測(cè)量技術(shù)及誤差理論基礎(chǔ)

1、測(cè)量技術(shù)及誤差理論基礎(chǔ)第1頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四第一章 測(cè)量技術(shù)及誤差理論基礎(chǔ)第2頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四1-1概述 1-2測(cè)量誤差教學(xué)要求:掌握測(cè)量的基本概念。掌握測(cè)量的基本性能指標(biāo)、可靠性。誤差的表示形式。誤差的的分類(lèi)。 第3頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四問(wèn)題1：測(cè)量的基本概念。測(cè)量，就是借助專(zhuān)用的工具或裝置，通過(guò)適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法或計(jì)算，對(duì)被測(cè)對(duì)象收集信息的過(guò)程。狹義測(cè)量，就是指求出被測(cè)量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍的過(guò)程。廣義測(cè)量，就是對(duì)被測(cè)量進(jìn)行檢出、變換、分析、處理、判斷、控制、顯示等等各項(xiàng)動(dòng)作進(jìn)行有機(jī)

2、統(tǒng)一的綜合過(guò)程。測(cè)量的基本方法：直接測(cè)量法、間接測(cè)量法、組合測(cè)量法。測(cè)量?jī)x表的基本功能：變換功能、選擇功能、比較功能、顯示功能。1-1概述第4頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四問(wèn)題2：測(cè)量的基本性能指標(biāo)。（一）靜態(tài)性能指標(biāo) 所謂靜態(tài)，是指被測(cè)參數(shù)不隨時(shí)間變化，或隨時(shí)間變化非常緩慢的狀態(tài)。儀表的靜態(tài)性能指標(biāo)主要體現(xiàn)于其靜態(tài)特性曲線(xiàn)。在被測(cè)參數(shù)處于穩(wěn)定狀態(tài)下，測(cè)量?jī)x表的輸出y與輸入x的關(guān)系，稱(chēng)為儀表的靜態(tài)特性。靜態(tài)特性曲線(xiàn)非線(xiàn)性線(xiàn)性Yx1-1概述第5頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四測(cè)量?jī)x表的端基非線(xiàn)性度端基直線(xiàn)特性曲線(xiàn)最大偏差Y上YiY/iY下x下

3、x上x(chóng)iYx 所謂非線(xiàn)性度，是指儀表的特性曲線(xiàn)與端基直線(xiàn)最大輸出偏差值的絕對(duì)值與量程比值的百分?jǐn)?shù)，即： 量程=Y上-Y下測(cè)量量程=X上-X下1-1概述1、非線(xiàn)性度第6頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四在穩(wěn)定狀態(tài)下，儀表的輸出增量對(duì)輸入增量的比值，稱(chēng)為儀表的靈敏度。它就是儀表靜態(tài)特性曲線(xiàn)上相應(yīng)點(diǎn)的斜率即： 如果特性曲線(xiàn)為直線(xiàn)，則各點(diǎn)斜率相等，為常數(shù)，此儀表為等靈敏度儀表。如果特性曲線(xiàn)不是直線(xiàn)，則量程內(nèi)各點(diǎn)斜率不相等，儀表在量程內(nèi)的不同輸入值時(shí)，有不同的靈敏度。由于儀表的輸入與輸出有各種單位，故靈敏度為復(fù)合單位靈敏度的計(jì)算xYxyAxYxyAByx切線(xiàn)1-1概述、靈敏度第7

4、頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四 測(cè)量?jī)x表的輸出量隨著輸入量的增加而增加的過(guò)程稱(chēng)為儀表的升行程，反之稱(chēng)為降行程。所謂變差，是指測(cè)量?jī)x表在同一輸入量下，其升行程與降行程輸出量的最大差值。變差通常也表示成相對(duì)百分?jǐn)?shù)的形式，即： 變差表征了儀表升、降行程特性曲線(xiàn)的差異程度，是測(cè)量?jī)x表的重要性能指標(biāo)。變差產(chǎn)生的主要原因主要是由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙、摩擦或者儀表元器件吸收、釋放能量所造成的。最大偏差Y上YiY/iY下x下x上x(chóng)iYx1-1概述、變差第8頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四 在測(cè)量?jī)x表量程范圍內(nèi)，輸出量和理論值的最大偏差與量程比值的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)做儀

5、表的基本誤差。即： 用來(lái)表征測(cè)量?jī)x表基本誤差允許值等級(jí)的量，稱(chēng)做儀表的精度。例如0.5級(jí)精度的儀表，其允許基本誤差是-0.5%允0.5%；也就是說(shuō)，精度數(shù)值前加上正、負(fù)號(hào)后加即為其允許誤差范圍。反過(guò)來(lái)，把允許誤差限值去掉正負(fù)號(hào)及即為精度。1-1概述、基本誤差和精度第9頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四問(wèn)題2：測(cè)量的基本性能指標(biāo)。（二）動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 儀表的輸入量隨時(shí)間而變化的工作狀態(tài)，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)。儀表在動(dòng)態(tài)下工作出現(xiàn)的輸出特性，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性。儀表輸入發(fā)生變化，必然引起輸出值的變化，即引起動(dòng)態(tài)響應(yīng)。輸出值隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)。 1-1概述第10頁(yè)，共18頁(yè)，20

6、22年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四輸入量x(t)為階躍信號(hào)時(shí)，輸出量y(t)所引起的響應(yīng)，稱(chēng)為階躍響應(yīng)。穩(wěn)定時(shí)間tm：y(t)到達(dá)誤差允許范圍所需的時(shí)間稱(chēng)為穩(wěn)定時(shí)間。延遲時(shí)間td：y(t)到達(dá)50%yH所需的時(shí)間。上升時(shí)間tr：y(t)從10%yH到達(dá)90%yH所需的時(shí)間。峰值時(shí)間tp：對(duì)于二階以上微分系統(tǒng)的儀表，y(t)到達(dá)第一次峰值所需要的時(shí)間，稱(chēng)為峰值時(shí)間。0.9YH2YH0.5YH0.1YHtrtptsYt02、頻率響應(yīng)當(dāng)測(cè)量?jī)x表的輸入信號(hào)為一定頻率和幅值的波動(dòng)信號(hào)時(shí)，其輸出值所引起的響應(yīng)，稱(chēng)做頻率響應(yīng)。1-1概述1、階躍響應(yīng)第11頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16

7、分，星期四可靠度失效率平均無(wú)故障工作時(shí)間1-1概述問(wèn)題3：測(cè)量?jī)x表的可靠性。第12頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四1絕對(duì)誤差測(cè)量值與真實(shí)值的差值，稱(chēng)為絕對(duì)誤差。x=x-x02相對(duì)誤差測(cè)量結(jié)果的絕對(duì)誤差與真值比值的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為相對(duì)誤差，即：3引用誤差所謂引用誤差，就是測(cè)量?jī)x表的在量程范圍內(nèi)某點(diǎn)的示值的絕對(duì)誤差與其量程比值的百分?jǐn)?shù)。1-2測(cè)量誤差問(wèn)題4：誤差的表示形式。第13頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四 若按照誤差產(chǎn)生的原因及其性質(zhì)來(lái)分，誤差分為系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，疏忽誤差和緩變誤差等。系統(tǒng)誤差 在重復(fù)測(cè)量同一個(gè)參數(shù)時(shí)，常出現(xiàn)大小和方向保持固定

8、，或按一定規(guī)律變化的誤差，這種誤差稱(chēng)為系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差 在相同條件下多次測(cè)量同一參數(shù)時(shí)，常出現(xiàn)各次測(cè)量結(jié)果都不相同，各次測(cè)量誤差的大小和方向沒(méi)有規(guī)律性。但是，若對(duì)這些誤差進(jìn)行大量統(tǒng)計(jì)，其出現(xiàn)是符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。這種出現(xiàn)的機(jī)率符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的誤差，稱(chēng)為隨機(jī)誤差。1-2測(cè)量誤差問(wèn)題5：誤差的的分類(lèi)。第14頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四疏忽誤差 由于操作者的粗心大意或失誤所造成的測(cè)量誤差，稱(chēng)為疏忽誤差。緩變誤差 誤差的數(shù)值隨著時(shí)間而緩慢變化的誤差，稱(chēng)為緩變誤差。1-2測(cè)量誤差問(wèn)題5：誤差的的分類(lèi)。第15頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四1 根據(jù)基本誤差確定儀表的精度等級(jí)。2誤差產(chǎn)生的原因不同，處理的方法也不同。u 課后小結(jié)：第16頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，12點(diǎn)16分，星期四1. 一個(gè)測(cè)量范圍是：-100400；0.5級(jí)精度的溫度計(jì)，其允許的絕對(duì)誤差和基本誤差各是多少？2. 一臺(tái)精度為0.5級(jí)的溫度顯示儀表，下限刻度為負(fù)值，為全量程的25，該儀表在全量程內(nèi)的最大允許絕對(duì)誤差為1，求該刻度的上、下限及量程各為多少？3. 欲測(cè)某壓力，其值在2000Pa附近波動(dòng)，現(xiàn)有、兩壓力表：