第2章-測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)-檢測(cè)技術(shù)與儀器-工程測(cè)試技術(shù)-教學(xué)課件

2.1測(cè)量1）測(cè)量的定義為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程稱為測(cè)量。2）測(cè)量的最基本形式比較——將待測(cè)的未知量和予定的標(biāo)準(zhǔn)作比較。3）量值由測(cè)量所得到的被測(cè)對(duì)象的量值表示為數(shù)值和計(jì)量單位的乘積。4）測(cè)量的分類

直接測(cè)量和間接測(cè)量。2.1測(cè)量(續(xù))2.1.1直接測(cè)量1、定義：無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系的計(jì)算，直接通過測(cè)量儀器得到被測(cè)量值的測(cè)量為直接測(cè)量。2、分類：可分為兩種：直接比較和間接比較。3、直接比較

1）定義：直接把被測(cè)物理量和標(biāo)準(zhǔn)作比較的測(cè)量方法稱

為直接比較。

2）舉例

⊙天平測(cè)物體質(zhì)量

⊙用米尺測(cè)量物體長度

⊙測(cè)量導(dǎo)體的電阻2.1測(cè)量(續(xù))4、間接比較1）定義利用儀器儀表——統(tǒng)稱之為測(cè)量系統(tǒng)——把原始形態(tài)的待測(cè)物理量的變化變換成與之保持已知函數(shù)關(guān)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(cè)量系統(tǒng)的輸出端顯示出來。2）舉例

⊙水銀溫度計(jì)測(cè)體溫

⊙彈簧測(cè)物體的重量2.1測(cè)量(續(xù))2.1.2間接測(cè)量1）定義：間接測(cè)量是在直接測(cè)量的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出所要測(cè)量的物理量的大小。2）特點(diǎn)被測(cè)物理量不能用現(xiàn)有儀表直接測(cè)量得到，需通過數(shù)學(xué)關(guān)系計(jì)算得到。如：欲測(cè)量y,首先測(cè)量x1,x2,x3,才能得到3）舉例①用線圈靶測(cè)彈丸速度；②測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能。2.1測(cè)量(續(xù))2.1.3要使測(cè)量具有普遍科學(xué)意義的條件1、作比較的標(biāo)準(zhǔn)必須是精確已知的，得到公認(rèn)的；2、進(jìn)行比較的測(cè)量系統(tǒng)必須工作穩(wěn)定，經(jīng)得起檢驗(yàn)。§2.2

量值定義、計(jì)量單位

和標(biāo)準(zhǔn)量量值定義的目標(biāo)：統(tǒng)一、明確、簡潔、實(shí)用

歷史上出現(xiàn)過由不同政治集團(tuán)（國家）、技術(shù)領(lǐng)域規(guī)定的多種量值定義體系——計(jì)量單位制★量值定義由計(jì)量單位來明確★計(jì)量單位由各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量來貫徹當(dāng)前趨向于采用國際統(tǒng)一的“國際單位制”——SI制——SI:法文LeSystem

Internationalel’Unites縮寫2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量SI制：

7個(gè)SI基本（計(jì)量）單位、

2個(gè)SI輔助單位、

16個(gè)具有專門名稱（符號(hào)）的SI導(dǎo)出單位；

16個(gè)表示十進(jìn)制倍數(shù)、分?jǐn)?shù)的SI詞頭；2.2.1SI制構(gòu)成★由國際計(jì)量大會(huì)組織，對(duì)現(xiàn)代應(yīng)用的各種物理量進(jìn)行統(tǒng)一定義，約定計(jì)量單位，形成SI。2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位①

米

——長度單位

——符號(hào)：m

米1983=光在真空中（1/299792458）s時(shí)間所傳播的距離。

（2億9千9百7拾9萬2千4百5拾8）

1983年17屆國際計(jì)量大會(huì)規(guī)定。

(相對(duì)）不確定度：優(yōu)于4×10-92.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位②

千克（公斤）

——質(zhì)量單位

——符號(hào)：kg

1kg=國際公斤原器的質(zhì)量。

1889年設(shè)定、國際標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量局（巴黎）保存，Φ39×39mm3鉑銥合金圓主體

1889年第1屆國際計(jì)量大會(huì)建議，1901年第3屆國際計(jì)量大會(huì)決議。2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位③

秒

——時(shí)間單位

——符號(hào)：s

秒1967

=

銫133（Cs133)原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的輻射周期的9192631770（9拾1億9千2百6拾3萬1千7百7拾）倍的持續(xù)時(shí)間。

1967年13屆國際計(jì)量大會(huì)決議。不確定度：3×10-92.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位④

安培

——電流強(qiáng)度單位

——符號(hào)：A

安培=

使真空中兩根相距1m的無限長極細(xì)圓截面導(dǎo)線產(chǎn)生2×10-7N/m作用力的恒定電流。

1948年第9屆國際計(jì)量大會(huì)批準(zhǔn)。

1967年13屆國際計(jì)量大會(huì)決議最新的實(shí)現(xiàn)方法：由電流天平（安培天平）實(shí)現(xiàn)，不確定度：3×10-92.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位⑤

開爾文

——熱力學(xué)溫度單位

——符號(hào)：K

1K=

水的三相點(diǎn)（固、液、氣共存點(diǎn)）的熱力學(xué)溫度的1/273.15。——1967年13屆國際計(jì)量大會(huì)決議。

熱力學(xué)溫標(biāo)（溫度標(biāo)準(zhǔn)）無法實(shí)現(xiàn)——熱力學(xué)溫度零點(diǎn)無法達(dá)到！→→規(guī)定：用國際溫標(biāo)復(fù)制（實(shí)現(xiàn)）熱力學(xué)溫標(biāo)！

最新的國際溫標(biāo):ITS-90(90國際溫標(biāo),簡稱T90)——1989年18屆國際計(jì)量大會(huì)修訂。

2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位⑥

坎德拉

——發(fā)光強(qiáng)度單位

——符號(hào)：cd

1cd=

發(fā)光強(qiáng)度為1cd的光源在給定方向上發(fā)出頻率為540×1012Hz三相單色輻射，輻射強(qiáng)度為(1/683)W/sr。

——1979年第16屆計(jì)量大會(huì)決議。

2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位⑦

摩爾

——物質(zhì)量的單位

——符號(hào)：mol

1mol=

發(fā)構(gòu)成物質(zhì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)粒子數(shù)目與0.012kg碳12中的原子數(shù)目相等時(shí)，該系統(tǒng)的物質(zhì)的量為1mol。

12g

碳12中的原子數(shù)目≈1g

氫原子的數(shù)目；

12g

碳12中的原子數(shù)目——阿佛加德羅（意大利化學(xué)家Avogadro)常數(shù)NA≈6.022×1023mol一般只用于表達(dá)微觀粒子的量！

——1971年第14屆計(jì)量大會(huì)決議。

2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.2SI基本單位①～⑥是1960年第11屆國際計(jì)量大會(huì)確認(rèn)的基本量；（具體定義有所改進(jìn)）⑦（摩爾）是1971年第14屆國際計(jì)量大會(huì)增補(bǔ)的基本量。2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量如何獲取所需的標(biāo)準(zhǔn)量？？2.2.3量值傳遞與溯源★進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要應(yīng)用已知量值的標(biāo)準(zhǔn)量…….

如果所有的測(cè)量都從量的定義及SI規(guī)定的復(fù)現(xiàn)方法獲取標(biāo)準(zhǔn)量——或耗費(fèi)巨大！或不可能實(shí)現(xiàn)（如質(zhì)量原器）

實(shí)用的方法：在一定的范圍內(nèi)（全國、全世界），從量的定義及SI規(guī)定的復(fù)現(xiàn)方法獲取一套最高的標(biāo)準(zhǔn)量，然后采用工程實(shí)用的方法復(fù)制、衍生較低級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)量，逐級(jí)向下傳遞……2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.3量值傳遞與溯源2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.3量值傳遞與溯源2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.3量值傳遞與溯源2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.3量值傳遞與溯源2.2量值定義、計(jì)量單位和標(biāo)準(zhǔn)量2.2.3量值傳遞與溯源§2.3現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的基本組成2.3現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的組成(續(xù))1）傳感器（一次儀表）定義：將被測(cè)非電量通過某種原理轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置作用：將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成便于放大、記錄。傳感器的組成2.3現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的組成(續(xù))

①敏感元件將被測(cè)非電量預(yù)先變換為另一種易于變換成電量的非電量（例如應(yīng)變或位移）元件。{然后再利用傳感元件，將這種非電量變換成電量。}

在許多傳感器中，敏感元件由彈性材料做成，當(dāng)承受外力作用時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生彈性變形；當(dāng)去除外力后，彈性變形消失并能完全恢復(fù)其原來的尺寸和形狀。故又稱彈性敏感元件2.3現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的組成(續(xù))

②傳感元件將感受到的非電量（如力、壓力、溫度梯度等）變換為電量的器件稱為傳感元件（或稱變換元件）。如應(yīng)變計(jì)、壓電晶體、壓磁式器件、光電元件及熱電偶等。

傳感元件是利用各種物理效應(yīng)或化學(xué)效應(yīng)制成，它是傳感器的核心。說明:

將傳感器分解成敏感元件和傳感元件兩部分僅僅只是方便了一類常見傳感器的分析。并不是所有的傳感器都包括兩部分——如熱敏電阻、光電器件等只有傳感元件；如固態(tài)壓阻式壓力傳感器等敏感、傳感元件合二為一。2.3現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的組成(續(xù))

2）中間變換與調(diào)理電路（二次儀表)

定義：將傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大，調(diào)理輸出給記錄儀器的裝置：①直流放大器②濾波器③應(yīng)變儀④電荷放大器

2.3現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)的組成(續(xù))

3）顯示記錄設(shè)備（三次儀表）▲作用：把中間變換與測(cè)量電路送來的電壓或電流信號(hào)不失真地顯示和記錄出來。如：①電子（光線）示波器；