機械工程測試技術(shù)基礎(chǔ)第0緒輪

1、1.量值第二節(jié)第二節(jié) 測量的基礎(chǔ)知識測量的基礎(chǔ)知識量值是用數(shù)值和計量單位的乘積來表示的。量值的數(shù)值就是被測量與計量單位之比值。2.基本量和導(dǎo)出量基本量：長度、質(zhì)量、時間、溫度、電流、光強、物質(zhì)量量綱為：L、 M、 T、 、 I、 N、 J導(dǎo)出量如力的量綱為LMT-2.3.量綱和量的單位量綱代表一個被測量實體的確定特征量綱單位是該實體的量化基礎(chǔ)。1.基本單位基本量單位：長度米（Metre）、質(zhì)量千克（Kilogram）、時間秒（Second）、溫度開爾溫（Kelvn）、電流安培（Ampere）、發(fā)光強度坎德拉（Candela）、物質(zhì)的量摩爾（Mol）。2.輔助單位3.導(dǎo)出單位在國際單位制中，平面

2、角的單位弧度和立體角的單位球面度未歸入基本單位或?qū)С鰡挝?，而稱之為輔助單位。按物理量之間的關(guān)系，由基本單位和輔助單位以相乘或者相除所構(gòu)成的單位稱為導(dǎo)出單位。測量(Measurement):以確定被測量對象的量值為目的而進(jìn)行的實驗過程。計量(Metrology)：為了統(tǒng)一測量單位和保證量值準(zhǔn)確可靠而進(jìn)行的活動過程(計量單位，計量標(biāo)準(zhǔn))。測試（測試（Measurement and testMeasurement and test）:具有實驗性質(zhì)的測量，或測量和試驗的綜合?；鶞?zhǔn):用來保存、復(fù)現(xiàn)計量單位的計量器具。（國家、副、工作基準(zhǔn)）計量標(biāo)準(zhǔn):用于檢定工作計量器具的計量器具。工作計量器具：用于現(xiàn)場測

3、量而不用檢定工作的計量器具。米原器千克原器檢定規(guī)程檢定規(guī)程：是指檢定計量器具時必須遵守的法定文件。：是指檢定計量器具時必須遵守的法定文件。分為國家、部門和地方三種。分為國家、部門和地方三種。通過對計量器具實施檢定或通過對計量器具實施檢定或校準(zhǔn)，將國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的校準(zhǔn)，將國家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計量單位經(jīng)過各級計量單位經(jīng)過各級計量標(biāo)準(zhǔn)計量標(biāo)準(zhǔn)傳遞傳遞到工作計量器具。到工作計量器具。為評定計量器的計量特性，為評定計量器的計量特性，確定其是否確定其是否符合法定符合法定要求要求所進(jìn)行的全部工作。所進(jìn)行的全部工作。按按檢定規(guī)程檢定規(guī)程對計量器具實施對計量器具實施檢定檢定的工作對量值的準(zhǔn)確和一的工作對量值的準(zhǔn)確和

4、一致起著最重要的保證作用，是量值傳遞的關(guān)鍵步驟。致起著最重要的保證作用，是量值傳遞的關(guān)鍵步驟。所有的計量器具都必須實施所有的計量器具都必須實施定點定期的強制檢定定點定期的強制檢定，合格的計量，合格的計量器具被授予檢定合格證書和在計量器具上加蓋檢定標(biāo)記。器具被授予檢定合格證書和在計量器具上加蓋檢定標(biāo)記。按比較方法按比較方法間接比較間接比較測量的基本形式是比較，即將被測量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。根據(jù)測量的方法、手段、目的、性質(zhì)等對測量進(jìn)行分類1. .直接測量直接測量無需經(jīng)過函數(shù)關(guān)系計算，直接通過測量儀器得到被測值的測量。按測量條件按測量條件如卷尺測量長度、高度等，同一物理量之間的比較。如水銀溫度計，如水

5、銀溫度計，溫度的高低溫度的高低轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為水銀柱的高度。水銀柱的高度。直接比較直接比較直接把被測物理量和標(biāo)準(zhǔn)量作比較。 利用儀器把原始形態(tài)的待測物理量的變化變換成與之保持已知函數(shù)關(guān)系的另一種物理量的變化。等精度（等權(quán)）直接測量等精度（等權(quán)）直接測量不等精度（不等權(quán)）直接測量不等精度（不等權(quán)）直接測量每次測量的條件不盡相同在完全相同的條件下進(jìn)行2. .間接測量間接測量在直接測量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知的函函數(shù)關(guān)系數(shù)關(guān)系，計算出被測量的量值的測量。如，測定某段時間內(nèi)火車運動的距離火車運動的平均速度 速度速度=位移位移/時間時間3. .組合測量組合測量將直接測量值或間接測量值與被測量值之間的已知關(guān)系組合

6、成一組方程（函數(shù)關(guān)系），通過求解方程組得到被測值的方法。實質(zhì)上是間接測量的推廣在不提高計量儀器準(zhǔn)確度的情況下，提高被測量值的準(zhǔn)確度。目目的的1.傳感器傳感器2.測量變換器測量變換器3.檢測器檢測器4.測量器具的示值測量器具的示值5.準(zhǔn)確度等級準(zhǔn)確度等級敏感元件轉(zhuǎn)換元件被測物理量電量直接作用于被測量，并能按一定規(guī)律將被測量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件。產(chǎn)生與輸入量有給定關(guān)系給定關(guān)系的輸出量輸出量的器件。用于指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質(zhì)。（PH試紙）由測量器具所指示的被測量，用被測量的單位表示。用來表示測量器具的等級或級別。每一等級的測量器具都有相應(yīng)的計量要求，用來保持其誤差在

7、規(guī)定極限以內(nèi)。為了確定被測量值所采用的器具和輔助設(shè)備的總體。7.量程量程8.測量范圍測量范圍9.漂移漂移測量器具標(biāo)尺范圍所對應(yīng)的被測量的示值范圍示值范圍在測量器具的誤差處于允許極限內(nèi)的情況下，測量器具所能測量的被測量值的范圍。測量器具的計量特性隨時間的慢變化。標(biāo)稱范圍的上下限之差的模。上例的量程就是105C 6.標(biāo)稱范圍標(biāo)稱范圍（示值范圍）（示值范圍）溫度計的標(biāo)尺范圍的起點示值為-5C，終點示值為+100C，其標(biāo)稱范圍即為-5C +100C此外，隨溫度變化，輸出的零點也會產(chǎn)生變化零漂1.測量誤差的定義測量誤差的定義測量結(jié)果與被測量真值之差是被測量在被觀測時所具有的量值，是不可能確切獲知的，是理

8、想的概念。就給定的目的而言，被認(rèn)為充分接近真值，因而可以代替真值來使用的量值。由測量所得的被測量值2.誤差誤差 分類分類系統(tǒng)系統(tǒng)誤差誤差隨機隨機誤差誤差粗大粗大誤差誤差對同一被測量進(jìn)行多次測量，出現(xiàn)某種保持恒定或按確定的方向變化著的誤差，可以通過修正消除。對同一被測量進(jìn)行多次測量，誤差的正負(fù)號和絕對值以不可預(yù)知的方式變化，無法修正消除，可以控制和減少其影響。明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期誤差范圍，由于某種不正常原因造成的，允許也應(yīng)該剔除，但必須有充分依據(jù)。約定約定真值真值測量誤差 = 測量結(jié)果 真值3.誤差表示方法誤差表示方法 絕對誤差絕對誤差絕對誤差 = 測量結(jié)果 真值 相對誤差相對誤差相對誤差 =

9、 誤差 真值相對誤差 誤差 測量結(jié)果測量結(jié)果當(dāng)誤差值較小時，可采用有量綱和單位無量綱和單位，常用%、等表示例例0-1 真值為真值為 2.00mA，測量結(jié)果為測量結(jié)果為 1.99mA絕對誤差絕對誤差 = 1.99 - - 2.00 = - -0.01mA相對誤差相對誤差 = - -0.01 / 2.00 = = -0.005-0.005 = = -0.5-0.5%誤差誤差 = 1.99 - - 2.00 = - -0.01mA 引用誤差引用誤差引用誤差 = 絕對誤差 引用值引用值溫度計標(biāo)稱范圍為 -10C +80C，量程是 90C，引用值為 80C。只用于表示計量器具特性的情況中標(biāo)稱范圍為 0

10、150V的電壓表測量時，當(dāng)示值為100.0V，電壓實際值為99.4V。這時電壓表的引用誤差為引用誤差 = (100.0V 99.4V) 150V = 0.4% 分貝誤差分貝誤差分貝誤差 = 20lg（測量結(jié)果真值）dB分貝誤差 = 10lg（測量結(jié)果真值）dB注意：對于部分的量（如廣義功），需改用如下公式當(dāng)測量結(jié)果等于真值時，分貝誤差=0dB。無量綱無量綱，特殊的相對誤差。測量誤差和其分布特征量的關(guān)系圖是泛指測量結(jié)果的可信程度，更為規(guī)范的術(shù)語如下：是泛指測量結(jié)果的可信程度，更為規(guī)范的術(shù)語如下：九、測量精度和不確定度九、測量精度和不確定度1. 測量精密度測量精密度表示測量結(jié)果中隨機誤差大小的誤差

11、；表示測量結(jié)果中隨機誤差大小的誤差；也是指在一定條件下進(jìn)行多次測量時所也是指在一定條件下進(jìn)行多次測量時所得結(jié)果彼此符合的程度。得結(jié)果彼此符合的程度。2. 測量正確度測量正確度表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度；表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度；反映了在規(guī)定條件下測量結(jié)果中所有系反映了在規(guī)定條件下測量結(jié)果中所有系統(tǒng)誤差的綜合。統(tǒng)誤差的綜合。表示測量結(jié)果和被測量真值之間的一致表示測量結(jié)果和被測量真值之間的一致程度；反映了測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨程度；反映了測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合。機誤差的綜合。3. 測量準(zhǔn)確度測量準(zhǔn)確度（測量精確度）（測量精確度）測量精密度低測量精密度低測量正確度低測量正確

12、度低測量準(zhǔn)確度高測量準(zhǔn)確度高概概念念比比較較不精密（隨機誤差大） 準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。?精密（隨機誤差?。┎粶?zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）不精密（隨機誤差大）不準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）精密（隨機誤差?。?zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。?. 4. 測量不確定度測量不確定度表示對被測量真值所處量值范圍的評價；或?qū)Ρ粶y量真值不能肯定的誤差范圍的一種評價。是測量誤差量值分散性的指標(biāo)，表示對測量值不能肯定的程度。完整的測量結(jié)果不僅應(yīng)包括被測量的量值，還應(yīng)包括它的不確定度，這樣的測量結(jié)果才有意義和用處。用不確定度表示測量結(jié)果的可信賴程度。不確定度越小，測量結(jié)果的可信度越高，其使用價值越大。注意：注意： 精密度、準(zhǔn)確度和正確度都是用它們的反

13、面不精密、不準(zhǔn)確和不正確的程度來作定量表征的。如，規(guī)定準(zhǔn)確度為若干計量單位或真值的百分之幾，其意思是所得測量結(jié)果和真值之間的差將不超過該規(guī)定的范圍。這種表征方式意味著這個數(shù)值愈大，精密度、準(zhǔn)確度和正確度愈低。 測量重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性也是評價測量質(zhì)量的重要概念在實際相同測量條件下，在短時間內(nèi)對同一被測對象進(jìn)行連續(xù)多次測量時，其測量結(jié)果之間的一致性在不同測量條件下，對同一被測對象進(jìn)行測量時，其測量結(jié)果之間的一致性測量條件測量條件測量程序、測量原理、測量方法、測量器具、觀測者、地點、使用條件、時間均可用測量結(jié)果的分散性來定量表示。 在實際中，很少使用“正確度”，尤其近年來廣泛使用不確定度。測量器具在完成

14、測量任務(wù)的同時也給測量結(jié)果帶來誤差1. 測量儀器的示值誤差測量儀器的示值誤差測量儀器的示值與被測量真值（約定真值）之差2. 基本誤差基本誤差測量儀器在標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差，也稱固有誤差3. 允許誤差允許誤差指技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程等對測量儀器所規(guī)定的允許最大誤差4. 測量器具的準(zhǔn)確度測量器具的準(zhǔn)確度測量器具給出接近被測量真值的示值的能力5. 5. 測量器具的測量器具的重復(fù)性重復(fù)性和和重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差在規(guī)定的適用條件下，重復(fù)接收相同的輸入時給出非常相似輸出的能力測量器具造成的隨機誤差分量6. 回程誤差回程誤差在相同條件下，被測量值不變，測量器具行程方向不同時，其示值之差的絕對值，也稱滯后誤差。7. 誤差曲線誤差曲線表示測量器具誤差與被測量之間的函數(shù)關(guān)系的曲線8. 校準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)曲線表示被測量的實