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1、熱工儀表及測量技術王鵬主講第一章測量的基本知識第一節(jié)測量的意義和測量方法一、測量的意義1．測量的意義：測量是人類對自然界中客觀事物取得數(shù)量觀念的一種認識過程。在這一過程中，人們借助于專門工具，通過試驗和對試驗數(shù)據(jù)的分析計算，求得被測量的值，獲得對于客觀事物的定量的概念和內(nèi)在規(guī)律的認識。測量技術可分為若干分支，如力學測量、電學測量、熱工測量等。熱工測量是指溫度、濕度、壓力、流量、煙氣成分等參數(shù)的測量。2．應用方面（1）過程監(jiān)測：對過程參數(shù)的監(jiān)測。（2）過程控制：為生產(chǎn)過程的自動控制提供依據(jù)。（3）試
2、驗分析與系統(tǒng)辨識：解決科學上的和過程上的問題，一般需要綜合運用理論和實驗的方法。測量技術應用于實驗分析，是測量技術的一個典型應用。二、測量方法測量的定義：就是用實驗的方法，把被測量與同性質的標準量進行比較，確定兩者的比值，從而得到被測量的量值。使測量結果有意義的要求：用來進行比較的標準量應該是國際上或國家所公認的，且性能穩(wěn)定。進行比較所用的方法和儀表必須經(jīng)過驗證。測量的基本方程式：X=aU式中，X——被測量；U——標準量（即選用的測量單位）；a——被測量與標準量的數(shù)字比值。測量方法就是實現(xiàn)被測量與
3、標準量比較的方法。測量方法的分類（按測量結果產(chǎn)生的方式分）：（1）直接測量法：使被測量直接與選用的標準量進行比較，或者預先標定好了的測量儀表進行測量，從而直接求得被測量數(shù)值的測量方法。（2）間接測量法：通過直接測量與被測量有某種確定函數(shù)關系的其它各個變量，然后將所測得的數(shù)值代入函數(shù)關系進行計算，從而求得被測量數(shù)值的方法。（3）組合測量法：測量中使各個未知量以不同的組合形式出現(xiàn)（或改變測量條件以獲得這種不同組合），根據(jù)直接測量或間接測量所獲得的數(shù)據(jù)，通過解聯(lián)立方程組以求得未知量的數(shù)值，這類測量稱為組
4、合測量。測量方法的其它分類方式：按不同的測量條件分：等精度測量與非等精度測量按被測量在測量過程中的狀態(tài)不同分：靜態(tài)測量與動態(tài)測量第二節(jié)測量系統(tǒng)的組成及其功能一、測量系統(tǒng)的組成測量系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成：傳感器、變換器或變送器、傳輸通道和顯示裝置。傳感器變換器傳輸通道顯示裝置被測量測量值二、測量環(huán)節(jié)的功能1、傳感器（敏感元件）它是測量系統(tǒng)直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系的部分。理想敏感元件應滿足的要求：敏感元件輸入與輸出之間應該有穩(wěn)定的單值函數(shù)關系。敏感元件應該只對被測量的變化敏感，而對其它一切可能的輸入信號
5、不敏感。在測量過程中，敏感元件應該不干擾或盡量少干擾被測介質的狀態(tài)。2、變換器（變送器）它是傳感器和顯示裝置中間的部分，它是將傳感器輸出的信號變換成顯示裝置易于接收的部件。對變換器的要求：性能穩(wěn)定，精確度高，使信息損失最小。3、顯示裝置它是測量系統(tǒng)直接與觀測者發(fā)生聯(lián)系的部分顯示裝置的基本形式：模擬式顯示元件數(shù)字式顯示元件屏幕式顯示元件4、傳輸通道它是儀表各環(huán)節(jié)間輸入、輸出信號的連接部分。分為電線、光導纖維和管路等。第三節(jié)測量誤差與測量精度一、測量誤差的概念測定值與被測量真值之差稱為測量的絕對誤差，
6、或簡稱測量誤差。δ=x－X0式中，δ——測量誤差；x——測定值（例如儀表指示值）；X0——被測量的真值。真值一般無法得到，所以用實際值X代替X0。對于絕對誤差，應注意下面幾個特點：絕對誤差是有單位的量，其單位與測定值和實際值相同。絕對誤差是有符號的量，其符號表示出測定值與實際值的大小關系。測定值與被測量實際值之間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。示值的絕對誤差與約定值之比值稱為相對誤差，其為無量綱數(shù)，以百分數(shù)表示。一般約定值m有如下幾種取法：m取測量儀表的指示值x時，γ稱為標稱相對誤差；m取測量
7、的實際值X時，γ稱為實際相對誤差；m取儀表的滿刻度值時，γ稱為引用相對誤差。對于相同的被測量，用絕對誤差評定其測量精度的高低。但對于不同的被測量，則應采用相對誤差來評定。測量過程中存在測量誤差是不可避免的，任何測量值只能近似反映被測量的真值。測量過程中無數(shù)隨機因素的影響，使得即使在同一條件下對同一對象進行重復測量也不會得到完全相同的測量值。被測量總是要對敏感元件施加能量才能使測量系統(tǒng)給出測量值，這就意味著測量值并不能完全準確的反映被測參數(shù)的真值。二、測量誤差的來源1、儀器誤差它是由于設計、制造、裝
8、配、檢定等的不完善以及儀器使用過程中元器件老化、機械部件磨損、疲勞等因素而使測量儀器設備帶有的誤差。減少儀器誤差的主要途徑是根據(jù)具體測量任務，正確地選擇測量方法和使用測量儀器。2、人身誤差它指由于測量者感官的分辨能力、視覺疲勞、固有習慣等而對測量實驗中的現(xiàn)象與結果判斷不準確而造成的誤差。減少人身誤差的途徑3、影響誤差它是指各種環(huán)境因素與要求條件不一致而造成的誤差。主要的影響因素是環(huán)境溫度、電源電壓和電磁干擾等。4、方法誤差它是所使用的測量方法不當，或對測量設備操作使用不當，或測量所
