實驗力學(xué)基本理論_第1頁
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文檔簡介

實驗力學(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、原型實驗和模型實驗

原型實驗:在實物上進行實驗?zāi)P蛯嶒灒焊鶕?jù)量綱分析和相似理論,在模型上進行實驗,再將模型結(jié)果移植到原型上。2、模型試驗的優(yōu)、缺點

優(yōu)點:1.人為控制主要因素,典型性好;缺點: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)計方便;3.尺寸可控,避免干擾,操作方便。2.測量量會受到“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)量進行比較或借助于中間量進行比較的測量方法。間接測量:對與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的物理量進行測量,再根據(jù)函數(shù)關(guān)系計算出被測量。4、測量系統(tǒng)的構(gòu)成

1.傳感級敏感元件;2.中間級傳輸和信號放大裝置;3.終端級顯示器或記錄儀。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數(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,輸出為規(guī)定的最小輸出量時對應(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,輸出為規(guī)定的最小輸出變化量時對應(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時最大重復(fù)性誤差與滿量程的百分數(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:無輸入時輸出隨時間的偏離量。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行分類,尋找出不同類物理量之間的相互聯(lián)系,進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,為模型實驗提供依據(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個變量(n個自變量,一個因變量)而基本量的數(shù)目為k,那么一定形成N-k個無量綱量,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.實驗數(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值2.實驗值:實驗測得的某一物理量的數(shù)值3.理論值:理論公式計算的某一物理量的數(shù)值4.誤差:實驗值與真實值的差值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驗環(huán)境改善理論不完善改進模型缺陷完善模型試驗者主觀因素嚴(yán)格、規(guī)范操作3.偶然誤差(隨機誤差)客觀存在的隨機因素造成的誤差,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)點時,最右邊的非零數(shù)位是最小有效數(shù)位;3、有小數(shù)點時,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,將最小有效數(shù)字增加1;3、被舍數(shù)小于1/2時,不增加最小有效數(shù)字;4、被舍數(shù)等于1/2時,當(dāng)最小有效數(shù)字為奇數(shù)時最小有效數(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)字的計算法則1、加減運算時,個數(shù)所保留的小數(shù)點后的位數(shù)應(yīng)與各數(shù)中小數(shù)點后位數(shù)最少的相同;例:12.58+0.0081+4.548→12.58+0.01+4.55=17.142、計算有效位數(shù)時,如第一位數(shù)字大于或等于8時,可多算一位;3、乘除運算時,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、大于或等于四個的數(shù)據(jù)計算平均值時,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、高斯分布時的標(biāo)準(zhǔn)誤差(均方根誤差)2、有限次測量時的標(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%時的誤差為或然誤差6、可疑數(shù)據(jù)的取舍

1、拉依達準(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

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