測量技術及誤差理論基礎

1、測量技術及誤差理論基礎第1頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四第一章 測量技術及誤差理論基礎第2頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四1-1概述 1-2測量誤差教學要求:掌握測量的基本概念。掌握測量的基本性能指標、可靠性。誤差的表示形式。誤差的的分類。 第3頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四問題1：測量的基本概念。測量，就是借助專用的工具或裝置，通過適當?shù)膶嶒灧椒ɑ蛴嬎?，對被測對象收集信息的過程。狹義測量，就是指求出被測量是標準量多少倍的過程。廣義測量，就是對被測量進行檢出、變換、分析、處理、判斷、控制、顯示等等各項動作進行有機

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

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

4、頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四 測量儀表的輸出量隨著輸入量的增加而增加的過程稱為儀表的升行程，反之稱為降行程。所謂變差，是指測量儀表在同一輸入量下，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百分數(shù)的形式，即： 變差表征了儀表升、降行程特性曲線的差異程度，是測量儀表的重要性能指標。變差產生的主要原因主要是由于傳動機構的間隙、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xiYx1-1概述、變差第8頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四 在測量儀表量程范圍內，輸出量和理論值的最大偏差與量程比值的百分數(shù)，稱做儀

5、表的基本誤差。即： 用來表征測量儀表基本誤差允許值等級的量，稱做儀表的精度。例如0.5級精度的儀表，其允許基本誤差是-0.5%允0.5%；也就是說，精度數(shù)值前加上正、負號后加即為其允許誤差范圍。反過來，把允許誤差限值去掉正負號及即為精度。1-1概述、基本誤差和精度第9頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四問題2：測量的基本性能指標。（二）動態(tài)性能指標 儀表的輸入量隨時間而變化的工作狀態(tài)，稱為動態(tài)。儀表在動態(tài)下工作出現(xiàn)的輸出特性，稱為動態(tài)特性。儀表輸入發(fā)生變化，必然引起輸出值的變化，即引起動態(tài)響應。輸出值隨時間變化的曲線，稱為動態(tài)響應曲線。 1-1概述第10頁，共18頁，20

6、22年，5月20日，12點16分，星期四輸入量x(t)為階躍信號時，輸出量y(t)所引起的響應，稱為階躍響應。穩(wěn)定時間tm：y(t)到達誤差允許范圍所需的時間稱為穩(wěn)定時間。延遲時間td：y(t)到達50%yH所需的時間。上升時間tr：y(t)從10%yH到達90%yH所需的時間。峰值時間tp：對于二階以上微分系統(tǒng)的儀表，y(t)到達第一次峰值所需要的時間，稱為峰值時間。0.9YH2YH0.5YH0.1YHtrtptsYt02、頻率響應當測量儀表的輸入信號為一定頻率和幅值的波動信號時，其輸出值所引起的響應，稱做頻率響應。1-1概述1、階躍響應第11頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16

7、分，星期四可靠度失效率平均無故障工作時間1-1概述問題3：測量儀表的可靠性。第12頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四1絕對誤差測量值與真實值的差值，稱為絕對誤差。x=x-x02相對誤差測量結果的絕對誤差與真值比值的百分數(shù)稱為相對誤差，即：3引用誤差所謂引用誤差，就是測量儀表的在量程范圍內某點的示值的絕對誤差與其量程比值的百分數(shù)。1-2測量誤差問題4：誤差的表示形式。第13頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四 若按照誤差產生的原因及其性質來分，誤差分為系統(tǒng)誤差，隨機誤差，疏忽誤差和緩變誤差等。系統(tǒng)誤差 在重復測量同一個參數(shù)時，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，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。隨機誤差 在相同條件下多次測量同一參數(shù)時，常出現(xiàn)各次測量結果都不相同，各次測量誤差的大小和方向沒有規(guī)律性。但是，若對這些誤差進行大量統(tǒng)計，其出現(xiàn)是符合統(tǒng)計規(guī)律的。這種出現(xiàn)的機率符合統(tǒng)計規(guī)律的誤差，稱為隨機誤差。1-2測量誤差問題5：誤差的的分類。第14頁，共18頁，2022年，5月20日，12點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量誤差，稱為疏忽誤差。緩變誤差 誤差的數(shù)值隨著時間而緩慢變化的誤差，稱為緩變誤差。1-2測量誤差問題5：誤差的的分類。第15頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四1 根據基本誤差確定儀表的精度等級。2誤差產生的原因不同，處理的方法也不同。u 課后小結：第16頁，共18頁，2022年，5月20日，12點16分，星期四1. 一個測量范圍是：-100400；0.5級精度的溫度計，其允許的絕對誤差和基本誤差各是多少？2. 一臺精度為0.5級的溫度顯示儀表，下限刻度為負值，為全量程的25，該儀表在全量程內的最大允許絕對誤差為1，求該刻度的上、下限及量程各為多少？3. 欲測某壓力，其值在2000Pa附近波動，現(xiàn)有、兩壓力表：