機械測試測量的基礎知識培訓教材(共38張)課件

1、機械測試測量的基礎知識培訓教材(共38張)課件機械測試測量的基礎知識培訓教材(共38張)課件 一、 測量1）測量的定義 為確定被測對象的量值而進行的實驗過程稱為測量。2）測量的最基本形式 比較將待測的未知量和予定的標準作比較。3）量值 由測量所得到的被測對象的量值表示為數(shù)值和計量單位的乘積。4）測量的方法 直接測量和間接測量。 一、 測量二、直接測量1、定義：無需經(jīng)過函數(shù)關系的計算，直接通過測量儀器得到被測量值的測量為直接測量。2、分類：可分為兩種：直接比較和間接比較。二、直接測量直接比較 1）定義：直接把被測物理量和標準作比 較的測量方法稱為直接比較。 2）舉例 天平測物體質(zhì)量 用米尺測量物

2、體長度 測量導體的電阻直接比較 間接比較 1）定義 利用儀器儀表統(tǒng)稱之為測量系統(tǒng)把原始形態(tài)的待測物理量的變化變換成與之保持已知函數(shù)關系的另一種物理量的變化，并以人的感官所能接受的形式，在測量系統(tǒng)的輸出端顯示出來。2）舉例水銀溫度計測體溫彈簧測物體的重量間接比較 三 間接測量1）定義： 間接測量是在直接測量的基礎上，根據(jù)已知的函數(shù)關系，計算出所要測量的物理量的大小。2）特點 被測物理量不能用現(xiàn)有儀表直接測量得到，需通過數(shù)學關系計算得到。 如：在y=f(x1, x2, x3) 中，欲測量y, 首先測量x1, x2, x3, 才能得到測圓柱體的體積測運動物體的動能舉例三 間接測量測圓柱體的體積舉例五

3、、要使測量具有普遍科學意義的條件1、作比較的標準必須是精確已知的，得到公認的；2、進行比較的測量系統(tǒng)必須工作穩(wěn)定，經(jīng)得起檢驗 五、要使測量具有普遍科學意義的條件主要內(nèi)容：1 誤差的基本概念 測量誤差的來源 誤差的分類2 隨機誤差分析3 誤差的傳遞4 測量數(shù)據(jù)的處理測量誤差與數(shù)據(jù)處理主要內(nèi)容：1 誤差的基本概念測量誤差與數(shù)據(jù)處理一、測量誤差的基本概念1 真值 x0 在一定條件下，被測量客觀存在的實際值。 理論真值（絕對真值）:如三角形內(nèi)角和180 規(guī)（約）定真值：相對真值：如米的定義1）子午線的若干分之一2）Kr86原子的能級躍遷在真空中的輻射波長3）光在真空中走過1/299792458s的距離

4、。 利用高一等級的儀器或裝置測量的結果未知量一、測量誤差的基本概念1 真值 x0 在一定條件下，被測量客2 誤差的表示方法 x測量值 x0真實值 A高一精度等級的測量儀器的測量值 絕對誤差=測量值-真值 實際：修正值：利用修正值求出被測量的實際值 A=C+x缺點：絕對誤差不能反映測量結果的準確程度2 誤差的表示方法 x測量值 x0真實值實際：實際相對誤差 誤差的絕對存在性 示值相對誤差 相對誤差衡量測量結果的準確程度實際相對誤差 誤差的絕對存在性 示值相對誤差 相對誤差衡量測3 誤差的來源1、工具誤差：試驗裝置的儀器儀表帶來的誤差。2、環(huán)境誤差：因誤差條件變化產(chǎn)生的誤差。如：濕度，溫度，壓力，

5、電磁場，振動，氣流，輻射等。3、方法誤差（原理誤差）：正切機構，航空高度表。4、人員誤差：操做人員的熟練程度,業(yè)務水平，測量習慣等。3 誤差的來源1、工具誤差：試驗裝置的儀器儀表帶來的誤差。24 誤差的分類1、隨機誤差：多次測量同一量值時，誤差的絕對值和符號以不可預定的方式變化。 特點：具有隨機性，從單次測量結果看沒有規(guī)律，但多次測量后發(fā)現(xiàn)隨機誤差服從一定的統(tǒng)計規(guī)律。該誤差無法消除。隨機誤差系統(tǒng)誤差粗大誤差按特點性質(zhì)分誤差無規(guī)律，無法消除，盡量減小有規(guī)律，可以消除或修正明顯不符測量結果，剔除4 誤差的分類1、隨機誤差：多次測量同一量值時，誤差的絕對值2、系統(tǒng)誤差： 誤差的大小和正負在測量過程中

6、恒定不變或按一定規(guī)律變化的誤差。 已定系差：固定不變。 未定系差：線性變化，周期變化，復雜規(guī)律變化。 由于系差數(shù)值恒定或有一定規(guī)律，可通過實驗的方法找出，并且予以消除或加以修正。修正值= - 誤差值3、粗大誤差： 明顯不符合測量結果的誤差，或超出規(guī)定條件下預計的誤差。 發(fā)現(xiàn)后剔除，或測量數(shù)據(jù)作廢。2、系統(tǒng)誤差：3、粗大誤差：5 測量精度 精度：泛指測量結果的可信程度。測量結果與真值的吻合程度，與誤差相對的概念。精度 誤差1）精密度：重復測量時，測量結果的分散性 表示測量結果中隨機誤差的大小的程度。2）正確度： 表示測量結果中系統(tǒng)誤差的大小的程度。3）準確度（精確度）：測量結果與真值的一致程度。

7、綜合反映系統(tǒng)誤差與隨機誤差大小 的程度。4）不確定度：對被測量值不能肯定的誤差范圍的一種評定5 測量精度不精密（隨機誤差大）準確（系統(tǒng)誤差?。┚埽S機誤差?。┎粶蚀_（系統(tǒng)誤差大）不精密（隨機誤差大）不準確（系統(tǒng)誤差大）精密（隨機誤差?。蚀_（系統(tǒng)誤差小）不精密（隨機誤差大）精密（隨機誤差?。┎痪埽S機誤差大）精1.2 隨機誤差的理論 一、隨機誤差的特征 由直方圖導出誤差分布曲線服從正態(tài)分布： 標準偏差P()01.2 隨機誤差的理論 一、隨機誤差的特征P()01.單峰值： 時, 小誤差比大誤差出現(xiàn)的概率大。2.對稱性： 絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的機會相等。3.有界性：在-，+實際上誤差落在-

8、3,+3區(qū)間的概率為p=99.97。3為單次誤差出現(xiàn)的界限。（粗大誤差界限）4.抵償性： 1.單峰值： 時,二、 標準偏差及計算1 定義：總體標準偏差：越小，分布曲線越陡，小誤差出現(xiàn)的概率越大。c11.9622.583p0.68270.950.95450.990.9973其中，c為置信系數(shù)，c稱為置信限， c置信區(qū)間，p為置信度。 i為絕對誤差=測量值-真值 P()0二、 標準偏差及計算c11.9622.583p0.682702.計算方法：由于真值未知，絕對誤差不可求，用殘差v 代替：（殘差的性質(zhì)： =最??； ）樣本標準偏差： 3.算術平均值的均方差（樣本平均值的標準偏差的估計值）2.計算方法

9、：三、 測量結果表示法 測量值例： i12345678910 xi9.29.510.610.19.99.410.410.014.19.9-1.1-0.80.3-0.2-0.4-0.90.1-0.33.8-0.4三、 測量結果表示法i12345678910 xi9.29.5解：若：c=1，則被測量的真值以68.3%的概率落在10.30.44 的范圍內(nèi)c=2，則被測量的真值以95.5%的概率落在10.320.44 的范圍內(nèi)c=3，則被測量的真值以99.7%的概率落在10.330.44 的范圍內(nèi)置信系數(shù)C可以取不同值解：若：置信系數(shù)C可以取不同值四、異常數(shù)據(jù)的剔除（拉依達（3）準則）原理： 當測量結

10、果超出正常范圍時，給與剔除原則： 測量數(shù)據(jù)與算術平均值的偏差（殘差）大于標準差的3倍，予于剔除。說明： (1)測量誤差為隨即變量，且符合正態(tài)分布 (2)真值必然處于一個有限的范圍內(nèi) (3)此法只適用于測量的數(shù)據(jù)大于20個的情況置信度為99.73%，即3以外的概率為0.27%四、異常數(shù)據(jù)的剔除（拉依達（3）準則）原理： 當測量結果超例： i12345678910 xi9.29.510.610.19.99.410.410.014.19.9-1.1-0.80.3-0.2-0.4-0.90.1-0.33.8-0.4剔除第9個測量值，需重新計算測量個數(shù)20時，用格拉布施（Grubbs）準則例： i123

11、45678910 xi9.29.510.6101.3 間接測量誤差的傳遞 直接測量實測量與被測量相同。間接測量實測量與被測量不同， 需經(jīng)過一定的函數(shù)關系求得。 間接測量的測量誤差是各個直接測量誤差的函數(shù)。1.3 間接測量誤差的傳遞 直接測量實測量與被測量相同一、誤差傳遞的一般表達式 設各直接測量參數(shù)為x1，x2，xm，間接測量參數(shù)為y，則，二、用標準差表示的傳遞公式Xi之間相互獨立（互不相關）一、誤差傳遞的一般表達式Xi之間相互獨立（互不相關）例：欲測圓柱體體積V，直接測量直徑D和高度H各5次。求其置信度為99.97%時體積的誤差表達式n12345D9.810.010.19.910.2H103

12、9997101100例：n12345D9.810.010.19.910.2H10解： =10， =100 ， 所以：V=78543136.02 （置信度為99.97%時，置信系數(shù)C=3）。 解： =10， =100作業(yè)： 用電壓表對某一電壓測量10次，設已消除系統(tǒng)誤差及粗大誤差，測得數(shù)據(jù)及有關計算值如下表，試給出最終測量結果表達式。作業(yè)：三 用相對誤差表示的誤差傳遞公式三 用相對誤差表示的誤差傳遞公式四 誤差傳遞公式在基本運算中的舉例1 和差關系若 只知大小而不知方向（正負）則 y的最大誤差為各 絕對值之和四 誤差傳遞公式在基本運算中的舉例1 和差關系若 只2 積商關系當xi只知大小而不知方向

13、時2 積商關系當xi只知大小而不知方向時例：求35.187.42.37的最大相對誤差與絕對誤差，設各數(shù)在第三位數(shù)上可以有一個單位的誤差解：由于各xi的方向未知則最大相對誤差：則最大絕對誤差：例：求35.187.42.37的最大相對誤差與絕對誤差，五 誤差傳遞公式在間接測量中的應用1、已知各直接測量值xi的xi（或xi）及間接測量值y與各xi的函數(shù)關系，要求算出y的誤差 y或 y2、測量設計問題（確定實驗方案）保證y最小而且經(jīng)濟，還存在怎樣測量方案及選擇儀表的問題五 誤差傳遞公式在間接測量中的應用例：d1L2L？L1d2求筒體兩軸心距L，怎樣測才能使L的誤差最小已知：d1=0.5m，d2=0.7

14、m L1=0.8 m，L2=1.0m例：d1L2L？L1d2求筒體兩軸心距L，怎樣測才能使L的誤可以有三種方法求L(1)L=L1+0.5d1+0.5d2(2)L=L2-0.5d1-0.5d2(3)L=0.5L1+0.5L2解：設：三種方法對應的標準差分別為1，2，3，由標準誤差傳遞公式：采用第三種辦法測L具有最小誤差。選定測量方案，就不必測d1，d2。由上可見，某個間接未知量的測量誤差，隨測量方法的不同而不同，因此如何采用最佳的測量方案，是試驗設計需要解決的一個問題可以有三種方法求L解：設：三種方法對應的標準差分別為1，六 誤差分配（等誤差分配原則） 若預先對儀器儀表的總誤差 或 有要求，如何

15、求各單項誤差 或 之值 這就是誤差的合理分配問題。等誤差分配原則：絕對誤差：標準誤差： n為參加誤差分配的直接測量的個數(shù) （或環(huán)節(jié)數(shù)）六 誤差分配（等誤差分配原則）例：電阻消耗功率為P=I2R，R=1，I=5A，要求P的標準差不大于0.1W，求R及I的標準差不應大于多？解： P=I2R以上求得的R和I，還要根據(jù)測試所使用的儀器儀表及所具備的技術條件作適當?shù)恼{(diào)整例：電阻消耗功率為P=I2R，R=1，I=5A，要求P的標31、知技并重，德行為先。32、生活的理想，就是為了理想的生活。 張聞天33、貧不足羞，可羞是貧而無志。 呂坤34、你若要喜愛你自己的價值，你就得給世界創(chuàng)造價值。 歌德35、社會猶

16、如一條船，每個人都要有掌舵的準備。 易卜生36、人生不是一種享樂，而是一樁十分沉重的工作。 列夫托爾斯泰37、生活只有在平淡無味的人看來才是空虛而平淡無味的。 車爾尼雪夫斯基38、先相信你自己，然后別人才會相信你。 屠格涅夫39、誰給我一滴水，我便回報他整個大海。 華 梅40、對人不尊敬，首先就是對自己的不尊敬。 惠特曼41、一個人的真正偉大之處就在于他能夠認識到自己的渺小。 保 羅42、自我控制是最強者的本能。 蕭伯納43、勿以惡小而為之，勿以善小而不為。惟賢惟德，能服于人。 劉備44、要使別人喜歡你，首先你得改變對人的態(tài)度，把精神放得輕松一點，表情自然，笑容可掬，這樣別人就會對你產(chǎn)生喜愛的

17、感覺了。 卡耐基45、有謙和、愉快、誠懇的態(tài)度，而同時又加上忍耐精神的人，是非常幸運的。 塞涅卡46、人的一生可能燃燒也可能腐朽，我不能腐朽，我愿意燃燒起來！ 奧斯特洛夫斯基47、我們應該注意自己不用語言去傷害別的同志，但是，當別人用語言來傷害自己的時候，也應該受得起。 劉少奇48、人生猶如一本書，愚蠢者草草翻過，聰明人細細閱讀。為何如此. 因為他們只能讀它一次。 保 羅49、無論你怎樣地表示憤怒，都不要做出任何無法挽回的事來。 培 根50、人生就象弈棋，一步失誤， 全盤皆輸，這是令人悲哀之事；而且人生還不如弈棋，不可能再來一局，也不能悔棋。 弗洛伊德51、在你發(fā)怒的時候，要緊閉你的嘴，免得增加你的怒氣。 蘇格拉底52、 路是腳踏出來的，歷史是人寫出來的。人的每一步行動都在書寫自己的歷史。