绪论热工测试技术.pptx

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1、名人名言名人名言英国物理学家英国物理学家开尔文开尔文勋爵说过：勋爵说过：“凡存在之物，必凡存在之物，必以一定的量存在。以一定的量存在。”他又说：他又说：“我经常说，当你能测量你所谈及的事我经常说，当你能测量你所谈及的事物并将它用数字表达时，你对它便是有所了解的；物并将它用数字表达时，你对它便是有所了解的；而当你不能测量它，不能将它用数字表达时，你的而当你不能测量它，不能将它用数字表达时，你的知识是贫瘠的且不能令人满意的。知识是贫瘠的且不能令人满意的。”伟大的化学家、计量学家伟大的化学家、计量学家门德列耶夫门德列耶夫说过：说过：“科科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，至少是学是从测量开始的，

2、没有测量就没有科学，至少是没有精确的科学、真正的科学没有精确的科学、真正的科学”。我国我国“两弹一星两弹一星”元勋元勋王大珩王大珩院士也说过：院士也说过：“仪器仪器是认识世界的工具；是认识世界的工具；科科学是用学是用斗斗量量禾禾的学问。用斗的学问。用斗去量禾就对事物有了深入的了解、精确的了解，就去量禾就对事物有了深入的了解、精确的了解，就形成科学形成科学”。第1页/共34页测试在信息科技中的地位测试在信息科技中的地位 测试在信息科技中的地位没有测试，信息科技就成了无源之水、无本之木。例：谈到信息科技，人们往往首先想到的是计算机。计算机的性能指标首先是它的运算速度和存储容量，这些都取决于大规模集

3、成电路发展。一度困扰大规模集成电路发展的是芯片引脚数目的限制，正是机械工业提供的端面安装技术、测试技术提供的端点球形与平面性的准确测量，使大规模集成电路实现了引脚数目的突破。第2页/共34页国防和高科技的发展离不开测试国防和高科技的发展离不开测试 现代的战争是信息战。无论是在科索沃，还是伊拉克，美国使用的主要武器都是激光制导武器。在现代的战争中，仪器仪表的测量控制精度决定了武器系统的打击精度。宇宙飞船主要任务就是收集数据，只有有了充分的数据，弄清宇宙飞行的规律，才能保证飞行的安全，达到探索宇宙空间的奥秘，为人类服务的目的。在宇宙飞船上和在空间站上需进行多种多样的科学实验，要通过测试获得所需要的

4、实验数据。第3页/共34页本本.拉拉登登卫卫星星定定位位第4页/共34页第5页/共34页1.1 1.1 热工测试的意义热工测试的意义一、测试的意义一、测试的意义 1 1测量的意义：测量的意义：将被测系统中的某种信息检测出来，并加以量度。将被测系统中的某种信息检测出来，并加以量度。2 2试验的意义：试验的意义：在测量过程中，人们借助于专门工具，通过试验和在测量过程中，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，获得对于客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定量的概念和内在规律的认识。观事物的定量的概念和内在规律的认识。第6页/共34页第7页/共34页二

5、、热工测试技术二、热工测试技术定义：热工测试是指在热工过程中对热工参数（如温度、压力、流量、成分等）的测试，意义：是判断热力设备质量指标的重要手段举例：等速管采样.swf第8页/共34页1.2 1.2 热工测试方法及手段热工测试方法及手段一、测量方法一、测量方法1、直接测量与间接测量2、接触测量与非接触测量3、静态测量与动态测量4、手动测量与远动、运动、自动测量5、点的测量与场的测量6、单纯测量与组合测量第9页/共34页二、测量手段二、测量手段1、力学测量手段、力学测量手段热工参数热工参数 位移、压缩、膨胀、拉伸、扭位移、压缩、膨胀、拉伸、扭矩矩2、电学测量手段、电学测量手段传感器变换器传输通

6、道显示装置被测量测量值（电流、电压、电阻、电容、电感、电磁）第10页/共34页3、光学测量手段、光学测量手段优点：（1）非接触测量（2）动态、实时测量（3）场的测量（4）可视化技术第11页/共34页1.3 1.3 热工测试任务及要求热工测试任务及要求测试任务：测试任务：获取相关研究对象的状态、运动和特征等方面的信息。课程基本要求：课程基本要求：（1）掌握温度、压力、流量等热物理测量基本原理及方法；（2）了解热物理测试的相关要求、所采取的合理措施及提高测量准确度的方法；（3）能初步运用动态测量的基础知识，进行热工过程的动态性能测试；（4）通过一定量的实验掌握应用的测试技能，学会误差分析方法并能正

7、确处理实验数据第12页/共34页1.4 1.4 测量误差与测量精测量误差与测量精度度一、测量误差的概念一、测量误差的概念u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 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。u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。第13页/共34页u对于绝对误差，应注意下面几个特点：对于绝对误差，应注意下面几个特点：u绝对误差是有单位的量，其单位与测定值和实际值相同。u绝对误差是

8、有符号的量，其符号表示出测定值与实际值的大小关系。u测定值与被测量实际值之间的偏离程度和方向通过绝对误差来体现。u对于相同的被测量，用绝对误差评定其测量精度的对于相同的被测量，用绝对误差评定其测量精度的高低。但对于不同的被测量，则应采用相对误差来高低。但对于不同的被测量，则应采用相对误差来评定。评定。第14页/共34页u示值的绝对误差与约定值之比值称为示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差相对误差，其，其为无量纲数，以百分数表示。为无量纲数，以百分数表示。u一般约定值一般约定值m有如下几种取法：有如下几种取法：um取取测量仪表的指示值测量仪表的指示值x时，时，称为称为标称相对误差标称相对误差

9、；um取取测量的实际值测量的实际值X时，时，称为称为实际相对误差实际相对误差；um取取仪表的满刻度值仪表的满刻度值时，时，称为称为引用相对误差引用相对误差。u对于相同的被测量，用绝对误差评定其测量精度的高低。但对于不同的被测量，则应采用相对误差来评定。第15页/共34页u测测量量过过程程中中存存在在测测量量误误差差是是不不可可避避免免的的，任任何何测测量量值值只只能能近近似似反反映映被被测测量量的的真值。真值。u测测量量过过程程中中无无数数随随机机因因素素的的影影响响，使使得得即即使使在在同同一一条条件件下下对对同同一一对对象象进进行重复测量也不会得到完全相同的测量值。行重复测量也不会得到完全

10、相同的测量值。u被被测测量量总总是是要要对对敏敏感感元元件件施施加加能能量量才才能能使使测测量量系系统统给给出出测测量量值值，这这就就意意味着测量值并不能完全准确的反映被测参数的真值。味着测量值并不能完全准确的反映被测参数的真值。第16页/共34页二、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减少仪器误差的主要途径是根据具体

11、测量任务，正确地选择测量方法和使用测量仪器。务，正确地选择测量方法和使用测量仪器。第17页/共34页2、人身误差人身误差它指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、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结果判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。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第18页/共34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造它是指各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。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。磁干扰等。第19页/共3

12、4页4、方法误差方法误差它是所使用的测量方法不当，或对测量设备操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严格，或作使用不当，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因而造成的误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。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。来加以消除或修正。第20页/共34页三、测量误差的分类1系统误差系统误差u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，误误差差的的绝绝对对值值和和符符号号或或者者

13、保保持持不不变变，或或按按一一定定的的规规律变化，这类误差称为律变化，这类误差称为系统误差系统误差。u恒值误差恒值误差:测量值中所含有的固定的误差测量值中所含有的固定的误差u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、按复杂规律变化第21页/共34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第22页/共34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，测测量量误误差差的的绝绝对对值值的的大大小小

14、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计，这类误差称为估计，这类误差称为随机误差随机误差。指测量者无法严格控制指测量者无法严格控制的因素的因素第23页/共34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统从总体来说随机误差服从一定的统计规律计规律，可以从理论上来估计随机误差对测量结，可以从理论上来估计随机误差对测量结果的影响。果的影响。第24页/共34页第25页/共

15、34页u随机误差与系统误差既有区别又有联系，二者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之间并无绝对的界限，在一定条件下可以相互转化。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。第26页/共34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，必须立即从测量数据中剔粗大误差一经发现，必须立即从测量数据中剔除

16、。除。第27页/共34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，重复测量）用一块普通万用表测量同一电压，重复测量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。随机误差随机误差粗大误差粗大误差系统误差系统误差第28页/共34页四、测量精度1准确度准确度u对对同同一一被被测测量量进进行行多多次次测测量量，测测量量值值偏偏离离被被测测量量真真

17、值值的的程程度度称称为为测测量量的准确度的准确度。u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，准准确确度度越高越高。第29页/共34页2精密度：精密度：u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。u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。第30页/共34页3精确度精确度u精密度与准确度的综合指标称为精密度与准确度的综合指标称为精确度精确度，或称精度。，或称精度。u它反映它反映随机误差

18、和系统误差随机误差和系统误差的综合影响。的综合影响。u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不一定高；但精确度高的，则精密度与准确度都高。一定高；但精确度高的，则精密度与准确度都高。第31页/共34页以飞镖打靶时为例（以飞镖打靶时为例（用靶心表示其目标值位用靶心表示其目标值位置）置）：（a）和（）和（b）图表示射击的准确度好与差，即系统）图表示射击的准确度好与差，即系统误差的大小，误差的大小，（c）和（）和（d）表示射击的精密度好与差，即重复误）表示射击的精密度好与差，即重复误差的大小；差的大小；（e）图表示精密度和准确度都比较好，称为精确度）图表示精密度和准确度都比较好，称为精确度高，这时系统误差和重复误差和都比较小。高，这时系统误差和重复误差和都比较小。第32页/共34页第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页