測(cè)量的基本知識(shí)

測(cè)量的基本知識(shí)第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日《建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)》課程簡(jiǎn)介課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課課程內(nèi)容：測(cè)量與測(cè)量?jī)x表的基本知識(shí);溫度、濕度、壓力、流量、流速、液位、熱流量、成分分析、噪聲等各種建筑環(huán)境測(cè)試參數(shù)的測(cè)量原理，對(duì)應(yīng)的各種測(cè)量?jī)x表的結(jié)構(gòu)、原理與使用。第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日教材：建筑環(huán)境測(cè)試技術(shù)（第二版），方修睦主編，中國建筑工業(yè)出版社，2008第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日參考書目1.《建筑環(huán)境設(shè)備測(cè)試技術(shù)》，劉耀浩，天津大學(xué)出版社。2.《建筑熱工及環(huán)境測(cè)試技術(shù)》，丁力行，機(jī)械工業(yè)出版社。3.《熱工檢測(cè)技術(shù)》，劉滿堂，中國計(jì)量出版社。4.《熱工檢測(cè)儀表》，王玲生，冶金工業(yè)出版社。5.《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》，王紹純，冶金工業(yè)出版社。6.《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)》，王化祥，化工出版社。7.《流量測(cè)量?jī)x表應(yīng)用技巧》，紀(jì)綱，化學(xué)工業(yè)出版社。8.《壓力測(cè)量技術(shù)及儀表》，杜水友，機(jī)械工業(yè)出版社。9.《溫度的測(cè)量與控制》，姜忠良等，清華大學(xué)出版社10.熱工測(cè)量與自動(dòng)控制，張子慧第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日第一章測(cè)量的基本知識(shí)授課時(shí)間：3學(xué)時(shí)主要內(nèi)容：測(cè)量、測(cè)量?jī)x表的基本概念。重點(diǎn)和難點(diǎn):儀表誤差的計(jì)算、測(cè)量系統(tǒng)的組成。第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日思考題按照測(cè)量手段進(jìn)行分類，測(cè)量通常分為哪幾種類型？按照測(cè)量方式進(jìn)行分類，測(cè)量通常分為哪幾種類型？測(cè)量系統(tǒng)由哪幾個(gè)環(huán)節(jié)組成？?jī)x表的性能指標(biāo)有哪些？如何進(jìn)行儀表的正確選擇？第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日第一節(jié)測(cè)量的基本概念一．測(cè)量的定義1．概念：測(cè)量是運(yùn)用專門的工具，根據(jù)物理、化學(xué)、生物等原理，通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測(cè)量的量值。2.定義：測(cè)量是以同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量比較，并確定被測(cè)量相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)。表達(dá)式：L=X/U說明：①標(biāo)準(zhǔn)量應(yīng)是國際或國家公認(rèn)的。②采用的方法或儀器需經(jīng)驗(yàn)證。被測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)量值第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日2．間接測(cè)量：被測(cè)量不能通過直接測(cè)量的方法得到，而必須通過一個(gè)或多個(gè)直接測(cè)量值利用一定的函數(shù)關(guān)系運(yùn)算才能得到。二．測(cè)量方法按測(cè)量手段分類1．直接測(cè)量：通過測(cè)量能直接得到被測(cè)量數(shù)值的測(cè)量。

y=x測(cè)量值被測(cè)量直接測(cè)量值被測(cè)量第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日熱量表第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日3．組合測(cè)量：被測(cè)量不能通過直接測(cè)量或間接測(cè)量得到，而必須通過直接測(cè)量的測(cè)得值或間接測(cè)量的測(cè)得值建立聯(lián)立方程組，通過求解聯(lián)立方程組的辦法才能得到最后結(jié)果。公式：第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日舉例：電阻器溫度系數(shù)的測(cè)量。在此，溫度系數(shù)αβ為被測(cè)量，可通過測(cè)得在兩個(gè)不同溫度下的電阻值，即通過得到t1、t2、Rt1、Rt2四個(gè)直接測(cè)量值建立方程組通過計(jì)算即可得到。若R20未知，則可聯(lián)立三個(gè)方程即可。第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日按測(cè)量方式分類1．偏差法：用儀器儀表的指針的位移表示被測(cè)量大小的方法。2．零位法：亦叫平衡法。測(cè)量時(shí)用被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較，不斷調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量的大小，當(dāng)指零器為0時(shí)，即可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量的大小得到被測(cè)量的大小。第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日RX第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日3．微差法：偏差法與零位法相結(jié)合構(gòu)成微差法。通過測(cè)量被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量之差來得到待測(cè)量的值。除了以上分類方法以外，還可分為精密測(cè)量與工程測(cè)量、等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量、本地測(cè)量與遠(yuǎn)地測(cè)量等。第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日三．測(cè)量方法的選擇原則①被測(cè)量本身的特性；②被測(cè)量的準(zhǔn)確度；③測(cè)量環(huán)境；④現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備。

在此基礎(chǔ)上選擇合適的測(cè)量?jī)x表和正確的測(cè)量方法。

第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日舉例：電壓表測(cè)量高內(nèi)阻電路端電壓。

若電路輸出等效內(nèi)阻為80kΩ，當(dāng)電壓表內(nèi)阻分別為10MΩ、120kΩ，對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓表測(cè)得的電壓為：

V

+-5V所以當(dāng)測(cè)量電路的內(nèi)阻較大時(shí)，要測(cè)量電路的端電壓需要選用內(nèi)阻高的數(shù)字電壓表。80kΩ第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日第二節(jié)測(cè)量?jī)x表一．測(cè)量系統(tǒng)的組成測(cè)量系統(tǒng)由被測(cè)對(duì)象和測(cè)量設(shè)備組成，測(cè)量設(shè)備一般由傳感器、變換器、顯示裝置、傳輸通道組成。對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)框圖如下。傳感器變換器顯示裝置被測(cè)量傳輸通道第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日1．傳感器：是測(cè)量系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的部分。對(duì)傳感器的要求：①輸入與輸出有穩(wěn)定而準(zhǔn)確的單值函數(shù)關(guān)系。②非被測(cè)量對(duì)傳感器作用時(shí)，應(yīng)使其對(duì)輸出的影響小到忽略。③負(fù)載效應(yīng)小。（負(fù)載效應(yīng)：被測(cè)量受到儀表的干擾而產(chǎn)生的偏離。）

第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日熱電偶第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日2．變換器（變送器）將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成顯示裝置易于接受的信號(hào)。包括機(jī)械放大，電信號(hào)放大，電信號(hào)轉(zhuǎn)換。電動(dòng)單元組合儀表

——標(biāo)準(zhǔn)電壓電流信號(hào)DDZII電流:0-10mA;電壓0-10VDDZIII電流:4-20mA;電壓1-5VDDZS電流:4-20mA;電壓1-5V第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日電容式壓力變送器溫度變送器第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日3．顯示裝置：分為模擬式、數(shù)字式、屏幕式數(shù)字式模擬式屏幕式第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日4．傳輸通道：

是各儀表之間輸入與輸出聯(lián)系的紐帶。傳輸通道可以是導(dǎo)線、管道、光纜、無線電通訊等。第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日二．測(cè)量誤差與測(cè)量精度1．測(cè)量誤差：測(cè)量值與被測(cè)量真值之差。絕對(duì)誤差：相對(duì)誤差：

示值相對(duì)誤差：被測(cè)量真值一般無法得到，在實(shí)際中通常以實(shí)際值代替。被測(cè)量真值測(cè)量值第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日分類：①系統(tǒng)誤差：凡是誤差的數(shù)值是固定的或者按照一定規(guī)律變化的誤差。②隨機(jī)誤差：在測(cè)量過程中存在許多隨機(jī)因素對(duì)測(cè)量造成干擾，使測(cè)得值帶有大小和方向都難以預(yù)測(cè)的測(cè)量誤差。③粗大誤差：明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日N(t)AxN(t)AxN(t)AxN(t)Ax只有隨機(jī)誤差累進(jìn)系統(tǒng)誤差恒定系統(tǒng)誤差周期性系統(tǒng)誤差第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日2．測(cè)量精度：描述測(cè)量值偏離真值的程度，與測(cè)量誤差有著密切聯(lián)系。由測(cè)量誤差決定。①正確度—說明測(cè)量值與真值之間的接近程度，反映系統(tǒng)誤差大小的程度。②精密度—說明測(cè)量值的分散性，反映隨機(jī)誤差大小的程度。③準(zhǔn)確度—反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差合成大小的程度。對(duì)于測(cè)量者來說，正確度高的精密度不一定高，反之亦然。但準(zhǔn)確度高的正確度和精密度都高。第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日三．測(cè)量?jī)x表的主要性能指標(biāo)1．量程范圍：儀表能夠測(cè)量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍稱作儀表的量程范圍。

量程：在數(shù)值上等于儀表上限減去儀表下限。Lm；2．儀表精度（儀表精度等級(jí)）儀表誤差示值絕對(duì)誤差：引用誤差：基本誤差：第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日

允許誤差：儀表出廠之前儀表廠家規(guī)定的儀表基本誤差不能超過某一個(gè)值。儀表精度等級(jí)：允許誤差去掉百分號(hào)的值定義為儀表的精度等級(jí)。精度等級(jí)的國家系列一般為0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0等。第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日舉例1：儀表1：量程范圍0～500℃，1.0級(jí)；儀表2：量程范圍0～100℃，1.0級(jí)。結(jié)論：同一精度儀表窄量程儀表產(chǎn)生的絕對(duì)誤差小于同一精度寬量程儀表產(chǎn)生的絕對(duì)誤差。第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日舉例2：儀表1：量程范圍0～500℃，0.5級(jí)；儀表2：量程范圍0～100℃，1.0級(jí)。儀表選擇時(shí)，在滿足測(cè)試要求的前提下，盡可能選擇小量程的儀表。第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日3．穩(wěn)定性（穩(wěn)定誤差）：是指在規(guī)定的時(shí)間、區(qū)間和其他外界條件恒定不變的情況下，儀表示值變化的大小。4．靈敏度：穩(wěn)態(tài)下輸出變化量對(duì)輸入變化量的比值。X1X2L2L112第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日5．線性度：實(shí)際示值與理論示值差值的最大值與儀表量程的比值。Lm6．動(dòng)態(tài)特性：儀表的輸出響應(yīng)隨輸入變化的能力。第33頁，共34頁，2023年，2月20日，星期日課后作業(yè)：1、某蒸汽供熱系