測量及測量儀表的基本知識

測量及測量儀表的基本知識1第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.測量、測量變換、測量方法；2.測量誤差及其分類、測量精度；3.測量儀表的分類、基本性能指標(biāo)計(jì)算；4.計(jì)量、ＳＩ制、我國的法定計(jì)量單位(補(bǔ)充)。

學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容(Keys)2第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法一、測量(measurement)的定義1.定義(規(guī)范化的表述)

所謂測量，就是用實(shí)驗(yàn)的方法，把被測量(參數(shù))X

與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量U進(jìn)行比較，確定兩者的比值，從而得到被測量的量值。*測量必須滿足要求(或前提):用來進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)量U

應(yīng)該是國際上或國家所公認(rèn)的，且性能穩(wěn)定；進(jìn)行比較所用的方法和儀器必須經(jīng)過驗(yàn)證且可靠的。3第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法2.測量基本方程式

*測量的三個(gè)要素：1.測量方法；2.測量工具；3.測量果的處理。核心是比較標(biāo)準(zhǔn)量(即選用的測量單位)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的數(shù)字比值被測量4第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法3.被測量(參數(shù))X

的分類

在測量的過程當(dāng)中，通常就把需要檢測的物理量稱為被測參數(shù)或被測量。如溫度(temperature)、壓力(pressure)、濕度(relativehumidity)、噪聲(noise)、有害物濃度…靜態(tài)參數(shù)(常量)，X(t)=constant，dX(t)/dt

≈0如，周圍環(huán)境的大氣壓力P0，制冷壓縮機(jī)穩(wěn)定工況下的轉(zhuǎn)速n動態(tài)參數(shù)(變量)，X(t)≠constant，dX(t)/dt

≠0如，空調(diào)設(shè)備剛剛開啟時(shí)，空調(diào)房間內(nèi)的溫度、濕度等。變化可以是隨機(jī)的，也可以是周期性等。5第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法二、測量的步驟與測量變換

主要包括：1.初始準(zhǔn)備；2.比較；3.求偏差⊿；4.調(diào)整儀表，減小⊿；5.當(dāng)⊿=0時(shí)，讀取X

的示值大小。Example:天平稱重調(diào)零測量開始時(shí)應(yīng)先調(diào)節(jié)天平至平衡狀態(tài)

對比將被測重物和標(biāo)準(zhǔn)砝碼分別放到兩側(cè)稱盤中示差借助于天平中間指針的偏轉(zhuǎn)方向，判別天平兩側(cè)砝碼和物體的輕重，指針偏離中間位置所顯示的數(shù)據(jù)大小稱為示差

調(diào)平衡如存在差值就需調(diào)整砝碼的大小，直到重物與砝碼平衡為止讀數(shù)根據(jù)砝碼的大小讀出物重的數(shù)字值

6第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法二、測量的步驟與測量變換

測量變換

測量過程的關(guān)鍵在于被測量和標(biāo)準(zhǔn)量的比較，可以分為直接比較，如用米尺度量長度；但是能直接將X與U進(jìn)行比較的物理量并不多，大多數(shù)的被測量X

和標(biāo)準(zhǔn)量U都要變換到雙方都便于比較的某個(gè)中間量Zi(i=1,2,…,n)，才能進(jìn)行直接比較(間接比較)，這種變換稱為測量變換。即：X=f1(Z)，U=f2(Z)，→X/U=f1(Z)/f2(Z)=bZ變換是測量的核心。*變換的形式不是唯一的例如，測量室溫Tn，可分別用水銀溫度計(jì)和熱電阻變換元件實(shí)現(xiàn)這種變換過程的元件7第七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法二、測量的步驟與測量變換不管各種測量儀表其測量原理如何不同，它們的共同之處在于被測參數(shù)都要經(jīng)過一次或多次的信號與能量的轉(zhuǎn)換，獲得便于測量的信號或能量形式，最后由指針或數(shù)字形式顯示出測量結(jié)果。因此，各種測量儀表的測量過程，就是被測參數(shù)以信號或能量形式進(jìn)行一次或多次不斷轉(zhuǎn)換和傳遞的過程，以及與相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。

*其本質(zhì)是信號能量的轉(zhuǎn)換與傳遞過程8第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法三、測量方法

按測量結(jié)果產(chǎn)生的方式來分類

直接測量法

間接測量法

組合測量法

9第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法1.直接測量借助測量儀表，使被測量X直接與選用的標(biāo)準(zhǔn)量U進(jìn)行比較，或者用預(yù)先標(biāo)定好的測量儀器進(jìn)行測量，從而直接求得被測量數(shù)值的測量方法直讀法，如用直尺測量黑板的尺寸等比較法零值法(又稱零示法)差值法代替法10第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法

零值法(又稱零示法)

在測量時(shí)，使被測量X

對測量儀器所產(chǎn)生的效果與已知量X0

所產(chǎn)生的作用效果相互抵消，使得總的作用效果效果為零，即,二者作用平衡時(shí)，X=X0例如：利用天平來測量某一物體的質(zhì)量m。測量時(shí)，使得m

對天平所產(chǎn)生的作用效果與已知砝碼m0

所產(chǎn)生的作用效果相互抵消,當(dāng)力矩M1=M2時(shí)，m=m011第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法

差值法

通過測量被測量X

與一個(gè)已知量X0的差值⊿，從而求得被測量的方法，就稱差值法。即，X=X0+⊿例如：已知測量人員所處樓層的高度h，欲測量某建筑物的高度H。因此，只要測量出該人員所處樓層與屋頂之間的垂直距離h1，即差值⊿h?！郒=h

+⊿

h12第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法

代替法(替代法)在一定的測量條件下，第1步，使用測量儀表或系統(tǒng)來測量X，得到示值1。第2步，再次使用測量儀表或系統(tǒng)來測量X0(已知且可調(diào))，逐步調(diào)整X0，使得示值2=示值1，則X=X0

。例如，電橋法測量電阻R。13第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法2.間接測量法

基于測量變換，直接測量與X有確定函數(shù)關(guān)系中間變量Zj,j=1,2,…m。然后將Zj數(shù)值代入X=f(Zj)進(jìn)行計(jì)算，從而求得X數(shù)值的方法。例如，1.測量管道內(nèi)不可壓縮流體的流速時(shí)，采用相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式

通過直接測量管道內(nèi)某一截面流體的動壓值,然后將測得的數(shù)值代入上式,可以求得流速。2.測量黑板的表面積S。只要分別直接測出L和W，代入，就可計(jì)算出S大小14第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法3.組合測量法綜合1、2方法，由于X=f(Zj)中存在未知的待定系數(shù)。第(1)步，根據(jù)直接或間接測量所獲得的數(shù)據(jù)，解聯(lián)立方程組，求解出待定系數(shù)的數(shù)值。第(2)步，測量Zj，代入已知的X=f(Zj)，計(jì)算出X。例如，用鉑電阻溫度計(jì)測量介質(zhì)溫度時(shí)，其電阻值與溫度的關(guān)系存在待定常系數(shù)a，b。(1)需要測得鉑電阻在t1和t2對應(yīng)的電阻值Rt1和Rt2，然后解聯(lián)立方程組(2個(gè))，得到確定的a，b數(shù)值。(2)測出t，代入已知的Rt=f(t)，可求解出該溫度t下，Rt的大小15第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.1測量的定義及測量方法

按不同的測量條件分類等精度測量不等精度測量

按被測量X在測量過程中(dX/dt=0?)的狀態(tài)分類靜態(tài)測量動態(tài)測量

*其它分類，如X

屬性，熱工測量，電學(xué)測量等；還有人工測量，自動測量等。16第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能一、測量系統(tǒng)(measuringsystem)組成

為實(shí)現(xiàn)一定的測量目的，而將若干測量設(shè)備進(jìn)行有效組合所形成的測量體系就稱為測量系統(tǒng)。

*它是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)(open-loopsystem)*而自動控制系統(tǒng)(automaticcontrolsystem,ACS)，在大多數(shù)情況下，是閉環(huán)系統(tǒng)(closed-loopsystem)測量環(huán)節(jié)是指建立輸入(inputparameter)和輸出(outputparameter)之間某種函數(shù)關(guān)系的一個(gè)基本部件。17第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日二、測量環(huán)節(jié)及其功能

傳感器(Sensor)變換器或變送器(transformerortransmitter)顯示裝置(displayingdevice,monitor)傳輸通道(transportingchannel)1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能18第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

傳感器又稱敏感元件，它是與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部分，安裝在現(xiàn)場，故又稱一次儀表。基于物理、化學(xué)或生物等作用機(jī)理，將X（包括物理量、化學(xué)量、生物量等）的信號按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于處理和傳輸?shù)牧硗庖环N量的輸出信號，如電信號形式(電壓、電流或電阻)。它是實(shí)現(xiàn)測量的首要環(huán)節(jié)。其功能是將X以單值函數(shù)關(guān)系、穩(wěn)定而準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成另一種物理量Z。便于后面環(huán)節(jié)進(jìn)行變換、比較、運(yùn)算及顯示、記錄

X或X(t)。19第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

例如，溫度傳感器中的熱電偶、熱電阻，均可以測溫。分別基于物理學(xué)中的熱電效應(yīng)和金屬導(dǎo)體的正溫度效應(yīng)，可以分別將被測溫度t(℃)轉(zhuǎn)化為熱電勢(mv·DC)和電阻()。20第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

傳感器一個(gè)理想的敏感元件應(yīng)該滿足如下幾方面的要求：敏感元件輸入與輸出之間，Z=f(X)應(yīng)該有穩(wěn)定的單值函數(shù)關(guān)系；2.敏感元件應(yīng)該只對被測量的變化敏感，而對其他一切可能的輸入信號(包括噪聲信號)不敏感；3.在測量過程中，敏感元件應(yīng)該不干擾或盡量少干擾被測介質(zhì)的狀態(tài)。21第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

變換器或變送器

它是傳感器與顯示裝置中間的部分，它將傳感器輸出的信號變換成顯示裝置易于接受的信號,I0=f’(Z)。

要求它的性能穩(wěn)定、精確度高，而且信號變換，應(yīng)使信息損失最小。

一般情況下，將傳感器和變送器做成一體化的機(jī)電裝置，稱為測量變送器，I0∝X。如溫度、壓力、流量、濕度變送器等。22第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

測量變送器

型號可分為DDZ-Ⅱ，DDZ-Ⅲ。1.D-電動；2,D-單元；3.組合對于DDZ-Ⅱ，X∝I0(0～10mA·DC)。對于DDZ-Ⅲ，X∝I0(4～20mA·DC)。便于信號的傳送，處理、顯示或記錄等。相當(dāng)于commonwordsorEnglish。例如，某臺DDZ-Ⅱ溫度變送器，其輸入量程T(-50～300℃)，輸出量程I0(0～10mA·DC)。思考:相同的輸入量程T，DDZ-Ⅲ型，T與I0對應(yīng)關(guān)系？23第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

顯示裝置

顯示裝置是測量系統(tǒng)直接與觀測者發(fā)生聯(lián)系的部分，其作用是向觀測者指出被測參數(shù)的數(shù)值，又稱為二次儀表，安裝在儀表控制室內(nèi)的儀表盤上。顯示裝置可以對被測量進(jìn)行指示、記錄，有時(shí)還帶有調(diào)節(jié)功能，以控制生產(chǎn)過程?？煞譃?模擬式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表屏幕式顯示儀表24第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

25第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.2測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及基本功能

傳輸通道

由于測量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)是分離的，則需要把信號從一個(gè)環(huán)節(jié)傳送到另一個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)這種功能的環(huán)節(jié)稱為傳輸通道。傳輸通道是各環(huán)節(jié)間輸入、輸出信號的連接部分，其形式一般較為簡單，可分為1.有線形式:電線、電纜、光導(dǎo)纖維(利用LED，將電流信號轉(zhuǎn)換為光信號，信號傳遞能量損失小，抗電磁干擾力強(qiáng)，安全性高)等。2.無線形式：微波、紅外線等。在實(shí)際的測量系統(tǒng)中，應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行選擇和布置，否則會造成信息損失、信號失真或引入干擾。

26第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容一、真值、測量值及測量誤差的定義

需要進(jìn)行測量的物理量X，始終具有一個(gè)客觀存在的數(shù)值，這一數(shù)值就稱為真值。用X0表示。特點(diǎn)：“測不到”。因?yàn)槔硐牖臏y量無法實(shí)現(xiàn)。*實(shí)際測量中，用最優(yōu)概值或標(biāo)準(zhǔn)表的指示值來代替通過測量儀表，檢測得到的結(jié)果稱為測量值，或稱示值。用X或Xm

表示。

X0與X

兩者之間的差異程度，稱為測量誤差⊿。特點(diǎn):必然性，普遍性。X

可以無限地逐漸逼近X0，然而卻不能等于真值X0。27第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容二、測量誤差的分類1.按照誤差數(shù)值的表示方法可分為：

示值絕對誤差示值相對誤差引用誤差和基本誤差28第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容示值絕對誤差

X與X0

之間的代數(shù)差值稱為示值的絕對誤差，表示為

△x

與X

具有相同的量綱。△x，有±，表明X

偏離X0

的方向(正偏離、負(fù)偏離)；∣△x∣表明X

偏離X0

的程度。*僅用△x，通常不能說明測量的質(zhì)量高低。因?yàn)橥瑯拥抹O△x∣，還需考慮

X

的大小，即相對性。29第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

示值相對誤差示值的絕對誤差與被測量的真值之比，稱為示值的相對誤差δ，無量綱，表示如下：30第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

引用誤差

由于實(shí)際測量時(shí)，需使用儀表。所以將示值的△x與該儀表的量程范圍lm之比稱為示值的引用誤差δy

☆

lm=儀表可以測量參數(shù)(上限值-下限值)。例如，某臺溫度計(jì)，可以測量的范圍：-100～200℃，則lm=300℃31第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容基本誤差

由于儀表在其測量范圍內(nèi)，存在多個(gè)示值絕對誤差，△x

1，△x

2，…

，△x

k。所以，引入∣△x

max∣=max{∣△x

1∣

，∣

△x

2∣

，…，∣

△x

k∣},

將其與lm

之比稱為示值的基本誤差δj，表示為*δj去掉%，a稱為測量儀表的精度等級值。a值越小，表明儀表的測量結(jié)果越準(zhǔn)確。精度等級序列32第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

NOTE

一般來說，測量儀器在同一量程不同示值處的絕對誤差實(shí)際上未必處處相等，但對使用者來講，只能按最壞情況來處理，即，認(rèn)為儀器在同一量程各處的絕對誤差相同且等于△x

max

，將這種處理方式叫做誤差的整量化。為了減小測量中的示值誤差，在進(jìn)行l(wèi)m選擇時(shí)應(yīng)盡可能使X能接近儀表的測量上限值，一般以X

不小于lm的2/3為宜。稱為2/3量程規(guī)則。33第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

Examples1.某臺壓力表，量程為0～1.00MPa，精度等級為1.0級。當(dāng)X1=1.00MPa

，X2=0.80MPa，X3=0.20MPa時(shí)，試求解相應(yīng)的示值絕對誤差和相對誤差？

2.要測量T=100℃。現(xiàn)有2臺溫度測量儀表：lm,1=0～300℃,精度等級為0.5級；lm,2=0～100℃,精度等級為1.0級。試分析哪臺溫度計(jì)測量效果較準(zhǔn)確？34第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

2.按測量誤差的特性可分為：

系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差(又稱偶然誤差)過失誤差(又稱疏忽誤差、粗大誤差或粗差)

35第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

系統(tǒng)誤差

在相同的測量條件下(又叫做等精度測量)，對同一被測量進(jìn)行多次(i>1)測量時(shí)，誤差的大小和符號或者保持恒定，或者按一定的規(guī)律變化，這類誤差稱為系統(tǒng)誤差。前者稱為恒值系統(tǒng)誤差，后者稱為變值系統(tǒng)誤差。例如，使用一段時(shí)間后，儀表指針發(fā)生零點(diǎn)偏移。將產(chǎn)生恒值系統(tǒng)誤差；電子電位差計(jì)中滑動變阻器的磨損將導(dǎo)致累進(jìn)性的系統(tǒng)誤差；而測量現(xiàn)場電磁場的干擾，往往會引入周期性的系統(tǒng)誤差。36第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

系統(tǒng)誤差的主要特點(diǎn)

只要測量條件不變，誤差即為確切的數(shù)值，用多次測量平均值的辦法不能改變或消除系統(tǒng)誤差；而當(dāng)條件改變時(shí)，誤差也隨之遵循某種規(guī)律而變化，具有可重復(fù)性。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因有測量儀器設(shè)計(jì)原理及制作上的缺陷。例如刻度偏差，刻度盤或指針安裝偏心，安裝位置不當(dāng)?shù)取?.測量時(shí)的環(huán)境條件如溫度、濕度及電源電壓等與其使用要求不一致。3.采用近似的測量方法或近似的計(jì)算公式。4.測量過程中，讀數(shù)時(shí)習(xí)慣偏于某一方向所引起的誤差。37第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差體現(xiàn)了測量的正確度，系統(tǒng)誤差小，表明測量結(jié)果的正確度高。系統(tǒng)誤差就個(gè)體而言是有規(guī)律的，其產(chǎn)生的原因往往是可知的或者是能夠掌握的。因此，系統(tǒng)誤差的處理多屬測量技術(shù)上的問題，可以通過實(shí)驗(yàn)的方法加以消除，也可以通過引入更正值(修正值)的方法加以修正。更正值的大小與系統(tǒng)誤差的大小相等，但符號相反。38第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容隨機(jī)誤差(又稱偶然誤差)

在相同條件下，多次測量同一量時(shí)，誤差的絕對值和符號時(shí)大時(shí)小,時(shí)正時(shí)負(fù),沒有確定的規(guī)律,也不可能預(yù)知，這類誤差稱為隨機(jī)誤差。這種誤差常常是由于測量中偶然原因引起的，故又常稱偶然誤差。存在是不可避免的。但是在等精度測量條件下，當(dāng)測量次數(shù)足夠多(n

→

∞)時(shí)，隨機(jī)誤差服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律即正態(tài)分布規(guī)律。

39第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

隨機(jī)誤差產(chǎn)生的主要原因1.儀器元器件產(chǎn)生噪聲，零部件配合的不穩(wěn)定、摩擦、接觸不良等。2.溫度及電源電壓的無規(guī)則波動，電磁干擾，氣壓、溫度、濕度干擾、地基震動等。3.測量人員感覺器官的無規(guī)則變化而造成的讀數(shù)不穩(wěn)定等。隨機(jī)誤差體現(xiàn)了多次測量結(jié)果的精密度，隨機(jī)誤差小，則精密度高。

40第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

過失誤差(又稱疏忽誤差、粗大誤差)在一定的測量條件下，測量值明顯地偏離實(shí)際值所形成的誤差稱為粗大誤差，也稱為粗差，它是明顯歪曲了測量結(jié)果的誤差。這類誤差完全是由于測量者在測量過程中粗心大意造成的，例如讀數(shù)錯(cuò)誤、記錄或運(yùn)算錯(cuò)誤、測量過程中的失誤等。此種誤差無規(guī)律可循，但卻是完全可以通過主觀的努力加以克服的。含有的測量值一般又稱為壞值，在對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前應(yīng)當(dāng)先行剔除壞值，因?yàn)閴闹挡荒芊从潮粶y量的真實(shí)數(shù)值。運(yùn)用萊特準(zhǔn)則予以鑒別和刪除41第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

粗差產(chǎn)生的主要原因1.測量方法不當(dāng)或錯(cuò)誤。例如，用大量程的流量計(jì)測量小流量。2.測量操作疏忽和失誤。例如，未按規(guī)程操作，讀錯(cuò)測量數(shù)值或單位、或記錄及計(jì)算錯(cuò)誤等。3.測量過程中，測量條件的突然且劇烈變化。例如電源電壓突然增高或降低，雷電干擾，機(jī)械沖擊等一切引起測量儀器示值的劇烈變化等。這類變化雖然也帶有隨機(jī)性，但由于造成的示值明顯偏離實(shí)際值，因此將其列入粗大誤差范疇。42第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

根據(jù)上述的分類方法，測量誤差可表示為：

43第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容3.按測量誤差產(chǎn)生的來源可分為：

儀表誤差人為誤差(又稱操作誤差)環(huán)境誤差方法誤差裝置誤差校驗(yàn)誤差44第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容儀表誤差儀表誤差又稱設(shè)備誤差，它是由測量儀表本身在測量過程中所造成的誤差，是由于設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢定及本身結(jié)構(gòu)等的不完善以及儀器使用過程中元器件老化、機(jī)械部件磨損、疲勞等因素而使測量儀器設(shè)備本身帶有的誤差。

*減小儀器誤差的主要途徑是根據(jù)具體測量任務(wù)，正確地選擇測量方法和使用測量儀器，包括要檢查所使用的儀器是否具備出廠合格證及檢定合格證，在額定工作條件下按使用要求進(jìn)行操作等。CHINAMetrologyCertification

45第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容人為誤差(操作誤差)

人為誤差主要指由于測量者感官的分辨能力、視覺疲勞、固有習(xí)慣等而對測量實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象與結(jié)果判斷不準(zhǔn)確而造成的誤差，或由于測量人員的技術(shù)水平不高而造成的誤差。比如溫度計(jì)刻度值的讀取等，都很容易產(chǎn)生誤差。減小人為誤差的主要途徑有：提高測量者的操作技能和工作責(zé)任心；采用更合適的測量方法；采用數(shù)字式顯示的客觀讀數(shù)以避免指針式儀表的讀數(shù)視差等。

46第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容環(huán)境誤差它是由于測量環(huán)境不符合儀表的使用條件而產(chǎn)生的附加誤差。*最主要的影響因素是環(huán)境溫度、電源電壓和電磁干擾等。當(dāng)環(huán)境條件符合要求時(shí)，環(huán)境所造成的誤差對數(shù)值的影響通?？刹挥杩紤]。但在精密測量及計(jì)量中，需根據(jù)測量現(xiàn)場的溫度、濕度、電源電壓等影響數(shù)值求出各項(xiàng)影響誤差，以便根據(jù)需要做進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。

47第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

方法誤差方法誤差也稱作理論誤差。方法誤差通常以系統(tǒng)誤差(主要是恒值系統(tǒng)誤差)形式表現(xiàn)出來。它是由于所使用的測量方法不完善；或測量所依據(jù)的理論不完善；或?qū)y量設(shè)備操作使用不當(dāng)，或?qū)y量計(jì)算公式不適當(dāng)簡化等原因而造成的誤差。因此，在掌握了具體原因及有關(guān)量值后，原則上都可以通過理論分析和計(jì)算或改變測量方法來加以消除或修正。對于內(nèi)部帶有微處理器的智能儀器，要做到這一點(diǎn)是不難的.

48第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容裝置誤差它是由于測量設(shè)備和電路的安裝、布置以及調(diào)整不當(dāng)而造成的誤差。測量時(shí)們應(yīng)該嚴(yán)格按照說明書的要求進(jìn)行安裝和調(diào)試，以便于把裝置誤差降低到最低限度。

校驗(yàn)誤差在校驗(yàn)測量儀表時(shí)，由于所使用的標(biāo)準(zhǔn)表本身有附加誤差，在校驗(yàn)、鑒定過程中，傳遞而形成被校驗(yàn)表的附加誤差。

49第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容三、測量結(jié)果的精度

準(zhǔn)確度反映系統(tǒng)誤差對測量值的影響程度。系統(tǒng)誤差小，準(zhǔn)確度高；系統(tǒng)誤差大，準(zhǔn)確度低。很顯然，準(zhǔn)確度是反映對同一被測量進(jìn)行多次測量時(shí)，測量值偏離真值的程度。精密度反映隨機(jī)誤差對測量值的影響程度。隨機(jī)誤差小，精密度高。精密度是反映對同一被測量進(jìn)行多次測量時(shí)，測量值的重復(fù)一致程度，或者說測量值分布密集的程度。

精確度綜合反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差對測量值綜合影響的程度。50第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容三者關(guān)系在具體的測量實(shí)踐中，可能會有這樣的情況：準(zhǔn)確度較高而精密度較低，或者精密度高但欠準(zhǔn)確。當(dāng)然理想的情況是既準(zhǔn)確，又精密，即測量結(jié)果精確度高。要獲得理想的結(jié)果，應(yīng)滿足三個(gè)方面的條件：性能優(yōu)良的測量儀表、正確的測量方法和正確細(xì)心的測量操作。51第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容

精密度、準(zhǔn)確度、精確度的關(guān)系示意圖52第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

1.3測量誤差與測量精度的基本內(nèi)容以靶心作為被測量的真值，以靶紙上的子彈著點(diǎn)表示測量結(jié)果。（a）上的子彈著點(diǎn)分散而又偏斜，說明該測量所的結(jié)果既不精密，也不準(zhǔn)確，即精確度很低。（b）上的子彈著點(diǎn)仍然比較分散，但總體而言，大致都圍繞靶心，說明測量結(jié)果準(zhǔn)確但欠精密。（c）上子彈著點(diǎn)密集在一定的區(qū)域內(nèi)，但明顯偏向一方，說明測量結(jié)果精密度高但準(zhǔn)確度差。（d）彈著點(diǎn)相互接近且都圍繞靶心，說明測量結(jié)果既精密又準(zhǔn)確度很高。53第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

測量儀表的分類測量儀表的基本性能指標(biāo)(或參數(shù))54第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

一、測量儀表的分類按顯示記錄形式及功能分類：模擬式、數(shù)字式、…按工作原理分類：機(jī)械式、電子式、氣動式、液動式儀表

其它分類方法按用途分有標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)驗(yàn)室用儀表和工程用儀表等；按使用方法分有固定式和便攜式儀表等。

55第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日

二、測量儀表的基本性能指標(biāo)

儀表的測量范圍(量程)儀表能夠測量X的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍稱作儀表的測量范圍或量程；在數(shù)值上等于儀表上的最大值減去儀表的最小值，用lm表示。選用儀表時(shí)，首先應(yīng)對X的大小做初步估計(jì)，務(wù)必使被測量的值都落在儀表的量程之內(nèi)，否則，當(dāng)被測量的值超過儀表的量程，則會導(dǎo)致儀表的損壞，或者不能測得被測量的準(zhǔn)確結(jié)果；當(dāng)被測量的值不好估計(jì)時(shí)，應(yīng)先選用較大量程的儀表，再逐步減小量程直到合適為止。理想的儀表量程是使被測量X在其滿量程值的三分之二左右，這樣能有效地提高測量精度。

56第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

儀表的精度反映測量值接近真值的程度，

儀表的精度規(guī)定了儀表的等級范圍，是衡量儀表質(zhì)量好壞的主要指標(biāo)之一。目前市場上儀表的精度等級序列有0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0等。57第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

儀表的穩(wěn)定性穩(wěn)定度當(dāng)儀表在穩(wěn)定的測量狀態(tài)下，對某一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行測量，間隔一定時(shí)間后，再對同一標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行測量所得兩次測量的示值差，反映了該儀表的穩(wěn)定度。它是由于儀表中的元件或環(huán)節(jié)的性能參數(shù)的隨機(jī)性變動、周期性變動和隨時(shí)間漂移等因素造成的。一般穩(wěn)定度以示值差與其時(shí)間間隔的數(shù)值一起表示。

各環(huán)境影響系數(shù)

由于室溫、大氣壓、振動以及電源電壓與頻率等的儀表外部狀態(tài)及工作條件變化對其示值的影響，統(tǒng)稱為環(huán)境影響，用各環(huán)境影響系數(shù)來表示。58第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

儀表的靜態(tài)特性參數(shù)(可計(jì)算的)

靈敏度靈敏限線性度變差59第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

靈敏度反映的是測量儀表對被測量變化的靈敏程度。在穩(wěn)定的情況下，儀表輸出量的變化量與引起此變化的輸入量的變化量之比就稱為靈敏度。靈敏度是儀表的靜態(tài)參數(shù)。對一臺線性儀表而言，它的靈敏度是常數(shù)。一般靈敏度高的儀表，其精度也相應(yīng)比較高。必須指出儀表的精度要取決于儀表本身的基本誤差，而不能單純地靠提高靈敏度來達(dá)到提高精度的目的。60第六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

靈敏限

儀表的靈敏限是指能引起儀表輸出量變化(如指針發(fā)生動作)的被測量的最小(極限)變化量Xmin，又稱分辨率。一般情況下靈敏限的數(shù)值應(yīng)不大于儀表測量值中最大示值絕對誤差的絕對值的一半。與測量值的單位相同。

61第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日線性度線性度表示的是儀表輸出量與輸入量的實(shí)際特性曲線偏離理想特性曲線的程度。無論是模擬式儀表，還是數(shù)字式儀表，都希望輸出量與輸入量是線性關(guān)系。這樣模擬式儀表的刻度就可做成均勻刻度,而數(shù)字式儀表就可不必采用線性化環(huán)節(jié)。線性刻度的測量儀表往往會由于各種因素的影響，使其實(shí)際特性曲線偏離其理論上的線性。線性度是衡量偏離線性程度的指標(biāo)，用E表示，它以實(shí)際特性曲線偏離理論特性曲線的最大值和儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)來表示，即：

1.4測量儀表的種類及其基本性能

62第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

儀表的線性度示意圖

63第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

變差

在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對某被測量進(jìn)行正、反行程(即逐漸由小到大和逐漸由大到小)測量時(shí)發(fā)現(xiàn)：同一個(gè)被測量所得到的儀表指示值卻不相等，二者之間存在差值，如圖示。為了描述這種現(xiàn)象，就引入了變差的概念，它指的是在同一被測量值下正、反行程間儀表指示值的差值的最大值與儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)，用ε表示，64第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期日1.4測量儀表的種類及其基本性能

儀表的變差示意圖

65第六十五頁，共七十