基本技能培训教材-计量篇

基本技能培训教材１-1第二章常用计量工具一、名词解释1.计量学计量学是有关测量知识领域的一门学科，它主要研究测量，保证测量统一和准确。它涉及测量的整个知识领域。包括测量理论和实践的各个方面，而不论其准确度如何及用于何种科学技术领域。具体地说，计量学研究可测的量、计量单位、计量基准、标准的建立、复现、保存及量值传递、测量原理方法及其准确度、观测者进行测量的能力，以及计量的法制和管理等。在实用中，计量学简称为计量。2.计量单位有明确定义和名称并命其数值为1的一个固定量。我国采用国际单位（ＳＩ），其基本单位为：米、千克、秒、安培、开尔文、摩（尔）、坎（德拉）。3.计量器具单独或连同辅助设备用以测量的装置。计量器具一般可分为实物量具、计量仪器仪表、计量装置以及用于统一量值的标准物质。按其在我国检定系统中的位置可分为计量基准、计量标准、工作计量器具。在国外，用于复现单位和检定校准的计量器具统称为计量标准。4.计量仪器基本技能培训教材２-1将被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具。如电流表、压力表、温度计、水表、天平等。计量仪器可分为指示式计量仪器（交流电流表、压力表等）记录式计量仪器（温湿度记录仪，圆图记录仪式电位差计等）比较式计量仪器（电桥、电位差计、热电偶毫伏发生器等）另外还有数字式计量仪器，由独立而完备的器件构成的传感器，能产生附加或附属功能的变送器、检测器、调节器等。5.计量分类简单的讲，计量可分为长度计量、热工计量、力学计量、电学计量、无线电计量、声学计量、光学计量、化学计量、时间和频率计量十大类。6.准确度计量器具给出的接近被测量真值的能力。从误差观点来说，准确度是计量器具最重要的性能指标。当示值越接近真值，准确度就越高。但定量给出准确度则采用计量器具的示值误差或计量器具的测量不确定度之值。当准确度越高，这类值就越小。往往采用准确度级别表示。二、简单误差理论介绍1.真值量的真值是理想的概念，任何的测量都是有误差的，真值是无法知道的，精密测量可获得接近真值的量值。满足规定准确度用来代替真值使用的量值称为实际值，也就是用高一等级的计量标准基本技能培训教材３-1测量的量值称为实际值。2.误差实际值Ａ1减去真值Ａ所得的差值即：δ＝Ａ1－Ａ误差是普遍存在的，如测量中有误差，制造加工有制造加工误差，计算中有截断误差，读数时有读数误差（视觉误差）等。广义的误差概念应理解为偏离真值的给出值与真值之差。3．误差的分类3．1绝对误差绝对误差＝实测值－真值3.2相对误差：绝对误差/实际值（真值与实际值之差可忽略不计）相对误差＝绝对误差与真值的百分比3.3引用误差:引用误差等于仪表示值误差与仪表满量程值之比，以百分数表示。引用误差＝示值误差/满量程值3.4最大引用误差：仪表的最大引用误差是仪表的最大示值误差与仪表满量程值之比。最大引用误差＝最大示值误差/满量程因仪表最大示值误差是唯一的，所以仪表的最大引用误差也是唯一的，从而可以用仪表的最大引用误差来评定仪表的准确度高低。基本技能培训教材４-1之所以要详细介绍误差的种类，是因为仪表的各种仪表、仪器的误差精度等级都是用不同种类的误差来评定的。例如，压力表用的是引用误差来表示仪表的等级；力矩扳手用的是相对误差来表示精度等级的。各种误差间的关系是：绝对误差表示的是测量结果对真值偏离的实际大小量值，而相对误差是表示测量结果所含有的误差率。对于用不同方法测量量值不同的同类量，用绝对误差难以判别不同测量方法的准确度高低，而用相对误差判别则比较容易实现。如：用两种方法测量Ｌ1＝100mm的尺寸，当测量误差分别为δ1＝10μm；δ2＝8μm时，根据误差的大小，可知后一种测量方法准确度高，用第三种方法测量Ｌ2＝80mm的尺寸，当测量误差为δ3＝7μm时，就难以用绝对误差评定第三种方法测量准确度的高低，而采用相对误差问题就可以得到解决。δ1/L1=10μm/100mm=0.01%δ2/L2=8μm/100mm=0.008%δ3/L3=7μm/80mm=0.009%显而易见第二种测量精度最高，测量误差最小。4．修正值与测量结果代数相加而可得到真值的值。真值＝测量结果＋修正值基本技能培训教材５-1误差＝测量结果－真值从而可以看出，修正值就是与误差绝对值相对，符号相反的值。这说明含有误差的测量结果与修正值代数相加可以消除误差对测量的影响，提高测量的准确度。计量器具送检的目的之一就是为了取得修正值。张力表在使用中常需要引入更正值使用，许多仪器在某一个（或二个）刻度有超差现象，但不能因此就报废一台仪器，在这种情况下就需要引入更正值使用。5.仪表的准确度级别符合规定的计量学要求，其误差保持在规定极限以内的计量器具级别，按照相对误差方式或以引用误差的方式表示最大误差和规格的计量器具，其准确度级别都指定以最大基本误差之值的数值用百分数表示。压力表是以引用误差的方式表示准确度级别的，就是指在任何一个示值，它的允许误差都为测量上限与最大示值误差之比值。例：1.5级的压力表，最大量程为145psi，它的允许误差为：145(psi)＊1.5％=2.175(psi)2.5级的压力表，最大量程为300psi，它的允许误差为：300（psi）＊2.5%=7.5(psi)力矩扳手的允许误差是用相对误差来确定准确度级别的。基本技能培训教材６-1一只量程为200lbin的4级力矩扳手，在100lbin示值处的允许误差为：100（lbin）＊4％＝4（lbin）在150lbin示值处的允许误差为：150（lbin）＊4％＝6（lbin）注意：就压力表而言，不论是1.5级表，还是2.5级表，它们的允许误差值在测量范围内的每一示值点上都是相同的，是不因量程的变化而增减的。力矩扳手的允许误差则不同了，不同的示值就有不同的允许误差值。这就要求人们在使用过程中要正确选用量程。6.误差来源6.1设备误差6．1．1标准器误差6．1．2测量装置误差6．1．3附件误差（力矩扳手的加长杆，千分表卡座等）6．2环境误差环境温度、温度、电磁场、灰尘等等，如在电位差计等仪器的使用中，温度每变化1度，热电势就会变化40微伏。6．3人员误差：测量者生理上的最小分辩力、反映速度和固有习惯引起的误差。张力表的测量这种误差表现非常充分。6．4方法误差由于测量方法和计算方法的不完善所引起的误差。7．消除误差的方法（简单）基本技能培训教材７-17．1消除定值系统误差的方法定值系统误差：在整个测量过程中，误差大小和方向始终保持不变，如计量器具的刻线误差、零位误差等。7.1.1消除误差源主要是依靠测量人员对测量过程中可能产生系统误差的因素和环节做仔细分析，在测量之前就将产生系统误差的因素和根源加以消除。7.1.2加修正值法预先将测量器具的系统误差检定出来，然后取与此误差绝对值相等、符号相反的值作为修正值，将实际测得值加上相应的修正值，即可得到不包括系统误差的测量结果。另外还有替代法、交换法、抵消法等等，这里就不一一讲述了。7.1.3粗大误差消除方法a.加强测量者的责任心，严肃认真对待测量工作。b.保证测量条件的稳定，避免在外界条件姓明显变化时进行测量。c.采取校验制度，由另一人对测量、读数、记录进行核验。d.根据误差理论，发现和剔除粗大误差。三、计量器具使用基本原则1．量程选择原则基本技能培训教材８-1由于仪器、仪表的精度等级是由相对误差或引用误差来确定的，用相对误差来确定等级的仪表，在仪表的量程范围内，各测量点的误差都是不同的；而用引用误差来确定等级的仪表，在低量程的示值点上的误差与满量程是一致的。所以必须特别注意对量程的选择。原则上要符合在需测量值的20%-90%量程内或大于1/3满量程小于3/4满量程这一范围。Ｍ－23飞机轮胎充气压力表与Ｂ737－300/400飞机轮胎充气压力表量程为什么不相同，为什么量程为300psi；精度为2.5级压力表不能用于Ｍ－23飞机轮胎压力的测量第一步：查清测量要求（见下表）：机型前轮主轮Ｍ－2369±3psi106±5psiB737-300168-160psi200-190psiB737-400168-160psi208psiD32867±2psi165±2psi第二步：计算量程按大于1/3小于3/4原则计算如下:145psi*1/3=47.85psi145psi*3/4=108.75psi300psi*1/3=100psi300psi*3/4=225psi如果只用量程为300psi的压力表,由计算结果得出显然不能满足量程选择原则。基本技能培训教材９-1前轮测量值为69psi100psi（不能满足）主轮100psi106psi225psi（可以满足）用145psi则可满足量程选择原则:47.85psi69psi108.75psi47.85psi106psi108.75psi均能满足量程选择原则。B737-300/400飞机100psi168psi225psi100psi200psi225psi均能满足量程选择原则。由上不难看出，Ｍ－23飞机必须选用量程为145psi的压力表；而Ｂ737－300/400飞机则必须选用300psi的压力表，否则不仅满足不了测量要求，而且有可能损坏仪表。其它仪器的量程选择原则相同，这里就不一一讲述了。2．精度等级选择原则首先要满足测量精度。Ｍ－23飞机前轮69±3psi；主轮106±5psia.量程为300psi；精度等级为2.5级压力表,其允许误差为:X1=300psi*±2.5%=±7.5psib.量程为300psi；精度等级为1.5级压力表,其允许误差为:X2=300psi*±1.5%=±4.5psiC.量程为145psi；精度等级为2.5级压力表,其允许误差为:基本技能培训教材１０-1X3=145psi*±2.5%=±3.625psid.量程为145psi；等级为1.5级压力表，其允许误差为：145psi*±1.5%=±2.175psi由于压力表是以引用误差来确定精度等级的，也就是说在满量程范围内，每一示值点都允许存在精度等级±a%与满量程示值之积大小的误差。通过以上的计算，我们可以得出，以上四只表若要满足69±3psi,106±5psi的测量要求，只能选取满量程为145ps；精度等级为1.5级的压力表。Ｂ－737－300/400它的测量允许误差为8-10psi要求，则量程为300psi，等级为2.5级的压力表可满足测量要求.第二章、几种常用计量器具的注意事项和使用方法。1、压力表类1.1压力表只允许在无损坏，并有检定合格标签及未超出检定周期条件下方可使用。1.2在选择压力表时，要考虑被测压力的量值和特性，以保证测量精度，同时又能延长压力表的使用寿命，一般情况下，在固定式均匀变化负荷下，应在仪表标度的1/3--3/4范围内使用。1.3在使用时，压力表应垂直安装，易于读数。1.4在测量脉动压力时，在压力表前加装缓冲器或阻尼器，以减基本技能培训教材１１-1少仪表指针的摆幅，提高仪表使用寿命及便于读数。1.5对使用中的压力表，应按其使用条件的不同定期进行检定，检定周期最长不超过半年。1.6轮胎压力表不使用时，应使压力指针回零。2、游标类仪器2.1游标读数原理机械式仪器中，读数有单指标线读数，游标读数等多种方式，用单指标线读数时，与主刻度相对运动的是单根指标线。以主尺零线为起点，则移动的距离就是指标线所指的标尺的刻度数。如（图一）所示。主尺分度值为1mm，则指标所指示的为8.5mm,这8mm是8条刻线，也就是1＊8=8mm，而0.5mm则是指标线的位置是占主尺一格的几分之几(图中为十分之五)来估计读数的,称为估读值。这种方法估读误差较大，读数准确度低。如果把单根指标线改为具有若干条刻线的辅助读数标尺，可以对主尺分度值进行细分。而提高读数准确度。这种辅助标尺就称为游标。0510基本技能培训教材１２-18.5(图一)0510主尺05'10'游标游标读数是利用主刻度线间距与游标刻线间距之差来进行小数部分读数的。如（图二）游标共有10个分度，游标的零线与主尺零线对齐时，游标的最后地条刻线＂1