855 第一章 测量技术及误差理论基础.ppt

第一章 测量技术及误差理论基础 § 1-1 概述 § 1-2 测量误 差 ? 教学要求 : ? 掌握测量的基本概念。 ? 掌握测量的基本性能指标、可靠性。 ? 误差的表示形式。 ? 误差的的分类。 问题 1 ：测量的基本概念。 ? 测量 ，就是借助专用的工具或装置，通过适当的实验 方法或计算，对被测对象收集信息的过程。 ? 狭义测量 ，就是指求出被测量是标准量多少倍的过程。 ? 广义测量 ，就是对被测量进行检出、变换、分析、处 理、判断、控制、显示等等各项动作进行有机统一的 综合过程。 ? 测量的基本方法 ：直接测量法、间接测量法、组合测 量法。 ? 测量仪表的基本功能 ：变换功能、选择功能、比较功 能、显示功能。 § 1-1 概述 问题 2 ：测量的基本性能指标。 （一）静态性能指标 所谓静态，是指被测参 数不随时间变化，或随时 间变化非常缓慢的状态。 仪表的静态性能指标主要 体现于其静态特性曲线。 在被测参数处于稳定状态 下，测量仪表的输出 y 与输 入 x 的关系，称为仪表的静 态特性。 静态特性曲线 非线性 线性 Y x § 1-1 概述 测量仪表的端基非线性度 端基直线 特性曲线 最大偏差 Y 上 Y i Y / i Y 下 x 下 x 上 x i Y x 所谓 非线性度 ，是指仪表的特性曲线与端基直线最大 输出偏差值的绝对值与量程比值的百分数，即： % 100 max / ? ? ? ? 下 上 y y y y E i i e 量程 =Y 上 -Y 下 测量量程 =X 上 -X 下 § 1-1 概述 1 、非线性度 在稳定状态下，仪表的输出增量对输入增量的比值， 称为仪表的灵敏度。它就是仪表静态特性曲线上相应 点的斜率即： 如果特性曲线为直线， 则各点斜率相等，Ｋ为常 数，此仪表为等灵敏度仪 表。如果特性曲线不是直 线，则量程内各点斜率不 相等，仪表在量程内的不 同输入值时，有不同的灵 敏度。由于仪表的输入与 输出有各种单位，故灵敏 度为复合单位 dx dy x y K ? ? ? ? 灵敏度的计算 x Y Δ x Δ y A x Y Δ x Δ y A B Δ y Δ x 切线 x y K A ? ? ? § 1-1 概述 ２、灵敏度 测量仪表的输出量随着输入量的增加而增加的过程称为 仪表的升行程，反之称为降行程。所谓变差，是指测量仪表 在同一输入量下，其升行程与降行程输出量的最大差值。变 差通常也表示成相对百分数的形式，即： 变差表征了仪表升、降行程 特性曲线的差异程度，是测量 仪表的重要性能指标。变差产 生的主要原因主要是由于传动 机构的间隙、摩擦或者仪表元 器件吸收、释放能量所造成的。 最大偏差 Y 上 Y i Y / i Y 下 x 下 x 上 x i Y x % 100 ma x / ? ? ? ? 下 上 y y y y E i i b § 1-1 概述 ３、变差 在测量仪表量程范围内，输出量和理论值的最大 偏差与量程比值的百分数，称做仪表的基本误差。即： 用来表征测量仪表基本误差允许值等级的量，称做 仪表的精度。例如 0.5 级精度的仪表，其允许基本误差 是 - 0.5%≤δ 允 ≤ 0.5% ；也就是说，精度数值前加上正、 负号后加％即为其允许误差范围。反过来，把允许误差 限值去掉正负号及％即为精度。 % 100 m ax ? ? ? ? 下 上 y y y ? § 1-1 概述 ４、基本误差和精度 问题 2 ：测量的基本性能指标。 （二）动态性能指标 仪表的输入量随时间而变化的工作状态，称为 动态。仪表在动态下工作出现的输出特性，称为动 态特性。仪表输入发生变化，必然引起输出值的变 化，即引起动态响应。输出值随时间变化的曲线， 称为动态响应曲线。 § 1-1 概述 ? 输入量 x(t) 为阶跃信号时，输出 量 y(t) 所引起的响应，称为 阶跃 响应 。 ? 稳定时间 tm ： y(t) 到达误差允 许范围± δ 所需的时间称为稳 定时间。 ? 延迟时间 td ： y(t) 到达 50%yH 所需的时间。 ? 上升时间 tr ： y(t) 从 10%yH 到达 90%yH 所需的时间。 ?