動力工程測試技術(shù)及儀器第1章課件

動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力工程測試技術(shù)及儀器第1章課程簡介《動力工程測試技術(shù)及儀表》是熱能與動力專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們掌握熱工參數(shù)的正確測量方法；掌握常用測量儀表的基本原理、主要性能，使用特點；了解電廠熱力設(shè)備和動力機(jī)械的檢測系統(tǒng)的組成方法。能在實際工作中知道如何正確的選擇和使用測量儀表。動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力1課程簡介《動力工程測試技術(shù)及儀表》是熱能與動力專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們掌握熱工參數(shù)的正確測量方法；掌握常用測量儀表的基本原理、主要性能，使用特點；了解電廠熱力設(shè)備和動力機(jī)械的檢測系統(tǒng)的組成方法。能在實際工作中知道如何正確的選擇和使用測量儀表。課程簡介《動力工程測試技術(shù)及儀表》是熱能與動力專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)“熱工測量原理及儀表”是一門專業(yè)必修課，也是一門與就業(yè)緊密相關(guān)、實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程成績評定方法：1.平時考勤、作業(yè)、實驗等占總成績30%2.期終考試占總成績70%“熱工測量原理及儀表”是一門專業(yè)必修課，也是一門與就業(yè)緊密相參考書目熱能工程測試技術(shù)及儀表講義，韓東太主編熱工測量儀表，第二版，高魁明主編，冶金工業(yè)出版社熱工測量及儀表，第二版，吳永生，方可人編，中國電力出版社熱工參數(shù)測量及儀表，何適生主編，中國電力出版社呂崇德.熱工參數(shù)測量與處理.第二版.北京：清華大學(xué)出版社,2001參考書目熱能工程測試技術(shù)及儀表講義，韓東太主編學(xué)習(xí)要求： 要求掌握測試系統(tǒng)的基本組成；儀器儀表的主要性能參數(shù)；誤差的分類及處理方法；直接測量及間接測量中隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的計算方法。第一章測量方法及誤差分析學(xué)習(xí)要求：第一章測量方法及誤差分析目前熱工測量技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：熱工測量是指在熱工過程中對各種熱工參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位等的測量（熱力發(fā)電廠中，有時也把成分分析、轉(zhuǎn)速、振動等列入其中）。用來測量熱工參數(shù)的儀表稱為熱工測量儀表。（1）計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。（2）新型傳感器的研制。（3）新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用。目前熱工測量技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：熱工測量是指在測量是以確定量值為目的的一組操作。目的：確定被測量的值或獲取測量結(jié)果。測量科學(xué)技術(shù)已逐步形成了一門完整的、獨立的學(xué)科。這門學(xué)科研究的主要是測量原理、測量方法、測量工具和測量數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)被測對象的差異，測量技術(shù)可分為若干分支，例如力學(xué)測量、電學(xué)測量、光學(xué)測量、熱工測量等。我們將在討論有關(guān)測量問題的基本原理的基礎(chǔ)上重點討論熱工參數(shù)的測量技術(shù)。1.1.1測量的定義

1.1測量的概念和測量方法測量是以確定量值為目的的一組操作。1.1.1測量的定義1所謂測量，就是利用測量工具，通過實驗的方法將被測量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量（即測量單位）進(jìn)行比較，以確定出被測量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍數(shù)的過程。所得到的倍數(shù)就是被測量的值。兩個條件：用來進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)該是國際上或國家所公認(rèn)的，且性能穩(wěn)定；進(jìn)行比較所用的方法和儀器必須經(jīng)過驗證。所謂測量，就是利用測量工具，通過實驗的方法將被測量與同性質(zhì)的測量的表達(dá)式x——被測量；b——標(biāo)準(zhǔn)量（測量單位）；L——所得到的被測量的值，即得到的測量結(jié)果。測量的表達(dá)式x——被測量；1.1.2測量方法1.按被測量在測量過程中的狀態(tài)分靜態(tài)測量指在測量過程中被測量可以認(rèn)為是固定不變的。因此，不需要考慮時間因素對測量的影響。

動態(tài)測量指被測量在測量期間隨時間（或其他影響量）發(fā)生變化。在日常測量中，大多接觸的是靜態(tài)測量。對于這種測量，被測量和測量誤差可以當(dāng)作一種隨機(jī)變量來處理彈道軌跡的測量、環(huán)境噪聲的測量等。對這類被測量的測量，需要當(dāng)作一種隨機(jī)過程的問題來處理。1.1.2測量方法1.按被測量在測量過程中的狀態(tài)分靜態(tài)測量2.測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分直接測量如水銀溫度計、壓力表、直尺。

間接測量如電阻溫度計、壓力傳感器。組合測量2.測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分直接測量3.根據(jù)檢測裝置動作原理分：（1）直讀法

玻璃管水銀溫度計（2）零值法（平衡法）

天平、電位差計（3）微差法

不平衡電橋測量電阻3.根據(jù)檢測裝置動作原理分：（1）直讀法玻璃管水銀溫度計（4.根據(jù)儀表是否與被測對象接觸

（1）接觸測量法

（2）非接觸測量法

玻璃管水銀溫度計光學(xué)高溫計測溫4.根據(jù)儀表是否與被測對象接觸（1）接觸測量法（2）非接1.2熱工測量儀表的組成與分類1.2.1組成1.2熱工測量儀表的組成與分類1.2.1組成1．感受部件感受部件的具體要求是：輸出信號必須隨被測參數(shù)變化而變化。輸出信號只能隨被測參數(shù)變化而變化。輸出信號與被測參數(shù)的變化之間呈單值函數(shù)關(guān)系，最好呈線性關(guān)系，并有較高的靈敏度，即有較小的被測量變化時，輸出信號就有較顯著的變化。反應(yīng)快、遲延小。1．感受部件感受部件的具體要求是：輸出信號必須隨被測參數(shù)變化2．傳輸變換部件（中間件）將感受部件輸出的信號，根據(jù)顯示部件的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗髠魉徒o顯示部件。作用：3．顯示部件（二次儀表）接受傳輸變換部件送來的信號并將其轉(zhuǎn)換為測量人員可以辨識的信號。作用：根據(jù)顯示部件的功能不同，儀表又可分為：指示儀表、記錄儀表、積算式儀表（積算器）、信號式儀表和調(diào)節(jié)儀表。2．傳輸變換部件（中間件）將感受部件輸出的信號，根據(jù)顯示部件

1.2.2儀表的分類按被測參數(shù)不同，可分為溫度、壓力、流量、物位、成分分析及機(jī)械量（位移、轉(zhuǎn)速、振動等）測量儀表。按儀表的用途不同，可分為標(biāo)準(zhǔn)用、實驗室用及工程用儀表。按顯示特點和功能不同，可分為指示式、記錄式、積算式、數(shù)字式及屏幕式儀表。按工作原理不同，可分為機(jī)械式、電氣式、電子式、化學(xué)式、氣動式和液動式儀表。按安裝地點不同，可分為就地安裝式及盤用儀表。按使用方式不同，可分為固定式和便攜式儀表。根據(jù)儀表的用途、原理及結(jié)構(gòu)等不同，熱工儀表可分為多種類型：1.2.2儀表的分類按被測參數(shù)不同，可分為溫度、壓力、1.3.1測量誤差及其表示方法1.3測量誤差及其種類測量工作是一種實驗工作，由于儀表本身不完善，測量人員操作不當(dāng)，測量時客觀條件的變化以及受人類自身認(rèn)識水平的局限等種種原因，使得測量結(jié)果與被測量的真實值之間出現(xiàn)不符的現(xiàn)象，即存在測量誤差。測量誤差的定義被測量的真值

測定值（測量結(jié)果）

測量誤差

1.3.1測量誤差及其表示方法1.3測量誤差及其種類測測量誤差的概念——測定值測定值（測量結(jié)果）測定值x是由測量所得到的賦予被測量的值。廣義上我們可以把測得值、測量值、檢測值、實驗值、示值、名義值、標(biāo)稱值、預(yù)置值、給出值等均看作是測量結(jié)果。測量結(jié)果是我們要研究的對象。測量誤差的概念——測定值測定值（測量結(jié)果）測量誤差的概念——真值真值：與給定的特定量一致的值。理論真值一般只存在于純理論之中。如：三角形內(nèi)角之和恒為180o，一個整圓周角為360o真值。測量誤差的概念——約定真值約定真值：是指對于給定用途、具有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的值。亦稱：指定值、約定值、參考值或最佳估計值。例：由國家建立的實物標(biāo)準(zhǔn)（或基準(zhǔn)）所指定的千克副原器質(zhì)量的約定真值為1kg，其復(fù)現(xiàn)的不確定度為0.008mg。測量誤差的概念——真值真值：與給定的特定量一致的值。測量普遍性---誤差是不可避免的，所有的測量數(shù)據(jù)都存在誤差。最高基準(zhǔn)的測量傳遞手段（測量儀器/測量方法）---不絕對準(zhǔn)確誤差的特點：誤差的基本表示方法絕對誤差相對誤差引用誤差普遍性---誤差是不可避免的，所有的測量數(shù)據(jù)都存在誤差。最1.絕對誤差被測量的真值

測定值

絕對誤差：是一個具有確定的大小、符號及單位的量。單位給出了被測量的量綱，其單位與測得值相同。適用于：同一量級的同種量的測量結(jié)果的誤差比較和單次測量結(jié)果的誤差計算。

1.絕對誤差被測量的真值測定值絕對誤差：是一個具有確定的2.相對誤差定義：儀表的絕對誤差與被測量的真實值之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即

相對誤差的特點：①相對誤差只有大小和符號，無量綱，一般用百分?jǐn)?shù)來表示；②相對誤差常用來衡量測量的相對準(zhǔn)確程度。被測量的大小不同---允許的測量絕對誤差不同；相對誤差相同時，被測量的量值小---允許的測量絕對誤差也越小2.相對誤差定義：儀表的絕對誤差與被測量的真實值之比，用百分例：壓力P1=50kPa，誤差d1=2kPa；壓力P2=2MPa，誤差d2=50

kPaG1的相對誤差為G2的相對誤差為G2的測量效果較好。解：例：壓力P1=50kPa，誤差d1=2kPa；壓力P23.折合誤差（引用誤差）我國電工儀表、壓力表的準(zhǔn)確度等級（accuracyclass）是按照引用誤差進(jìn)行分級的。當(dāng)一個儀表的等級s選定后，用此表測量某一被測量時，所產(chǎn)生的最大絕對誤差為：

絕對誤差的最大值與該儀表的標(biāo)稱范圍（或量程）上限成正比。 如何使用這類儀表？定義：是指儀表量程范圍內(nèi)指示值的最大絕對誤差與該儀表的量程范圍之間的百分比，即—儀表量程范圍內(nèi)指示值的最大絕對誤差；

—儀表的量程。

3.折合誤差（引用誤差）我國電工儀表、壓力表的準(zhǔn)確度等級（a引用誤差示例用有一塊測量范圍為－0.1MPa～＋0.1MPa，2.5級的壓力真空表，在進(jìn)行計量校準(zhǔn)時，各示值點上最大允許誤差是多少？解：該壓力真空表在－0.1MPa～＋0.1MPa范圍內(nèi)各示值點上的引用誤差不應(yīng)超過2.5％，則各示值點上允許誤差的最大示值誤差應(yīng)為：引用誤差專用于儀器儀表誤差的描述。δ≤2.5％×[0.1－（－0.1）]＝0.005（MPa）引用誤差示例用有一塊測量范圍為－0.1MPa～＋0.1MPa1.系統(tǒng)誤差定義：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。

特征：在相同條件下，多次測量同一量值時，該誤差的絕對值和符號保持不變，或者在條件改變時，按某一確定規(guī)律變化的誤差。1.3.2測量誤差的分類根據(jù)誤差的性質(zhì)不同，可以把誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏失誤差三種。1.系統(tǒng)誤差1.3.2測量誤差的分類根據(jù)誤差的性質(zhì)不同，可系統(tǒng)誤差舉例在實際估計測量器具示值的系統(tǒng)誤差時，常常用適當(dāng)次數(shù)的重復(fù)測量的算術(shù)平均值減去約定真值來表示，又稱其為測量器具的偏移或偏畸。由于系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，因此可以根據(jù)其產(chǎn)生原因，采取一定的技術(shù)措施，設(shè)法消除或減?。灰部梢栽谙嗤瑮l件下對已知約定真值的標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行多次重復(fù)測量的辦法，或者通過多次變化條件下的重復(fù)測量的辦法，設(shè)法找出其系統(tǒng)誤差的規(guī)律后，對測量結(jié)果進(jìn)行修正。用天平計量物體質(zhì)量時，砝碼的質(zhì)量偏差用千分表讀數(shù)時，表盤安裝偏心引起的示值誤差刻線尺的溫度變化引起的示值誤差系統(tǒng)誤差舉例在實際估計測量器具示值的系統(tǒng)誤差時，常常用適當(dāng)次2.隨機(jī)誤差定義測得值與在重復(fù)性條件下對同一被測量進(jìn)行無限多次測量結(jié)果的平均值之差。又稱為偶然誤差。特點在相同測量條件下，多次測量同一量值時，絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化的誤差。產(chǎn)生原因隨機(jī)誤差是由人們不能掌握，不能控制，不能調(diào)節(jié)，更不能消除的微小因素造成。這些因素中，有的是尚未掌握其影響測量準(zhǔn)確的規(guī)律；有的是在測量過程中對其難以完全控制的微小變化(如溫度波動、噪聲干擾、電磁場微變、電源電壓的隨機(jī)起伏、地面振動等)，而這些微小變化又給測量帶來誤差。2.隨機(jī)誤差定義隨機(jī)誤差的特征隨機(jī)誤差的最主要特征是具有隨機(jī)性，沒有確定的規(guī)律。類似于其它隨機(jī)變量，對無限次測量來說，隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計規(guī)律。隨機(jī)誤差的特征隨機(jī)誤差的最主要特征是具有隨機(jī)性，沒有確定的規(guī)3.疏失誤差定義：指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為疏忽誤差、過失誤差或簡稱粗差。產(chǎn)生原因：某些偶爾突發(fā)性的異常因素或疏忽所致。測量方法不當(dāng)或錯誤，測量操作疏忽和失誤（如未按規(guī)程操作、讀錯讀數(shù)或單位、記錄或計算錯誤等）測量條件的突然變化（如電源電壓突然增高或降低、雷電干擾、機(jī)械沖擊和振動等）。由于該誤差很大，明顯歪曲了測量結(jié)果。故應(yīng)按照一定的準(zhǔn)則進(jìn)行判別，將含有粗大誤差的測量數(shù)據(jù)（稱為壞值或異常值）予以剔除。3.疏失誤差定義：1.4儀表的質(zhì)量指標(biāo)及儀表的校驗

1.4.1儀表的質(zhì)量指標(biāo)

1．儀表的精確度等級及允許誤差精密度：對同一被測量進(jìn)行多次測量所得的測定值重復(fù)一致的程度，或者說測定值分布的密集程度．稱為測量的精密度。精密度反映隨機(jī)誤差的影響，隨機(jī)誤差愈?。芏扔?。正確度：對同一被測量進(jìn)行多次測量，測定值偏離被測量真值的程度稱為測量的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度反映了系統(tǒng)誤差的影響，系統(tǒng)誤差愈小，準(zhǔn)確度愈高。精密度與正確度的綜合指標(biāo)稱為精確度，或稱精度。1.4儀表的質(zhì)量指標(biāo)及儀表的校驗1.4.1儀表的質(zhì)量指準(zhǔn)確度、正確度和精密度三者之間的關(guān)系彈著點全部在靶上，但分散。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差小而機(jī)誤差大，即精密度低，正確度高。彈著點集中，但偏向一方，命中率不高。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差大隨機(jī)誤差小，即精密度高，正確度低。彈著點集中靶心。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差均小，即精密度、正確度都高，從而準(zhǔn)確度亦高。準(zhǔn)確度、正確度和精密度三者之間的關(guān)系彈著點全部在靶上，但分散測量儀表的準(zhǔn)確度由國家按離散化系列加以規(guī)定，并且直接與允許誤差相對應(yīng)。允許誤差去掉百分號后取絕對值，就是該儀表的精確度等級，又稱精度等級。我國目前規(guī)定的準(zhǔn)確度等級有：0.005，0.01，0.02，0.04，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等級別。

如儀表標(biāo)牌為：或表示該儀表的精確度等級為0.5級，其允許誤差為±0.5%。

儀表的允許誤差＝±準(zhǔn)確度等級%測量儀表的準(zhǔn)確度由國家按離散化系列加以規(guī)定，我國目前規(guī)定的準(zhǔn)例1-1：對某機(jī)組進(jìn)行熱效率試驗，需用0-16MPa壓力表來測量10MPa左右的主蒸汽壓力，要求相對測量誤差不超過±0.5%，試選擇儀表的精確度等級。解：儀表的允許絕對誤差＝10×±0.5%＝±0.05MPa儀表的允許折合誤差＝＝±0.313%所以該儀表的精確度等級應(yīng)選為0.2級。例1-1：對某機(jī)組進(jìn)行熱效率試驗，需用0-16MPa壓力表來2.儀表的基本誤差和附加誤差儀表在全量程范圍上各示值點的誤差中，絕對值最大者?；菊`差如，某儀表在全量程上各示值點的誤差分別為0.1、0.15、-0.2、-0.1，則該儀表的基本誤差為-0.2。儀表的基本誤差可表示為標(biāo)準(zhǔn)表的示值測量值2.儀表的基本誤差和附加誤差儀表在全量程范圍上各示值點的誤差按折合誤差的表示形式，儀表的基本誤差可表示為—儀表的量程。若儀表未在規(guī)定的正常工作條件下工作，或由外界條件變動（如環(huán)境溫度的變化、電源電壓波動、外部干擾等）引起的額外誤差，稱為附加誤差。附加誤差校正數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)值－讀數(shù)按折合誤差的表示形式，儀表的基本誤差可表示為—儀表的量程。例1-2：有二支工業(yè)溫度計，其刻度范圍和精度分別為A表0-800℃1.0級，

B表-50-400℃1.5級，試問：哪個溫度計精度等級高、允許誤差?。灰鬁y溫誤差不超過±7℃時，應(yīng)選用哪個溫度計？解：A表1.0級小于B表l.5級，A表精度等級高，A表允許誤差±1.0%，且測量范圍大。B表允許誤差±1.5%，且測量范圍小，從儀表性能指標(biāo)來選，通常選A表優(yōu)于B表。允許誤差絕對值：選用B表較為合理正確選擇儀表的量程范圍、精度等級應(yīng)視具體要求而定，不能一概而論。例1-2：有二支工業(yè)溫度計，其刻度范圍和精度分別為A表0

例1-3某待測水頭約為90米,現(xiàn)有0.5級，和1.0級的兩塊壓力表，問用哪一塊壓力表測量較好？解:用0.5級的壓力表測量90米水頭時的最大誤差相對誤差為：用1.0級的壓力表測量90米水頭時的最大誤差相對誤差為：例1-3某待測水頭約為90米,現(xiàn)有0.5級例2說明并不是表的精度越高，測量精度就越高，應(yīng)選擇被測量在2/3滿量程處的線性儀表！！例2說明并不是表的精度越高，測量精3．變差在規(guī)定的使用條件下，使用同一儀表進(jìn)行正行程和反行程測量時，在相同示值點上，正反行程測量值之差的絕對值稱為此刻度點的變差。定義：在全量程范圍內(nèi)，儀表各刻度點的變差中的最大者稱為儀表的變差（也稱滯后誤差或回差）圖1-2變差用折合誤差的表示形式：3．變差在規(guī)定的使用條件下，使用同一儀表進(jìn)行正行程和反行程測4．重復(fù)性在同一工作條件下，按同一方向?qū)ν槐粶y量進(jìn)行多次重復(fù)測量時，所得的多個測量值的一致程度稱為重復(fù)性。5．靈敏度和不靈敏區(qū)靈敏度是指儀表感受被測參數(shù)變化的靈敏程度。是穩(wěn)態(tài)下，儀表輸出信號的變化增量與對應(yīng)輸入信號的變化增量的比值（即變化率），即靈敏度4．重復(fù)性在同一工作條件下，按同一方向?qū)ν槐粶y量進(jìn)行多次重不能引起儀表輸出變化的輸入信號的范圍，稱為不靈敏區(qū)。對于指示儀表，靈敏度就是指單位輸入信號所引起指針的偏轉(zhuǎn)角度或位移量。靈敏度與分辨率儀表的分辨率指儀表能響應(yīng)的輸入信號的最小變化也稱靈敏度限。它與儀表的靈敏度是不同的。不靈敏區(qū)當(dāng)特性曲線區(qū)間取得很小時，儀表（系統(tǒng)）的變差、靈敏度和不靈敏區(qū)存在下列關(guān)系 儀表變差=靈敏度×不靈敏區(qū) 不能引起儀表輸出變化的輸入信號的范圍，稱為不靈敏區(qū)。對于指示6．非線性誤差（線性度）儀表輸出－輸入特性曲線與某一直線之間最大偏差量（或其相對量）稱為儀表的非線性誤差，也稱線性度?？朔蔷€性誤差的措施是：在指針或模擬儀表上畫成非線性（不均勻）刻度；對數(shù)字式儀表系統(tǒng)中應(yīng)采用線性化器。圖1-3非線性誤差6．非線性誤差（線性度）儀表輸出－輸入特性曲線與某一直線之間7．漂移在環(huán)境及工作條件不變的前提下，保持一定的輸入信號，經(jīng)過一段時間后，輸出的變化稱為漂移。電子元件的老化節(jié)流元件的磨損熱電偶和熱電阻元件的污染變質(zhì)彈性元件的失效形成原因：7．漂移在環(huán)境及工作條件不變的前提下，保持一定的輸入信號，經(jīng)例1-3：某指示壓力表，量程范圍為(0-6)MPa，標(biāo)尺總弧度為270°，1.5級精確度，在正常工作條件下用標(biāo)準(zhǔn)表校驗結(jié)果如表l-1所示。試求：（1）儀表的允許誤差；（2）儀表的基本誤差；（3）儀表的變差；（4）儀表的靈敏度；（5）是否合格。表1-1壓力表校驗記錄標(biāo)準(zhǔn)壓力

p(MPa)01.02.03.04.05.06.0被校壓力

p(MPa)上行程0.000.982.153.204.325.066.10下行程0.051.022.003.054.304.855.90例1-3：某指示壓力表，量程范圍為(0-6)MPa，標(biāo)尺總弧解：儀表允許折合誤差=±1.5%儀表允許絕對誤差=±1.5%×(6.0-0)=±0.09MPa（2）求基本誤差（1）由儀表精確度1.5級可得折合（引用）誤差形式的基本誤差無論折合形式、絕對形式的基本誤差均已超過允許誤差。解：儀表允許折合誤差=±1.5%儀表允許絕對誤差=±1.5%（3）儀表變差應(yīng)在7組上下行程讀數(shù)差中選最大者，即（4）該表靈敏度

（5）該表因超差不合格。（3）儀表變差應(yīng)在7組上下行程讀數(shù)差中選最大者，即（4）該表1.4.2儀表的校驗為了確保測量結(jié)果的真實性和可靠性，對使用了一定時間之后以及檢修過的儀表，都應(yīng)進(jìn)行校驗，以確定儀表是否合格。外觀檢查內(nèi)部機(jī)件性能檢查絕緣性能檢查示值校驗等儀表校驗的步驟—般包括1.4.2儀表的校驗為了確保測量結(jié)果的真實性和可靠性，對1．示值比較法用標(biāo)準(zhǔn)儀表與被校儀表同時測量同一參數(shù)，以確定被校儀表各刻度點的誤差。整數(shù)刻度點，包括零點及滿刻度點不得少于五點（精密儀表不得少于七點），校驗點應(yīng)基本均勻分布于被校儀表的整個量程范圍。校驗點選取各校驗點的誤差不超過該儀表準(zhǔn)確度等級規(guī)定的允許誤差則認(rèn)為合格。允許誤差應(yīng)不大于被校表允許誤差的三分之一；量程應(yīng)等于或略大于被校儀表的量程。標(biāo)準(zhǔn)儀表要求：1．示值比較法用標(biāo)準(zhǔn)儀表與被校儀表同時測量同一參數(shù)，以確定被2．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法

例如，利用一些物質(zhì)（如水、各種純金屬）的狀態(tài)轉(zhuǎn)變點溫度來校驗溫度計，利用空氣中含氧量一定的特性來校驗工程用氧量計等。利用某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來校驗儀表。2．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法例如，利用一些物質(zhì)（如水、各種純金屬）的狀態(tài)1.5測量的誤差分析與處理1.5.1隨機(jī)誤差的處理有界性單峰性對稱性抵償性隨機(jī)誤差總是有界限的，不可能出現(xiàn)無限大的隨機(jī)誤差。在一定測量條件下的有限次測量結(jié)果中，隨機(jī)誤差的絕對值不會超過某一界限。絕對值小的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多于絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)。在一定測量條件下的有限次測量結(jié)果，其絕對值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相等。在有限次測量中，絕對值相同的正負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相同。因此，取這些誤差的算術(shù)平均值時，絕對值相同的正負(fù)誤差產(chǎn)生相互抵消現(xiàn)象。1.5測量的誤差分析與處理1.5.1隨機(jī)誤差的處理置信區(qū)間,置信概率隨機(jī)誤差的分布規(guī)律服從于數(shù)學(xué)的概率統(tǒng)計理論中的正態(tài)分布規(guī)律。所以，我們可以根據(jù)這種分布規(guī)律，從一系列重復(fù)測量值中求出被測量值的最可信值作為測量的最終結(jié)果，并給出該結(jié)果以一定概率存在的范圍.被測量的隨機(jī)誤差出現(xiàn)在該置信區(qū)間的概率稱為置信概率。N——總的測量次數(shù)——誤差在到之間所出現(xiàn)的次數(shù)置信區(qū)間,置信概率隨機(jī)誤差的分布規(guī)律服從于數(shù)學(xué)的隨機(jī)誤差概率密度分布函數(shù)為：隨機(jī)誤差概率密度分布函數(shù)為：動力工程測試技術(shù)及儀器第1章課件測量誤差落在與之間的概率隨機(jī)誤差發(fā)生的范圍稱為置信區(qū)間概率稱為在置信區(qū)間上的置信概率或置信水平；顯著性水平置信區(qū)間和置信概率合起來稱為置信度測量誤差落在與之間的概率隨機(jī)誤差發(fā)生的范圍稱為置信區(qū)間z00.20.40.60.80.900.00000.158520.310840.451490.576290.6318810.682690.769860.838490.890400.928140.9425720.954500.972190.983600.990680.994890.9962730.997300.998620.999320.999680.999850.999904z00.20.40.60.80.900.00000.1585z00.20.40.60.80.900.00000.158520.310840.451490.576290.6318810.682690.769860.838490.890400.928140.9425720.954500.972190.983600.990680.994890.9962730.997300.998620.999320.999680.999850.999904這表明，絕對值小于的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率的是68.27%。對于

即對于即z00.20.40.60.80.900.00000.1585標(biāo)準(zhǔn)差實際上反映了一組測定值的隨機(jī)誤差的大小。概率密度分布曲線越尖銳，測定值的集中程度越好，其測定值的精密度（一致性）越高標(biāo)準(zhǔn)差實際上反映了一組測定值的隨機(jī)誤差的大小。概率密度分布如僅作一次測量，就可估計這一次測定值（）的極限誤差為，也就是說該測定值與真值之間不超過的偏差的概率為99.73%，即該值為。

由于是單次測量，其估計標(biāo)準(zhǔn)差S應(yīng)取自測量儀表固有標(biāo)準(zhǔn)差，其值之三倍（允許絕對誤差）由測量儀表精度和量程預(yù)先計算來確定。如僅作一次測量，就可估計這一次測定值（）的極限誤差為，也就【例1-4】某主蒸汽溫度測量系統(tǒng)，其精確度為0.5級，測量范圍0~600℃，測得讀數(shù)℃，只計隨機(jī)誤差，試求其測定結(jié)果？解：由測量系統(tǒng)精確度等級，該測量系統(tǒng)的允許絕對誤差為℃令測量服從正態(tài)分布℃，則被測溫度真值為【例1-4】某主蒸汽溫度測量系統(tǒng)，其精確度為0.5級，測設(shè)某儀表（或測量系統(tǒng)）對同一被測量進(jìn)行了N次重復(fù)測量，得讀數(shù)為其數(shù)學(xué)期望值應(yīng)取其算術(shù)平均值算術(shù)平均值的極限誤差為設(shè)某儀表（或測量系統(tǒng)）對同一被測量進(jìn)行了N次重復(fù)測量，得讀數(shù)【例1-5】對穩(wěn)態(tài)工況下的恒定差壓進(jìn)行了12次測量，得到如下一組測量值（單位為Pa）：

198519651984199519981975197319831981195619581975求該恒定差壓測量結(jié)果？【例1-5】對穩(wěn)態(tài)工況下的恒定差壓進(jìn)行了12次測量，得到N值越大，則標(biāo)準(zhǔn)差越小，測量精度也越高。故條件許可情況下盡量取多次測量。N值越大，則標(biāo)準(zhǔn)差越小，測量精度也越高。故條件許可情對于一次測定值，其測量結(jié)果為對于有限次數(shù)的多次重復(fù)測量，其測量結(jié)果為—全部測量值的算術(shù)平均值；S——標(biāo)準(zhǔn)誤差的估計值；N——重復(fù)測量的次數(shù)；

t——t分布系數(shù)。當(dāng)重復(fù)測量的次數(shù)較少時當(dāng)測量次數(shù)較少，實驗數(shù)據(jù)將不服從正態(tài)分布而是服從t分布（又稱Student分布），這時測量值的置信區(qū)間（隨機(jī)不確定度）和置信概率可由t分布求得。對于一次測定值，其測量結(jié)果為對于有限次數(shù)的多次重復(fù)測量，其測自由度vt值自由度vt值P=90%P=95%P=99%P=90%P=95%P=99%16.31412.70663.657181.7342.1012.87822.9204.3039.925191.7292.0932.86832.3533.1825.841201.7252.0862.84542.1322.7704.604211.7212.0802.83152.0152.5714.032221.7172.0742.81961.9432.4473.707231.7142.0692.80771.8952.3653.499241.7112.0642.79781.8602.3063.355251.7082.0602.78791.8332.2623.250261.7062.0562.779101.8122.2283.169271.7032.0522.771111.7962.2013.106281.7012.0482.763121.7822.1793.055291.6992.0452.756131.7712.1603.012301.6972.0422.750表1-3t分布表1-3t分布表1-3

t分布

自由度vt值自由度vt值P=90%P=95%P=99%P=9例1-6對某已知電阻進(jìn)行了8次測量，得到的測量結(jié)果分別為15.30，14.94，15.19，14.86，15.11，15.15，14.97，15.35，要求測量結(jié)果的置信概率為99%，求該電阻的真實阻值及不確定度。解：

測量結(jié)果的算術(shù)平均值為標(biāo)準(zhǔn)誤差的估計值為例1-6對某已知電阻進(jìn)行了8次測量，得到的測量結(jié)果分別為自由度置信概率為從表1-3中可以查出故算術(shù)平均值的置信區(qū)間（隨機(jī)不確定度）為(99%)真實阻值應(yīng)取從表1-3中的數(shù)值可以看出當(dāng)N逐漸增大時，t分布趨近于正態(tài)分布。自由度置信概率為從表1-3中可以查出故算術(shù)平均值的置信1.5.2疏失誤差的處理定義：指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為疏忽誤差、過失誤差或簡稱粗差。產(chǎn)生原因：某些偶爾突發(fā)性的異常因素或疏忽所致。測量方法不當(dāng)或錯誤，測量操作疏忽和失誤（如未按規(guī)程操作、讀錯讀數(shù)或單位、記錄或計算錯誤等）測量條件的突然變化（如電源電壓突然增高或降低、雷電干擾、機(jī)械沖擊和振動等）。由于該誤差很大，明顯歪曲了測量結(jié)果。故應(yīng)按照一定的準(zhǔn)則進(jìn)行判別，將含有粗大誤差的測量數(shù)據(jù)（稱為壞值或異常值）予以剔除。1.5.2疏失誤差的處理定義：1、拉伊特準(zhǔn)則（3σ準(zhǔn)則）測量列中的某個測量值的殘差νi的絕對值大于該測量列標(biāo)準(zhǔn)誤差的3倍，可認(rèn)為是粗大誤差，可以剔除。即：剔除粗大誤差后，需要重新計算測量列中的算數(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差，繼續(xù)按照此方法判斷。1、拉伊特準(zhǔn)則（3σ準(zhǔn)則）測量列中的某個測量值的殘差νi的絕拉伊特準(zhǔn)則的特點1、簡單，實用；2、判斷條件界限寬松，容易混入該剔除的粗大誤差；3、當(dāng)n≤10，即使有粗差，也不易判斷。拉伊特準(zhǔn)則的特點1、簡單，實用；2、判斷條件界限寬松，容易混2、格拉布斯準(zhǔn)則NN=0.05=0.01=0.05=0.01=0.05=0.0131.1531.155132.3312.607232.6242.96341.4631.492142.3712.659242.6442.98751.6721.749152.4092.705252.6633.00961.8221.944162.4432.747302.7453.10371.9382.097172.4752.785352.8113.17882.0322.221182.5042.821402.8663.24092.1102.323192.5322.854452.9143.292102.1762.410202.5572.884502.9563.336112.2342.485212.5802.912803.143.31122.2852.550222.6032.9391003.173.59使用該準(zhǔn)則時，顯著性水平不宜選得過高，即置信概率不宜選得過低，否則可能把不是壞值的數(shù)據(jù)當(dāng)作壞值剔除2、格拉布斯準(zhǔn)則NN=0.05=0.01=3．t分布準(zhǔn)則設(shè)得到一組共N個數(shù)據(jù)，將被懷疑的數(shù)據(jù)先剔除，而后按余下的(N-1)個測量值來計算算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差的估計值：？3．t分布準(zhǔn)則設(shè)得到一組共N個數(shù)據(jù)，將被懷疑的數(shù)據(jù)先剔除，而4*．計算機(jī)實時處理當(dāng)大量的測量值由計算機(jī)采樣后，對可能含有疏失誤差的測量值用萊伊特準(zhǔn)則進(jìn)行邊采樣邊舍取的處理。其優(yōu)點是快速剔除壞值，減少判斷過程中占用計算機(jī)的內(nèi)存，而采樣數(shù)N可以不加限定。4*．計算機(jī)實時處理當(dāng)大量的測量值由計算機(jī)采樣后，對可能含有1.5.3系統(tǒng)誤差處理1．示值修正法測量真值＝測量讀數(shù)＋修正值修正值＝標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)－儀表讀數(shù)1.5.3系統(tǒng)誤差處理1．示值修正法測量真值＝測量讀數(shù)＋2．參數(shù)校正法被測信號是干擾信號是額定工況下顯示量傳感器的輸出信號校正后的顯示量比起示值修正法而言，更適合在線運行修正2．參數(shù)校正法被測信號是干擾信號是額定工況下顯示量傳感被測信號是干擾信號是傳感器的輸出信號3．信號補償法測取管內(nèi)液體流量的傳感器（節(jié)流件）輸出信號即是差壓信號補償法包含了參數(shù)校正法二者區(qū)別在于前者將顯示量進(jìn)行修正，后者在顯示量中將干擾信號進(jìn)行了補償被測信號是干擾信號是傳感器的輸出信號3．信號補償法測通過直接測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的量，通過函數(shù)關(guān)系求得被測量值的測量方法。1.6誤差的傳遞與合成間接測量1.6.1誤差的傳遞通過直接測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的量，通過函數(shù)關(guān)系求得被測量值1．系統(tǒng)誤差的傳遞2．隨機(jī)誤差的傳遞1．系統(tǒng)誤差的傳遞2．隨機(jī)誤差的傳遞1.6.2誤差的合成1．隨機(jī)誤差的合成2．系統(tǒng)誤差的合成對于確定性誤差某些環(huán)節(jié)的系統(tǒng)誤差符號不確定時對于多元函數(shù)（間接測量中）1.6.2誤差的合成1．隨機(jī)誤差的合成2．系統(tǒng)誤差的合成3．隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的合成總誤差單項未定系統(tǒng)誤差合成后的總極限誤差隨機(jī)誤差合成后的總極限誤差總未定系統(tǒng)誤差，總隨機(jī)誤差和總誤差的置信系數(shù)3．隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的合成總誤差單項未定系統(tǒng)誤差合成后的復(fù)習(xí)思考題1．測量儀表主要由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2．測量誤差有幾種表示方法？各代表什么意義？3．測量誤差的種類有哪些？它們是如何產(chǎn)生的？如何對這些誤差進(jìn)行處理？4．何謂儀表的允許誤差、準(zhǔn)確度等級、基本誤差和變差？5．評價儀表質(zhì)量優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)有哪些？怎樣才算是合格的儀表？6．用熱電偶溫度計對某火電廠的過熱蒸汽溫度進(jìn)行測量，得到如下測量數(shù)據(jù)：543.7℃，545.1℃，543.9℃，544.6℃，545.5℃，545.3℃，設(shè)過熱蒸汽溫度穩(wěn)定，測量誤差服從正態(tài)分布，試求置信概率為95%時的實際溫度。7．用萊伊特準(zhǔn)則判別上題的測量數(shù)據(jù)中有無壞值。

謝謝大家！ 謝謝大家！83動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力工程測試技術(shù)及儀器第1章課程簡介《動力工程測試技術(shù)及儀表》是熱能與動力專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們掌握熱工參數(shù)的正確測量方法；掌握常用測量儀表的基本原理、主要性能，使用特點；了解電廠熱力設(shè)備和動力機(jī)械的檢測系統(tǒng)的組成方法。能在實際工作中知道如何正確的選擇和使用測量儀表。動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力工程測試技術(shù)及儀器第1章動力84課程簡介《動力工程測試技術(shù)及儀表》是熱能與動力專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們掌握熱工參數(shù)的正確測量方法；掌握常用測量儀表的基本原理、主要性能，使用特點；了解電廠熱力設(shè)備和動力機(jī)械的檢測系統(tǒng)的組成方法。能在實際工作中知道如何正確的選擇和使用測量儀表。課程簡介《動力工程測試技術(shù)及儀表》是熱能與動力專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)“熱工測量原理及儀表”是一門專業(yè)必修課，也是一門與就業(yè)緊密相關(guān)、實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程成績評定方法：1.平時考勤、作業(yè)、實驗等占總成績30%2.期終考試占總成績70%“熱工測量原理及儀表”是一門專業(yè)必修課，也是一門與就業(yè)緊密相參考書目熱能工程測試技術(shù)及儀表講義，韓東太主編熱工測量儀表，第二版，高魁明主編，冶金工業(yè)出版社熱工測量及儀表，第二版，吳永生，方可人編，中國電力出版社熱工參數(shù)測量及儀表，何適生主編，中國電力出版社呂崇德.熱工參數(shù)測量與處理.第二版.北京：清華大學(xué)出版社,2001參考書目熱能工程測試技術(shù)及儀表講義，韓東太主編學(xué)習(xí)要求： 要求掌握測試系統(tǒng)的基本組成；儀器儀表的主要性能參數(shù)；誤差的分類及處理方法；直接測量及間接測量中隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的計算方法。第一章測量方法及誤差分析學(xué)習(xí)要求：第一章測量方法及誤差分析目前熱工測量技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：熱工測量是指在熱工過程中對各種熱工參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位等的測量（熱力發(fā)電廠中，有時也把成分分析、轉(zhuǎn)速、振動等列入其中）。用來測量熱工參數(shù)的儀表稱為熱工測量儀表。（1）計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。（2）新型傳感器的研制。（3）新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用。目前熱工測量技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面：熱工測量是指在測量是以確定量值為目的的一組操作。目的：確定被測量的值或獲取測量結(jié)果。測量科學(xué)技術(shù)已逐步形成了一門完整的、獨立的學(xué)科。這門學(xué)科研究的主要是測量原理、測量方法、測量工具和測量數(shù)據(jù)的處理。根據(jù)被測對象的差異，測量技術(shù)可分為若干分支，例如力學(xué)測量、電學(xué)測量、光學(xué)測量、熱工測量等。我們將在討論有關(guān)測量問題的基本原理的基礎(chǔ)上重點討論熱工參數(shù)的測量技術(shù)。1.1.1測量的定義

1.1測量的概念和測量方法測量是以確定量值為目的的一組操作。1.1.1測量的定義1所謂測量，就是利用測量工具，通過實驗的方法將被測量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量（即測量單位）進(jìn)行比較，以確定出被測量是標(biāo)準(zhǔn)量多少倍數(shù)的過程。所得到的倍數(shù)就是被測量的值。兩個條件：用來進(jìn)行比較的標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)該是國際上或國家所公認(rèn)的，且性能穩(wěn)定；進(jìn)行比較所用的方法和儀器必須經(jīng)過驗證。所謂測量，就是利用測量工具，通過實驗的方法將被測量與同性質(zhì)的測量的表達(dá)式x——被測量；b——標(biāo)準(zhǔn)量（測量單位）；L——所得到的被測量的值，即得到的測量結(jié)果。測量的表達(dá)式x——被測量；1.1.2測量方法1.按被測量在測量過程中的狀態(tài)分靜態(tài)測量指在測量過程中被測量可以認(rèn)為是固定不變的。因此，不需要考慮時間因素對測量的影響。

動態(tài)測量指被測量在測量期間隨時間（或其他影響量）發(fā)生變化。在日常測量中，大多接觸的是靜態(tài)測量。對于這種測量，被測量和測量誤差可以當(dāng)作一種隨機(jī)變量來處理彈道軌跡的測量、環(huán)境噪聲的測量等。對這類被測量的測量，需要當(dāng)作一種隨機(jī)過程的問題來處理。1.1.2測量方法1.按被測量在測量過程中的狀態(tài)分靜態(tài)測量2.測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分直接測量如水銀溫度計、壓力表、直尺。

間接測量如電阻溫度計、壓力傳感器。組合測量2.測量結(jié)果產(chǎn)生的方式分直接測量3.根據(jù)檢測裝置動作原理分：（1）直讀法

玻璃管水銀溫度計（2）零值法（平衡法）

天平、電位差計（3）微差法

不平衡電橋測量電阻3.根據(jù)檢測裝置動作原理分：（1）直讀法玻璃管水銀溫度計（4.根據(jù)儀表是否與被測對象接觸

（1）接觸測量法

（2）非接觸測量法

玻璃管水銀溫度計光學(xué)高溫計測溫4.根據(jù)儀表是否與被測對象接觸（1）接觸測量法（2）非接1.2熱工測量儀表的組成與分類1.2.1組成1.2熱工測量儀表的組成與分類1.2.1組成1．感受部件感受部件的具體要求是：輸出信號必須隨被測參數(shù)變化而變化。輸出信號只能隨被測參數(shù)變化而變化。輸出信號與被測參數(shù)的變化之間呈單值函數(shù)關(guān)系，最好呈線性關(guān)系，并有較高的靈敏度，即有較小的被測量變化時，輸出信號就有較顯著的變化。反應(yīng)快、遲延小。1．感受部件感受部件的具體要求是：輸出信號必須隨被測參數(shù)變化2．傳輸變換部件（中間件）將感受部件輸出的信號，根據(jù)顯示部件的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗髠魉徒o顯示部件。作用：3．顯示部件（二次儀表）接受傳輸變換部件送來的信號并將其轉(zhuǎn)換為測量人員可以辨識的信號。作用：根據(jù)顯示部件的功能不同，儀表又可分為：指示儀表、記錄儀表、積算式儀表（積算器）、信號式儀表和調(diào)節(jié)儀表。2．傳輸變換部件（中間件）將感受部件輸出的信號，根據(jù)顯示部件

1.2.2儀表的分類按被測參數(shù)不同，可分為溫度、壓力、流量、物位、成分分析及機(jī)械量（位移、轉(zhuǎn)速、振動等）測量儀表。按儀表的用途不同，可分為標(biāo)準(zhǔn)用、實驗室用及工程用儀表。按顯示特點和功能不同，可分為指示式、記錄式、積算式、數(shù)字式及屏幕式儀表。按工作原理不同，可分為機(jī)械式、電氣式、電子式、化學(xué)式、氣動式和液動式儀表。按安裝地點不同，可分為就地安裝式及盤用儀表。按使用方式不同，可分為固定式和便攜式儀表。根據(jù)儀表的用途、原理及結(jié)構(gòu)等不同，熱工儀表可分為多種類型：1.2.2儀表的分類按被測參數(shù)不同，可分為溫度、壓力、1.3.1測量誤差及其表示方法1.3測量誤差及其種類測量工作是一種實驗工作，由于儀表本身不完善，測量人員操作不當(dāng)，測量時客觀條件的變化以及受人類自身認(rèn)識水平的局限等種種原因，使得測量結(jié)果與被測量的真實值之間出現(xiàn)不符的現(xiàn)象，即存在測量誤差。測量誤差的定義被測量的真值

測定值（測量結(jié)果）

測量誤差

1.3.1測量誤差及其表示方法1.3測量誤差及其種類測測量誤差的概念——測定值測定值（測量結(jié)果）測定值x是由測量所得到的賦予被測量的值。廣義上我們可以把測得值、測量值、檢測值、實驗值、示值、名義值、標(biāo)稱值、預(yù)置值、給出值等均看作是測量結(jié)果。測量結(jié)果是我們要研究的對象。測量誤差的概念——測定值測定值（測量結(jié)果）測量誤差的概念——真值真值：與給定的特定量一致的值。理論真值一般只存在于純理論之中。如：三角形內(nèi)角之和恒為180o，一個整圓周角為360o真值。測量誤差的概念——約定真值約定真值：是指對于給定用途、具有適當(dāng)不確定度的、賦予特定量的值。亦稱：指定值、約定值、參考值或最佳估計值。例：由國家建立的實物標(biāo)準(zhǔn)（或基準(zhǔn)）所指定的千克副原器質(zhì)量的約定真值為1kg，其復(fù)現(xiàn)的不確定度為0.008mg。測量誤差的概念——真值真值：與給定的特定量一致的值。測量普遍性---誤差是不可避免的，所有的測量數(shù)據(jù)都存在誤差。最高基準(zhǔn)的測量傳遞手段（測量儀器/測量方法）---不絕對準(zhǔn)確誤差的特點：誤差的基本表示方法絕對誤差相對誤差引用誤差普遍性---誤差是不可避免的，所有的測量數(shù)據(jù)都存在誤差。最1.絕對誤差被測量的真值

測定值

絕對誤差：是一個具有確定的大小、符號及單位的量。單位給出了被測量的量綱，其單位與測得值相同。適用于：同一量級的同種量的測量結(jié)果的誤差比較和單次測量結(jié)果的誤差計算。

1.絕對誤差被測量的真值測定值絕對誤差：是一個具有確定的2.相對誤差定義：儀表的絕對誤差與被測量的真實值之比，用百分?jǐn)?shù)表示，即

相對誤差的特點：①相對誤差只有大小和符號，無量綱，一般用百分?jǐn)?shù)來表示；②相對誤差常用來衡量測量的相對準(zhǔn)確程度。被測量的大小不同---允許的測量絕對誤差不同；相對誤差相同時，被測量的量值小---允許的測量絕對誤差也越小2.相對誤差定義：儀表的絕對誤差與被測量的真實值之比，用百分例：壓力P1=50kPa，誤差d1=2kPa；壓力P2=2MPa，誤差d2=50

kPaG1的相對誤差為G2的相對誤差為G2的測量效果較好。解：例：壓力P1=50kPa，誤差d1=2kPa；壓力P23.折合誤差（引用誤差）我國電工儀表、壓力表的準(zhǔn)確度等級（accuracyclass）是按照引用誤差進(jìn)行分級的。當(dāng)一個儀表的等級s選定后，用此表測量某一被測量時，所產(chǎn)生的最大絕對誤差為：

絕對誤差的最大值與該儀表的標(biāo)稱范圍（或量程）上限成正比。 如何使用這類儀表？定義：是指儀表量程范圍內(nèi)指示值的最大絕對誤差與該儀表的量程范圍之間的百分比，即—儀表量程范圍內(nèi)指示值的最大絕對誤差；

—儀表的量程。

3.折合誤差（引用誤差）我國電工儀表、壓力表的準(zhǔn)確度等級（a引用誤差示例用有一塊測量范圍為－0.1MPa～＋0.1MPa，2.5級的壓力真空表，在進(jìn)行計量校準(zhǔn)時，各示值點上最大允許誤差是多少？解：該壓力真空表在－0.1MPa～＋0.1MPa范圍內(nèi)各示值點上的引用誤差不應(yīng)超過2.5％，則各示值點上允許誤差的最大示值誤差應(yīng)為：引用誤差專用于儀器儀表誤差的描述。δ≤2.5％×[0.1－（－0.1）]＝0.005（MPa）引用誤差示例用有一塊測量范圍為－0.1MPa～＋0.1MPa1.系統(tǒng)誤差定義：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。

特征：在相同條件下，多次測量同一量值時，該誤差的絕對值和符號保持不變，或者在條件改變時，按某一確定規(guī)律變化的誤差。1.3.2測量誤差的分類根據(jù)誤差的性質(zhì)不同，可以把誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏失誤差三種。1.系統(tǒng)誤差1.3.2測量誤差的分類根據(jù)誤差的性質(zhì)不同，可系統(tǒng)誤差舉例在實際估計測量器具示值的系統(tǒng)誤差時，常常用適當(dāng)次數(shù)的重復(fù)測量的算術(shù)平均值減去約定真值來表示，又稱其為測量器具的偏移或偏畸。由于系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，因此可以根據(jù)其產(chǎn)生原因，采取一定的技術(shù)措施，設(shè)法消除或減小；也可以在相同條件下對已知約定真值的標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行多次重復(fù)測量的辦法，或者通過多次變化條件下的重復(fù)測量的辦法，設(shè)法找出其系統(tǒng)誤差的規(guī)律后，對測量結(jié)果進(jìn)行修正。用天平計量物體質(zhì)量時，砝碼的質(zhì)量偏差用千分表讀數(shù)時，表盤安裝偏心引起的示值誤差刻線尺的溫度變化引起的示值誤差系統(tǒng)誤差舉例在實際估計測量器具示值的系統(tǒng)誤差時，常常用適當(dāng)次2.隨機(jī)誤差定義測得值與在重復(fù)性條件下對同一被測量進(jìn)行無限多次測量結(jié)果的平均值之差。又稱為偶然誤差。特點在相同測量條件下，多次測量同一量值時，絕對值和符號以不可預(yù)定方式變化的誤差。產(chǎn)生原因隨機(jī)誤差是由人們不能掌握，不能控制，不能調(diào)節(jié)，更不能消除的微小因素造成。這些因素中，有的是尚未掌握其影響測量準(zhǔn)確的規(guī)律；有的是在測量過程中對其難以完全控制的微小變化(如溫度波動、噪聲干擾、電磁場微變、電源電壓的隨機(jī)起伏、地面振動等)，而這些微小變化又給測量帶來誤差。2.隨機(jī)誤差定義隨機(jī)誤差的特征隨機(jī)誤差的最主要特征是具有隨機(jī)性，沒有確定的規(guī)律。類似于其它隨機(jī)變量，對無限次測量來說，隨機(jī)誤差服從統(tǒng)計規(guī)律。隨機(jī)誤差的特征隨機(jī)誤差的最主要特征是具有隨機(jī)性，沒有確定的規(guī)3.疏失誤差定義：指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。又稱為疏忽誤差、過失誤差或簡稱粗差。產(chǎn)生原因：某些偶爾突發(fā)性的異常因素或疏忽所致。測量方法不當(dāng)或錯誤，測量操作疏忽和失誤（如未按規(guī)程操作、讀錯讀數(shù)或單位、記錄或計算錯誤等）測量條件的突然變化（如電源電壓突然增高或降低、雷電干擾、機(jī)械沖擊和振動等）。由于該誤差很大，明顯歪曲了測量結(jié)果。故應(yīng)按照一定的準(zhǔn)則進(jìn)行判別，將含有粗大誤差的測量數(shù)據(jù)（稱為壞值或異常值）予以剔除。3.疏失誤差定義：1.4儀表的質(zhì)量指標(biāo)及儀表的校驗

1.4.1儀表的質(zhì)量指標(biāo)

1．儀表的精確度等級及允許誤差精密度：對同一被測量進(jìn)行多次測量所得的測定值重復(fù)一致的程度，或者說測定值分布的密集程度．稱為測量的精密度。精密度反映隨機(jī)誤差的影響，隨機(jī)誤差愈?。芏扔?。正確度：對同一被測量進(jìn)行多次測量，測定值偏離被測量真值的程度稱為測量的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度反映了系統(tǒng)誤差的影響，系統(tǒng)誤差愈小，準(zhǔn)確度愈高。精密度與正確度的綜合指標(biāo)稱為精確度，或稱精度。1.4儀表的質(zhì)量指標(biāo)及儀表的校驗1.4.1儀表的質(zhì)量指準(zhǔn)確度、正確度和精密度三者之間的關(guān)系彈著點全部在靶上，但分散。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差小而機(jī)誤差大，即精密度低，正確度高。彈著點集中，但偏向一方，命中率不高。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差大隨機(jī)誤差小，即精密度高，正確度低。彈著點集中靶心。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差均小，即精密度、正確度都高，從而準(zhǔn)確度亦高。準(zhǔn)確度、正確度和精密度三者之間的關(guān)系彈著點全部在靶上，但分散測量儀表的準(zhǔn)確度由國家按離散化系列加以規(guī)定，并且直接與允許誤差相對應(yīng)。允許誤差去掉百分號后取絕對值，就是該儀表的精確度等級，又稱精度等級。我國目前規(guī)定的準(zhǔn)確度等級有：0.005，0.01，0.02，0.04，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0等級別。

如儀表標(biāo)牌為：或表示該儀表的精確度等級為0.5級，其允許誤差為±0.5%。

儀表的允許誤差＝±準(zhǔn)確度等級%測量儀表的準(zhǔn)確度由國家按離散化系列加以規(guī)定，我國目前規(guī)定的準(zhǔn)例1-1：對某機(jī)組進(jìn)行熱效率試驗，需用0-16MPa壓力表來測量10MPa左右的主蒸汽壓力，要求相對測量誤差不超過±0.5%，試選擇儀表的精確度等級。解：儀表的允許絕對誤差＝10×±0.5%＝±0.05MPa儀表的允許折合誤差＝＝±0.313%所以該儀表的精確度等級應(yīng)選為0.2級。例1-1：對某機(jī)組進(jìn)行熱效率試驗，需用0-16MPa壓力表來2.儀表的基本誤差和附加誤差儀表在全量程范圍上各示值點的誤差中，絕對值最大者。基本誤差如，某儀表在全量程上各示值點的誤差分別為0.1、0.15、-0.2、-0.1，則該儀表的基本誤差為-0.2。儀表的基本誤差可表示為標(biāo)準(zhǔn)表的示值測量值2.儀表的基本誤差和附加誤差儀表在全量程范圍上各示值點的誤差按折合誤差的表示形式，儀表的基本誤差可表示為—儀表的量程。若儀表未在規(guī)定的正常工作條件下工作，或由外界條件變動（如環(huán)境溫度的變化、電源電壓波動、外部干擾等）引起的額外誤差，稱為附加誤差。附加誤差校正數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)值－讀數(shù)按折合誤差的表示形式，儀表的基本誤差可表示為—儀表的量程。例1-2：有二支工業(yè)溫度計，其刻度范圍和精度分別為A表0-800℃1.0級，

B表-50-400℃1.5級，試問：哪個溫度計精度等級高、允許誤差小；要求測溫誤差不超過±7℃時，應(yīng)選用哪個溫度計？解：A表1.0級小于B表l.5級，A表精度等級高，A表允許誤差±1.0%，且測量范圍大。B表允許誤差±1.5%，且測量范圍小，從儀表性能指標(biāo)來選，通常選A表優(yōu)于B表。允許誤差絕對值：選用B表較為合理正確選擇儀表的量程范圍、精度等級應(yīng)視具體要求而定，不能一概而論。例1-2：有二支工業(yè)溫度計，其刻度范圍和精度分別為A表0

例1-3某待測水頭約為90米,現(xiàn)有0.5級，和1.0級的兩塊壓力表，問用哪一塊壓力表測量較好？解:用0.5級的壓力表測量90米水頭時的最大誤差相對誤差為：用1.0級的壓力表測量90米水頭時的最大誤差相對誤差為：例1-3某待測水頭約為90米,現(xiàn)有0.5級例2說明并不是表的精度越高，測量精度就越高，應(yīng)選擇被測量在2/3滿量程處的線性儀表??！例2說明并不是表的精度越高，測量精3．變差在規(guī)定的使用條件下，使用同一儀表進(jìn)行正行程和反行程測量時，在相同示值點上，正反行程測量值之差的絕對值稱為此刻度點的變差。定義：在全量程范圍內(nèi)，儀表各刻度點的變差中的最大者稱為儀表的變差（也稱滯后誤差或回差）圖1-2變差用折合誤差的表示形式：3．變差在規(guī)定的使用條件下，使用同一儀表進(jìn)行正行程和反行程測4．重復(fù)性在同一工作條件下，按同一方向?qū)ν槐粶y量進(jìn)行多次重復(fù)測量時，所得的多個測量值的一致程度稱為重復(fù)性。5．靈敏度和不靈敏區(qū)靈敏度是指儀表感受被測參數(shù)變化的靈敏程度。是穩(wěn)態(tài)下，儀表輸出信號的變化增量與對應(yīng)輸入信號的變化增量的比值（即變化率），即靈敏度4．重復(fù)性在同一工作條件下，按同一方向?qū)ν槐粶y量進(jìn)行多次重不能引起儀表輸出變化的輸入信號的范圍，稱為不靈敏區(qū)。對于指示儀表，靈敏度就是指單位輸入信號所引起指針的偏轉(zhuǎn)角度或位移量。靈敏度與分辨率儀表的分辨率指儀表能響應(yīng)的輸入信號的最小變化也稱靈敏度限。它與儀表的靈敏度是不同的。不靈敏區(qū)當(dāng)特性曲線區(qū)間取得很小時，儀表（系統(tǒng)）的變差、靈敏度和不靈敏區(qū)存在下列關(guān)系 儀表變差=靈敏度×不靈敏區(qū) 不能引起儀表輸出變化的輸入信號的范圍，稱為不靈敏區(qū)。對于指示6．非線性誤差（線性度）儀表輸出－輸入特性曲線與某一直線之間最大偏差量（或其相對量）稱為儀表的非線性誤差，也稱線性度?？朔蔷€性誤差的措施是：在指針或模擬儀表上畫成非線性（不均勻）刻度；對數(shù)字式儀表系統(tǒng)中應(yīng)采用線性化器。圖1-3非線性誤差6．非線性誤差（線性度）儀表輸出－輸入特性曲線與某一直線之間7．漂移在環(huán)境及工作條件不變的前提下，保持一定的輸入信號，經(jīng)過一段時間后，輸出的變化稱為漂移。電子元件的老化節(jié)流元件的磨損熱電偶和熱電阻元件的污染變質(zhì)彈性元件的失效形成原因：7．漂移在環(huán)境及工作條件不變的前提下，保持一定的輸入信號，經(jīng)例1-3：某指示壓力表，量程范圍為(0-6)MPa，標(biāo)尺總弧度為270°，1.5級精確度，在正常工作條件下用標(biāo)準(zhǔn)表校驗結(jié)果如表l-1所示。試求：（1）儀表的允許誤差；（2）儀表的基本誤差；（3）儀表的變差；（4）儀表的靈敏度；（5）是否合格。表1-1壓力表校驗記錄標(biāo)準(zhǔn)壓力

p(MPa)01.02.03.04.05.06.0被校壓力

p(MPa)上行程0.000.982.153.204.325.066.10下行程0.051.022.003.054.304.855.90例1-3：某指示壓力表，量程范圍為(0-6)MPa，標(biāo)尺總弧解：儀表允許折合誤差=±1.5%儀表允許絕對誤差=±1.5%×(6.0-0)=±0.09MPa（2）求基本誤差（1）由儀表精確度1.5級可得折合（引用）誤差形式的基本誤差無論折合形式、絕對形式的基本誤差均已超過允許誤差。解：儀表允許折合誤差=±1.5%儀表允許絕對誤差=±1.5%（3）儀表變差應(yīng)在7組上下行程讀數(shù)差中選最大者，即（4）該表靈敏度

（5）該表因超差不合格。（3）儀表變差應(yīng)在7組上下行程讀數(shù)差中選最大者，即（4）該表1.4.2儀表的校驗為了確保測量結(jié)果的真實性和可靠性，對使用了一定時間之后以及檢修過的儀表，都應(yīng)進(jìn)行校驗，以確定儀表是否合格。外觀檢查內(nèi)部機(jī)件性能檢查絕緣性能檢查示值校驗等儀表校驗的步驟—般包括1.4.2儀表的校驗為了確保測量結(jié)果的真實性和可靠性，對1．示值比較法用標(biāo)準(zhǔn)儀表與被校儀表同時測量同一參數(shù)，以確定被校儀表各刻度點的誤差。整數(shù)刻度點，包括零點及滿刻度點不得少于五點（精密儀表不得少于七點），校驗點應(yīng)基本均勻分布于被校儀表的整個量程范圍。校驗點選取各校驗點的誤差不超過該儀表準(zhǔn)確度等級規(guī)定的允許誤差則認(rèn)為合格。允許誤差應(yīng)不大于被校表允許誤差的三分之一；量程應(yīng)等于或略大于被校儀表的量程。標(biāo)準(zhǔn)儀表要求：1．示值比較法用標(biāo)準(zhǔn)儀表與被校儀表同時測量同一參數(shù)，以確定被2．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法

例如，利用一些物質(zhì)（如水、各種純金屬）的狀態(tài)轉(zhuǎn)變點溫度來校驗溫度計，利用空氣中含氧量一定的特性來校驗工程用氧量計等。利用某些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來校驗儀表。2．標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)法例如，利用一些物質(zhì)（如水、各種純金屬）的狀態(tài)1.5測量的誤差分析與處理1.5.1隨機(jī)誤差的處理有界性單峰性對稱性抵償性隨機(jī)誤差總是有界限的，不可能出現(xiàn)無限大的隨機(jī)誤差。在一定測量條件下的有限次測量結(jié)果中，隨機(jī)誤差的絕對值不會超過某一界限。絕對值小的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多于絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)。在一定測量條件下的有限次測量結(jié)果，其絕對值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相等。在有限次測量中，絕對值相同的正負(fù)誤差出現(xiàn)的次數(shù)大致相同。因此，取這些誤差的算術(shù)平均值時，絕對值相同的正負(fù)誤差產(chǎn)生相互抵消現(xiàn)象。1.5測量的誤差分析與處理1.5.1隨機(jī)誤差的處理置信區(qū)間,置信概率隨機(jī)誤差的分布規(guī)律服從于數(shù)學(xué)的概率統(tǒng)計理論中的正態(tài)分布規(guī)律。所以，我們可以根據(jù)這種分布規(guī)律，從一系列重復(fù)測量值中求出被測量值的最可信值作為測量的最終結(jié)果，并給出該結(jié)果以一定概率存在的范圍.被測量的隨機(jī)誤差出現(xiàn)在該置信區(qū)間的概率稱為置信概率。N——總的測量次數(shù)——誤差在到之間所出現(xiàn)的次數(shù)置信區(qū)間,置信概率隨機(jī)誤差的分布規(guī)律服從于數(shù)學(xué)的隨機(jī)誤差概率密度分布函數(shù)為：隨機(jī)誤差概率密度分布函數(shù)為：動力工程測試技術(shù)及儀器第1章課件測量誤差落在與之間的概率隨機(jī)誤差發(fā)生的范圍稱為置信區(qū)間概率稱為在置信區(qū)間上的置信概率或置信水平；顯著性水平置信區(qū)間和置信概率合起來稱為置信度測量誤差落在與之間的概率隨機(jī)誤差發(fā)生的范圍稱為置信區(qū)間z00.20.40.60.80.900.00000.158520.310840.451490.576290.6318810.682690.769860.838490.890400.928140.9425720.954500.972190.983600.990680.994890.9962730.997300.998620.999320.999680.999850.999904z00.20.40.60.80.900.00000.1585z00.20.40.60.80.900.00000.158520.310840.451490.576290.6318810.682690.769860.838490.890400.928140.9425720.954500.972190.983600.990680.994890.9962730.997300.998620.999320.999680.999850.999904這表明，絕對值小于的隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率的是68.27%。對于

即對于即z00.20.40.60.80.900.00000.1585標(biāo)準(zhǔn)差實際上反映了一組測定值的隨機(jī)誤差的大小。概率密度分布曲線越尖銳，測定值的集中程度越好，其測定值的精密度（一致性）越高標(biāo)準(zhǔn)差實際上反映了一組測定值的隨機(jī)誤差的大小。概率密度分布如僅作一次測量，就可估計這一次測定值（）的極限誤差為，也就是說該測定值與真值之間不超過的偏差的概率為99.73%，即該值為。

由于是單次測量，其估計標(biāo)準(zhǔn)差S應(yīng)取自測量儀表固有標(biāo)準(zhǔn)差，其值之三倍（允許絕對誤差）由測量儀表精度和量程預(yù)先計算來確定。如僅作一次測量，就可估計這一次測定值（）的極限誤差為，也就【例1-4】某主蒸汽溫度測量系統(tǒng)，其精確度為0.5級，測量范圍0~600℃，測得讀數(shù)℃，只計隨機(jī)誤差，試求其測定結(jié)果？解：由測量系統(tǒng)精確度等級，該測量系統(tǒng)的允許絕對誤差為℃令測量服從正態(tài)分布℃，則被測溫度真值為【例1-4】某主蒸汽溫度測量系統(tǒng)，其精確度為0.5級，測設(shè)某儀表（或測量系統(tǒng)）對同一被測量進(jìn)行了N次重復(fù)測量，得讀數(shù)為其數(shù)學(xué)期望值應(yīng)取其算術(shù)平均值算術(shù)平均值的極限誤差為設(shè)某儀表（或測量系統(tǒng)）對同一被測量進(jìn)行了N次重復(fù)測量，得讀數(shù)【例1-5】對穩(wěn)態(tài)工況下的恒定差壓進(jìn)行了12次測量，得到如下一組測量值（單位為Pa）：

198519651984199519981975197319831981195619581975求該恒定差壓測量結(jié)果？【例1-5】對穩(wěn)態(tài)工況下的恒定差壓進(jìn)行了12次測量，得到N值越大，則標(biāo)準(zhǔn)差越小，測量精度也越高。故條件許可情況下盡量取多次測量。N值越大，則標(biāo)準(zhǔn)差越小，測量精度也越高。故條件許可情對于一次測定值，其測量結(jié)果為對于有限次數(shù)的多次重復(fù)測量，其測量結(jié)果為—全部測量值的算術(shù)平均值；S——標(biāo)準(zhǔn)誤差的估計值；N——重復(fù)測量的次數(shù)；

t——t分布系數(shù)。當(dāng)重復(fù)測量的次數(shù)較少時當(dāng)測量次數(shù)較少，實驗數(shù)據(jù)將不服從正態(tài)分布而是服從t分布（又稱Student分布），這時測量值的置信區(qū)間（隨機(jī)不確定度）和置信概率可由t分布求得。對于一次測定值，其測量結(jié)果為對于有限次數(shù)的多次重復(fù)測量，其測自由度vt值自由度vt值P=90%P=95%P=99%P=90%P=95%P=99%16.31412.70663.657181.7342.1012.87822.9204.3039.925191.7292.0932.86832.3533.1825.841201.7252.0862.84542.1322.7704.604211.7212.0802.83152.0152.5714.032221.7172.0742.81961.9432.4473.707231.7142.0692.80771.8952.3653.499241.7112.0642.79781.8602.3063.355251.7082.0602.78791.8332.2623.250261.7062.0562.77910