概論動力工程測控技術

1、動力工程測控(c kn)技術 熱工程(gngchng)研究所 章立新共三十七頁參 考 文 獻熱力機械測試技術葉大均主編 ，機械工業(yè)出版社 ，1981微機測控技術及其在動力工程中的應用(yngyng) 徐益峰編，上海理工大學，1995熱能與動力工程測試技術王子延主編，西安交通大學出版社 ，1998熱工與制冷測試技術徐大中編著，上海交通大學出版社 ，1985非電量測量技術基礎張迎新等編著，北京航空航天大學出版社，2002動力工程現(xiàn)代測試技術黃素逸編著，華中科技大學出版社，2001共三十七頁1. 概 論 共三十七頁1.1 測量(cling)的基本概念測量(cling)的定義 測量是借助專門的儀器設備

2、，把一個未知物理量與作為計量單位的標準量進行定量檢查和比較，從而確定被測量的過程。共三十七頁1.1 測量(cling)的基本概念測量(cling)的意義*測量推動科學的新發(fā)現(xiàn)并使之應用于技術實踐中；*測量是生產自動化的先決和必要條件，測量是調節(jié)的根據(jù)，調節(jié)是測量的目的；*測量是判斷事物質量指標和保證世界有序化的重要手段；*測量技術的狀態(tài)反映了一個國家經濟和科技發(fā)展的水平。共三十七頁1.1 測量(cling)的基本概念測量(cling)的分類共三十七頁1.1 測量(cling)的基本概念測量(cling)系統(tǒng)共三十七頁1.1 測量(cling)的基本概念傳感器：是測量過程中直接感受被測參數(shù)的變化

3、并轉換成某一信號或能量的儀器。信號調節(jié)器：是將傳感器輸出的信號變換成記錄顯示器所需要的信號并輸送到記錄顯示器，故也稱為(chn wi)變送器。記錄顯示器：記錄或顯示測量結果。常有模擬顯示（指針、液柱等）、數(shù)字顯示、圖形顯示（示波器等）、筆式記錄器、磁盤、瞬態(tài)記錄儀等。共三十七頁1.1 測量(cling)的基本概念測量(cling)的精密度、準確度和精確度精密度：測量中所測數(shù)值重復一致的程度。準確度：測量值與真值偏離的程度。精確度：精密度與準確度的綜合指標。共三十七頁1.2 計 量計量(jling)的定義計量的意義 計量是將物理量與其單位定義(dngy)作比較的一種實驗科學。 計量是為了保障測量

4、量值的準確一致，保證測量設備的準確統(tǒng)一，并使之獲得所要求的精確度。共三十七頁1.2 計 量國際(guj)單位制（SI）國際單位制的優(yōu)越性基本單位：米m，千克kg，秒s，安培(npi)A，開爾文K， 摩爾mol，坎德拉cd輔助單位：弧度rad，球面度sr導出單位：牛頓N，帕斯卡Pa，焦耳J，瓦特W，伏特V，歐姆，等等構成科學：具有代表性、一貫性、十進十退。便于統(tǒng)一：覆蓋學科全、區(qū)分概念清、計算或換計方便。國際單位量值表示慣例： 0.11000 + 十進倍率 + 國際單位共三十七頁1.2 計 量基準標準檢定(jindng)體制復現(xiàn)(f xin)七個基本單位定義的具有最高精度的計量設備。其他由七個基

5、本單位導出的物理量值的基準。將從工作基準，各級標準向日常的測量設備傳遞量值的體系稱為檢定體制。共三十七頁1.3 誤差(wch)綜述測量誤差的定義(dngy) 測量的絕對誤差就是測量結果X 與被測量的真值X0 之差。 =X-X0 測量的相對誤差x 就是絕對誤差與真值X0 之比，用百分率表示。當絕對誤差很小是，可近似以測量結果X 代替真值X0 。 x=/X0100%/X100% 測量的引用誤差f 就是測量范圍內產生的最大絕對誤差max與儀表滿量程的最大刻度值M 之比，常用來表示儀表的質量，進行準確度分級。 f=max/M100% 共三十七頁1.3 誤差(wch)綜述誤差(wch)來源共三十七頁1.

6、3 誤差(wch)綜述誤差(wch)分類系統(tǒng)誤差：被測量的數(shù)學期望（無限多次測量結果 的平均值）與真值之差，表示測量結果偏離真值的程度，即準確度。隨機誤差：測量值與數(shù)學期望之差，表示測量結果的分散性程度，即精密度。粗大誤差：明顯歪曲測量結果的誤差，也稱為壞值或異常數(shù)值，數(shù)據(jù)處理時應予剔除。共三十七頁1.3 誤差(wch)綜述測量(cling)不確定度 系統(tǒng)誤差與隨機誤差在一定條件下可以相互轉化。由于不可能進行無限多次測量，所以系統(tǒng)誤差與隨機誤差都只是定性的概念?，F(xiàn)在定量的概念（ISO）采用不確定度。 不確定度是說明測量結果的參數(shù)，用標準偏差或標準偏差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬度表示，以表達被測量值

7、可能的分散程度。 共三十七頁1.3 誤差(wch)綜述測量(cling)不確定度與誤差的區(qū)別 誤差是不以人的認識程度而改變的客觀存在，是理想狀態(tài)下的定性概念，描述誤差大小的精確度也是定性概念。 不確定度是可以根據(jù)試驗、資料、經驗的信息定量評定的量，與人們對被測量和影響量及測量過程的認識有關。不確定度不包括已確定的修正值。不確定度評定時一般不區(qū)分誤差的性質，且應剔除壞值。共三十七頁1.4 測量中的有效(yuxio)數(shù)法則有效數(shù)字(yu xio sh z)規(guī)定有效數(shù)字位數(shù)的確定 所記錄的測量結果只保留最后一位是可疑數(shù)字，而其余數(shù)字均為準確可靠，根據(jù)這一規(guī)則記錄下來的數(shù)字均為有效數(shù)字，即讀數(shù)只估計到

8、分度值的1/10。 由最左面第一個非零數(shù)字開始計算直至最后一位。截取規(guī)則：對末位有效數(shù)后邊的第一位數(shù)字，4舍6入，等于5時，視末位有效數(shù)字奇偶而定，奇進偶舍。共三十七頁1.4 測量中的有效(yuxio)數(shù)法則有效(yuxio)數(shù)計算規(guī)則 1、在做加減法時，其和或差的小數(shù)點后面所保留的位數(shù)與所參加運算的諸數(shù)中小數(shù)點后位數(shù)最少者相同，但對參加加減運算的項比較少時，為避免引入過大的舍入誤差，往往多保留一位參加運算，在求得和或差后再取其有效位數(shù)。另外要注意相近數(shù)相減時有效數(shù)丟失過多的問題。共三十七頁1.4 測量(cling)中的有效數(shù)法則有效數(shù)計算(j sun)規(guī)則2、在做乘除法運算時，各因子所保留的

9、位數(shù)應以讀數(shù)相對誤差最大（即有效數(shù)字位數(shù)最?。┫鄳哪莻€數(shù)字的位數(shù)為標準來截取，所得之積或商的有效數(shù)位數(shù)一般與此數(shù)的位數(shù)相同。若相乘結果位數(shù)有進位時，則其積的有效數(shù)字比相乘因子中有效數(shù)字最少者多一位。3、在對數(shù)計算中，所取對數(shù)尾數(shù)應與其真數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)相同。共三十七頁1.4 測量(cling)中的有效數(shù)法則有效(yuxio)數(shù)計算規(guī)則4、在所有的計算式中，對于、 及 等常數(shù)的有效數(shù)字的位數(shù)認為是沒有限制的，在計算中可根據(jù)需要來取舍。5、計算子樣平均值時，若子樣個數(shù)超過四個，則平均值有效位數(shù)可增加一位。6、表示精確度（誤差）時，一般只取12位有效數(shù)字。7、應用以上準則、要靈活運用。共三十七頁1

10、.5 測控系統(tǒng)(xtng)的組成共三十七頁1.6 測控(c kn)技術的發(fā)展不斷擴大測量范圍，提高可靠性和精度開發(fā)集成化、一體化、微型化、多功能的傳感器和新型傳感器非接觸式測量技術逐步占有重要地位從穩(wěn)態(tài)測量向瞬態(tài)測量發(fā)展(fzhn)，從逐點測量向全場測量發(fā)展(fzhn)，從二維場測量向三維場測量發(fā)展(fzhn)重視實時和在線測試利用計算機，實現(xiàn)測控一體，使測控智能化，提高測控水平。共三十七頁概論結束(jish)，謝謝大家共三十七頁一 貫 性1V=1W/A,1W=1J/s,1J=1Nm, 1N=1kgm/s2返回(fnhu)共三十七頁國際(guj)單位量值表示慣例返回(fnhu)共三十七頁真 值

11、 真值是在一定條件下被測量的客觀實際值，是與被測量定義(dngy)一致的量值，是被測量本身所具有的真實大小。真值只是一個理想的概念。只有少數(shù)情況的真值才能知道。 理論真值：如三角形內角之和為1800，同一量值自身之比為1等。共三十七頁 約定真值：如約定1kg為鉑銥合金的國際千克原器的質量；約定1K是水處于三相點時溫度值的1/273.16；此外，在給定地點由測量標準所復現(xiàn)的量值可取作約定真值，如由各級計量(jling)機構（國際、國家、?。┐_定了若干物理量的不同準確度等級的標準，其中以國際標準或國家標準為各物理量的定值依據(jù)；也可以用某量的多次測量結果來確定約定真值，顯然，約定真值具有不確定度。返

12、回真 值共三十七頁不確定(qudng)度對無限多次測量中單次測量的結果：或者對無限多次測量中用平均值表示(biosh)的測量結果： 或者 以上標準偏差 即為A類標準不確定度，其置信度為68.268% 。 即為擴展不確定度，其置信度為99.73% 。共三十七頁不確定(qudng)度 對足夠多有限次測量(cling)，標準偏差用子樣方差s代替： 對少數(shù)有限次測量，不能用正態(tài)分布的標準偏差作為不確定度，而要用t 分布評定。返回共三十七頁有效數(shù)字(yu xio sh z)位數(shù)的確定正確(zhngqu)4位4位5位錯誤不確定度是0.1不確定度是1共三十七頁有效數(shù)字(yu xio sh z)位數(shù)的確定23

13、.439.462.25.29.3返回(fnhu)共三十七頁有效(yuxio)數(shù)加減法例5：求和316.3，24.18，2.143，8.25，3.3981）316.3+24.2+2.1+8.2+3.4=354.22）316.3+24.18+2.14+8.25+3.40=354.27354.3例6： 1.03 - 1.02 = 0.01可運用公式避免(bmin)做減法，如： 返回共三十七頁有效(yuxio)數(shù)乘除法共三十七頁有效(yuxio)數(shù)乘除法返回(fnhu)共三十七頁有效(yuxio)數(shù)計算運用返回(fnhu)共三十七頁內容摘要動力工程測控技術。*測量技術的狀態(tài)(zhungti)反映了一個國家經濟和科技發(fā)展的水平。傳感器：是測量過程中直接感受被測參數(shù)的變化并轉換成某一信號或能量的儀器。信號調節(jié)器：是將傳感器輸出的信號變換成記錄顯示器所需要