測量技術的根本知識測量技術的根本知識測量技術的根本知識通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，培養文學情趣；第一頁，共38頁。第二頁，共38頁。第三頁，共38頁。第四頁，共38頁。第五頁，共38頁。第六頁，共38頁。第一章緒論

測量的意義及開展方向測量方法測量系統測量儀表的主要性能指標儀表的檢定第七頁，共38頁。

第一節測量的意義及開展方向

一、測量與誤差

1.測量的定義：測量是利用某種工具并以實驗或計算的方法獲取被測參數數值的過程。具體說，是指被測參數與預先確定的被測參數的“單位〞進展比較，并獲取比值的過程。

2.測量的根本公式：

x=αUx式中x——被測參數〔被測量〕的數值;

Ux——測量單位；

α——測量獲得的比值，又稱為測量值。

實際的關系式應該是

x≈αUx

第八頁，共38頁。3.測量過程有三要素一是測量單位；二是測量方法；三是測量工具。二、檢測技術及儀表的開展趨勢〔1〕傳感器逐漸向集成化、數字化、智能化、網絡化、組合化方向開展；〔2〕不斷拓展測量領域和范圍，努力提高檢測精度和可靠性；〔3〕軟測量技術、數據融合處理方法等新技術得到迅速開展和廣泛應用；〔4〕非接觸法檢測技術得到重視和開展；〔5〕檢測系統智能化。第九頁，共38頁。

第二節測量方法的分類

根據分類依據的不同，測量方法主要有以下幾種分類方法1、直接測量、間接測量、組合測量2、接觸測量與非接觸測量3、靜態測量與動態測量4、偏差法、零差法、微差法5、等精度測量、非等精度測量

第十頁，共38頁。第三節測量系統一．測量系統的組成第十一頁，共38頁。

一個完整的檢測過程，一般應包括：①信息的提取——用傳感器來完成。②信號的放大、轉換與傳輸——用中間轉換裝置來完成。③信號的顯示和記錄——用顯示器、指示器或記錄儀完成。④信號的處理和分析——用計算機、數據分析儀、頻譜分析儀等來完成。第十二頁，共38頁。二、測量系統各局部的作用1、檢出局部檢出〔detection)局部是測量系統中形式最多樣、與被測對象關聯最密切的局部。擔當檢出功能的器件統稱為傳感器〔Sensor)。對傳感器有以下的要求：①傳感器的輸出信號與被測參數在數值上應呈單值關系，最好是線性關系；②傳感器的輸出信號應該只響應被測參數的變化，其他一切可能的輸入信號〔包括噪聲信號〕不能影響輸出信號；③傳感器對被測對象狀態的影響應盡量小。

第十三頁，共38頁。傳感器的輸出一般有以下一些特點：①輸出量為電壓、電流或頻率的變化，或者是通過電阻、電容、電感的改變轉換為電壓、電流、頻率的變化。有模擬量和數字量兩種形式。②輸出的電信號一般較微弱，如電壓信號為毫伏級甚至微伏級，電流信號為毫安級甚至納安級。③由于傳感器內部噪聲的存在，輸出信號與噪聲混在一起。假設傳感器的信噪比較小而輸出的信號又弱時，則信號淹沒在噪聲中。④傳感器的輸出特性呈線性或非線性。⑤外界環境如溫度、濕度、電磁場等的變化會影響傳感器的輸出特性。第十四頁，共38頁。〔2〕信號變換局部信號變換〔Signalconversion〕是使檢出的信號變換成適合于分析處理的信號。進展變換時，重要的是考慮原始信號中哪些信息是希望了解的，以及如何不喪失和不歪曲有用信息。〔3〕分析處理顯示局部顯示局部是測量系統的輸出局部。測量系統通過它的顯示元件向觀察者反映被測參數的數值。顯示元件按其顯示方式的不同可分為模擬式顯示元件、數字式顯示元件和屏幕式顯示元件三種。第十五頁，共38頁。〔4〕通信接口與總線〔Communicationinterfaceandbus〕局部其根本功能是管理兩個不同系統之間的數據、狀態和控制信息的傳輸和交換。一個大型檢測系統中有許多測量分系統或測量節點，分系統向上位機傳送數據信息和測量狀態、上位機向下發布命令或各分系統之間交換信息都通過接口進展。第十六頁，共38頁。三、熱工儀表及其分類〔l〕按參數種類不同，熱工儀表可分為溫度、壓力、流量、料位、成分分析及機械量等測量儀表。〔2〕按顯示功能的不同，可分為指示儀表、記錄儀表、積算式儀表及信號式儀表等。〔3〕接儀表組成系統的方式不同，可分為直接變換式和平衡式兩種儀表。第十七頁，共38頁。

第四節測量儀表的主要性能指標一、儀表的計量性能指標幾個概念：儀表測量范圍儀表在保證規定準確度的前提下所能測量的被測量的區域稱為儀表的測量范圍。儀表的上、下限在上述一樣條件下儀表所能測量的被測量的最高、最低值分別稱為儀表測量的上限和下限〔簡稱上、下限，又稱儀表的零位和滿量程值〕。儀表的量程儀表的量程是指測量范圍上限與下限的代數差。第十八頁，共38頁。1、準確度〔1〕示值誤差示值誤差是指儀表的某一個測量值〔示值〕的誤差，它反映在該點儀表示值的準確性。示值誤差常可用三種形式表示。1〕示值的絕對誤差2〕示值的相對誤差3〕示值的引用〔折合〕誤差示值的絕對誤差和示值的相對誤差不能作為儀表的誤差。第十九頁，共38頁。(2)儀表的根本誤差與準確度等級

根本誤差在規定的正常工作條件下，儀表整個量程范圍內各點示值誤差中絕對值最大的誤差稱為儀表的根本誤差。一般可用絕對誤差〔δb〕和引用誤差(γb)兩種形式表示。

第二十頁，共38頁。允許誤差按計量部門的規定，儀表廠家保證某一類儀表的根本誤差不超過某個規定的數值，此數值就被稱為儀表的允許誤差〔容許誤差〕。允許誤差也可用絕對誤差與引用誤差兩種形式表示，其符號分別為δa和γa。注意:允許誤差是一種極限誤差，在儀表刻度范圍內各點的示值誤差均應保證小于至多等于允許誤差值。

第二十一頁，共38頁。準確度等級以引用誤差〔γa〕的形式表示的允許誤差去掉百分號剩下的數值就稱為儀表的準確度等級〔或準確度等級〕，俗稱精度級。

要掌握:準確度合格的儀表應滿足其根本誤差不大于儀表的允許誤差，是否滿足這一要求是儀表檢定工作的主要任務之一。注意理解：根本誤差、允許誤差和儀表的準確度等級的關系。第二十二頁，共38頁。2、儀表的靈敏度儀表的靈敏度是指其輸出信號的變化值與對應的輸入信號變化值的比值。用數學形式表示，在某一點處儀表的靈敏度為式中S——在某一點處儀表的靈敏度；

φ——儀表的輸出信號；

x——儀表的輸入信號。求得儀表的靈敏度后注意：

不要把單位丟掉！！！第二十三頁，共38頁。3、線性度線性度反映儀表的輸入一輸出特性曲線與選用的比照直線之間的偏離程度。線性度又稱為非線性誤差。常用的比照直線有三種情況，對應有三種線性度的表示方式:1〕端基線性度2〕零基線性度3〕最小二乘線性度第二十四頁，共38頁。三種線性度表示法示意〔a〕端基線性度〔b〕零基線性度〔c〕最小二乘線性度注意：選用的比照直線不同，計算結果不同。端基：直接連接兩端點；零基：下限值重合，最大正負絕對值相等第二十五頁，共38頁。4、回差〔又稱變差、滯后誤差〕定義：輸入量上升和下降時，同一輸入量相應的兩輸出量平均值之間的最大偏差與量程之比的百分數稱為儀表的回差。產生的原因：它通常是由于儀表運動系統的摩擦、間隙、彈性元件的彈性滯后等原因造成的。

第二十六頁，共38頁。5、分辨率分辨率反映儀表對輸入量微小變化的反響能力。模擬儀表的分辨率是指使儀表示值產生可觀察變化對應輸入量的最小變化值；數字儀表的分辨率的定義是使末位數產生單位變化對應的輸入量的變化值。對應的輸入量變化值越小，分辨率就越高。從測量角度看，希望儀表分辨率高些好。第二十七頁，共38頁。二、儀表的可靠性

隨著現代工業生產自動化程度的日益提高，測量儀表的任務不僅是提供準確的讀數，而且常常是自動化生產過程中的一個組成局部。測量儀表的故障會影響控制系統，甚至會導致整個生產裝置的嚴重事故。衡量檢測儀表的可靠性還沒有專門的尺度，目前主要有三個指標來描述，它們是保險期、有效期和狹義可靠性。第二十八頁，共38頁。①保險期儀表使用后能有效地完成規定任務的期限，超過了這一期限可靠性就逐漸降低。②有效性儀表在規定時間內能正常工作的概率。概率的大小取決于系統故障率的上下、發現故障的快慢和故障修復時間的長短。③狹義可靠性由構造可靠性和性能可靠性兩局部組成。前者指儀表在工作時不出故障的概率，后者指儀表能滿足原定要求的概率。

定量描述檢測儀表可靠性的度量指標有可靠度、故障率、平均無故障工作時間、平均故障修復時間等。第二十九頁，共38頁。●可靠度R(t)是指儀表在規定工作時間內無故障的概率。如有100臺同樣的儀表，工作了1000h后只壞了一臺，就可以說這批儀表在1000h后的可靠度是99％。反之這批儀表的不可靠度F(t)就是1％。顯然R(t)=1－F(t)。●故障率是指儀表工作到t時刻時單位時間內發生故障的概率。可靠度和故障率的關系是。●平均無故障工作時間是儀表在相鄰兩次故障間隔內有效工作時的平均時間，用MTBF(MeanTimeBetweenFailure〕來代表。●平均故障修復時間MTTR(MeanTimetoRepair)是儀表出現故障到恢復工作時的平均時間。第三十頁，共38頁。示值的修正值及修正系數示值的修正值被測量真值與儀表的示值之差稱為該示值的修正值，以符號c表示。c＝α-x，α＝x+c顯然，c=-δ，即示值的修正值與誤差值大小相等但符號相反。修正系數(K):通過計算或經歷方法求得的系數。α=Kx在實際工作中通過示值加修正值的方法對示值進展修正，可提高測量結果的準確度。第三十一頁，共38頁。舉例1:一塊溫度表，測量范圍0—1000℃，級準確度，滿量程指針總位移為200mm，對該表檢定結果如下所示。求：〔1〕各示值的絕對誤差及相對誤差；〔2〕儀表的根本誤差，該儀表合格否？〔3〕儀表的平均靈敏度。被檢表讀數〔℃〕0，100，200，300，400，500，600，700，800，900，1000標準表讀數〔℃〕0，99，202，304，398，502，604，705，800，895，1000第三十二頁，共38頁。舉例2:某溫度儀表的的測溫范圍為200～600℃，儀表刻度盤上小圓圈內標有數字，試問該儀表的準確度等級、允許誤差各為多少？儀表最大允許示值誤差為多少攝氏度？對上述溫度表進展校驗時，在各校驗點上的數值如下表所示：儀表示值200，300，400，500，600標準表示值正200，301，399，498，601反200，300，398，497，601根據校驗記錄，計算該表的根本誤差和變差？判斷該表是否合格？第三十三頁，共38頁。第五節儀表的檢定為評定儀表的計量性能〔準確度、靈敏度等〕，并確定其性能是否合格所進展的全部工作稱為檢定，又稱校驗。

按產生被測量標準量值的方法不同，儀表的檢定方法可歸納成標準物質法和示值比較法兩種。

第三十四頁，共38頁。〔l〕標準物質檢定法標準物質是指能提供某一種參數的標準量值的物質。例如在某種標準條件下，純金屬的固一液相平衡點〔熔點〕溫度為恒定值而可作為溫度檢定的標準量值。用被檢定儀表去測標準物質提供的標準量以確定其性能的方法就稱為標準物質檢定法。

第三十五頁，共38頁。〔2〕示值比較檢定法這種方法是用標準表對被檢定儀表進展檢定。被檢表和標準表同時測同一被測量