《機械工程測試技術》(機械工業(yè)出版社)緒論

1、第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識第一節(jié)第一節(jié) 測試技術概況測試技術概況測試技術是測量和實驗技術的統(tǒng)稱。靜態(tài)測量是指不隨時間變化的物理量的測量。動態(tài)測量是指隨時間變化的物理量的測量。第一節(jié)第一節(jié) 測試技術概況測試技術概況一、測試和測量系統(tǒng)一、測試和測量系統(tǒng)工程測量可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。測量系統(tǒng)的用途如圖0-1所示。第一節(jié)第一節(jié) 測試技術概況測試技術概況一、測試和測量系統(tǒng)一、測試和測量系統(tǒng)圖0-1測量系統(tǒng)的一般構成如圖0-2所示第一節(jié)第一節(jié) 測試技術概況測試技術概況一、測試和測量系統(tǒng)一、測試和測量系統(tǒng)圖0-21.新原理新技術在測試技術中的應用3.計算機測試系統(tǒng)與虛擬儀器的應用第一節(jié)第

2、一節(jié) 測試技術概況測試技術概況二、測試技術的發(fā)展概況二、測試技術的發(fā)展概況2.新型傳感器的出現(xiàn)各種物理效應、化學效應、微電子技術，甚至生物學原理在工程測量中得到廣泛應用, 使得可測量的范圍在不斷擴大，測量精度和效率得到很大提高。 包括新型傳感器的出現(xiàn)、傳感器性能的提高, 還包括功能的增強、集成化程度的提高以及小型、微型化等。傳感器網絡及儀器總線技術、Intemet網與遠程測試、測試過程與儀器控制技術, 以及虛擬儀器及其編程語言等的發(fā)展都是現(xiàn)代工程測試技術發(fā)展的重要方面。測試技術是測量和實驗技術的統(tǒng)稱。本課程的研究對象是機械工程領測試技術是測量和實驗技術的統(tǒng)稱。本課程的研究對象是機械工程領域與設

3、計有關的試驗、控制和運行監(jiān)測中涉及到物理量及其他工程量域與設計有關的試驗、控制和運行監(jiān)測中涉及到物理量及其他工程量的測量和測量裝置與系統(tǒng)的性能，包括物理量和其他工程量的測量方的測量和測量裝置與系統(tǒng)的性能，包括物理量和其他工程量的測量方法、測試中常用的傳感器、信號調理電路及記錄、顯示儀器的工作原法、測試中常用的傳感器、信號調理電路及記錄、顯示儀器的工作原理，測量裝置基本特性的評價方法、測試信號的分析和處理。理，測量裝置基本特性的評價方法、測試信號的分析和處理。第一節(jié)第一節(jié) 測試技術概況測試技術概況三、課程的主要環(huán)節(jié)和本書概要三、課程的主要環(huán)節(jié)和本書概要1.量值第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基

4、礎知識一、量與量綱一、量與量綱量值是用數(shù)值和計量單位的乘積來表示的。量值的數(shù)值就是被測量與計量單位之比值。2.基本量和導出量在國際單位（SI）制中，基本量約定為：長度、質量、時間、溫度、電流、發(fā)光強度和物質的量等七個量。他們的量綱分別為：L、M、T、I、N和J表示。3.量綱和量的單位量綱代表一個實體的確定特征。量綱單位是該實體的量化基礎。1.基本單位第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識二、法定計量單位二、法定計量單位根據(jù)國際單位制（SI），七個基本量的單位分別是：長度米（Metre）、質量千克（Kilogram）、時間秒（Second）、溫度開爾溫（Kelvn）、電流安培（Ampere）

5、、發(fā)光強度坎德拉（Candela）、物質的量摩爾（Mol）。2.輔助單位3.導出單位在國際單位制中，平面角的單位弧度和立體角的單位球面度未歸入基本單位或導出單位，而稱之為輔助單位。在選定了基本單位和輔助單位之后，按物理量之間的關系，由基本單位和輔助單位以相乘或者相除所構成的單位稱為導出單位。第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識三、測量、計量、測試三、測量、計量、測試測量（Measurement）是指以確定被測量對象的量值為目的而進行的實驗過程。如果測量涉及實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠則被稱為計量。測試（Measurement and test）是指具有實驗性質的測量，或測量和試驗的綜合。第

6、二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識四、基準和標準四、基準和標準 基準是用來保存、復現(xiàn)計量單位的計量器具。 計量標準是指用于檢定工作計量器具的計量器具。第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識五、量值的傳遞和計量器具檢定五、量值的傳遞和計量器具檢定通過對計量器具實施檢定或校準，將國際基準所復現(xiàn)的計量單位量值經過各級計量標準傳遞到工作計量器具，以保證被測對象量值的準確和一致。計量器具檢定是指為評定計量器具的計量特性，確定其是否符合法定要求所進行的全部工作。第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識六、測量方法六、測量方法無需經過函數(shù)關系的計算，直接通過測量儀器得到被測值的測量。如溫度計測水

7、溫、卷尺測量靶距等。1.直接測量2.間接測量3.組合測量在直接測量值的基礎上，根據(jù)已知函數(shù)關系，計算出被測量的量值的測量。如通過測定某段時間內火車運動的距離來計算火車運動的平均速度就是間接測量。將直接測量值或間接測量值與被測量值之間按已知關系組合成一組方程，通過解方程組得到被測值的方法。第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識七、測量裝置七、測量裝置它是直接作用于被測量，并能按一定規(guī)律將被測量轉換成同種或別種量值輸出的器件。1.傳感器2.測量變換器3.檢測器 提供與輸入量有給定關系的輸出量的測量器件。 用以指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質。4.測量器具的示值 由測量器具所指示的

8、被測量值。5.準確度等級 用來表示測量器具的等級或級別。第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識七、測量裝置七、測量裝置 標稱范圍也稱為示值范圍。測量器具標尺范圍所對應的被測量示值范圍。6.標稱范圍7.量程8.測量范圍 標稱范圍的上下限之差的模。 在測量器具的誤差處于允許極限內的情況下，測量器具所能測量的被測量值的范圍。9.漂移測量器具的計量特性隨時間的慢變化。第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識八、測量誤差八、測量誤差測量結果與被測量真值之差稱為測量誤差，即：測量誤差=測量結果真值 1.測量誤差定義2.誤差的分類3.誤差表示方法（1）系統(tǒng)誤差（2）隨機誤差（3）粗大誤差 （1） 絕對

9、誤差：是一個量綱、單位和被測量一樣的量?？捎霉奖硎荆鄬φ`差=誤差真值 （2） 相對誤差：相對誤差=誤差真值第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識八、測量誤差八、測量誤差3.誤差表示方法 （3）應用誤差：計量器具的絕對誤差與引用值之比。 （4）分貝誤差：一種特殊形式的相對誤差。在數(shù)值上與相對誤差有著一定的關系。測量誤差和其分布特征量的關系如圖0-3圖0-3第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識九、測量精度和不確定度九、測量精度和不確定度表示測量結果中隨機誤差大小的誤差；也是指在一定條件下測量結果中所有系統(tǒng)誤差的綜合。1.測量精密度2.測量正確度3.測量準確度表示測量結果中系統(tǒng)誤差的大

10、小程度，它反映了在規(guī)定條件下進行多次測量時所得結果彼此符合的程度。不能將精密度簡稱為精度。表示測量結果中系統(tǒng)誤差大小的程度，它反映了在規(guī)定條件下測量結果中所有系統(tǒng)誤差的綜合。表示對被測量真值所處量值范圍的評定。4.測量不確定度第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識十、測量器具的誤差十、測量器具的誤差它是指測量器具的示值與被測量真值之差。 1.測量儀器的示值誤差 2.基本誤差 3.允許誤差指測量儀器在標準條件下所具有的誤差，也稱為固有誤差。指技術標準、檢定規(guī)程等對測量儀器所規(guī)定的允許的誤差極限值。 表示對被測量真值所處量值范圍的評定。 4.測量不確定度第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識十、測量器具的誤差十、測量器具的誤差測量器具的重復性是指在規(guī)定的使用條件下，測量器具重復接受相同的輸入，并給出非常相似輸出的能力。測量器具的重復性誤差就是測量器具造成的隨機誤差分量。 5.測量器具的重復性和重復性誤差 6.回程誤差7.誤差曲線回程誤差也稱為滯后誤差，是指在相同條件下，被測量值不變。測量器具形成方向不同時，其示值之差的絕對值。表示測量器具誤差與被測量之間的函數(shù)關系的曲線。表示被測量的實際值與測量器具示值之間函數(shù)關系的曲線。 8.校準曲線第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎知識測量的基礎知識十一、測量結果的表示方式十一、測量結果的表示方式誤差分析和數(shù)據(jù)處理的基礎是概率