熱工測量電子教案

※測量不管被測量是否合格。※實際工作中，都是檢測過程，而不是單純的測量。直接測量例如：※測量不管被測量是否合格?！鶎嶋H工作中，都是檢測過程，而不是單純的測量。直接測量例如：¤用水銀溫度計測量介質(zhì)溫度¤用壓力表測量容器內(nèi)介質(zhì)壓力¤用天平測量物體質(zhì)量¤用萬用表測量電壓、電流、電阻等¤用直尺測量物體長度間接測量例如：¤用差壓式流量計測量流量¤用功率表測量功率（利用公式W=UI）1.1測量的基本知識1.1.1測量的概念測量就是為取得未知參數(shù)值而做的，包括測量的誤差分析和數(shù)據(jù)處理等計算工作在內(nèi)的全部工作。從計量學(xué)的角度講，測量就是利用實驗手段，把待測量與已知的同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進行直接或間接的比較，將已知量作為計量單位，確定兩者的比值，從而得到被測量值的過程。1.1.2測量與檢測的聯(lián)系與區(qū)別檢測主要包括檢驗和測量兩方面的含義。①檢驗是分辯出被測量的取值范圍，以此來對測量進行諸如是否合格等判斷。②測量是指將被測未知量與同性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較，確定被測量與標(biāo)準(zhǔn)量的倍數(shù)，并用數(shù)字表示這個倍數(shù)的過程。1.1.3測量的意義在熱力發(fā)電廠中，通過熱工參數(shù)的測量，可及時反映熱力設(shè)備的運行工況，為運行人員提供操作依據(jù)；為熱工自動化裝置準(zhǔn)確及時地提供信號；為運行的經(jīng)濟性計算提供數(shù)據(jù)。1.1.4測量的構(gòu)成要素一個完整的測量包含６個要素：用例子說明。“用玻璃液體溫度計測量室溫”①房間——測量對象溫度（室溫）——被測量 ②常溫常壓——測量環(huán)境（測量條件）③直接測量——測量方法④攝氏度——測量單位⑤玻璃液體溫度計和測量人員——測量資源⑥t=(20.1±0.02)℃——數(shù)據(jù)處理和測量結(jié)果1.2測量方法＊就是實現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量比較的方法，通常有直接測量——使被測量直接與選用的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較，或者用預(yù)先標(biāo)定好的測量儀器進行測量，從而直接求得被測量數(shù)值的測量方法。間接測量——通過直接測量與被測量有某種確定函數(shù)關(guān)系的其他各個變量，然后將所測得的數(shù)值代入該確定函數(shù)關(guān)系進行計算，從而求得被測量數(shù)值的方法。組合測量例如：¤組合測量例如：¤用鉑電阻溫度計測量介質(zhì)溫度時，其電阻值Ｒ在0~850℃時，與溫度t的關(guān)系是R※注意：間接測量與組合測量的區(qū)別。靜態(tài)測量日常測量中所接觸的絕大多數(shù)是靜態(tài)測量。例如：¤風(fēng)洞實驗中，流場穩(wěn)定狀態(tài)下的氣流速度¤恒溫水槽中水的溫度動態(tài)測量例如：¤發(fā)動機啟動或加速過程中的溫度測量¤爆炸時所引起的氣體壓力測量¤雷達對飛行體的距離測量另外：＊根據(jù)敏感元件是否與被測介質(zhì)接觸，可分為接觸式測量與非接觸式測量；根據(jù)被測參數(shù)的不同，可分為熱工測量（通常指溫度、壓力、流量和物位）、成分測量和機械量測量其他各個變量（直接測量）被測量組合測量——在測量兩個或兩個以上相關(guān)的未知量時，通過改變測量條件使各個未知量以不同的組合形式出現(xiàn)，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。函數(shù)關(guān)系（不是單一）其他各個變量（直接或間接測量）被測量1.3測量分類1.3.1靜態(tài)測量和動態(tài)測量根據(jù)被測對象在測量過程中所處的狀態(tài)，可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。靜態(tài)測量——在測量過程中被測量可以認為是固定不變的，因此不需要考慮時間因素對測量的影響。對于靜態(tài)測量，被測量和測量誤差可以當(dāng)做隨機變量來處理。動態(tài)測量——被測量在測量期間隨時間（或其他影響量）發(fā)生變化。對動態(tài)被測量的測量，需要當(dāng)做一種隨機過程的問題來處理。實際上，絕對不隨時間而變化的量是不存在的，通常把那些變化速度相對于測量速度十分緩慢的量的測量，簡化為靜態(tài)測量。1.3.2等精度測量和不等精度測量根據(jù)測量條件是否發(fā)生變化，可以把某測量對象進行的多次測量分為等精度測量與不等精度測量。等精度測量——在測量過程中，測量儀表、測量方法、測量條件和操作人員等都保持不變。＊不等精度測量——在測量過程中，測量儀表、測量方法、測量條件和操作人員等中某一因素或某幾個因素發(fā)生變化。1.3.3電量測量和非電量測量根據(jù)被測量的屬性分。學(xué)科之間的滲透，特別是自動測量的需要，有些非電量都設(shè)法通過適當(dāng)?shù)膫鞲衅鬓D(zhuǎn)換為屬于電量的電信號來進行測量?！`差只與測量結(jié)果有關(guān)，有論采用何種儀表，只要測量結(jié)果相同，其誤差是一樣的（不理解）。測量誤差只能為正值嗎？是否有恒定的符號？※誤差只與測量結(jié)果有關(guān)，有論采用何種儀表，只要測量結(jié)果相同，其誤差是一樣的（不理解）。測量誤差只能為正值嗎？是否有恒定的符號？※誤差有恒定的符號，非正即負，如-1、+2（具體的某次測量結(jié)果的誤差）?！?，表示被測量值不能確定的范圍，不是真正的誤差值。式（1-2）要在真值已知的前提下才能應(yīng)用。我們能否得到任一張課桌長或?qū)挼恼嬷祮?？理論真值如：三角形的三個內(nèi)角和為180°,垂直度為90°，旋轉(zhuǎn)一周為360°平行度為0°約定真值真空光速、常溫常壓時水的密度根據(jù)對測量結(jié)果的要求不同。1.4測量誤差與測量不確定度1.4.1測量誤差1、基本概念（1）誤差為什么說測量值都是近似值？答：①由于測量系統(tǒng)（儀表）不可能絕對準(zhǔn)確，測量原理的局限、測量方法的不完善、環(huán)境因素和外界干擾的存在②測量過程可能會影響被測對象的原有狀態(tài)等，使得測量結(jié)果不能準(zhǔn)確反映被測量的真值而存在一定的偏差。測量誤差測量誤差?x=x-μ（1-2）測量結(jié)果真值（2）真值真值在大多數(shù)情況下是未知的。有３種方法確定真值。①理論真值通常把對一個量嚴(yán)格定義的理論值叫做理論真值若一個被測量存在理論真值，式（1-2）中的μ由它來表示。由于理論真值在實際工作中難以獲得，常用約定真值或相對真值來代替。②約定真值對于給定不確定度（或約定采用）的特定量的值。獲得約定真值的方法。③相對真值對一般測量，如果高一級測量儀表的誤差小于低一級測量儀表誤差的1/3；對精密測量，如果高一級測量儀表的誤差小于等于低一級測量儀表誤差的1/10，則可認為前者所測結(jié)果是后者的相對真值。2、誤差的分類根據(jù)測量誤差的性質(zhì)和出現(xiàn)的特點不同，一般可將測量誤差分為三類，即系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。＊（1）系統(tǒng)誤差①定義：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進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。②特征（特點）：a、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，誤差按某一確定規(guī)律變化。在測量系統(tǒng)和測量條件不變時，增加重復(fù)測量次數(shù)能否減少系統(tǒng)誤差？（不能）修正值Ｃ與誤差的數(shù)值相等，但符號相反。即一次測量的隨機誤差的大小和方向均隨機不定，不可預(yù)見，不可修正（不能用實驗的方法加以消除）。在測量系統(tǒng)和測量條件不變時，增加重復(fù)測量次數(shù)能否減少系統(tǒng)誤差？（不能）修正值Ｃ與誤差的數(shù)值相等，但符號相反。即一次測量的隨機誤差的大小和方向均隨機不定，不可預(yù)見，不可修正（不能用實驗的方法加以消除）。測量方法不當(dāng)或錯誤，測量操作疏忽和失誤等?！耙恢鲁潭取奔磁c真值的接近程度。④產(chǎn)生原因：測量儀表本身的原因，或儀表使用不當(dāng)，以及測量環(huán)境發(fā)生較大改變⑤舉例：用天平計量物體質(zhì)量時，砝碼的質(zhì)量偏差；刻線尺因溫度變化引起的求值誤差等。⑥表示：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，又稱為測量器具的偏移。⑦處理：由于系統(tǒng)誤差具有一定的規(guī)律性，采取一定的技術(shù)措施，可消除或減小。⑧對測量結(jié)果的修正：修正值Ｃ＝μ-x（2）隨機誤差（偶然誤差）①定義：測量值與在重復(fù)性條件下對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。②特征（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)定的方式變化；大量重復(fù)測量時，隨機誤差是遵循某種統(tǒng)計規(guī)律的。③產(chǎn)生原因：實驗條件的偶然性微小變化（由多方面復(fù)雜的因素所引起，比如環(huán)境、儀器、測量者工作狀態(tài)等的波動）。④舉例：用同一塊普通萬用表測量同一電壓，重復(fù)測量20次后所得結(jié)果的誤差。⑤處理：用概率統(tǒng)計的方法。（3）粗大誤差（疏忽誤差、過失誤差）①定義：指明顯超出統(tǒng)計規(guī)律預(yù)期值的誤差。②特征（特點）：明顯歪曲了測量結(jié)果。③產(chǎn)生原因：某些偶爾突發(fā)性的異常因素或疏忽。④舉例：觀測者抄寫記錄時錯寫了數(shù)據(jù)造成的誤差。⑤處理：按一定的準(zhǔn)則進行判別，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。（4）誤差間的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)誤差和隨機誤差是有嚴(yán)格區(qū)分的，但在一定條件下，又可以相互轉(zhuǎn)換。3、測量的準(zhǔn)確度（精確度）、正確度和精密度＊（1）準(zhǔn)確度（精確度）①定義：表示測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度。強調(diào)：準(zhǔn)確度是一個定性的概念，它并不指誤差的大小。即反映系統(tǒng)誤差的影響。即測量值分布的密度程度。即反映隨機誤差的影響。靶心相當(dāng)于真值。作業(yè)：什么是準(zhǔn)確度（精確度）、正確度和精密度強調(diào)：準(zhǔn)確度是一個定性的概念，它并不指誤差的大小。即反映系統(tǒng)誤差的影響。即測量值分布的密度程度。即反映隨機誤差的影響。靶心相當(dāng)于真值。作業(yè)：什么是準(zhǔn)確度（精確度）、正確度和精密度，它們之間有什么聯(lián)系？它們與隨機誤差和系統(tǒng)誤差有什么關(guān)系？為了減小測量誤差，提高測量準(zhǔn)確度，就必須了解誤差來源。反映了測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差和隨機誤差的綜合影響程度，誤差大，準(zhǔn)確度低；誤差小，準(zhǔn)確度高；是精密度和正確度的綜合指標(biāo)。（2）正確度①定義：對同一被測量進行多次測量，測得值偏離被測量真值的程度。②說明：只考慮系統(tǒng)誤差的影響程度；偏離程度↑系統(tǒng)誤差↑正確度↓。（3）精密度①定義：對同一被測量進行多次測量，測量值重復(fù)一致的程度。②說明：只考慮隨機誤差的影響程度；離散程度↑隨機誤差↑精密度↓。（4）用射擊打靶的例子來描述準(zhǔn)確度（精確度）、正確度和精密度。（a）(b)(c)圖（a）：彈著點全部在靶上，但分散。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差小而隨機誤差大，即精密度低，正確度高。圖（b）：彈著點集中，但偏向一方，命中靶心率不高。相當(dāng)于系統(tǒng)誤差大而隨機誤差小，即精密度高，正確度低。圖（c）：彈著點都集中在靶心，相當(dāng)于系統(tǒng)誤差與隨機誤差均小，即精密度高，正確度高，從而準(zhǔn)確度高。結(jié)論：準(zhǔn)確度（精確度）、正確度和精密度三者之間既有區(qū)別，又有聯(lián)系。正確度高未必精密；精密度高的未必正確；但準(zhǔn)確度高，則精密度和正確度都高。4、誤差的來源＊（1）測量設(shè)備誤差包括標(biāo)準(zhǔn)器件誤差、裝置誤差和附件誤差。（2）測量方法誤差（3）測量環(huán)境誤差絕對誤差應(yīng)注意幾個特點：絕對誤差應(yīng)注意幾個特點：※是有單位量，其單位與測量值和真值相同※是有符號量，其符號表示測量值與真值的大小關(guān)系※體現(xiàn)了測量值與真值之間的偏離程度和方向“相對誤差”是無量綱量δ標(biāo)不準(zhǔn)確↓引用相對誤差γ在測量范圍內(nèi)的不同數(shù)值，可能不同↓最大引用相對誤差※γmax是測量系統(tǒng)基本誤差的主要形式，故也常稱為測量系統(tǒng)的基本誤差5、誤差的表示方法＊分為絕對誤差和相對誤差。（1）絕對誤差測量系統(tǒng)的測量值（即示值）x與被測量的真值μ之間的代數(shù)差值，或簡稱測量誤差Δx＝x-μ（2）相對誤差①實際相對誤差δ實＝?x真值μ可以是理論真值、約定真值和相對真值中的任一種。②標(biāo)稱（示值）相對誤差δ標(biāo)＝?x※在評價測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度時，有時利用實際（或標(biāo)稱）相對誤差作為衡量標(biāo)準(zhǔn)也不很準(zhǔn)確。（例如，用任一已知準(zhǔn)確度等級的測量儀表測量一個靠近測量范圍下限的小量，計算得到的實際（或標(biāo)稱）相對誤差通?？偙葴y量接近上限的大量（如2/3量程處）得到的相對誤差大得多。③引用相對誤差γ＝?xxFS——滿量程值※對于多檔儀表，γ需要按多檔的量程計算；※當(dāng)測量值為測量系統(tǒng)測量范圍的不同數(shù)值時，即使是同一檢測系統(tǒng)，其引用誤差也不一定相同。④最大引用相對誤差γmax定義：所有測量值中最大絕對誤差的絕對值與滿量程之比的百分數(shù)。表達式：γ＝?x※是測量系統(tǒng)的最主要質(zhì)量指標(biāo)，能很好地表征測量系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度。※絕對誤差是表示誤差的基本形式，但相對誤差更能說明示值的準(zhǔn)確程度?！^對誤差可以表示一個測量結(jié)果的可靠程度，而相對誤差可以比較不同測量結(jié)果的可靠性?！糁恢澜^對誤差為1克，是否能判別稱量的好壞？答：不能。因為如果所稱量物體的質(zhì)量有幾十千克，絕對誤差為1克，表明此次稱量的準(zhǔn)確度是高的；但是如果稱量的物體僅為2~3克，那么此次稱量的結(jié)果就毫無用處?！缬脺囟扔嫓y量一爐膛的溫度，溫度計示值為1645℃,爐膛真實溫度為1650℃。示值絕對誤差Δx＝x-μ＝1645-1650＝-5℃，標(biāo)稱（示值）相對誤差δ標(biāo)＝?xx×100%＝-51650如果測量100℃的水，同樣有-5℃的示值絕對誤差，但δ標(biāo)＝-5%。顯然后者的δ標(biāo)大得多，說明后者的測量準(zhǔn)確度要低很多?！鳂I(yè)：什么是測量值的絕對誤差和相對誤差，為什么測量值的絕對誤差有時不宜作為衡量測量準(zhǔn)確度的尺度？答案：絕對誤差表示測量結(jié)果的可靠程度，可正可負，由于它不能反映誤差在測量值中所占比例，使測量得到相同的絕對誤差可能出現(xiàn)準(zhǔn)確度完全不同的結(jié)果，所以不足以說明測量的準(zhǔn)確度；但相對誤差能夠反映誤差在測量值中所占比例?！鳂I(yè)：用分析天平稱得A和B兩種蛋白質(zhì)的重量各為2.1750g和0.2175g，假定兩者的真值各為2.1751g和0.2176g。試分析哪種稱量的準(zhǔn)確度更高。（用下列例子說明與絕對誤差比較，相對誤差更能說明測量結(jié)果的準(zhǔn)確度）答：兩種稱量的絕對誤差分別為：ΔxA＝xA-μ=2.1750-2.1751=-0.0001gΔxB＝xB-μ=0.2175-0.2176=-0.0001g相對誤差分別為：δ標(biāo)Ａ＝?xx×100%＝-0.00012.1751×100%=-0.005%;δ標(biāo)B＝?xx由此可見，對兩種蛋白質(zhì)稱量的絕對誤差雖然相等，但用相對誤差表示時，就可看出Ａ的準(zhǔn)確度比Ｂ的準(zhǔn)確度高10倍。顯然，當(dāng)稱量物質(zhì)的質(zhì)量較大，相對誤差較小時，稱量的準(zhǔn)確度就較高。所以用相對誤差來表示測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。1.4.2測量不確定度的評定與表示方法1、概述（1）不確定度定義：由于測量誤差的存在而產(chǎn)生的對被測量值不能肯定的程度。明確概念：Ａ類和Ｂ類表示兩種不同的評定方法；“明確概念：Ａ類和Ｂ類表示兩種不同的評定方法；“隨機”與“系統(tǒng)”表示兩種不同性質(zhì)的誤差。板書時寫成框圖形式。說明：不是所有的傳感器均可清楚地區(qū)分敏感元件和轉(zhuǎn)換部分?！煌再|(zhì)誤差的合成評定方法分為Ａ、Ｂ兩類：Ａ類——采用對難測列進行統(tǒng)計分析的方法，以實驗標(biāo)準(zhǔn)差表征；Ｂ類——用其他方法，以估計的標(biāo)準(zhǔn)差表征。※Ａ類與Ｂ類，與“隨機誤差”和“系統(tǒng)誤差”的分類之間不存在簡單的對應(yīng)關(guān)系。1.5測量系統(tǒng)1.5.1測量系統(tǒng)的組成從測量實例說明組成。測量水的流量。常用標(biāo)準(zhǔn)孔板獲得與流量有關(guān)的差壓信號，然后將差壓信號輸入差壓流量變送器，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、運算，變成電信號，再通過連接導(dǎo)線將電信號傳送到顯示儀表，顯示出被測流量值。標(biāo)準(zhǔn)孔板——傳感器差壓流量變送器——變換器 基本環(huán)節(jié)連接導(dǎo)線——傳輸通道（傳送元件）顯示儀表——顯示裝置1、傳感器（1）作用：感受指定被測參量的變化并按照一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成正值相應(yīng)的便于傳遞的輸出信號，以完成對被測對象的信息提取。例如：在后續(xù)章節(jié)中將學(xué)到的“熱電偶測溫”，根據(jù)熱電效應(yīng)，將被測溫度值轉(zhuǎn)化成熱電勢，進而實現(xiàn)測溫的。（2）組成：敏感元件和轉(zhuǎn)換部分。例如：在后續(xù)章節(jié)中將學(xué)到“半導(dǎo)體應(yīng)變片式傳感器”，能把被測對象受力后的微小變形感受出來，通過一定的橋路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號輸出。這樣，通過測量傳感器輸出電壓便可知道被測對象的受力情況。（3）對傳感器的要求：單函數(shù)關(guān)系；靈敏度高和不敏感；不干擾或盡量少干擾。2、變換器（1）作用：將傳感器傳來的微弱信號經(jīng)某種方式的處理變換成測量顯示所要求的信號。（2）組成：前置放大器、濾波器、Ａ/D轉(zhuǎn)換器和非線性校正器等。（3）對變換器的要求：性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高，信息損失最小。3應(yīng)指出，對測量系統(tǒng)組成及各功能描述不是唯一的。關(guān)鍵在于弄清作用，而不必拘泥于名稱本身。解釋為什么分為兩類（因為靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)）、應(yīng)指出，對測量系統(tǒng)組成及各功能描述不是唯一的。關(guān)鍵在于弄清作用，而不必拘泥于名稱本身。解釋為什么分為兩類（因為靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)）（1）作用：實現(xiàn)對被測參數(shù)數(shù)值的指示、記錄、有時還帶有調(diào)節(jié)功能，以控制生產(chǎn)過程。4、傳送元件（1）作用：建立各測量環(huán)節(jié)輸入、輸出信號之間的聯(lián)系。（2）對傳送元件的要求：沒有信息能量損失、沒有信號波形失真、不能引入干擾。1.5.2測量系統(tǒng)的基本特性1、概述（1）基本特性分類兩類：靜態(tài)特性和動態(tài)特性。分析方法：動、靜態(tài)特性是相關(guān)聯(lián)的。為分析方便，分開討論，把造成動態(tài)誤差的非線性因素作為靜態(tài)特性處理。（2）研究基本特性的目的教材P16被測參量——測量系統(tǒng)的輸入（激勵）信號測量系統(tǒng)的輸出信號——響應(yīng)下面介紹的測量系統(tǒng)基本特性不僅適用于整個系統(tǒng)，也適用于組成測量系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。2、測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性（1）測量系統(tǒng)基本靜態(tài)特性被測物理量和測量系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之間的函數(shù)關(guān)系。測量系統(tǒng)的輸入量x輸出量y代數(shù)方程描述：y=※式中，各常數(shù)項決定著測量系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系曲線的形狀和位置，是決定測量系統(tǒng)基本靜態(tài)特性的參數(shù)?！齛0、a1不為零外，其余各項常數(shù)均為零，此時測量系統(tǒng)是一個線性系統(tǒng)。※對于理想系統(tǒng)，要求其靜態(tài)特性曲線應(yīng)該是線性的，或者在一定的測量范圍之內(nèi)是線性的?！灰阎獪y量系統(tǒng)各組成部分的基本靜態(tài)特性，按照一定方式組合（如串聯(lián)、并聯(lián)和反饋等），不難求得測量系統(tǒng)總的靜態(tài)特性。（2）測量系統(tǒng)的靜態(tài)性能指標(biāo)常用：準(zhǔn)確度、正確度、精密度、量程、靈敏度等。a準(zhǔn)確度及準(zhǔn)確度等級找個適合的例子說明？※找個適合的例子說明？※某壓力表準(zhǔn)確度等級（精度）為1.5級，滿量程為5MPa，該壓力表在測量中可能產(chǎn)生的絕對誤差不超過5×1.5%=0.075MPa若測量值為5MPa，則測量結(jié)果可以表示為5±0.075MPa若用另一塊同精度，滿量程為10MPa的壓力表,則該表的?xmax=0.15MPa測量值仍為5MPa，則測量結(jié)果可以表示為5±因此，選用儀表時，在精度相同時，所選儀表的量程不宜過大?！荒鼙硎緸椤?mg、<5mg或5mg等形式；※只是表示是否符合某個誤差等級的要求，或按某個技術(shù)規(guī)范要求是否合格，或定性地說明它是高或低?！鶅x表的準(zhǔn)確度等級：儀表的最大引用誤差γmax去掉%后的數(shù)字經(jīng)過圓整后的系列值?！x大不選小的原則，標(biāo)準(zhǔn)測量條件下?！从硟x器允許誤差的大小，超過了為不合格?！话銦峁な褂?.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0七個等級。b測量儀表的誤差①示值誤差即前面講過的測量結(jié)果的誤差。偏移是指測量儀表示值的系統(tǒng)誤差。②最大允許誤差又稱允許誤差限，容許誤差。指測量儀表在規(guī)定的使用條件下可能產(chǎn)生的最大誤差范圍?！硎痉椒ǎ航^對誤差、相對誤差或兩者結(jié)合※容許誤差是指某一類測量儀表不應(yīng)超出的誤差最大范圍，并不是指某一個測量儀表的實際誤差。假如幾臺合格的毫伏表的技術(shù)說明書中給出的容許誤差是±2%，則只能說明這幾臺毫伏表的誤差不超過±2%，，并不能由此判斷其中每一臺的誤差。容許誤差有5種，Ｐ18。（了解）c測量范圍和量程①測量范圍：指測量儀表的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測量的值，也就是被測量可按規(guī)定的準(zhǔn)確度進行測量的范圍。②量程：指測量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差?！纾瑴y量范圍為20~100℃，量程為80℃；測量范圍為-20~100℃，量程為120℃?！x擇測量儀表的量程時，應(yīng)最好使測量值落在量程的2/3~3/4處。（*）太小，過載而受損；太大，準(zhǔn)確度下降。※給出儀表的測量范圍可以得到上、下限及量程，但已知量程，不能確定儀表的上、下限及測量范圍?！鳂I(yè)：用測量范圍為-50~+150kPa的壓力表測量140kPa壓力時，儀表示值為142kPa，求測量結(jié)果（該示值）的絕對誤差，相對誤差（實際、標(biāo)稱和引用）。解：絕對誤差Δx=x-μ=142-140=+2kPaδδ在全量程內(nèi)各測量點的分辨力不相同，所以引出“在全量程內(nèi)各測量點的分辨力不相同，所以引出“分辨力”做實驗時，可以觀察一下這個現(xiàn)象。d靈敏度當(dāng)輸入量變化很小時，測量系統(tǒng)輸出的變化Δy與引起這種變化的相應(yīng)輸入量的變化Δx之比值，用Ｓ表示。S=※例如：水銀溫度計輸入量是溫度，輸出量是水銀柱高度，若溫度每升高1℃，水銀柱高度升高2mm，則它的靈敏度可表示為S=2mm/℃?！硎緶y量儀表對被測量變化的反應(yīng)能力?！硐霚y量系統(tǒng)，靜態(tài)靈敏度是常量。※線性測量系統(tǒng)，特性曲線是一條直線，靈敏度為該直線的斜率；非線性測量系統(tǒng)，特性曲線是一條曲線，靈敏度是變化的，不同的輸入量對應(yīng)的靈敏度不同?！话銇碇v，靈敏度越高，測量范圍越小，穩(wěn)定性越差?！⒁馀c靈敏度類似的2種性能指標(biāo)：1)分辨力指能引起測量系統(tǒng)輸出發(fā)生變化的輸入量的最小變化量。※表示系統(tǒng)能夠檢測出被測量最小變化量的能力※分辨力k：全量程種能引起輸出變化的各點最小輸入量中的最大值Δxmax相對滿量程值的百分數(shù)，即k=一般指針式儀表的分辨力規(guī)定為最小刻度值的一半；數(shù)字式儀表是當(dāng)輸出最小有效位變化1時其示值的變化，常稱為“步進量”?！绤^(qū)：又叫失靈區(qū)、鈍感區(qū)、閾值等。指測量系統(tǒng)在量程零點處能引起輸出量發(fā)生變化的最小輸入量。通常均希望減小閾值，對數(shù)字儀表，閾值應(yīng)小于其最低位的二分之一。e遲滯誤差從量程下限增至上限 正行程從量程上限減至下限 反行程理想測量系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系應(yīng)該是單值的，但實際上對于同一輸入量，其正反行程輸出量往往不相等，這種現(xiàn)象稱為遲滯（滯環(huán)）。結(jié)合教材Ｐ20頁的圖來說明公式。結(jié)合教材Ｐ20頁的圖來說明公式。結(jié)合教材Ｐ21頁講解為什么要研究動態(tài)特性。結(jié)合教材Ｐ20頁的圖來說明公式。結(jié)合教材Ｐ20頁的圖來說明公式。結(jié)合教材Ｐ21頁講解為什么要研究動態(tài)特性?！t滯差值ΔＨ：對于同一輸入量正反行程造成的輸出量之間的差值?！t滯誤差δＨ（回差或變差），用最大遲滯引用誤差表示，即δf線性度理想測量系統(tǒng)的輸入-輸出關(guān)系應(yīng)該是線性的，實際不是。※測量系統(tǒng)的線性度是衡量測量系統(tǒng)實際特性曲線和其理想特性曲線之間符合程度的一項指標(biāo)。※線性度δL：用全量程范圍內(nèi)測量系統(tǒng)實際特性曲線和其理想特性曲線之間的最大偏差值ΔLmax與滿量程yFS之比表示。δ※對應(yīng)于不同的理想特性曲線，同一測量系統(tǒng)會得到不同的線性度?！魏螠y量系統(tǒng)都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)，輸入輸出成比例關(guān)系，線性范圍越寬，表明測量系統(tǒng)的有效量程越大。g穩(wěn)定性指測量儀表在規(guī)定的工作條件保持恒定時，測量儀表的性能在規(guī)定時間內(nèi)保持不變的能力，即測量儀表保持其計量特性隨時間恒定的能力。h重復(fù)性表示在相同條件下，重復(fù)測量同一個被測量，多次測量所得測量結(jié)果之間的一致程度。i復(fù)現(xiàn)性指在變化條件下，對同一個量進行多次測量所得測量結(jié)果之間的一致程度。3、測量系統(tǒng)的動態(tài)特性指在動態(tài)測量時，測量系統(tǒng)輸出量與輸入量之間的關(guān)系?！仨毥y量系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。（1）測量系統(tǒng)的(動態(tài))數(shù)學(xué)模型主要有三種形式：時域分析用的微分方程；頻域分析用的頻率特性；復(fù)頻域用的傳遞函數(shù)?！雷魅我环N，可推導(dǎo)出另外兩種形式。①微分方程教材Ｐ22頁方程（1-32）?！鶎?fù)雜測量系統(tǒng)和被測信號，求解方程很困難，采用傳遞函數(shù)和頻率響應(yīng)函數(shù)更為方便。②傳遞函數(shù)若測量系統(tǒng)的裙條件為零，輸出y(t)的拉氏變換Y(s)輸入x(t)的拉氏變換X(s) 之比稱為測量系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)。具體式子見教材P22頁的公式（1-33）?！鵶的最高指數(shù)n即代表微分方程的階數(shù)。當(dāng)n＝1時，稱為一階系統(tǒng)傳遞函數(shù)；當(dāng)n=2時，稱為二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)。※傳遞函數(shù)的特點：見教材P22頁。③頻率（響應(yīng)）特性若測量系統(tǒng)的裙條件為零，輸出y(t)的傅里葉變換Y(jw)輸入x(t)的傅里葉變換X(jw) 之比稱為測量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，簡稱頻率特性G(jw)。具體式子見教材P22頁的公式（1-35）?！鶄鬟f函數(shù)的輸入并不限于正弦信號，反映系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性；頻率特性僅反映測量系統(tǒng)對正弦輸入信號的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)?！譃榉l特性和相頻特性（2）典型系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和動態(tài)性能指標(biāo)測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中的具體參數(shù)確定通常需經(jīng)實驗測定，亦稱動態(tài)標(biāo)定。工程上常用的標(biāo)定信號：階躍和正弦。①零階測量系統(tǒng)在微分方程（1-32）所描述的測量系統(tǒng)中，若除了a0和b0外，其余的常系數(shù)項均為零，則變成了簡單的代數(shù)方程y(t)=Kx(t)(1-36)式中，K——零階測量系統(tǒng)的放大倍數(shù)（或穩(wěn)態(tài)靈敏度），K=a0/b0※具有理想的動態(tài)特性（無失真，無滯后）見教材P23頁式(1-37)式（1-37）的初始條件t=0時，y(t)=0;t=∞見教材P23頁式(1-37)式（1-37）的初始條件t=0時，y(t)=0;t=∞時，y(t)=KA根據(jù)教材P24的圖1-5，講解時間常數(shù)τ、響應(yīng)時間tτ和動態(tài)誤差。a數(shù)學(xué)模型1)式（1-32）中，除a1、a0和b0外，其余常系數(shù)項均為零。2)對式(1-37)進行拉普拉斯變換aaτsY式中τ——為一階測量系統(tǒng)的時間常數(shù)，τ＝K——為一階測量系統(tǒng)的放大倍數(shù)，K=b※對任意測量系統(tǒng)，K總是定義為K=b3)傳遞函數(shù)Gb階躍響應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)階躍輸入的幅值為A時，得一階測量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)表達式為yt※由式（1-40）可得階躍響應(yīng)曲線。見教材P24的圖1-5。c動態(tài)性能指標(biāo)一階測量系統(tǒng)時域動態(tài)性能指標(biāo)主要是時間常數(shù)及與之相關(guān)的輸出響應(yīng)時間。1)時間常數(shù)τ階躍輸入時，輸出量上升到穩(wěn)態(tài)值63.2%所需時間。2)響應(yīng)時間tτ階躍輸入時,輸出量上升到穩(wěn)態(tài)值98.2%所需時間,約為4τ?！?dāng)t→∞時，動態(tài)誤差趨于零。應(yīng)盡可能采用時間常數(shù)小的測量系統(tǒng)。*③二階測量系統(tǒng)a數(shù)學(xué)模型教材P24(了解)ω0——二階系統(tǒng)的固有角頻率ξ——二階系統(tǒng)的阻尼比K——二階系統(tǒng)的放大倍數(shù)b階躍響應(yīng)二階測量系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線的具體形式取決于測量系統(tǒng)本身的參數(shù)ω0和ξ，是二階測量系統(tǒng)最主要的動態(tài)時域特性參數(shù)。1)若ξ>1，稱為過阻尼 以指數(shù)規(guī)律隨時間的增大2)若ξ=1，稱為臨界阻尼 而逼近穩(wěn)態(tài)3)若0<ξ<1，稱為欠阻尼衰減的正弦振蕩4)若ξ＝0，稱為過阻尼等幅無阻尼振蕩c動態(tài)性能指標(biāo)見教材P25~26。（了解）④測量系統(tǒng)的頻域動態(tài)性能指標(biāo)由測量系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性的特性參數(shù)來表示，主要有通頻帶、工作頻帶以及系統(tǒng)固有角頻率。1.6測量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r傳感器向著集成化、微型化和智能化的方向發(fā)展。教材P27，思考題1-1間接測量法和組合測量法的區(qū)別。1-2、1-5、1-6和1-7。

對感溫元件的要求就是前面講過的對什么的要求？（傳感器）分度和檢定是每個儀表的任務(wù)？看學(xué)生能說出幾種溫度測量儀表及其原理。2對感溫元件的要求就是前面講過的對什么的要求？（傳感器）分度和檢定是每個儀表的任務(wù)？看學(xué)生能說出幾種溫度測量儀表及其原理。2.1概述2.1.1溫度和溫標(biāo)1、溫度的基本概念溫度是物質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)，是表征物體冷熱程度的物理量。宏觀熱平衡微觀分子平均動能2、溫度的測量A測溫依據(jù)和數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)測溫依據(jù)熱平衡數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)事先已知一個物體的某些性質(zhì)或狀態(tài)隨溫度變化的定量關(guān)系，就可以通過該物體的性質(zhì)或狀態(tài)的變化情況來獲知溫度。B測溫物質(zhì)（了解）測溫物質(zhì)即感溫元件。3、溫標(biāo)溫度的數(shù)值表示方法。包括經(jīng)驗溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國際實用溫標(biāo)Ａ經(jīng)驗溫標(biāo)主要指攝氏溫標(biāo)℃和華氏溫標(biāo)（已淘汰）。Ｂ熱力學(xué)溫標(biāo)是一種純理論的理想溫標(biāo)，無法直接實現(xiàn)。Ｃ國際實用溫標(biāo)應(yīng)具備的三個條件：基本內(nèi)容：溫標(biāo)三要素：基準(zhǔn)儀器、溫標(biāo)基準(zhǔn)點和內(nèi)插公式。4、溫標(biāo)的傳遞測溫儀表按其準(zhǔn)確度分為基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)、一等基準(zhǔn)、二等基準(zhǔn)以及工作用儀表。2.1.2溫度測量儀表的分類（1）根據(jù)工作原理分1)膨脹式溫度計基于物體受熱膨脹原理2)熱電阻溫度計基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻值隨溫度變化關(guān)系3)熱電偶溫度計基于熱電效應(yīng)4)輻射溫度計基于普朗克定律5)光纖溫度計基于全反射原理6)其他溫度計集成溫度傳感器制成的溫度計、晶體管溫度計等。2.2節(jié)中用到許多《傳熱學(xué)》中的基礎(chǔ)知識。各種溫度計的原理、測溫范圍和特點見教材P31的表2-2。2.2節(jié)中用到許多《傳熱學(xué)》中的基礎(chǔ)知識。(2)根據(jù)測量方法分接觸式和非接觸式。（要能夠?qū)λ疾榈闹R點判斷正誤）1、接觸式測溫儀表測溫時，溫度計與被測物體直接接觸，充分換熱。優(yōu)點和缺點。見教材P32~33。主要有膨脹式溫度計、熱電阻溫度計和熱電偶溫度計。2、非接觸式測溫儀表優(yōu)點和缺點。見教材P33。主要有輻射溫度計、光纖溫度計接觸式測溫儀表和非接觸式測溫儀表的比較見教材P33。(3)根據(jù)測溫范圍分高溫、中溫和低溫溫度計。(4)根據(jù)儀表準(zhǔn)確度等級分基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)用溫度計。2.2溫度測量的物理基礎(chǔ)（理解）2.2.1導(dǎo)熱換熱定義、溫度場兩（穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)）、導(dǎo)熱基本定律、熱阻及其表示、導(dǎo)熱微分方程式、熱導(dǎo)率。2.2.2對流換熱定義及分類、對流換熱計算公式和影響對流換熱的因素。2.2.3輻射換熱熱輻射的基本概念、熱輻射度量、輻射測溫的基本定律和實際物體的輻射規(guī)律和基爾霍夫定律。2.3膨脹式溫度計2.3.1概述原理：利用物質(zhì)的熱膨脹（體膨脹或線膨脹）性質(zhì)與溫度的物理關(guān)系。特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，測溫準(zhǔn)確度較高。測溫范圍：-200~600℃。按制造溫度計的材質(zhì)可分為液體膨脹式（如玻璃液體溫度計）、氣體膨脹式（如壓力式溫度計）和固體膨脹式（如雙金屬溫度計）三大類。2.3.2玻璃液體溫度計測溫范圍：-100~600℃。1、結(jié)構(gòu)主要由感溫泡、玻璃毛細管和刻度標(biāo)尺三部分組成。A感溫泡感溫部分。B玻璃毛細管中空細玻璃管C標(biāo)尺表明所測溫度的高低，其上標(biāo)有數(shù)字和溫度單位符號。D安全泡位于玻璃毛細管頂端的擴大泡。作用見教材P52。E中間泡為提高示值的準(zhǔn)確度。F感溫液應(yīng)滿足的條件，見教材P52。常用的感溫液有水銀、甲苯、乙醇和煤油等。2、測溫原理溫度計所顯示的示值為液體體積與玻璃毛細管體積變化的差值。A體膨脹物體受熱后的熱膨脹包括體積膨脹與壓力膨脹。描述體膨脹大小的量稱為體膨脹系數(shù)。通常把溫度變化1℃所引起的物質(zhì)體積的變化與它在0℃時的體積之比，稱為平均體膨脹系數(shù)，用β來示。當(dāng)溫度由t1變化到t2時，β當(dāng)t1＝0℃時，令t=t2，β＝VB視膨脹由于感溫液的體膨脹系數(shù)大，而玻璃（感溫泡和毛細管）的體膨脹系數(shù)小，所以感溫液在玻璃毛細管中隨溫度上升而上升，或隨溫度下降而下降。感溫液與玻璃體膨脹系數(shù)之差稱為視膨脹系數(shù)。K=β-γ(℃-1)各種感溫液的體膨脹系數(shù)3、分類A按結(jié)構(gòu)分類棒式溫度計、內(nèi)標(biāo)式溫度計和外標(biāo)式溫度計。與棒式溫度計相比，內(nèi)標(biāo)式溫度計具有較大的熱慣性。B按準(zhǔn)確度等級分類標(biāo)準(zhǔn)溫度計、高精密溫度計和工作用溫度計。a標(biāo)準(zhǔn)溫度計包括一等標(biāo)準(zhǔn)水銀標(biāo)準(zhǔn)溫度計 各級計量部門量值二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計 傳遞使用的標(biāo)準(zhǔn)器。標(biāo)準(zhǔn)貝克曼溫度計專用于測量溫差。一等標(biāo)準(zhǔn)測溫范圍為-60℃~500℃，最小分度值為0.05℃或0.