機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)第0緒輪

11.量值第二節(jié)測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)一、量與量綱(量是指現(xiàn)象、物體或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的一種屬性)量值是用數(shù)值和計(jì)量單位的乘積來(lái)表示的。量值的數(shù)值就是被測(cè)量與計(jì)量單位之比值。2.基本量和導(dǎo)出量基本量：長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度、電流、光強(qiáng)、物質(zhì)量量綱為：L、M、T、θ、I、N、J導(dǎo)出量如力的量綱為L(zhǎng)MT-2.3.量綱和量的單位量綱代表一個(gè)被測(cè)量實(shí)體的確定特征量綱單位是該實(shí)體的量化基礎(chǔ)。21.基本單位二、法定計(jì)量單位基本量單位：長(zhǎng)度—米（Metre）、質(zhì)量—千克（Kilogram）、時(shí)間—秒（Second）、溫度—開(kāi)爾溫（Kelvn）、電流—安培（Ampere）、發(fā)光強(qiáng)度—坎德拉（Candela）、物質(zhì)的量—摩爾（Mol）。2.輔助單位3.導(dǎo)出單位在國(guó)際單位制中，平面角的單位—弧度和立體角的單位—球面度未歸入基本單位或?qū)С鰡挝?，而稱(chēng)之為輔助單位。按物理量之間的關(guān)系，由基本單位和輔助單位以相乘或者相除所構(gòu)成的單位稱(chēng)為導(dǎo)出單位。3三、測(cè)量、計(jì)量、測(cè)試測(cè)量(Measurement):以確定被測(cè)量對(duì)象的量值為目的而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。計(jì)量(Metrology)：為了統(tǒng)一測(cè)量單位和保證量值準(zhǔn)確可靠而進(jìn)行的活動(dòng)過(guò)程(計(jì)量單位，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn))。測(cè)試（Measurementandtest）:具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的測(cè)量，或測(cè)量和試驗(yàn)的綜合。測(cè)量四要素：被測(cè)對(duì)象、計(jì)量單位、測(cè)量方法、測(cè)量誤差4四、基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn):用來(lái)保存、復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的計(jì)量器具。（國(guó)家、副、工作基準(zhǔn)）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn):用于檢定工作計(jì)量器具的計(jì)量器具。工作計(jì)量器具：用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量而不用檢定工作的計(jì)量器具。米原器千克原器5五、量值的傳遞和計(jì)量器具檢定檢定規(guī)程：是指檢定計(jì)量器具時(shí)必須遵守的法定文件。分為國(guó)家、部門(mén)和地方三種。通過(guò)對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定或校準(zhǔn)，將國(guó)家基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)量單位經(jīng)過(guò)各級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具。為評(píng)定計(jì)量器的計(jì)量特性，確定其是否符合法定要求所進(jìn)行的全部工作。按檢定規(guī)程對(duì)計(jì)量器具實(shí)施檢定的工作對(duì)量值的準(zhǔn)確和一致起著最重要的保證作用，是量值傳遞的關(guān)鍵步驟。所有的計(jì)量器具都必須實(shí)施定點(diǎn)定期的強(qiáng)制檢定，合格的計(jì)量器具被授予檢定合格證書(shū)和在計(jì)量器具上加蓋檢定標(biāo)記。6六、測(cè)量方法按比較方法間接比較測(cè)量的基本形式是比較，即將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較。根據(jù)測(cè)量的方法、手段、目的、性質(zhì)等對(duì)測(cè)量進(jìn)行分類(lèi)1.直接測(cè)量無(wú)需經(jīng)過(guò)函數(shù)關(guān)系計(jì)算，直接通過(guò)測(cè)量?jī)x器得到被測(cè)值的測(cè)量。按測(cè)量條件如卷尺測(cè)量長(zhǎng)度、高度等，同一物理量之間的比較。如水銀溫度計(jì)，溫度的高低轉(zhuǎn)化為水銀柱的高度。直接比較直接把被測(cè)物理量和標(biāo)準(zhǔn)量作比較。

利用儀器把原始形態(tài)的待測(cè)物理量的變化變換成與之保持已知函數(shù)關(guān)系的另一種物理量的變化。等精度（等權(quán)）直接測(cè)量不等精度（不等權(quán)）直接測(cè)量每次測(cè)量的條件不盡相同在完全相同的條件下進(jìn)行2.間接測(cè)量在直接測(cè)量值的基礎(chǔ)上，根據(jù)已知的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出被測(cè)量的量值的測(cè)量。如，測(cè)定某段時(shí)間內(nèi)火車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離火車(chē)運(yùn)動(dòng)的平均速度

速度=位移/時(shí)間3.組合測(cè)量將直接測(cè)量值或間接測(cè)量值與被測(cè)量值之間的已知關(guān)系組合成一組方程（函數(shù)關(guān)系），通過(guò)求解方程組得到被測(cè)值的方法。實(shí)質(zhì)上是間接測(cè)量的推廣在不提高計(jì)量?jī)x器準(zhǔn)確度的情況下，提高被測(cè)量值的準(zhǔn)確度。目的8七、測(cè)量裝置1.傳感器2.測(cè)量變換器3.檢測(cè)器4.測(cè)量器具的示值5.準(zhǔn)確度等級(jí)敏感元件轉(zhuǎn)換元件被測(cè)物理量電量直接作用于被測(cè)量，并能按一定規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成同種或別種量值輸出的器件。產(chǎn)生與輸入量有給定關(guān)系的輸出量的器件。用于指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質(zhì)。（PH試紙）由測(cè)量器具所指示的被測(cè)量，用被測(cè)量的單位表示。用來(lái)表示測(cè)量器具的等級(jí)或級(jí)別。每一等級(jí)的測(cè)量器具都有相應(yīng)的計(jì)量要求，用來(lái)保持其誤差在規(guī)定極限以?xún)?nèi)。為了確定被測(cè)量值所采用的器具和輔助設(shè)備的總體。7.量程8.測(cè)量范圍9.漂移測(cè)量器具標(biāo)尺范圍所對(duì)應(yīng)的被測(cè)量的示值范圍在測(cè)量器具的誤差處于允許極限內(nèi)的情況下，測(cè)量器具所能測(cè)量的被測(cè)量值的范圍。測(cè)量器具的計(jì)量特性隨時(shí)間的慢變化。標(biāo)稱(chēng)范圍的上下限之差的模。上例的量程就是105oC

6.標(biāo)稱(chēng)范圍（示值范圍）溫度計(jì)的標(biāo)尺范圍的起點(diǎn)示值為-5oC，終點(diǎn)示值為+100oC，其標(biāo)稱(chēng)范圍即為-5oC+100oC此外，隨溫度變化，輸出的零點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生變化→零漂10八、測(cè)量誤差1.測(cè)量誤差的定義測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差是被測(cè)量在被觀測(cè)時(shí)所具有的量值，是不可能確切獲知的，是理想的概念。就給定的目的而言，被認(rèn)為充分接近真值，因而可以代替真值來(lái)使用的量值。由測(cè)量所得的被測(cè)量值2.誤差分類(lèi)系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量，出現(xiàn)某種保持恒定或按確定的方向變化著的誤差，可以通過(guò)修正消除。對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量，誤差的正負(fù)號(hào)和絕對(duì)值以不可預(yù)知的方式變化，無(wú)法修正消除，可以控制和減少其影響。明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期誤差范圍，由于某種不正常原因造成的，允許也應(yīng)該剔除，但必須有充分依據(jù)。約定真值測(cè)量誤差=測(cè)量結(jié)果

真值3.誤差表示方法⑴絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差=測(cè)量結(jié)果—真值⑵相對(duì)誤差相對(duì)誤差=誤差

÷

真值相對(duì)誤差≈誤差

÷測(cè)量結(jié)果當(dāng)誤差值較小時(shí)，可采用有量綱和單位無(wú)量綱和單位，常用%、‰等表示例0-1真值為2.00mA，測(cè)量結(jié)果為1.99mA絕對(duì)誤差=1.99-

2.00=-0.01mA相對(duì)誤差=-0.01/2.00=

-0.005

=

-0.5%誤差=1.99-

2.00=-0.01mA⑶引用誤差引用誤差=絕對(duì)誤差

÷

引用值溫度計(jì)標(biāo)稱(chēng)范圍為-10oC+80oC，量程是90oC，引用值為80oC。只用于表示計(jì)量器具特性的情況中標(biāo)稱(chēng)范圍為0

150V的電壓表測(cè)量時(shí)，當(dāng)示值為100.0V，電壓實(shí)際值為99.4V。這時(shí)電壓表的引用誤差為引用誤差=(100.0V99.4V)÷

150V=0.4%⑷分貝誤差分貝誤差=20×lg（測(cè)量結(jié)果÷真值）dB分貝誤差=10×lg（測(cè)量結(jié)果÷真值）dB注意：對(duì)于部分的量（如廣義功），需改用如下公式當(dāng)測(cè)量結(jié)果等于真值時(shí)，分貝誤差=0dB。無(wú)量綱，特殊的相對(duì)誤差。13測(cè)量誤差和其分布特征量的關(guān)系圖是泛指測(cè)量結(jié)果的可信程度，更為規(guī)范的術(shù)語(yǔ)如下：九、測(cè)量精度和不確定度1.測(cè)量精密度表示測(cè)量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的誤差；也是指在一定條件下進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)所得結(jié)果彼此符合的程度。2.測(cè)量正確度表示測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度；反映了在規(guī)定條件下測(cè)量結(jié)果中所有系統(tǒng)誤差的綜合。表示測(cè)量結(jié)果和被測(cè)量真值之間的一致程度；反映了測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合。3.測(cè)量準(zhǔn)確度（測(cè)量精確度）測(cè)量精密度低測(cè)量正確度低測(cè)量準(zhǔn)確度高概念比較不精密（隨機(jī)誤差大）準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。?/p>

精密（隨機(jī)誤差小）不準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）不精密（隨機(jī)誤差大）不準(zhǔn)確（系統(tǒng)誤差大）精密（隨機(jī)誤差?。?zhǔn)確（系統(tǒng)誤差?。?.測(cè)量不確定度表示對(duì)被測(cè)量真值所處量值范圍的評(píng)價(jià)；或?qū)Ρ粶y(cè)量真值不能肯定的誤差范圍的一種評(píng)價(jià)。是測(cè)量誤差量值分散性的指標(biāo)，表示對(duì)測(cè)量值不能肯定的程度。完整的測(cè)量結(jié)果不僅應(yīng)包括被測(cè)量的量值，還應(yīng)包括它的不確定度，這樣的測(cè)量結(jié)果才有意義和用處。用不確定度表示測(cè)量結(jié)果的可信賴(lài)程度。不確定度越小，測(cè)量結(jié)果的可信度越高，其使用價(jià)值越大。注意：①精密度、準(zhǔn)確度和正確度都是用它們的反面——不精密、不準(zhǔn)確和不正確的程度來(lái)作定量表征的。如，規(guī)定準(zhǔn)確度為若干計(jì)量單位或真值的百分之幾，其意思是所得測(cè)量結(jié)果和真值之間的差將不超過(guò)該規(guī)定的范圍。這種表征方式意味著這個(gè)數(shù)值愈大，精密度、準(zhǔn)確度和正確度愈低。③測(cè)量重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性也是評(píng)價(jià)測(cè)量質(zhì)量的重要概念在實(shí)際相同測(cè)量條件下，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量時(shí)，其測(cè)量結(jié)果之間的一致性在不同測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其測(cè)量結(jié)果之間的一致性測(cè)量條件測(cè)量程序、測(cè)量原理、測(cè)量方法、測(cè)量器具、觀測(cè)者、地點(diǎn)、使用條件、時(shí)間均可用測(cè)量結(jié)果的分散性來(lái)定量表示。②在實(shí)際中，很少使用“正確度”，尤其近年來(lái)廣泛使用不確定度。18十、測(cè)量器具的誤差測(cè)量器具在完成測(cè)量任務(wù)的同時(shí)也給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差1.測(cè)量?jī)x器的示值誤差測(cè)量?jī)x器的示值與被測(cè)量真值（約定真值）之差2.基本誤差測(cè)量?jī)x器在標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差，也稱(chēng)固有誤差3.允許誤差指技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢定規(guī)程等對(duì)測(cè)量?jī)x器所規(guī)定的允許最大誤差4.測(cè)量器具的準(zhǔn)確度測(cè)量器具給出接近被測(cè)量真值的示值的能力5.測(cè)量器具的重復(fù)性和重復(fù)性誤差在規(guī)定的適用條件下，重復(fù)接收相同的輸入時(shí)給出非常相似輸出的能力測(cè)量器具造成的隨機(jī)誤差分量6.回程誤差在相同條件下，被測(cè)量值不變，測(cè)量器具行程方向不同時(shí)，其示值之差的絕對(duì)值，也稱(chēng)滯后誤差。7.誤差曲線表示測(cè)量器具誤差與被測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系的曲線8.校準(zhǔn)曲線表示被測(cè)量的實(shí)際值與測(cè)量器具示值之間的函數(shù)關(guān)系的曲線輸入輸出