西安交通大学非电量电测课件-第1章测量的基本知识

测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识非电量电测技术测量——用专门的仪器或设备，通过实验和计算求得被测量的值。测量的重要性：（1）科学研究的需要（2）生产过程的需要（3）自动控制的一个重要环节下页上页返回测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识在科学研究和生产实践中有大量的物理量、化学量需要测量。如：温度、压力、压差、流量、流速、力、位移、速度、加速度、尺寸、电压、电流、电阻、磁场强度、等下页上页返回我们可以把这些量分为两类电磁量（后几个量）非电量（前几个量）测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识非电的方法电测的方法电测的优点：1．准确度和灵敏度高，测量范围广2．反应速度快，可用于动态过程的测量3．便于连续测量，自动记录，可实现遥测、4．能较方便的与计算机一起构成测量系统非电量测量的法：遥控，便于和调节装置构成测量系统下页上页返回测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识非电量电测系统的组成传感器信号调理显示、记录控制系统计算机被测非电量测量学科的知识组成：传感器技术，信号的放大与调理，计算机接口技术，数字信号处理，计算机通信技术。下页上页返回测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识下页上页返回1．1测量方法及其分类按被测量是否随时间变化分静态测量动态测量按测量手续分直接测量间接测量测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识按测量系统是否向被测对象施加能量分主动测量被动测量按测量方式分偏差式测量法零位式测量法微差式测量法按传感器是否与被测介质接触分接触式测量非接触式测量测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识1．2测量仪表的基本性能一.精确度1.精密度对一稳定的被测量，用同一仪表进行多次独立的测量，其测量结果的分散程度标志着仪器的精密度，越小则精密度越高，反之，越大则精密度越低。2.准确度准确度是指仪表对某一被测量的测量值与其真实值的偏离程度，如果偏离值越大，则准确度越低，反之，越小则准确度越高。测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识精密度与准确度是两个概念，仪表的精密度反映了仪表的测量值中随机误差的大小，精密度高，意味着随机误差小。而仪表的准确度则反映了仪表的测量值中系统误差的大小，准确度高，意味着系统误差小。一台仪器，精密度高未必准确度高，反之亦然。测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识3.精确度精确度是仪器精密度与准确度的综合反映。精确度可以用测量误差的大小来衡量测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识二.稳定性随时间变化——稳定性随外界环境变化——影响量1.稳定度（时漂）在测量条件不变的情况下，一段时间中，由仪表内部随机性变动，周期性变动。漂移等因素引起的示值变化，用稳定度来表示。一般以仪表精密度数值和时间长短一起表示。例如1.3mV/24h测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识2.影响量由温度、湿度、气压、振动、磁场、电源电压等外界环境变化引起仪表指示值的变化，统称为影响量。例如0.02mA/U+10%0.1mV/℃测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识三、仪表的输入输出特性输入输出特性静态特性动态特性1.静态特性当被测量不随时间变化，或被测量随时间的变化非常缓慢时，我们称被测量（即仪器的输入信号）是静态的或是直流的。在输入是静态信号的情况下，仪器的输出量和输入量的关系称为仪器静态特性。测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识(1)线性度线性度是仪器的输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。也称为非线性误差，用下式表示：%100yymaxmax1%100yymaxmax1%100maxmax1yyymaxmaxyyxo测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识常用直线取法1．两端点的连线2．最小二乘法设直线为bxayniiiniiibxayyyz12122)()(使上式最小，令02za及02zb求出a和b得到直线方程ymaxyxomaxy测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识(2)灵敏度1)灵敏度或xySdxdyS由灵敏度的定义可知仪表的录敏度就是它输出—输入特性曲线的斜率当输出—输入特性为直线时，灵敏度为常数。2）灵敏度阈与分辨力3）标定与仪表常数SyxC1Cyx或测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识(3)滞环滞环误差：cdhyy最大滞环误差率：maxmaxmaxyEhhymaxxmaxhyo测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识2．动态特性根据测量系统的方程，测量系统可分为：零阶系统（比例环节）如采样电阻一阶系统如水银温度计二阶系统如动圈式仪表……………………………………bxaybxyadtdya01bxyadtdyadtyda01222bxyadtdyadtyda01222测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识动态特性分析时域分析频域分析单位阶跃响应单位冲击响应测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识单位阶跃响应实验中常用oO.9ycycO.1yctrtstx(t)y(t)rtst上升时间：响应时间：过冲量：C单位冲击响应理论分析计算中常用测量的基本知识第一章第一章测量的基本知识在频域中用频率特性来描述动态性能线性坐标对数坐标1．3传感器的分类按工作原理分类按测量对象分类幅频相频