熱工測(cè)量第1章緒論

1、第一章 緒論火電廠火電廠汽車扭距測(cè)量汽車扭距測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量機(jī)床加工精度測(cè)量第1章 緒論主要內(nèi)容主要內(nèi)容 v1.1、測(cè)量的基本概念、測(cè)量的基本概念v1.2、測(cè)量方法、測(cè)量方法v1.3、測(cè)量系統(tǒng)的組成、測(cè)量系統(tǒng)的組成v1.4、儀表的主要質(zhì)量指標(biāo)、儀表的主要質(zhì)量指標(biāo)v1.5、儀表的檢定、儀表的檢定1.1 1.1 測(cè)量的基本概念測(cè)量的基本概念1)測(cè)量過(guò)程的三要素：測(cè)量過(guò)程的三要素： 測(cè)量方法；測(cè)量單位；測(cè)量方法；測(cè)量單位； 測(cè)量工具測(cè)量工具 測(cè)量用實(shí)驗(yàn)的方法和專門的技術(shù)工具，依靠實(shí)驗(yàn)測(cè)量用實(shí)驗(yàn)的方法和專門的技術(shù)工具，依靠實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測(cè)量的值（大小或正負(fù)）。和計(jì)算找到被測(cè)量的值（大小或正負(fù)）。

2、為了監(jiān)督和控制生產(chǎn)，必須有測(cè)量和檢測(cè)。是過(guò)程控制中為了監(jiān)督和控制生產(chǎn)，必須有測(cè)量和檢測(cè)。是過(guò)程控制中最重要的一環(huán)，生產(chǎn)過(guò)程中可以沒(méi)有自動(dòng)控制，但是絕對(duì)最重要的一環(huán)，生產(chǎn)過(guò)程中可以沒(méi)有自動(dòng)控制，但是絕對(duì)不能沒(méi)有檢測(cè)。不能沒(méi)有檢測(cè)。檢測(cè)通常包括兩個(gè)過(guò)程檢測(cè)通常包括兩個(gè)過(guò)程n1. 能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過(guò)程檢測(cè)（敏感）能量形式的一次或多次轉(zhuǎn)換過(guò)程檢測(cè)（敏感）元件、變換（轉(zhuǎn)換）器、信號(hào)傳輸和信號(hào)處理等部分。元件、變換（轉(zhuǎn)換）器、信號(hào)傳輸和信號(hào)處理等部分。n2. 將被測(cè)變量與其相應(yīng)的檢測(cè)單位進(jìn)行比較。測(cè)將被測(cè)變量與其相應(yīng)的檢測(cè)單位進(jìn)行比較。測(cè)量電路及顯示裝置部分。量電路及顯示裝置部分。n例如：水銀溫度

3、計(jì)例如：水銀溫度計(jì)1.2 1.2 測(cè)量方法測(cè)量方法n直接測(cè)量法直接測(cè)量法: :用測(cè)量?jī)x器直接得到被測(cè)量。（直尺用測(cè)量?jī)x器直接得到被測(cè)量。（直尺測(cè)量長(zhǎng)度測(cè)量長(zhǎng)度, ,壓力表測(cè)壓力壓力表測(cè)壓力, ,玻璃溫度計(jì)測(cè)溫度）玻璃溫度計(jì)測(cè)溫度）直接測(cè)量法分為：直接比較和間接比較。直接測(cè)量法分為：直接比較和間接比較。直接比較：直接把被測(cè)物理量與標(biāo)準(zhǔn)量做比較的測(cè)直接比較：直接把被測(cè)物理量與標(biāo)準(zhǔn)量做比較的測(cè)量方法。例如直尺測(cè)量長(zhǎng)度。特點(diǎn)：測(cè)物理量與量方法。例如直尺測(cè)量長(zhǎng)度。特點(diǎn)：測(cè)物理量與標(biāo)準(zhǔn)量是同一物理量標(biāo)準(zhǔn)量是同一物理量間接比較：水銀溫度計(jì)，彈簧秤間接比較：水銀溫度計(jì)，彈簧秤1. 直接測(cè)量法和間接測(cè)量法直接測(cè)

4、量法和間接測(cè)量法（被測(cè)（被測(cè) 值獲取方式不值獲取方式不同同)測(cè)量方法：實(shí)現(xiàn)被測(cè)量與其測(cè)量單位相比較獲得測(cè)量測(cè)量方法：實(shí)現(xiàn)被測(cè)量與其測(cè)量單位相比較獲得測(cè)量值的方法。值的方法。注意與測(cè)量原理的區(qū)別。注意與測(cè)量原理的區(qū)別。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可包括根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可包括間接測(cè)量法：通過(guò)直接測(cè)量其它變量，間接測(cè)量法：通過(guò)直接測(cè)量其它變量，再按函數(shù)關(guān)系計(jì)算求得被測(cè)量數(shù)值的方再按函數(shù)關(guān)系計(jì)算求得被測(cè)量數(shù)值的方法（過(guò)熱蒸汽的質(zhì)量流量：測(cè)得的是過(guò)法（過(guò)熱蒸汽的質(zhì)量流量：測(cè)得的是過(guò)熱蒸汽的溫度、壓力和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的熱蒸汽的溫度、壓力和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的差壓信號(hào)，計(jì)算后得到流量。例如：測(cè)差壓信號(hào)，計(jì)算后得到流量。

5、例如：測(cè)量電功率，先測(cè)量電壓量電功率，先測(cè)量電壓U U和電流和電流I I，再求，再求功率功率P=UIP=UI）組合測(cè)量：為了同時(shí)取定多個(gè)未知量，組合測(cè)量：為了同時(shí)取定多個(gè)未知量，通過(guò)求解方程組。通過(guò)求解方程組。n偏差測(cè)量法：被測(cè)量作用在測(cè)量工具上，偏差測(cè)量法：被測(cè)量作用在測(cè)量工具上，其偏離測(cè)量工具的初始狀態(tài)（零點(diǎn)），偏其偏離測(cè)量工具的初始狀態(tài)（零點(diǎn)），偏離量得到被測(cè)量值。也就是說(shuō)儀表指針的離量得到被測(cè)量值。也就是說(shuō)儀表指針的位移決定被測(cè)量大小的測(cè)量方法。例如：位移決定被測(cè)量大小的測(cè)量方法。例如：水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)；指針式萬(wàn)用表，彈簧秤。；指針式萬(wàn)用表，彈簧秤。2. 偏差測(cè)量法、微差測(cè)量法、零

6、差測(cè)量法偏差測(cè)量法、微差測(cè)量法、零差測(cè)量法（被（被測(cè)量與測(cè)量單位比較方式）測(cè)量與測(cè)量單位比較方式）n零差測(cè)量法：使已知量和被測(cè)量的差值為零，零差測(cè)量法：使已知量和被測(cè)量的差值為零，這時(shí)偏差測(cè)量?jī)H起檢零作用，已知量即為測(cè)量這時(shí)偏差測(cè)量?jī)H起檢零作用，已知量即為測(cè)量值。值。 隱含：隱含： (1)(1)已知量是連續(xù)可調(diào)的，隨時(shí)可通過(guò)已知量是連續(xù)可調(diào)的，隨時(shí)可通過(guò) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)得到被測(cè)量。得到被測(cè)量。 (2)(2)已知量可容易的準(zhǔn)確測(cè)量已知量可容易的準(zhǔn)確測(cè)量（天平，用電位差計(jì)測(cè)量熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)。）（天平，用電位差計(jì)測(cè)量熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)。）微差測(cè)量法：通過(guò)將被測(cè)量與已知標(biāo)準(zhǔn)量微差測(cè)量法：通過(guò)將被測(cè)量與已

7、知標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，取得差值，再用偏差法測(cè)得此進(jìn)行比較，取得差值，再用偏差法測(cè)得此差值，測(cè)量結(jié)果是已知標(biāo)準(zhǔn)量和偏差量的差值，測(cè)量結(jié)果是已知標(biāo)準(zhǔn)量和偏差量的代數(shù)和。代數(shù)和。( (檢定熱電偶：檢定熱電偶： 測(cè)量被校熱電偶測(cè)量被校熱電偶的熱電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的微小差，來(lái)評(píng)價(jià)的熱電勢(shì)與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的微小差，來(lái)評(píng)價(jià)要檢驗(yàn)的熱電偶的精度）要檢驗(yàn)的熱電偶的精度）n靜態(tài)測(cè)量法：被測(cè)量在測(cè)量過(guò)程中不隨時(shí)間變靜態(tài)測(cè)量法：被測(cè)量在測(cè)量過(guò)程中不隨時(shí)間變化，或變化速率相對(duì)于測(cè)量速率變化十分緩慢化，或變化速率相對(duì)于測(cè)量速率變化十分緩慢n動(dòng)態(tài)測(cè)量法：測(cè)量過(guò)程中被測(cè)量隨時(shí)間有明顯動(dòng)態(tài)測(cè)量法：測(cè)量過(guò)程中被測(cè)量隨時(shí)間有明顯變化變化3.

8、 靜態(tài)測(cè)量法和動(dòng)態(tài)測(cè)量法（靜態(tài)測(cè)量法和動(dòng)態(tài)測(cè)量法（測(cè)量過(guò)程中的測(cè)量過(guò)程中的狀態(tài)）狀態(tài)）4 4 接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量n接觸測(cè)量：傳感器和被測(cè)對(duì)象直接接觸而接觸測(cè)量：傳感器和被測(cè)對(duì)象直接接觸而進(jìn)行的測(cè)量。進(jìn)行的測(cè)量。n非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量：傳感器和被測(cè)對(duì)象不直接接傳感器和被測(cè)對(duì)象不直接接觸而進(jìn)行的測(cè)量。觸而進(jìn)行的測(cè)量。5 5 等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量n等精度測(cè)量：在測(cè)量過(guò)程中影響誤差大小的全部等精度測(cè)量：在測(cè)量過(guò)程中影響誤差大小的全部測(cè)量條件不變。測(cè)量條件不變。n非等精度測(cè)量：不同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)非等精度測(cè)量：不同的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多

9、次重復(fù)測(cè)量。量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量。1.3 檢測(cè)系統(tǒng)n檢測(cè)系統(tǒng)：被測(cè)對(duì)象檢測(cè)全過(guò)程n一個(gè)具體的檢測(cè)系統(tǒng)必須包括:被測(cè)對(duì)象、檢測(cè)元件、顯示裝置。 Why？n其余部分視具體結(jié)構(gòu)而異例如：用水銀溫度計(jì)檢測(cè)容器中加熱器的溫度。例如：用水銀溫度計(jì)檢測(cè)容器中加熱器的溫度。第一過(guò)程：第一過(guò)程：第二過(guò)程：水銀柱的高度與玻璃上溫度刻度比較第二過(guò)程：水銀柱的高度與玻璃上溫度刻度比較加熱器加熱器-？水銀水銀-？玻璃刻度玻璃刻度-？水的水的熱能熱能水銀柱的位能水銀柱的位能顯示裝置顯示裝置檢測(cè)元件檢測(cè)元件被測(cè)對(duì)象被測(cè)對(duì)象1.3 1.3 測(cè)量系統(tǒng)的組成測(cè)量系統(tǒng)的組成三個(gè)基本部分組成：檢測(cè)部分、信號(hào)變換部分、分析處理顯示部分1

10、 檢測(cè)部分1) 1) 定義：直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的輸出定義：直接感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的輸出信號(hào)。也稱：敏感元件、一次元件、變送器。如信號(hào)。也稱：敏感元件、一次元件、變送器。如熱電偶熱電偶 2) 2) 要求要求： 輸出信號(hào)必須隨被測(cè)量變化輸出信號(hào)必須隨被測(cè)量變化 輸出信號(hào)只能隨被測(cè)量變化輸出信號(hào)只能隨被測(cè)量變化 輸出信號(hào)與被測(cè)量之間必須是單值函數(shù)，最好輸出信號(hào)與被測(cè)量之間必須是單值函數(shù)，最好是線性關(guān)系是線性關(guān)系 2 信號(hào)變換部分n信號(hào)調(diào)理電路 阻抗匹配信號(hào)放大去噪信號(hào)變換A/D,D/A線性化處理3.分析處理顯示部分分析處理顯示部分：1) 1) 定義：定義：向觀察者顯示被測(cè)量的數(shù)值

11、、量值的裝置向觀察者顯示被測(cè)量的數(shù)值、量值的裝置2 2）分類：）分類：按照顯示方式不同分為：按照顯示方式不同分為：n模擬式模擬式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉 存在視差存在視差n數(shù)字式數(shù)字式 n屏幕式屏幕式 顯示模擬曲線、數(shù)值，形象，有利于參數(shù)比較，最先進(jìn)顯示模擬曲線、數(shù)值，形象，有利于參數(shù)比較，最先進(jìn) 按照顯示功能的不同分為按照顯示功能的不同分為n顯示儀表顯示儀表顯示被測(cè)量的瞬時(shí)值顯示被測(cè)量的瞬時(shí)值n記錄儀表記錄儀表記錄被測(cè)量隨時(shí)間變化記錄被測(cè)量隨時(shí)間變化n積算儀表積算儀表顯示被測(cè)量對(duì)時(shí)間的積分顯示被測(cè)量對(duì)時(shí)間的積分n信號(hào)式儀表信號(hào)式儀表反映被測(cè)量是否超過(guò)允許的限值反映被測(cè)量是否超過(guò)

12、允許的限值n調(diào)節(jié)式顯示儀表調(diào)節(jié)式顯示儀表根據(jù)被測(cè)量與規(guī)定值的偏差情況，發(fā)出對(duì)根據(jù)被測(cè)量與規(guī)定值的偏差情況，發(fā)出對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)的信號(hào)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)的信號(hào)4 通訊總線與接口（管理兩個(gè)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、通訊總線與接口（管理兩個(gè)不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換）狀態(tài)和控制信息的傳輸和交換）n總線：從任意一個(gè)源點(diǎn)到任意一個(gè)終點(diǎn)的總線：從任意一個(gè)源點(diǎn)到任意一個(gè)終點(diǎn)的一組傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道，是各種信一組傳送數(shù)字信號(hào)的公共通道，是各種信號(hào)的集合。（一種規(guī)范，一種結(jié)構(gòu)形式。）號(hào)的集合。（一種規(guī)范，一種結(jié)構(gòu)形式。）n接口：完成通信的硬件系統(tǒng)接口：完成通信的硬件系統(tǒng)流量檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)例子（

13、流量跟節(jié)流件兩側(cè)壓差的平發(fā)流量檢測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)例子（流量跟節(jié)流件兩側(cè)壓差的平發(fā)根成正比）根成正比）流體動(dòng)能靜壓能標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)管道管道被測(cè)被測(cè)對(duì)象對(duì)象檢測(cè)元件檢測(cè)元件開方處理開方處理該系統(tǒng)包括除被測(cè)對(duì)象外的六部分。該系統(tǒng)包括除被測(cè)對(duì)象外的六部分。n當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先是通過(guò)檢測(cè)元件、當(dāng)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先是通過(guò)檢測(cè)元件、變送器、傳輸、處理四部分把被測(cè)變量的能量形變送器、傳輸、處理四部分把被測(cè)變量的能量形式經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換，變成了與被測(cè)量成一定對(duì)應(yīng)關(guān)式經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換，變成了與被測(cè)量成一定對(duì)應(yīng)關(guān)系（系（線性線性）的電信號(hào)，這是第一過(guò)程；）的電信號(hào)，這是第一過(guò)程； n將電信號(hào)通過(guò)測(cè)量電路和顯示裝置，

14、進(jìn)行測(cè)量單將電信號(hào)通過(guò)測(cè)量電路和顯示裝置，進(jìn)行測(cè)量單位的比較過(guò)程，通常由位的比較過(guò)程，通常由顯示儀表顯示儀表完成，這是第二完成，這是第二過(guò)程。過(guò)程。 檢測(cè)儀表n檢測(cè)儀表是組成檢測(cè)過(guò)程中的一部分或全部。n 一部分：熱電偶數(shù)字顯示儀表測(cè)溫度一部分：熱電偶數(shù)字顯示儀表測(cè)溫度n 全部：水銀溫度計(jì)測(cè)溫度全部：水銀溫度計(jì)測(cè)溫度n結(jié)構(gòu)：變換(傳感器，變送器)、比較（測(cè)量電路）和顯示裝置三部分。n變換部分往往是由若干個(gè)環(huán)節(jié)按一定方式聯(lián)接而成。（開環(huán)結(jié)構(gòu)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)）儀表內(nèi)每一次信號(hào)的轉(zhuǎn)換和傳輸可作為一個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)儀表是各環(huán)節(jié)的連接。1） 開環(huán)結(jié)構(gòu)儀表特點(diǎn)特點(diǎn)：全部信息變換只沿著一個(gè)方向進(jìn)行。：全部信息變換只沿著

15、一個(gè)方向進(jìn)行。相對(duì)誤差：相對(duì)誤差：靈敏度：靈敏度：121nnii121nniiSS SSS輸入輸入干擾干擾輸出輸出動(dòng)圈式儀表動(dòng)圈式儀表k1k2k3IT電流電流力矩力矩角度角度動(dòng)圈表方框圖動(dòng)圈表方框圖X位移位移特點(diǎn)：特點(diǎn)：v各環(huán)節(jié)開環(huán)串聯(lián)，信號(hào)沿一個(gè)方向傳輸。各環(huán)節(jié)開環(huán)串聯(lián)，信號(hào)沿一個(gè)方向傳輸。v按偏差測(cè)量法工作按偏差測(cè)量法工作v要保證儀表指示正確，必須保持每個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度要保證儀表指示正確，必須保持每個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度不變不變 分析n若要若要增加增加儀表靈敏度儀表靈敏度S必須必須 增加環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)或增加環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)或 提提高環(huán)節(jié)的靈敏度高環(huán)節(jié)的靈敏度Si。 n法法1：增加環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)，儀表相對(duì)誤差也相應(yīng)增大

16、，：增加環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)，儀表相對(duì)誤差也相應(yīng)增大，n法法2：若不增加環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，而提高環(huán)節(jié)靈敏度，則：若不增加環(huán)節(jié)個(gè)數(shù)，而提高環(huán)節(jié)靈敏度，則對(duì)應(yīng)較小的輸入信號(hào)，就能得到相同的指針偏轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)較小的輸入信號(hào)，就能得到相同的指針偏轉(zhuǎn)，故儀表對(duì)應(yīng)的故儀表對(duì)應(yīng)的測(cè)量范圍必減小測(cè)量范圍必減?。蝗羧艚^對(duì)誤差絕對(duì)誤差不不變，儀表相對(duì)誤差必將隨著增大。變，儀表相對(duì)誤差必將隨著增大。1100100絕對(duì)誤差測(cè)量范圍上限測(cè)量范圍下限x-l =測(cè)量范圍上限測(cè)量范圍下限121nniiSS SSSn因此開環(huán)儀表在因此開環(huán)儀表在增加靈敏度增加靈敏度的同時(shí)，儀表的的同時(shí)，儀表的相對(duì)誤差也相應(yīng)增大相對(duì)誤差也相應(yīng)增大，從而，從而降低了儀表

17、精度降低了儀表精度。n另一方面，由于靈敏度增加，儀表的另一方面，由于靈敏度增加，儀表的穩(wěn)定性穩(wěn)定性將大大降低，為了保證儀表具有較好的穩(wěn)定將大大降低，為了保證儀表具有較好的穩(wěn)定性，則：性，則：開環(huán)儀表的靈敏度不易做得很高開環(huán)儀表的靈敏度不易做得很高2） 閉環(huán)結(jié)構(gòu)儀表1()1111fffKxxxxyyKxKxxK xKyyKxKk正向通道傳正向通道傳遞函數(shù)遞函數(shù)K反饋通道傳反饋通道傳遞函數(shù)遞函數(shù)n當(dāng)K1時(shí)，則1yx對(duì)于閉環(huán)儀表，若正向通道總傳遞函數(shù)系統(tǒng)K足夠大，則閉環(huán)儀表的特性取決于反饋通道的倒特性，而主通道各環(huán)節(jié)性能的改變不會(huì)影響儀表的輸出y。只要精心挑選元器件制作反饋通道只要精心挑選元器件制作

18、反饋通道，而對(duì)主通道不必苛求，就可以方，而對(duì)主通道不必苛求，就可以方便地獲得所要求設(shè)計(jì)的儀表。便地獲得所要求設(shè)計(jì)的儀表。n閉環(huán)儀表的相對(duì)誤差為： n閉環(huán)結(jié)構(gòu)的靈敏度為：f反饋通道相對(duì)誤差1fSS反饋通道靈敏度儀表的主要性能指標(biāo)是評(píng)價(jià)儀表性能好壞、質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要依據(jù)。儀表的主要性能指標(biāo)是評(píng)價(jià)儀表性能好壞、質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要依據(jù)。質(zhì)量指標(biāo)包括：計(jì)量性能、操作性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性質(zhì)量指標(biāo)包括：計(jì)量性能、操作性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性1.4 儀表的主要性能指標(biāo)儀表的主要性能指標(biāo)一、計(jì)量性能指標(biāo)計(jì)量性能指標(biāo)1 測(cè)量范圍和量程測(cè)量范圍和量程測(cè)量范圍上限值下限值=量程2 測(cè)量誤差（Measuring Error):測(cè)

19、量值與真值（True value)之差。所謂真值所謂真值，是指在一定條件下被測(cè)量客觀存在的實(shí)際值。真值分為： 理論真值：例如，三角形內(nèi)角之和理論真值：例如，三角形內(nèi)角之和180度度 約定真值：例如，水的三相點(diǎn)約定真值：例如，水的三相點(diǎn)273.16K 相對(duì)真值相對(duì)真值：用精度較高的標(biāo)準(zhǔn)表所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)值代替真值。1）絕對(duì)誤差(Absolute Error): ：x指示值指示值真值真值例1 某采購(gòu)員分別在三家商店購(gòu)買100kg大米，10kg蘋果、1kg巧克力，發(fā)現(xiàn)均缺少0.5kg，但該采購(gòu)員對(duì)賣巧克力商店意見(jiàn)最大，為什么？絕對(duì)誤差評(píng)價(jià)相同被測(cè)量測(cè)量精度高低絕對(duì)誤差評(píng)價(jià)相同被測(cè)量測(cè)量精度高低相對(duì)誤差評(píng)

20、價(jià)不相對(duì)誤差評(píng)價(jià)不同被測(cè)量測(cè)量精度高低同被測(cè)量測(cè)量精度高低相對(duì)誤差更能說(shuō)明示值的準(zhǔn)確程度相對(duì)誤差更能說(shuō)明示值的準(zhǔn)確程度 儀表量程儀表量程A：儀表測(cè)量上限與下限之差：儀表測(cè)量上限與下限之差n分貝誤差：分貝誤差：n實(shí)際相對(duì)誤差：實(shí)際相對(duì)誤差：1 0 0 %xr%100ArAn引用相對(duì)誤差引用相對(duì)誤差：2 2）相對(duì)誤差）相對(duì)誤差( (Relative Error)Relative Error)n示值相對(duì)誤差：示值相對(duì)誤差：%100 xrA)lg(20 x注：實(shí)際相對(duì)誤差和示值相對(duì)誤差不能評(píng)價(jià)儀表的性能，為什么？注：實(shí)際相對(duì)誤差和示值相對(duì)誤差不能評(píng)價(jià)儀表的性能，為什么？2）儀表的基本誤差：）儀表的基本

21、誤差： 在規(guī)定的正常工作條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)各點(diǎn)示值在規(guī)定的正常工作條件下，儀表在全量程范圍內(nèi)各點(diǎn)示值誤差中絕對(duì)值最大的誤差。儀表規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件是：電源電誤差中絕對(duì)值最大的誤差。儀表規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件是：電源電壓（壓（220+5）v；電網(wǎng)頻率；電網(wǎng)頻率(50+2)Hz;環(huán)境溫度（環(huán)境溫度（20+5）0c；環(huán)境；環(huán)境濕度濕度65%+5%； 儀表的附加誤差儀表的附加誤差 :不在正常工作條件下工作不在正常工作條件下工作 外界條件變動(dòng)引起外界條件變動(dòng)引起4）儀表的允許誤差和精度等級(jí)）儀表的允許誤差和精度等級(jí)儀表的允許誤差：在規(guī)定的正常工作條件下，為了保證儀表儀表的允許誤差：在規(guī)定的正常工作條件下，為

22、了保證儀表的質(zhì)量，國(guó)家規(guī)定的各類儀表的基本誤差不能超過(guò)的限值。的質(zhì)量，國(guó)家規(guī)定的各類儀表的基本誤差不能超過(guò)的限值。精度精度（精確度、準(zhǔn)確度）（精確度、準(zhǔn)確度） ：通常用儀表引用誤差形式表示的：通常用儀表引用誤差形式表示的允許誤差去掉百分號(hào)余下的數(shù)值的大小衡量。允許誤差去掉百分號(hào)余下的數(shù)值的大小衡量。%100Armyn儀表精度等級(jí)是指儀表在規(guī)定的工作條件下，允許的最大引用誤差，按照國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定，工業(yè)儀表的等級(jí)有：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0,共七個(gè)等級(jí)。所謂1級(jí)表，即該儀表允許的最大引用誤差為1。精度等級(jí)表示方法：如：1級(jí)為1.01.0例：有一臺(tái)測(cè)壓儀表，其標(biāo)尺范圍為0

23、500kPa,其絕對(duì)誤差最大值 求儀表的精度等級(jí)。解：最大誤差大于0.5%，而小于1，按儀表精度等級(jí)劃分，該儀表的精度為1級(jí)。 max4pkPamax4100%0.8%5000n現(xiàn)根據(jù)測(cè)量的需要，儀表的測(cè)量范圍改為200400KP，儀表的絕對(duì)誤差不變，此時(shí)儀表的最大引用誤差精度等級(jí)為2.5級(jí)。 儀表的絕對(duì)誤差相等，測(cè)量范圍大的儀表精度高，反之儀表精度低！舉例max4100%2%4002003 3 靈敏度靈敏度測(cè)量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸測(cè)量系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量的增量與輸入量的增量之比入量的增量之比斜率：斜率：xyS/a. a. 線性檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)；線性檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為常數(shù)；例：間隙

24、式平板電容傳感例：間隙式平板電容傳感器器定義：定義：b. b. 非線性非線性檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù)系統(tǒng)：靈敏度為變數(shù)說(shuō)明：說(shuō)明：bxaybS )(xfy ( (靈敏度系數(shù)靈敏度系數(shù)) )( sensitivity )( sensitivity )靈敏度靈敏度dSC2dSdCK雙雙曲線曲線、非線性、非線性dxxdfS)(靈敏度表征檢測(cè)儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度。靈敏度表征檢測(cè)儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度。線性度（線性度（:非線性誤差則是衡量實(shí)際特性偏離線性程度的指標(biāo)非線性誤差則是衡量實(shí)際特性偏離線性程度的指標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度相

25、對(duì)誤差相對(duì)誤差%100.maxSFLyLemaxL.SFy輸出值與理想直線的最大偏差值輸出值與理想直線的最大偏差值理論滿量程輸出值理論滿量程輸出值理想直線：理想直線：亦稱非線性誤差亦稱非線性誤差定義定義:( non-linearity )表達(dá)表達(dá):xy擬合直線擬合直線一般不存在或很難獲得準(zhǔn)確結(jié)果一般不存在或很難獲得準(zhǔn)確結(jié)果利用測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算獲得利用測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算獲得三種獲取擬合直線方法：三種獲取擬合直線方法：(c) 最小二乘法最小二乘法：計(jì)算：有計(jì)算：有n n個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù): : ( (x x1 1, ,y y1 1), (), (x x2 2, ,y y2 2), , (),

26、, (x xn n, ,y yn n) )， (n2)(n2)殘差：殘差： i i = = y yi i ( (a a + + b b x xi i) ) 殘差平方和最?。簹埐钇椒胶妥钚。? 2i i=min=min22)(iiiiiixxnyxyxnb222)(iiiiiiixxnyxxyxa使得正負(fù)行程的非線性偏差相等且最小使得正負(fù)行程的非線性偏差相等且最小(a) (a) 端點(diǎn)連線法：端點(diǎn)連線法：檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點(diǎn)連線檢測(cè)系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點(diǎn)連線xy簡(jiǎn)單、方便，偏差大，與測(cè)量值有關(guān)簡(jiǎn)單、方便，偏差大，與測(cè)量值有關(guān)(b) (b) 最佳直線法：最佳直線法：精度最高，計(jì)算法（迭代、

27、逐次逼近）精度最高，計(jì)算法（迭代、逐次逼近）xy簡(jiǎn)單實(shí)用，三點(diǎn)作圖法（兩高一低簡(jiǎn)單實(shí)用，三點(diǎn)作圖法（兩高一低/ /兩低一高）兩低一高）5 5變差（回差）變差（回差） 在外界條件不變的情況下，使用在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對(duì)某一參數(shù)進(jìn)同一儀表對(duì)某一參數(shù)進(jìn)行正反行程行正反行程( (即逐漸由小到大和逐漸由大到小即逐漸由小到大和逐漸由大到小) )測(cè)量時(shí)測(cè)量時(shí)，對(duì)應(yīng)于同一被測(cè)值所得的儀表示值不等對(duì)應(yīng)于同一被測(cè)值所得的儀表示值不等. .n變差變差( (同一被測(cè)變量值下，正反行程儀表指示值的最大同一被測(cè)變量值下，正反行程儀表指示值的最大絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差/ /儀表測(cè)量范圍上限值測(cè)量范圍儀表測(cè)量范圍上

28、限值測(cè)量范圍 下限下限值值) )100100%100.maxSFHyHe產(chǎn)生變差的原因：產(chǎn)生變差的原因：p7變差是反映儀表精度的一個(gè)指標(biāo)，變差是反映儀表精度的一個(gè)指標(biāo)，合格儀表要求不得大于儀表的允許合格儀表要求不得大于儀表的允許誤差。誤差。6 6 重復(fù)性和重復(fù)性誤差重復(fù)性和重復(fù)性誤差重復(fù)性：重復(fù)性：同條件下，輸入信號(hào)多次按同一方向全同條件下，輸入信號(hào)多次按同一方向全量程變化，儀表輸出值的一致程度。量程變化，儀表輸出值的一致程度。重復(fù)性誤差：重復(fù)性誤差：在同一工作條件下從同方向?qū)ν辉谕还ぷ鳁l件下從同方向?qū)ν惠斎胫颠M(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所獲得的輸出兩極限輸入值進(jìn)行多次連續(xù)測(cè)量所獲得的輸出兩極限值之

29、間的代數(shù)差或均方根誤差，通常以量程的值之間的代數(shù)差或均方根誤差，通常以量程的百分?jǐn)?shù)表示。百分?jǐn)?shù)表示。定義定義：分辨率是指檢測(cè)儀表能夠精確檢測(cè)出被測(cè)量的分辨率是指檢測(cè)儀表能夠精確檢測(cè)出被測(cè)量的最小變化的能力。輸入量從某個(gè)任意值最小變化的能力。輸入量從某個(gè)任意值( (非零值非零值) )緩慢緩慢增加，直到可以測(cè)量到輸出的變化為止，此時(shí)的輸入增加，直到可以測(cè)量到輸出的變化為止，此時(shí)的輸入量就是分辨率。量就是分辨率。 它可以用絕對(duì)值，也可以用量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。它可以用絕對(duì)值，也可以用量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。它說(shuō)明了檢測(cè)儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力。它說(shuō)明了檢測(cè)儀表響應(yīng)與分辨輸入量微小變化的能力。靈敏

30、度愈高，分辨率愈好。靈敏度愈高，分辨率愈好。 一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分格一般模擬式儀表的分辨率規(guī)定為最小刻度分格值的一半。數(shù)字式儀表的分辨率是最后一位的一個(gè)字。值的一半。數(shù)字式儀表的分辨率是最后一位的一個(gè)字。 7 7 分辨率分辨率( resolution )( resolution )8 漂移定義：工作條件和輸入信號(hào)不變,經(jīng)規(guī)定時(shí)間后輸出的變化,稱為漂移。9 動(dòng)態(tài)誤差 n動(dòng)態(tài)誤差是指檢測(cè)系統(tǒng)受外擾動(dòng)作用后，被測(cè)變量動(dòng)態(tài)誤差是指檢測(cè)系統(tǒng)受外擾動(dòng)作用后，被測(cè)變量處于處于變動(dòng)狀態(tài)下儀表示值與參數(shù)實(shí)際值之間的差異變動(dòng)狀態(tài)下儀表示值與參數(shù)實(shí)際值之間的差異。n引起該誤差的原因是由于檢測(cè)元件和檢測(cè)系統(tǒng)中各引起該誤差的原因是由于檢測(cè)元件和檢測(cè)系統(tǒng)中各種種運(yùn)動(dòng)慣性運(yùn)動(dòng)慣性以及以及能量形式轉(zhuǎn)換需要時(shí)間能量形式轉(zhuǎn)換需要時(shí)間所造成的。所造成的。n衡量各種運(yùn)動(dòng)慣性的大小，以及能量傳遞的快慢常衡量各種運(yùn)動(dòng)慣性的大小，以及能量傳遞的快慢常采用采用時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)T T和和傳遞滯后時(shí)間傳遞滯后時(shí)間( (純滯