南航大热工测量与自动控制复习资料

第一章测试技术的基本知识1.测量的定义：测量是运用专门的工具，根据物理、化学、生物等原理，通过实验和计算找到被测量的量值。

测量的表示：测量是以同性质的标准量与被测量比较，并确定被测量相对标准量的倍数。

2.测量方法分类按测量手段分类：直接测量、间接测量、组合测量（名词解释）间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的函数关系间接得到被测量的量值的测量方法。

常在直接测量不方便，或间接测量的结果较直接测量更为准确，或缺少直接测量的仪器时使用。

组合测量：当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据测量量与未知参数间的函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。

按测量方式分类：偏差式测量、零位式测量、微差式测量（单选题）零位式测量：又称作零式法或平衡式测量法，测量时用被测量与标准量相比较，用指零仪表（零示器）指示被测量与标准量相等（平衡），从而获得被测量。

按对测量精度的要求分类：等精度测量、非等精度测量按测量敏感元件是否与被测介质接触分类：接触测量和非接触测量（单选题、多选题）按测量数据是否需要实时处理分类：在线测量、离线测量（单选题）3.测量方法的选择原则①被测量本身的特性；②被测量的准确度；③测量环境；④现有测量设备。

（多选题）4.测量系统：为实现一定的测量目的而将测量设备进行有效组合而形成的测量体系。

测量系统的组成：传感器、变送器、传输通道、显示装置（选择题）5.测量仪表的类型模拟式、数字式、智能式6.测量仪表的主要性能指标(1)精度1)精密度：说明测量值的分散性，反映随机误差大小的程度（单选题）2)正确度：说明测量值与真值之间的接近程度，反映系统误差大小的程度。

（单选题）3)准确度：反映系统误差和随机误差合成大小的程度。

对于具体测量，正确度高的精密度不一定高，反之亦然。

但准确度高的正确度和精密度都高。

（多选题、简答题）(2)稳定度(3)输入电阻(4)灵敏度：灵敏度的另一种表示方法叫分辨力或分辨率，即仪表所能区分被测量的最小变化量。

分辨力的值愈小，其灵敏度愈高，通常规定分辨率为允许绝对误差的1/3即可。

（单选题）(5)线性度(6)动态特性：表示仪表的输出随输入变化的能力。

即当被测量发生变化时，仪表的显示值随时间变化的特性响应。

（名词解释）7.测量和计量的区别。

（简答）测量是运用专门的工具，根据物理、化学、生物等原理，通过实验和计算找到被测量的量值，即测量是通过实验手段对客观事物取得定量信息的过程，也就是利用实验手段把待测量直接或间接地与另一个同类已知量进行比较，从而得到待测量值的过程。

在测量过程中作为比较标准的各类量具、仪器仪表，必须定期进行检验和校准，以保证测量结果的准确性、可靠性和统一性，这个过程称为计量。

因此，计量可看作测量的特殊形式，同时计量又是测量的基础和依据。

8.单位制在国际单位之中，分为基本单位、导出单位和辅助单位。

基本单位：长度单位米（m ）、时间单位秒（s ）、、质量单位千克（kg ）、、电流单位安培（A ）、、热力学温度单位开尔文（K ）、 、发光强度单位坎德拉（cd ）、物质的量单位摩尔（mol ）（单选或多选）第二章 测量误差和数据处理1.绝对误差特点：绝对误差有单位； 绝对误差有符号；绝对误差恒不为零；单独用绝对误差不能说明测量结果的准确程度（单选或多选）误差与修正值与绝对误差的绝对值相等但符号相反的值称为修正值，可通过检定，由上一级标准给出。

修正后的实际测量值 （单选或填空题）[例]：某温度表测得的温度示值为120.1℃，查该温度表检定书，得知该温度表在 120.18 ℃及其附近的修正值为-0.1℃，被测温度的实际值？2.相对误差 实际相对误差%100⨯∆=Ax A γ 示值相对误差%100⨯∆=x x x γ 满度相对误差%100⨯∆=mm m x x γ 仪表量程内绝对误差的最大值 认为测量仪器在同一量程不同示值处的绝对误差是处处相等的，这种处理称为误差的整量化 （填空题）为了减小测量中的示值误差，在进行量程选择时一般以示值不小于满度值的2/3。

（单选题）3. 指定值：国家设立的实物标准，并以法令的形式，指定其所体现的量值作为计量单位的指定值，指定值也叫约定真值，一般就用来代替真值。

（名词解释）4.测量误差的来源：仪器误差、人身误差、影响误差、方法误差（多选题）仪器误差：又称设备误差，是由于设计、制造、装配、检定等的不完善以及仪器使用过程中元器件的老化、机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪器设备带有的误差。

（名词解释）人身误差：主要指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中现象与结果判断不准确而造成的误差。

（名词解释）方法误差：是所使用的测量方法不当，或对测量设备操作使用不当，或测量所依据的理论不严格，或对测量计算公式不适当简化等原因而造成的误差。

（名词解释）5.系统误差:在多次等精度测量同一恒定量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差，称为系统误差，简称系差。

（名词解释）随机误差:又称偶然误差，是指对同一恒定量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号无规则变化的误差。

（名词解释）粗大误差:在一定的测量条件下，测得值明显地偏离实际值所形成的误差称为粗大误差，也称为疏A x x -=∆x∆-=c c x +=A m m mx x γ∆=∙失误差，简称粗差。

（名词解释）6.系统误差体现了测量的正确度，系统误差小，表明测量的正确度高。

（单选题）随机误差体现了多次测量的精密度。

随机误差小，则精密度高。

（单选题）就单次测量而言，随机误差没有规律，但当测量次数足够多时，则服从正态分布规律，随机误差的特点为具有对称性、有界性、抵偿性、单峰性。

（多选题）7. 剩余误差：x x v i i -=方差：标准差（标准误差，均方根误差）极限误差： 算术平均值的标准差： σ反映了测量的精密度，σ小表示精密度高，测得值集中，σ大，表示精密度底，测得值分散。

（填空题）8.服从正态分布的随机误差的性质。

（简答）绝对值小的随机误差出现的概率大，绝对值大的随机误差出现的概率小，随着随机误差的加大，出现的概率很快趋于零，即超过一定界限的随机误差实际上几乎不出现，这体现了随机误差的有界性。

大小相等符号相反的误差出现的概率相等，体现了随机误差的对称性和抵偿性。

标准差愈小，正态分布曲线愈尖锐，表明测得值愈集中，精密度高。

反之，标准差愈大，曲线愈平坦，表明测得值分散，精密度越低。

9.判断测量数据中存在系统误差的方法。

（简答）（1）理论分析法：凡属于测量方法或测量原理引入的系差，可以通过对测量方法的定性定量分析发现系差，甚至计算出系差的大小。

（2）校准和对比法：当怀疑测量结果可能会有系差时，可用准确度更高的测量仪器进行重复测量以发现系差。

（3）改变测量条件法：系差与测量条件有关，如果能改变测量条件，根据对分组数据的比较，有可能发现系差。

（4）剩余误差观察法：根据测量数据数列各个剩余误差的大小、符号的变化规律，以判断有无系差及系差的类型。

10.间接测量的误差传递与间接测量的误差分配的区别。

（简答）已知各直接测量量的误差，利用直接测量量与间接测量量之间的函数关系求得间接测量量的误差就是间接测量的误差传递。

而误差分配是在已知要求的总误差的前提下，合理分配各误差分量，以保证达到对已知函数的误差要求。

误差分配过程为先按等作用原则分配误差，再按可能性调整误差，最后验算调整后的总误差。

11．常用函数的误差传递计算（单选）12.有效数字的处理（单选）13.等精度测量结果的处理（计算）对某温度共进行了n 次等精度测量，测量结果列于表中。

该温度计的检定书上指出该温度计具有x ℃的恒定系统误差。

请写出最后的测量结果。

注意：对数据的处理，如果指出该温度计具有某个温度的恒定系统误差应将测量数据减去恒定系差的数据，再按步骤处理。

处理步骤见P51.第三章 温度测量⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑∑=∞→=∞→n i i n n n i x i n n E x 1211212lim lim )(δσ∑=∞→=n i in n 121lim δσσ3=∆ /x x σσ=1.温标：为了保证温度量值的统一和准确，而建立的一个用来衡量温度的标准尺度。

温标的三要素：温度计、固定点和内插方程（或称为三个基本条件)。

（单选或填空）国际普遍使用的温标有四种：摄氏温标、华氏温标、热力学温标、 国际温标（填空）2.膨胀式温度计：利用物体受热膨胀原理制成的温度计，主要有液体膨胀式、固体膨胀式和压力式温度计三种。

（填空）液体膨胀式温度计组成：液体存储器、毛细管、标尺。

（填空）液体膨胀式温度计特点：直观、测量准确、结构简单、造价低廉；不能自动记录、不能远传、易碎；测温有延迟（多选题）误差分析（1）玻璃材料有较大的热滞后效应（2）温度计插入深度不够将引起误差，修正值 会利用公式做简单计算（单选） （3）非线性误差（4）工作液的迟滞性（5）读数误差使用玻璃管液体温度计测温时，应注意的问题。

（简答）(1)安装点位于方便读数，安全可靠之处；（2）温度计以垂直安装为宜；（3）测量管道内的流体 温度时，应使温度计的温包处于管道的中心线位置，插入方向须与流体流动方向相反，以便与流 体充分接触，测得真实温度。

（4）温度计插入深度不够引起的误差应进行修正，（5）读数时视线 与标尺垂直，与液柱面处于同一水平面，只能小心转动温度计顶端的小耳环，切不可用手摸标尺 或将温度计取出插孔，更不允许用手握温包来读数。

3.热电偶闭合回路中所产生的热电势是由接触电势（珀尔贴电势）和温差电势（汤姆逊电势）组成的。

（填空）接触电势：当两种不同性质的导体接触时，由于两者有不同的电子密度而在接触处形成的电动势称为珀尔贴电势或接触电势。

（名词解释）温差电势：对同一导体而言，由于导体两端温度不同而产生的电势称为温差电势。

（名词解释） 有关热电偶的几点结论：普遍性（凡是两种不同性质的导体材料皆可制成热电偶）；热电偶所产生的热电势在热电极材料一定情况下，仅决定于测量端和参考端的温度，而与热电极的形状和尺寸无关；参考端温度必须保持恒定，最好保持0℃。

（多选题）热电偶应用定则（简答）均质导体定则：由同一种匀质导体（电子密度处处相同）组成的闭合回路，不论导体的截面、长度以及各处的温度分布如何，均不产生热电势。

（名词解释）中间导体定则：在热电偶回路中接入第三种导体，只要与第三种导体相连接的两端温度相同，接入第三种导体后，对热电偶回路中的总电势没有影响。

（名词解释）中间温度定则：热电偶在两接点温度为T,T 0时热电势等于该热电偶在两接点温度分别为T,T N 和T N ，T 0时相应热电势的代数和即E ＡＢ（T ，T ０）＝ E ＡＢ（T ，T Ｎ）＋ E ＡＢ（T Ｎ ,T ０）。