《測量原理與方法》課件

《測量原理與方法》本課程將帶領(lǐng)大家深入了解測量的基本原理、方法和應(yīng)用，為從事科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開發(fā)等工作打下堅(jiān)實(shí)的測量基礎(chǔ)。by課程簡介目標(biāo)掌握測量原理，熟悉測量方法，并具備運(yùn)用測量技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。內(nèi)容涵蓋測量學(xué)基礎(chǔ)知識、常用測量方法、測量儀器應(yīng)用、測量數(shù)據(jù)處理等。測量的基本概念1定義測量是通過比較被測對象與選定的標(biāo)準(zhǔn)量（單位）之間的關(guān)系來確定被測量的物理量大小的過程。2目的獲取被測對象的準(zhǔn)確信息，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3分類按測量對象、測量方法、測量精度等進(jìn)行分類。測量標(biāo)準(zhǔn)與單位標(biāo)準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)是用來定義和保持物理量單位的基準(zhǔn)，是測量準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。單位單位是表示物理量大小的基本單位，常用的單位制包括國際單位制(SI)和英制。測量誤差與精度誤差測量結(jié)果與真實(shí)值之間的差異，是不可避免的。精度指測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密程度，通常用誤差的大小來衡量。類型系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差。測量不確定度定義測量結(jié)果中所包含的不確定性，體現(xiàn)了測量結(jié)果的可靠程度。影響因素測量儀器的精度、環(huán)境因素、操作人員技術(shù)水平等。表達(dá)方式用標(biāo)準(zhǔn)不確定度、擴(kuò)展不確定度等方式表示。統(tǒng)計(jì)分析與處理1數(shù)據(jù)采集使用測量儀器采集數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和完整性。2數(shù)據(jù)整理對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、分組、統(tǒng)計(jì)等處理，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)。3數(shù)據(jù)分析運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論，評估測量結(jié)果的可靠性。測量儀器的基本結(jié)構(gòu)傳感器將被測量的物理量轉(zhuǎn)換成可測量的電信號。信號調(diào)理電路對傳感器輸出的信號進(jìn)行放大、濾波、線性化等處理。顯示或輸出將處理后的信號顯示或輸出，呈現(xiàn)測量結(jié)果。電阻測量原理與方法1歐姆定律2伏安法測量電阻兩端的電壓和電流，計(jì)算電阻值。3惠斯通電橋利用電橋平衡原理精確測量電阻值。4數(shù)字萬用表現(xiàn)代常用的測量電阻的儀器，具有多種測量功能。電容測量原理與方法1電容定義電容器存儲電荷的能力，用法拉（F）為單位。2充放電法通過測量電容充放電時(shí)間，間接測量電容值。3電橋法利用電橋平衡原理精確測量電容值。4數(shù)字電容表專門測量電容值的儀器，精度高，功能多樣。電流測量原理與方法1電流定義單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。2電流計(jì)利用磁場對電流的作用來測量電流大小。3示波器觀察電流信號的波形和變化規(guī)律。電壓測量原理與方法電壓定義電場力將單位正電荷從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所做的功。電壓計(jì)利用電磁感應(yīng)原理或電子放大原理測量電壓。功率與能量測量功率定義單位時(shí)間內(nèi)所做的功，單位為瓦特（W）。能量定義物體做功的能力，單位為焦耳（J）或千瓦時(shí)（kWh）。測量方法利用功率計(jì)、能量計(jì)等儀器測量。頻率和時(shí)間測量溫度測量原理與方法溫度定義物體冷熱程度的表征，單位為攝氏度(°C)或華氏度(°F)。熱力學(xué)溫度以開爾文（K）為單位，是熱力學(xué)中的基本單位。測量方法熱電偶、熱敏電阻、鉑電阻等。壓力測量原理與方法1壓力定義單位面積上所受的力，單位為帕斯卡（Pa）。2測量方法彈性元件式、電容式、壓阻式等。3應(yīng)用場景工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療保健、氣象監(jiān)測等領(lǐng)域。流量測量原理與方法流量定義單位時(shí)間內(nèi)流過管道截面的流體體積或質(zhì)量。測量方法差壓式、渦街式、電磁式等。應(yīng)用領(lǐng)域水利工程、石油化工、醫(yī)藥制藥等。位移和角度測量位移測量測量物體在空間中的位置變化，常用傳感器包括電位器、線性霍爾傳感器、光柵傳感器等。角度測量測量物體轉(zhuǎn)動(dòng)角度，常用傳感器包括光電編碼器、磁編碼器、陀螺儀等。測量數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并存儲、傳輸、處理。數(shù)據(jù)處理軟件對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算、顯示等處理，生成圖表、報(bào)表等。信號調(diào)理電路1放大電路2濾波電路3線性化電路4隔離電路A/D和D/A轉(zhuǎn)換1A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，用于數(shù)字信號處理。2D/A轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，用于控制系統(tǒng)等。3應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)字儀表、控制系統(tǒng)等。數(shù)字測量系統(tǒng)1特點(diǎn)精度高、速度快、功能多樣。2結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)采集單元、信號處理單元、顯示或輸出單元組成。3應(yīng)用科學(xué)研究、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療診斷等。智能傳感器概述定義集成了傳感器、信號處理、通信等功能的智能化器件。特點(diǎn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化。虛擬儀器技術(shù)定義利用計(jì)算機(jī)軟硬件模擬傳統(tǒng)測量儀器，實(shí)現(xiàn)更靈活、功能更強(qiáng)大的測量功能。優(yōu)點(diǎn)成本低、功能靈活、易于升級維護(hù)。測量自動(dòng)化系統(tǒng)1定義采用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)測量過程的自動(dòng)化，提高測量效率和精度。2組成由傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制執(zhí)行等部分組成。3應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、交通管理等領(lǐng)域。測試儀表的校準(zhǔn)定義將測試儀器與標(biāo)準(zhǔn)儀器進(jìn)行比較，確定其偏差并進(jìn)行調(diào)整的過程。目的保證測試儀器的準(zhǔn)確性和可靠性，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。測量標(biāo)準(zhǔn)和溯源測量標(biāo)準(zhǔn)用來定義和保持物理量單位的基準(zhǔn)，是測量準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。溯源將測量結(jié)果與國際計(jì)量體系(SI)連接起來，確保測量結(jié)果的可靠性。測量質(zhì)量保證目標(biāo)確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性。方法制定標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施校準(zhǔn)、進(jìn)行監(jiān)控、記錄數(shù)據(jù)等。測量倫理與規(guī)范1誠實(shí)守信確保測量結(jié)果的真實(shí)性，不作假、不篡改數(shù)據(jù)。2客觀公正