∆ ∆
安全、 安全、基准电位 抗干扰（抗噪声、静电屏蔽等） 抗干扰（抗噪声、静电屏蔽等） 并联接地 串联接地 串并联接地
•
接地方式
∆ ∆ ∆
3、抗干扰设计 接地技术
•
接地原则： 接地原则：一点接地
∆ ∆
地线应连在一起并通过一点接地 地线应连在一起并通过一点接地 避免公共地线各点电位不均匀而形成接地回路 电位不均匀而形成接地回路， 避免公共地线各点电位不均匀而形成接地回路，产生干扰
2、一般步骤
选择测量方法 功能
在线测量/离线测量 在线测量/离线测量——是否固定 是否固定 实时测量/离线分析——是否现场给出结果 实时测量/离线分析 是否现场给出结果 实时测控 数据存储、数据发布/ 数据存储、数据发布/数据传输
•
•
指标
非线性度、精度、量程、 非线性度、精度、量程、分辨率 稳定性、温漂、 稳定性、温漂、零漂 频响
En
Zi Un
M In Un Zi
＋
R Zi En Un
In
Zc
Un
3、抗干扰设计 屏蔽技术
•
静电屏蔽：在静电场作用下，导体内部各点等电位 静电屏蔽：在静电场作用下，导体内部各点等电位
利用铜、铝等低阻导电材料，做成接地金属容器， 利用铜、铝等低阻导电材料，做成接地金属容器，隔离内外部 低阻导电材料 接地金属容器 电力线， 电力线，消除静电耦合
△ △
系统误差
随机误差
重复测量所得各测量值的离散程度 反映随机误差的大小 测量值偏离真值的程度 反映系统误差的大小
理想情况
•
正确度 正确度
△ △
涉及真值，多作定性描述 涉及真值，多作定性描述
4、测量系统精度分配 、
测量的不确定度
测量结果不能肯定的程度、被测量之值 的分散性 的分散性——范围 测量结果不能肯定的程度、被测量之值x的分散性 不能肯定的程度 范围 • 被测量的真值x以一定概率落在某个量值 以一定概率落在某个量值——最佳估值的范围内 被测量的真值 以一定概率落在某个量值 最佳估值的范围内
△
最大允许误差a 未给出仪器误差时估计最大允许误差
○ ○
连续可读仪器 非连续可读仪器
最小分度/2 最小分度/2 最小分度/2 最小分度/2
连续可读 最小分度1 最小分度1μm
可按均匀分布假设， 可按均匀分布假设，置信因子及标准不确定度为
k = 3 uB = a / k = a 3
mm
最大误差± 最大误差±0.005mm
•
测量结果的置信区间
(x − uB
_
~
x + uB )
_
x ± uB
4、测量系统精度分配 、
B类不确定度的评定 类不确定度的评定
•
根据误差分布规律确定k 根据误差分布规律确定
概率分布 三角分布 均匀分布 反正弦分布 正态分布
适应范围 两个值的差或和等引起的不确定度 数据的舍入、数字仪表的分辨力、仪表的最 数据的舍入、数字仪表的分辨力、 大允许误差、回差、 大允许误差、回差、调零等引起的不确定度 度盘偏心、 度盘偏心、无线电失配等与相角有关的不确 定度
测试电路 1 光耦合器件
测试电路 2
滤波技术——阻止某一频带信号通过测试系统 阻止某一频带信号通过测试系统
0.5-2mH 直 流 电 源 C1 0.01~0.1μF μ C2 + 100μF μ 直 流 电 源 C1 0.01μF μ
+
C2 2000μ μ
3、抗干扰设计 接地技术
•
接地作用： 接地作用：
3、抗干扰设计 屏蔽技术
•
简单的屏蔽——接地、浮置 接地、 简单的屏蔽 接地
在高电压强磁场的环境下，测量仪器经常采用浮地系统 在高电压强磁场的环境下， 为了防止在外壳上感应出高电压， 为了防止在外壳上感应出高电压，外壳必须接大地 o 安全可靠 o 制造工艺复杂 o 飞机、舰船上的设备采用浮地 飞机、
•
磁屏蔽：导体层以涡流方式 涡流方式消耗高频干扰磁场的能量 磁屏蔽：导体层以涡流方式消耗高频干扰磁场的能量
铁磁材料（硅钢、坡莫合金） 铁磁材料（硅钢、坡莫合金）制成容器
•
电磁屏蔽：用导电良好的金属材料 铜箔,铝箔 金属材料（ 铝箔/板 电磁屏蔽：用导电良好的金属材料（铜箔 铝箔 板）做成的接
地电磁屏蔽层， 地电磁屏蔽层，同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽两种作用 屏蔽导线、 屏蔽导线、屏蔽电缆
4、测量系统精度分配 、 不确定度的评定
A类不确定度的评定 类不确定度的评定
•
有限次数测量数据 标准差估值来度量测量结果的不确定性 测量数据的 用有限次数测量数据的标准差估值来度量测量结果的不确定性
uA =
σ
n
σ = Sx =
_ 1 n ∑ (x i - x ) = n - 1 i =1
2
1 n 2 ∑ vi n - 1 i =1
Rc1
Rs Us A UG Rc2 B
放 Ri 大 器
信号地线 （测试系统） 测试系统）
电源地线
保护地线 （机壳、机架、机箱） 机壳、机架、机箱）
接地系统布置图
4、测量系统精度分配 、 衡量精度的指标
测量的准确度
测量结果与被测量真值之间的一致程度 测量结果与被测量真值之间的一致程度 • 精密度 精密度
4、测量系统精度分配 、
B类不确定度的评定 类不确定度的评定——示例 类不确定度的评定 示例
△
仪器的分辨力 数字式仪器的指示装置或A/D的分辨力为 x，其区间半宽 的分辨力为δ 数字式仪器的指示装置或 的分辨力为 a = δx /2 由均匀分布假设，置信因子及标准不确定度为 由均匀分布假设， δx k = 3 uB = a / k = 12
4、测量系统精度分配 、 不确定度的评定
B类不确定度的评定 类不确定度的评定——示例 类不确定度的评定 示例
置信因子 k
1/2 6
31/2
1/2 2 1/2
=99%时 置信区间有确定的置信水平 P( 如 95% 或 P=99%时，k=2.58 P=99.73%时，k=3 =99.73%时 99%)
µ = x ± kσ →
P(%) 50 P K
68.27 90 95.45 99 99.73 0.67 1 1.645 1.960 2.576 3
•
•
测试部位
对被测量的影响——加速度传感器 加速度传感器 对被测量的影响 对传感器的影响——涡流面
3x探头直径 探头直径
圆柱面
3x探头直径 探头直径
•
选择传感器
指标：灵敏度、线性范围、精确度、频响、 指标：灵敏度、线性范围、精确度、频响、稳定性等 工程考虑：传感器种类 种类越少越好 工程考虑：传感器种类越少越好 ∆ 合并：位移＋振动 合并：位移＋ ∆ 类型优化：一种传感器多种测量(涡流传感器：位移、 类型优化：一种传感器多种测量(涡流传感器：位移、 振动、转速) 振动、转速) 输出标准： 输出标准：减少信号处理难度 Δ 电流 4~20mA、电压±5V; 数字通讯（TCP/IP） 20mA 电压± mA、 数字通讯（TCP/IP）
2、一般步骤 步骤
确定测试任务 选择测量方法 选择传感器 后续测量系统的选定 相应的软件设计与编制 测量系统的性能评定
2、一般步骤
确定测试任务
在如下环境中完成如下任务 • 任务 参数监测/检测/ 参数监测/检测/监控 参数计算（功率测量、传递函数） 参数计算（功率测量、传递函数） 场分布， 阵测量——组/复合传感器 场分布，面、阵测量 组 • 环境 高压、高温、 高压、高温、高冲击 工作介质: 工作介质:水、油、空气或蒸气 被测表面:材质、 被测表面:材质、偏差
= δ
max
/ k =
A .r 3
△
仪器的基本误差 仪器在指定条件下对某量测量时，可能达到的最大误差界限值为a， 仪器在指定条件下对某量测量时，可能达到的最大误差界限值为 ， 按均匀分布假设， 按均匀分布假设，置信因子及标准不确定度
k = 3 u
B
= a / k =
a 3
若已知分布， 若已知分布，则按实际分布计算
4、测量系统精度分配 、
B类不确定度的评定 类不确定度的评定——示例 类不确定度的评定 示例
△
引用误差 已知仪表满度A和精度等级 和精度等级r， 已知仪表满度 和精度等级 ，则最大允许误差为 a = δ max = A . r 根据均匀分布，置信因子及标准不确定度为 根据均匀分布，
k = 3 u
B
(x − u ~
• • •
x + u ) or
x ±u
[-u, u] 不确定区间 最佳估值 测量结果
最佳估值和不确定度
单位
x = x ± u
•
x = 9.515 ± 0.005 mm
不确定度分为两类 不确定度分为两类
△ △
A类不确定度：用统计方法求出 类不确定度： 统计方法求出——多次测量 类不确定度 方法求出 多次测量 B类不确定度：用其他方法得出 类不确定度： 类不确定度 用其他方法得出——单次测量 单次测量
•
成本
简易：传感器＋电压表；传感器＋A/D板 简易：传感器＋电压表；传感器＋A/D板＋计算机 适中：传感器＋信号处理＋ 适中：传感器＋信号处理＋信号测量 先进：传感器＋信号处理＋测量、分析、 先进：传感器＋信号处理＋测量、分析、传输
2、一般步骤
选择传感器 被测参数——传感器类型 传感器类型
振动、位移、温度、转速、压力、 振动、位移、温度、转速、压力、扭矩
R c1
Ui
Rs Ri
A
机壳
机壳
机壳
Us
R c2
绝缘层