實(shí)驗(yàn)力學(xué)基本理論

實(shí)驗(yàn)力學(xué)基本理論第1頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月一.測量的基本概念1、原型實(shí)驗(yàn)和模型實(shí)驗(yàn)

原型實(shí)驗(yàn)：在實(shí)物上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn)：根據(jù)量綱分析和相似理論，在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再將模型結(jié)果移植到原型上。2、模型試驗(yàn)的優(yōu)、缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：1.人為控制主要因素，典型性好；缺點(diǎn)：1.簡化模型的力學(xué)性能難以完全滿足要求；2.容易變更工作因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)方便；3.尺寸可控，避免干擾，操作方便。2.測量量會(huì)受到“尺寸效應(yīng)”的影響。第2頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月3、直接測量和間接測量

直接測量：借助于測量工具把測量量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較或借助于中間量進(jìn)行比較的測量方法。間接測量：對(duì)與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的物理量進(jìn)行測量，再根據(jù)函數(shù)關(guān)系計(jì)算出被測量。4、測量系統(tǒng)的構(gòu)成

1.傳感級(jí)敏感元件；2.中間級(jí)傳輸和信號(hào)放大裝置；3.終端級(jí)顯示器或記錄儀。第3頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5、測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性

1.線性度：靜態(tài)特性曲線和擬合直線之間的最大偏差與全量程輸出范圍比值的百分?jǐn)?shù)。線性度

el：el=max/YFS100max為校準(zhǔn)曲線與擬合直線間最大偏差YFS(fullscale)為傳感器滿量程輸出均值YFS=Ymax-Y0maxYFSXY0校準(zhǔn)曲線擬合直線第4頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入-輸出靜特性可表示為Y=a0+a1X+a2X2++anXn輸出零位輸出靈敏度非線性項(xiàng)2.靈敏度：輸出變化量與輸入變化量的比值。3.滯后性：正反行程間輸入-輸出曲線不重合程度。ez=(max/YFS)100max為輸出值在正反行程間的最大差值。0XYmaxYFS第5頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月4.靈敏限與分辨率靈敏限：當(dāng)輸入值由零逐漸加大時(shí)，輸出為規(guī)定的最小輸出量時(shí)對(duì)應(yīng)的最小輸入值。分辨率：當(dāng)輸入值由任意非零值逐漸加大時(shí)，輸出為規(guī)定的最小輸出變化量時(shí)對(duì)應(yīng)的最小輸入變化值。5.重復(fù)性：傳感器在輸入量按同方向作全量程多次變動(dòng)時(shí)最大重復(fù)性誤差與滿量程的百分?jǐn)?shù)作為重復(fù)性指標(biāo)。第6頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月零漂：無輸入時(shí)輸出隨時(shí)間的偏離量。溫漂：輸出隨溫度變化產(chǎn)生的偏離量。6.零漂與溫漂第7頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月二.量綱分析與相似理論1、量綱分析的目的

將研究現(xiàn)象或問題所涉及的物理量按屬性進(jìn)行分類，尋找出不同類物理量之間的相互聯(lián)系，進(jìn)一步找出這些物理量之間的因果關(guān)系，從而在數(shù)學(xué)上給出明確的函數(shù)關(guān)系，為模型實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。例：單擺的周期分析第8頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2、п定理

П定理：問題中若有N個(gè)變量（n個(gè)自變量，一個(gè)因變量）而基本量的數(shù)目為k，那么一定形成N-k個(gè)無量綱量，它們之間形成確定的函數(shù)關(guān)系。第9頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月3、相似理論

在具有相同的關(guān)系方程的條件下，若兩現(xiàn)象的單值條件相似，即由單值條件組成的相似準(zhǔn)數(shù)相等，則這兩現(xiàn)象相似。單值條件相似包括：1、幾何相似2、物理參數(shù)相似3、邊界條件相似4、時(shí)間相似5、初始條件相似第10頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月三.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析1、基本概念

1.真值：客觀存在的某一物理量的真實(shí)值2.實(shí)驗(yàn)值：實(shí)驗(yàn)測得的某一物理量的數(shù)值3.理論值：理論公式計(jì)算的某一物理量的數(shù)值4.誤差：實(shí)驗(yàn)值與真實(shí)值的差值2、誤差的分類

1.疏忽誤差（易于發(fā)現(xiàn)，可避免）2.系統(tǒng)誤差第11頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月2.系統(tǒng)誤差引起的因素解決辦法儀器校正實(shí)驗(yàn)環(huán)境改善理論不完善改進(jìn)模型缺陷完善模型試驗(yàn)者主觀因素嚴(yán)格、規(guī)范操作3.偶然誤差（隨機(jī)誤差）客觀存在的隨機(jī)因素造成的誤差，可通過多次測量來減小此類誤差。第12頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月3、精確度和精密度

精（準(zhǔn)）確度：測量值與真值的接近程度精密度：多次測量所的數(shù)據(jù)的重復(fù)程度較高精確度較高精密度兩者均不高較高精密度存在系統(tǒng)誤差第13頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月4、有效數(shù)字與計(jì)算法則

有效數(shù)字定義：1、最左邊的非零數(shù)位是最大有效數(shù)位；2、沒有小數(shù)點(diǎn)時(shí)，最右邊的非零數(shù)位是最小有效數(shù)位；3、有小數(shù)點(diǎn)時(shí)，最右邊的數(shù)位是最小有效數(shù)位；4、最大和最小數(shù)位之間的所有數(shù)位為有效數(shù)位；如四位有效數(shù)字1234、1234000、123.4、

123.0、1000.、0.01000第14頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月有效數(shù)字的取舍原則2、被舍數(shù)大于1/2時(shí)，將最小有效數(shù)字增加1；3、被舍數(shù)小于1/2時(shí)，不增加最小有效數(shù)字；4、被舍數(shù)等于1/2時(shí)，當(dāng)最小有效數(shù)字為奇數(shù)時(shí)最小有效數(shù)字增加1，否則不增加。（避免可能導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差）例：1.235→1.241.245→1.241.2451→1.251、數(shù)據(jù)記錄只保留一位可疑數(shù)字；第15頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月有效數(shù)字的計(jì)算法則1、加減運(yùn)算時(shí)，個(gè)數(shù)所保留的小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)應(yīng)與各數(shù)中小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的相同；例：12.58+0.0081+4.548→12.58+0.01+4.55=17.142、計(jì)算有效位數(shù)時(shí)，如第一位數(shù)字大于或等于8時(shí)，可多算一位；3、乘除運(yùn)算時(shí)，各因子保留的位數(shù)有效數(shù)字最少的為準(zhǔn)，所得積或商的準(zhǔn)確度不應(yīng)高于準(zhǔn)確度最低的因子；例：9.15(可視為四位有效數(shù)字）4、大于或等于四個(gè)的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值時(shí)，有效數(shù)位增加1位；第16頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月5、測量值和誤差的表示方法

測量值：測量真值為無限次測量的算術(shù)均值，有限次測量時(shí)將算術(shù)均值作為最佳值。測量（偶然）誤差的表示1、高斯分布時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)誤差（均方根誤差）2、有限次測量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)誤差第17頁，課件共19頁，創(chuàng)作于2023年2月3、或然誤差概率為50%時(shí)的誤差為或然誤差6、可疑數(shù)據(jù)的取舍

1、拉依達(dá)準(zhǔn)則（n>10）2、肖維納準(zhǔn)則C為取決于測量次數(shù)的常數(shù)3、格拉布斯準(zhǔn)則g0