增量对输入增量的比值，称为仪表的灵敏度灵敏度。它就是仪表静态特性曲线上相应点的斜率斜率：返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十二页，共二十五页（3 3）变差）变差变差变差：是指测量仪表在同一输入量下

6、，其上行程与下行程输出量的最大差值。变差通常也表示成相对百分数的形式，即：原因原因：主要由于传动机构的间隙、摩擦或者仪表元器件吸收、释放能量所造成的。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十三页，共二十五页（4 4）基本误差和精度）基本误差和精度 在测量仪表量程范围内，输出量和理论值的最大偏差与量程比值的百分数，称做仪表的基本误差基本误差。即：用来表征测量仪表基本误差允许值等级的量，称做仪表的精精度度。例如：0.5级精度的仪表，其允许基本误差是-0.5%允0.5%；也就是说，精度数值前加上正、负号后加即为其允许误差范围。反过来，把允许误差限值去掉正负号及即为精度。返本章目录返本章目录

7、返本节目录返本节目录本讲稿第十四页，共二十五页2、动态性能指标 仪表的输入量随时间而变化的工作状态，称为动态动态。仪表在动态下工作出现的输出特性，称为动态特性动态特性。仪表输入发生变化，必然引起输出值的变化，即引起动态响应。输出值随时间变化的曲线，称为动态响应曲线动态响应曲线。（1）阶跃响应 （2）频率响应返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十五页，共二十五页（1 1）阶跃响应）阶跃响应上升时间上升时间tr：y(t)从从10%yH到达到达90%yH所需的时间。所需的时间。峰值时间峰值时间tp：y(t)到达第到达第一次峰值所需要的时间，一次峰值所需要的时间，称为峰值时间。称为峰值时间

8、。稳定时间稳定时间ts：y(t)到达误差允许到达误差允许范围范围5%所需的时间称为稳定所需的时间称为稳定时间。时间。二阶仪表阶跃响应性能指标返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十六页，共二十五页（2 2）频率响应）频率响应 当测量仪表的输入信号为一定频率和幅值的波动信号时，其输出值所引起的响应，称做频率响应。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十七页，共二十五页3 3、测量仪表的可靠性、测量仪表的可靠性（1）可靠度（2）失效率（3）平均无故障工作时间(t)-t曲线返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第十八页，共二十五页1.2 测量误差测量误差1.2.1误差存在

9、的绝对性误差存在的绝对性1.2.2 误差的表示形式误差的表示形式1.2.3 误差的的分类误差的的分类1.2.4 仪表的准确度仪表的准确度重点：误差的表示形式、误差的分类。难点：误差的表示形式。返本章目录返本章目录本讲稿第十九页，共二十五页1.2 测量误差测量误差1.2.2 误差的表示形式误差的表示形式（1）绝对误差）绝对误差测量值与真实值的差值：测量值与真实值的差值：x=x-x=x-x x0 0（2）相对误差）相对误差测量结果的绝对误差与真值比值的百分数称为相对误差，即：返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第二十页，共二十五页（3）引用误差）引用误差 所谓引用误差，就是测量仪表的在量

10、程范围内某点的示值的绝对误差与其量程比值的百分数。用最大引用误差确定仪表精度和选择仪表精度的方法通过例题讲解。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第二十一页，共二十五页解：解：该测温仪表的最大引用误差为 去掉%后，该表的精度值为0.6，介于国家规定的精度等级中0.5和1.0之间，而0.5级表和1.0级表的允许误差表允分别为0.5%和1.0%。则这台测温仪表的精度等级只能定为1.0级。例例1-1 某台温度检测仪表的测温范围为100600，校验该表时得到的最大绝对误差为3，试确定该仪表的精度等级。例题例题返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第二十二页，共二十五页例例1-2 现需

11、选择一台测温范围为0500的测温仪表。根据工艺要求，温度指示值的误差不允许超过4，试问：应选哪一级精度等级的仪表？解：解：工艺允许相对误差为 去掉和%后，该表的精度值为0.8，也是介于0.51.0之间，而0.5级表和1.0级表的允许误差表允分别为0.5%和1.0%。应选择0.5级的仪表才能满足工艺上的要求。例题例题返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第二十三页，共二十五页1.2.3 误差的的分类误差的的分类系统误差系统误差大小和方向保持固定，或按一定规律变化的误差。大小和方向保持固定，或按一定规律变化的误差。随机误差随机误差各次测量误差的大小和方向没有规律性。但是，若对这些误各次测量

12、误差的大小和方向没有规律性。但是，若对这些误差进行大量统计，其出现是符合统计规律的。差进行大量统计，其出现是符合统计规律的。疏忽误差疏忽误差由于操作者的粗心大意或失误所造成的测量误差，称为疏由于操作者的粗心大意或失误所造成的测量误差，称为疏忽误差。忽误差。缓变误差缓变误差误差的数值随着时间而缓慢变化的误差，称为缓变误误差的数值随着时间而缓慢变化的误差，称为缓变误差差（按照产生的原因及其性质来分）（按照产生的原因及其性质来分）返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第二十四页，共二十五页1.2.4 仪表的准确度仪表的准确度1.正确度正确度系统误差直接影响测量值与真值的差值，它是表征测量结果正确度的误差。2.精密度精密度用随机误差来表征测量结果的精密度。3.准确度准确度同时表征测量结果与真值的接近程度和多次测量值的离散程度的物理量，又称精确度。它是反映系统误差和随机误差合成情况的一个物理量。返本章目录返本章目录返本节目录返本节目录本讲稿第二十五页，共二十五页