测量技术概述.pptx

第一节测量的基本概念第一节测量和测量方法一、测量的定义所谓测量就是人们借助专门的技术工具，通过试验和对试验数据的分析计算，将被测量x0以测量单位U的倍数μ显示出来的过程，即x0＝μU——测量的基本方程式比值μ称为被测量的真实数值，即真值。由于测量误差的存在，被测量的真值μ只能近似地等于其测量值x，即上式变为x0≈xU。测量单位是人们约定选取的固定同类量，它有明确的定义和名称，并令其数值为1。正因为单位是一种约定，所以长期以来同一种量在不同的国家（或不同的地区）、在不同的时期存在着不同的单位。为便于生产、贸易与科技的往来，经过人们的努力，终于在世界上建立了若干统一的单位制。其中由国际计量委员会（CIPM）建议的“国际单位制”就是一种被各国认可并得到普遍使用的单位制。单位又包含基本单位（基本量的单位）和导出单位（由基本单位组合表示的单位）。目前国际上使用的基本单位有7个，即长度单位——米（m）质量单位——千克（kg）时间单位——秒（s）电流单位——安培（A）热力学温度单位——开尔文（K）光强度单位——坎德拉（cd）物质量的单位——摩尔（mol）由于比值μ是被测量与测量单位的比值，因此，当选用的测量单位不同时，比值μ也将发生改变。欲使测量结果有意义，测量必须满足下列要求。⑴应选择合理的测量方法。⑵测量单位必须是稳定的，并且是国家法定或国际公认的。⑶所用的测量工具必须足够准确，并事先经过检定。二、测量方法测量方法是实现被测量与测量单位（亦称标准量）比较的方法。测量方法有不同的分类。1、按照获得测量结果的方法不同分类1）直接测量将被测量直接与测量单位进行比较，或用预先标定好的测量仪器进行测量，从而直接求得被测量数值的方法，称直接测量法。直接测量法又分为直读法和比较法两种。（1）直读法直接从测量表上读得结果，如从压力计、温度计上直接读得压力值和温度值。（2）比较法不直接从测量仪表上读得测量结果，而是与某一已知量或标准量具进行比较。测量过程比较麻烦，但测量仪表本身的误差以及其他某些误差往往在测量过程中抵消，故测量精度一般比直读法高。比较法又分以下3种方法：零值法：使被测量对仪表的影响被同类的已知量的影响相抵消，则被测量等于已知量。如惠斯登电桥测量电阻就是一个典型例子。差值法：从仪表上直接读出两量之差值即为所求之量。如U型液柱式差压计测量介质的压差。替代法：用已知量代替被测量，使两者对仪表的影响相等，则被测量等于已知量。如光学高温计测量温度。2）间接测量通过直接测量与被测量有确定函数关系的各变量，然后将测得的数值代入函数关系式进行计算，从而求得测量值的方法。如电功率的测量。间接测量费时费事，常在下列情况下使用：直接测量不方便，或间接测量的结果较直接测量更为准确，或缺少直接测量仪器等。3）组合测量当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量。如电阻器电阻温度系数的测量，已知电阻器阻值Rt与温度t满足关系2、按照测量状态及条件分类1）按等精度和非等精度分类在实验中，按测量条件是否改变，可以分成等精度测量和非等精度测量。在完全相同条件（测量者、仪器、测量方法、环境等）下进行一系列重复测量称为等精度测量。反之，在多次测量中测量条件不尽相同，则称测量为非等精度测量。2）按动态（瞬变）和稳态分类如果被测物理量的值不随时间变化或随时间变化极其缓慢，则称这些数为稳态参数。若在测量过程中被测量随时间变化明显，则这种测量称为动态测量。相对于稳态测量，动态参数测量更为困难。不仅在于动态参数本身的变化是复杂的，而且对测量系统的要求更高，不仅要考虑测量系统静态特性，还要关注测量系统动态响应要求。3）按测量点不同分类在工程测量中，对某些参数只要测量一个点即可表示整个平面或空间的物理状态，称为点参数测量。有些量是以空间或平面不均匀分布，必须进行多点测量，称为场测量。4）模拟测量与数字测量系统第二节测量系统组成第二节测量系统组成一般来说，为了测量某一被测量的值，根据测量的精度要求，将若干测量设备（包括测量仪表、装置、元件及辅助设备等）按照一定的方式连接起来，这种连接组合即构成了一种测量系统。测量系统都是为一定的测量目的与要求而设计的。因此，测量的目的与要求不同，所使用的仪表也会有悬殊的差别。就测量过程中测量系统各部分不同的作用看，一般测量系统都可由四个部分组成。1、感受元件部分（敏感元件）感受元件与被测对象直接发生联系，接收来自被测介质的能量，并将其产生一个以某种方式与被测量有关的输出信号。感受元件包含两个必不可少的功能，即拾取信息和把拾取到的信息进行变换。感受元件输出的信号一般是随被测信号变化的另一种物理变量如位移、压差、电压等。变换有以下两种方式：（1）非电信号的变换：如水银温度计