温度测量方法
1.1: 例1.1:
二、测量误差的来源
1、仪器误差 、
它是由于设计、制造、装配、 它是由于设计、制造、装配、检定等的 不完善以及仪器使用过程中元器件老化、 不完善以及仪器使用过程中元器件老化、 机械部件磨损、 机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪 器设备带有的误差。 器设备带有的误差。 减少仪器误差的主要途径是根据具体测 量任务, 量任务,正确地选择测量方法和使用测 量仪器。 量仪器。
2.精密度: .精密度:
对同一被测量进行多次测量, 对同一被测量进行多次测量 , 测量值重复一 致的程度,或者说测量值分布的密集程度, 致的程度 , 或者说测量值分布的密集程度 , 称为测量的精密度 测量的精密度。 称为测量的精密度。 它反映随机误差的影响 随机误差越小, 它反映 随机误差的影响, 随机误差越小 , 精 随机误差 的影响, 密度越高。 密度越高。
二、测量方法
测量的定义: 就是用实验的方法, 测量的定义 : 就是用实验的方法 , 把被 测量与同性质的标准量进行比较, 测量与同性质的标准量进行比较 , 确定 两者的比值,从而得到被测量的量值。 两者的比值,从而得到被测量的量值。 使测量结果有意义的要求: 使测量结果有意义的要求:
用来进行比较的标准量应该是国际上或国家 所公认的,且性能稳定。 所公认的,且性能稳定。 进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。 进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。
( 1)直接测量法 : 使被测量直接与选用的标准量进行比 ) 直接测量法: 或者预先标定好了的测量仪表进行测量, 较 , 或者预先标定好了的测量仪表进行测量 , 从而直接 求得被测量数值的测量方法。 求得被测量数值的测量方法。 ( 2) 间接测量法 : 通过直接测量与被测量有某种确定函 ) 间接测量法: 数关系的其它各个变量, 数关系的其它各个变量 , 然后将所测得的数值代入函数 关系进行计算,从而求得被测量数值的方法。 关系进行计算,从而求得被测量数值的方法。
三、测量误差的分类
1.系统误差 .
在相同测量条件下,对同一被测量进行多次测 在相同测量条件下, 误差的绝对值和符号或者保持不变, 量,误差的绝对值和符号或者保持不变,或按 一定的规律变化,这类误差称为系统误差 系统误差。 一定的规律变化,这类误差称为系统误差。 恒值误差 变值误差:累进性、周期性、 变值误差:累进性、周期性、按复杂规律变化
3.粗大误差
明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误 明显地歪曲了测量结果的误差称为粗大误 大多是由于测量者粗心大意造成的。 差,大多是由于测量者粗心大意造成的。 粗大误差一经发现, 粗大误差一经发现,必须立即从测量数据 中剔除。 中剔除。
三、测量精度
1.准确度 .
对同一被测量进行多次测量, 对同一被测量进行多次测量 , 测量值偏离被 测量真值的程度称为测量的准确度 测量的准确度。 测量真值的程度称为测量的准确度。 它反映系统误差 的影响 系统误差越小, 它反映 系统误差的影响 , 系统误差越小 , 准 系统误差 的影响, 确度越高。 确度越高。
(3)组合测量法:测量中使各个未知量以不同的组合形 )组合测量法: 式出现(或改变测量条件以获得这种不同组合),根 式出现(或改变测量条件以获得这种不同组合),根 ), 据直接测量或间接测量所获得的数据,通过解联立方 据直接测量或间接测量所获得的数据, 程组以求得未知量的数值,这类测量称为组合测量。 程组以求得未知量的数值,这类测量称为组合测量。
4、方法误差 、
它是所使用的测量方法不当, 它是所使用的测量方法不当,或对测量设 备操作使用不当, 备操作使用不当,或测量所依据的理论不 严格, 严格,或对测量计算公式不适当简化等原 因而造成的误差,也称理论误差。 因而造成的误差,也称理论误差。 原则上可通过理论分析和计算或改变测量 方法来加以消除或修正。 方法来加以消除或修正。
指测量者无法严 格控制的因素
随机误差就个体而言是无规律的 随机误差就个体而言是无规律的,不能通 个体而言是无规律 过实验的方法来消除。 过实验的方法来消除。 但在等精度条件下,只要测量次数足够多, 但在等精度条件下,只要测量次数足够多, 那么就会发现: 那么就会发现:从总体来说随机误差服从 一定的统计规律, 一定的统计规律,可以从理论上来估计随 机误差对测量结果的影响。 机误差对测量结果的影响。
随机误差与系统误差既有区别又有联系, 随机误差与系统误差既有区别又有联系, 二者之间并无绝对的界限, 二者之间并无绝对的界限,在一定条件下 可以相互转化。 可以相互转化。 对某一具体误差, 对某一具体误差,在某一条件下为系统误 差,而在另一条件下可为随机误差,反之 而在另一条件下可为随机误差, 亦然。 亦然。
测量技术可分为若干分支, 力学测量、 测量技术可分为若干分支,如力学测量、 电学测量、热工测量等 电学测量、热工测量等。 热工测量是指温度、湿度、压力、流量、 热工测量是指温度、湿度、压力、流量、 温度 烟气成分等参数的测量 等参数的测量。 烟气成分等参数的测量。
2.应用方面
(1)过程监测:对过程参数的监测。 )过程监测:对过程参数的监测。 ( 2) 过程控制 : 为生产过程的自动控制 ) 过程控制: 提供依据。 提供依据。 (3)试验分析与系统辨识:解决科学上 )试验分析与系统辨识: 的和过程上的问题, 的和过程上的问题,一般需要综合运用理 论和实验的方法。 论和实验的方法。测量技术应用于实验分 是测量技术的一个典型应用。 析,是测量技术的一个典型应用。传感器被测量来自变换器传输通道
显示装置
测量值
二、测量环节的功能 1、传感器(敏感元件) 、传感器(敏感元件)
它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。 它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。 理想敏感元件应满足的要求: 理想敏感元件应满足的要求:
敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数关 系。 敏感元件应该只对被测量的变化敏感, 敏感元件应该只对被测量的变化敏感,而对其它一 切可能的输入信号不敏感。 切可能的输入信号不敏感。 在测量过程中, 在测量过程中,敏感元件应该不干扰或尽量少干扰 被测介质的状态。 被测介质的状态。
测量方法的其它分类方式: 测量方法的其它分类方式:
按不同的测量条件分: 等精度测量与非等 按不同的测量条件分 : 精度测量 按被测量在测量过程中的状态不同分: 按被测量在测量过程中的状态不同分 : 静 态测量与动态测量
第二节 测量系统的组成及其功能
一、测量系统的组成
测量系统由四个基本环节组成: 传感器、 测量系统由四个基本环节组成 : 传感器 、 变换器或变送器、传输通道和显示装置。 变换器或变送器、传输通道和显示装置。
对于相同的被测量, 对于相同的被测量,用绝对误差评定其 测量精度的高低。但对于不同的被测量, 测量精度的高低。但对于不同的被测量, 则应采用相对误差来评定。 则应采用相对误差来评定。
测量过程中存在测量误差是不可避免的, 测量过程中存在测量误差是不可避免的, 任何测量值只能近似反映被测量的真值。 任何测量值只能近似反映被测量的真值。
2、人身误差 、
它指由于测量者感官的分辨能力、 它指由于测量者感官的分辨能力、视觉 疲劳、 疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现 象与结果判断不准确而造成的误差。 象与结果判断不准确而造成的误差。 减少人身误差的途径
3、影响误差 、
它是指各种环境因素与要求条件不一致 而造成的误差。 而造成的误差。 主要的影响因素是环境温度、 主要的影响因素是环境温度、电源电压 和电磁干扰等。 和电磁干扰等。
一、测量的意义
1.测量的意义: 测量的意义: 测量是人类对自然界中客观事物取得数量观 念的一种认识过程。在这一过程中, 念的一种认识过程。在这一过程中,人们借助于 专门工具,通过试验和对试验数据的分析计算, 专门工具,通过试验和对试验数据的分析计算, 求得被测量的值,获得对于客观事物的定量的概 求得被测量的值, 念和内在规律的认识。 念和内在规律的认识。
模拟式显示元件 数字式显示元件 屏幕式显示元件
4、传输通道 、
它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。 它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。 分为电线、光导纤维和管路等。 分为电线、光导纤维和管路等。
第三节 测量误差与测量精度
一、测量误差的概念
测定值与被测量真值之差称为测量的绝对误差, 测定值与被测量真值之差称为测量的绝对误差, 测量的绝对误差 或简称测量误差。 或简称测量误差。 δ= x -X0 式中, 测量误差; 式中, δ—— 测量误差; x —— 测定值(例如仪表指示值); 测定值(例如仪表指示值) X0—— 被测量的真值。 被测量的真值。 真值一般无法得到,所以用实际值X代替 代替X 真值一般无法得到,所以用实际值 代替 0。
对于绝对误差,应注意下面几个特点: 对于绝对误差,应注意下面几个特点:
绝对误差是有单位的量,其单位与测定 值和实际值相同。 绝对误差是有符号的量,其符号表示出 测定值与实际值的大小关系。 测定值与被测量实际值之间的偏离程度 和方向通过绝对误差来体现。
示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差, 示值的绝对误差与约定值之比值称为相对误差, 相对误差 其为无量纲数,以百分数表示。 其为无量纲数,以百分数表示。 δ γ = ×100% m 一般约定值m有如下几种取法 有如下几种取法: 一般约定值 有如下几种取法:
测量的基本方程式: 测量的基本方程式:
X = aU
式中, 被测量; 式中, X —— 被测量; U —— 标准量(即选用的测量单位); 标准量(即选用的测量单位) a —— 被测量与标准量的数字比值。 被测量与标准量的数字比值。
测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。 测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。 就是实现被测量与标准量比较的方法 测量方法的分类(按测量结果产生的方式分) 测量方法的分类(按测量结果产生的方式分):
累进性 恒值 按复杂规律变化 周期性