机械工程测试基础第三版全套课件熊诗波黄长艺
机工社熊诗波《机械工程测试技术》十PPT课件
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
2.压阻式压力传感器，如图10-6所示。
图10-6 9
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
膜片式压电压力传感器如图10-7所示
图10-7 10
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
3.压电式压力传感器
图10-8 多片层叠压电晶体压力传感器 11
1.压力测量装置的静态定度
常用的静态压力定度装置为如图10-19所示的活塞压力机。
图10-19 23
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
2.压力测量装置的动态定度 1） 快速阀门装置。预应力快速阀门装置的结构原理图，如图10-20所示。
图10-20 24
第一节 压力的测量
四、压力测量装置的定度
图10-14 17
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
7.光电式压力传感器
图10-15 一种光纤式压力传感器的结构原理图 18
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
8.振频式压力传感器
传感器由振筒组件和激振电路组成，如图10-16所示。
图10-16 19
第一节 压力的测量
二、常用压力传感器
9.力平衡式压力传感器，如图10-17所示。
一、弹性式压力敏感元件
2.膜片与膜盒 膜片是用金属和非金属制成的圆形薄片。
弹性压力敏感元件如图10-1b。
图10-1 4
第一节 压力的测量
一、弹性式压力敏感元件
3.波纹管 波纹管是外周沿轴向有深槽形波纹状皱褶，可沿轴向伸缩的薄壁管子。
弹性压力敏感元件，如图10-1c所示。
图10-1
机械工程测试技术基础教学PPT
#2022
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测量的基础知识
基本量和导出量 基本量： 长度、质量、时间、温度、电流、发 光强度、物质的量 导出量：由基本量按一定函数关系来定义的
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测量的基础知识
3、基准与标准
基准：用来保存、复现计量单位的计量器具，是最高准确度的计量器具。 国家基准、副基准和工作基准 计量标准：用于检定工作计量器具的计量器具 工作计量器具是指用于现场测量而不用检定工作的计量器具。
物质所固有，客观存在或运动状态的特征 非物质，不具有能量，传输依靠物质和能量
*
四、测试技术的内容
测试技术的内容 测量原理：实现测量所依据的物理、化 学、生物等现象及有关定律。 测量方法：分为直接或间接测量、接触 或非接触测量、破坏或非破坏测量 测量系统 数据处理
*
测试过程：首先利用酒精（敏感元件）检测出被测对象温度变化并将其转换成自身体积的变化（热胀冷缩），然后经过等截面的中空玻璃管（中间变换器）再转换成高度的变化（分析处理），最后由外面的刻度线显示出测试结果（显示、记录）并提供给观察者或输入后续的控制系统。
*
教材、参考书与课时安排 教材 机械工程测试技术基础(第3版) 熊诗波 黄长艺编著 机械工业出版社 测试技术与信号处理 郭迎福，焦锋，李曼主编 中国矿业大学出版社 课时安排 授课 ：36学时 实验 ：4学时
教材、参考书与课时安排
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教学目的和要求 测试技术是工科院校机械类各专业本科生一门重要的技术基础课，内容包括传感器、测量电路、测试系统的特性，信号分析与数据处理 。 通过本课程的学习： 掌握传感器的原理、特点及应用，常用测试系统和测量电路以及信号分析的基本原理和分析方法。为后续课程打好基础。
领域：工业、农业、航天、军事等
《机械工程测试技术基础》熊诗波 课后习题 答案
《 机械工程测试技术基础 》-第三版- 熊诗波等 著绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义；2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备；3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答：①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈± ②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈± ③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？解答：(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答：(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
机械工程测试技术基础第三版熊诗波黄长艺课后答案
机械工程测试技术基础第三版课后题答案求周期方波（图1-4）的傅立叶级数（复指数函数形式）。
画出频谱图|C n |—ω ；φn —ω 图并与表1-1对比。
解：傅立叶级数的复指数形式表达式：⋅⋅⋅±±±==∑+∞-∞=,3,2,1,0;)(0n eC t x n tjn nω式中：所以：幅值频谱：相位频谱：傅立叶级数的复指数形式的幅值频谱图和相位频谱都是双边频谱图。
求正弦信号 x (t )=x 0sin ωt 的绝对均值μ|x |和均方根值x rms解：求指数函数 的频谱。
解：[]()⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅±±±=⋅⋅⋅±±±=-=--=+⨯+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤+⎢⎣⎡-==---------⎰⎰⎰,6,4,2;0,5,3,1;2cos 12111)(1)(1200002002002022000000000000n n n A j n n A j e e n jA n jA e jn A T e jn A T dt Ae dt e A T dt e t x T C jn jn T t jn T t jn T t jn T t jn T T t jn n πππππωωππωωωωω⋅⋅⋅±±±±=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑+∞-∞=,7,5,3,1;2)(0n en A j t x t jn n ωπ⋅⋅⋅±±±==+=,5,3,1;222n n A C C C nI nR n π⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅⋅---=⋅⋅⋅=-=⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==,5,3,1;2,5,3,1;202n n n A arctg C C arctg nR nI n πππϕωππωμ2;2sin 1)(lim 0000000====⎰⎰∞→T x tdt x T dt t x T T T x 式中：()2sin 1)(10020002000x dt dt x T dt t x T x T T rms ===⎰⎰ω)0;0(;)(≥>=-t Ae t x t ααfj Adt eAe dt e t x f X ftj t ft j παπαπ2)()(022+=⋅==⎰⎰∞+--∞+∞--求符号函数（题图1-1a ）和单位阶跃函数（题图1-1b ）的频谱. 解:1) 符号函数的频谱:令:2)单位阶跃函数的频谱:--------------------------------------------------------------------------------------------------------------求被截断的余弦函数cos ω0t （题图1-2）的傅立叶变换。
机械工程测试技术第三版熊诗波,黄长艺课后答案
机械工程测试技术基础第三版熊诗波绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？ 解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义； 2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备； 3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答： ①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈±②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈±③0.026/5.482 4.743±≈‰ 0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？ 解答： (1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？ 解答： (1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而 引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
机械工程测试基础第三版全套课件熊诗波黄长艺
第一节 测试技术概况
三、课程的主要环节和本书概要 测试技术是测量和实验技术的统称。本课程的研究对象是机械工程领 域与设计有关的试验、控制和运行监测中涉及到物理量及其他工程量 的测量和测量装置与系统的性能，包括物理量和其他工程量的测量方 法、测试中常用的传感器、信号调理电路及记录、显示仪器的工作原 理，测量装置基本特性的评价方法、测试信号的分析和处理。
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图0-1
Hale Waihona Puke 一节 测试技术概况一、测试和测量系统
测量系统的一般构成如图0-2所示
图0-2
5
第一节 测试技术概况
二、测试技术的发展概况
1.新原理新技术在测试技术中的应用 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学原理在工程测量中 得到广泛应用, 使得可测量的范围在不断扩大，测量精度和效率得到很 大提高。
4.测量器具的示值 由测量器具所指示的被测量值。 5.准确度等级 用来表示测量器具的等级或级别。
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第二节 测量的基础知识
七、测量装置
6.标称范围 标称范围也称为示值范围。测量器具标尺范围所对应的被测量示值范围。 7.量程 标称范围的上下限之差的模。 8.测量范围 在测量器具的误差处于允许极限内的情况下，测量器具所能测量的被测量 值的范围。 9.漂移 测量器具的计量特性随时间的慢变化。
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第二节 测量的基础知识
六、测量方法
1.直接测量 无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值的测量。如温度计测 水温、卷尺测量靶距等。 2.间接测量
在直接测量值的基础上，根据已知函数关系，计算出被测量的量值的测量。如 通过测定某段时间内火车运动的距离来计算火车运动的平均速度就是间接测量。
3.组合测量 将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组合成一组方程，通过 解方程组得到被测值的方法。
机械工程测试技术基础(机工社-熊诗波、黄长艺)(1)
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 22.3.23 00:52:4 700:52 Mar-22 23-Mar-22
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 00:52:4 700:52: 4700:5 2Wednesday, March 23, 2022
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 22.3.23 22.3.23 00:52:4 700:52: 47Mar ch 23, 2022
23-Mar-2222.3.23
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。22.3.2300:52:4723 March 202200:52
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2022年 3月23 日星期 三上午1 2时52 分47秒0 0:52:47 22.3.23
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 22年3 月上午1 2时52 分22.3.2 300:52 March 23, 2022
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 22年3 月23日 星期三1 2时52 分47秒0 0:52:47 23 March 2022
6.响度和响度级 人耳对声音的主观感觉与客观量度不一样。
响度级与响度的关系如上所示。 9
第二节 声测量传感器与仪器
一、麦克风
1.电容器式 电容式麦克风是声测量中最常用的一种仪器。电容式麦克风结构如图8-7 所示。
图8-7 10
第二节 声测量传感器与仪器
一、麦克风
2.压电晶体式
压电晶体式麦克风使用压电类元件，一般通过弯曲作用来激活。
谢 谢 大 家 022 12:52 AM3/23/2022 12:52 AM22.3.2322.3.23
(完整版)《机械工程测试技术基础》熊诗波课后习题答案
其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。量程越大，引起的绝对误差越大，所以在选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程。
(2)从(1)中可知，电表测量所带来的绝对误差=精度等级×量程/100，即电表所带来的绝对误差是一定的，这样，当被测量值越大，测量结果的相对误差就越小，测量准确度就越高，所以用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表分别测量25V电压，请问哪一个测量准确度高？
解答：
(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而
《机械工程测试技术基础》
-第三版-
熊诗波等著
绪论
0-1叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2如何保证量值的准确和一致？
解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定）
1、对计量单位做出严格的定义；
2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备；
解答：
(1)测量结果=样本平均值±不确定度
或
(2)
所0-8用米尺逐段丈量一段10m的距离，设丈量1m距离的标准差为0.2mm。如何表示此项间接测量的函数式？求测此10m距离的标准差。
解答：(1)
(2)
0-9直圆柱体的直径及高的相对标准差均为0.5%，求其体积的相对标准差为多少？
《机械工程测试技术基础》熊诗波 课后习题 答案
《 机械工程测试技术基础 》-第三版- 熊诗波等 著绪 论0-1 叙述我国法定计量单位的基本内容。
解答：教材P4~5，二、法定计量单位。
0-2 如何保证量值的准确和一致？解答：（参考教材P4~6，二、法定计量单位~五、量值的传递和计量器具检定） 1、对计量单位做出严格的定义；2、有保存、复现和传递单位的一整套制度和设备；3、必须保存有基准计量器具，包括国家基准、副基准、工作基准等。
3、必须按检定规程对计量器具实施检定或校准，将国家级准所复现的计量单位量值经过各级计算标准传递到工作计量器具。
0-3 何谓测量误差？通常测量误差是如何分类表示的？ 解答：（教材P8~10，八、测量误差）0-4 请将下列诸测量结果中的绝对误差改写为相对误差。
①1.0182544V±7.8μV ②(25.04894±0.00003)g ③(5.482±0.026)g/cm 2 解答：①-667.810/1.01825447.6601682/10±⨯≈± ②60.00003/25.04894 1.197655/10±≈± ③0.026/5.482 4.743±≈‰0-5 何谓测量不确定度？国际计量局于1980年提出的建议《实验不确定度的规定建议书INC-1(1980)》的要点是什么？解答：(1)测量不确定度是表征被测量值的真值在所处量值范围的一个估计，亦即由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
(2)要点：见教材P11。
0-6为什么选用电表时，不但要考虑它的准确度，而且要考虑它的量程？为什么是用电表时应尽可能地在电表量程上限的三分之二以上使用？用量程为150V 的0.5级电压表和量程为30V 的1.5级电压表分别测量25V 电压，请问哪一个测量准确度高？解答：(1)因为多数的电工仪表、热工仪表和部分无线电测量仪器是按引用误差分级的（例如，精度等级为0.2级的电表，其引用误差为0.2%），而引用误差=绝对误差/引用值其中的引用值一般是仪表的满度值(或量程)，所以用电表测量的结果的绝对误差大小与量程有关。
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2.新型传感器的出现
包括新型传感器的出现、传感器性能的提高, 还包括功能的增强、集成 化程度的提高以及小型、微型化等。
3.计算机测试系统与虚拟仪器的应用 传感器网络及仪器总线技术、Intemet网与远程测试、测试过程与仪器 控制技术, 以及虚拟仪器及其编程语言等的发展都是现代工程测试技术 发展的重要方面。
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第二节 测量的基础知识
六、测量方法
1.直接测量 无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测值的测量。如温度计测 水温、卷尺测量靶距等。
2.间接测量 在直接测量值的基础上，根据已知函数关系，计算出被测量的量值的测量。如 通过测定某段时间内火车运动的距离来计算火车运动的平均速度就是间接测量。
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第二节 测量的基础知识
一、量与量纲
1.量值 量值是用数值和计量单位的乘积来表示的。 量值的数值就是被测量与计量单位之比值。
2.基本量和导出量 3.量纲和量的单位 量纲代表一个实体的确定特征。量纲单位是该实体的量化基础。 在国际单位（SI）制中，基本量约定为：长度、质量、时间、温度、 电流、发光强度和物质的量等七个量。他们的量纲分别为：L、M、 T、θ、I、N和J表示。
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第一节 测试技术概况
一、测试和测量系统
测量系统的用途如图0-1所示。
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图0-1
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第一节 测试技术概况
一、测试和测量系统
测量系统的一般构成如图0-2所示
图0-2
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第一节 测试技术概况
二、测试技术的发展概况
1.新原理新技术在测试技术中的应用 各种物理效应、化学效应、微电子技术，甚至生物学原理在工程测量中 得到广泛应用, 使得可测量的范围在不断扩大，测量精度和效率得到很 大提高。
机械工程测试基础全套课件
熊诗波 黄长艺
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1
第一节 测试技术概况 第二节 测量的基础知识
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第一节 测试技术概况
一、测试和测量系统
测试技术是测量和实验技术的统称。 工程测量可分为静态测量和动态测量。 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量。 动态测量是指随时间变化的物理量的测量。
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第二节 测量的基础知识
四、基准和标准
基准是用来保存、复现计量单位的计量器具。 计量标准是指用于检定工作计量器具的计量器具。
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第二节 测量的基础知识
五、量值的传递和计量器具检定
通过对计量器具实施检定或校准，将国际基准所复现的计量单位量值经过各级 计量标准传递到工作计量器具，以保证被测对象量值的准确和一致。 计量器具检定是指为评定计量器具的计量特性，确定其是否符合法定要求所进 行的全部工作。
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第一节 测试技术概况
三、课程的主要环节和本书概要
测试技术是测量和实验技术的统称。本课程的研究对象是机械工程领 域与设计有关的试验、控制和运行监测中涉及到物理量及其他工程量 的测量和测量装置与系统的性能，包括物理量和其他工程量的测量方 法、测试中常用的传感器、信号调理电路及记录、显示仪器的工作原 理，测量装置基本特性的评价方法、测试信号的分析和处理。
2.测量正确度 表示测量结果中系统误差的大小程度，它反映了在规定条件下进行多次测 量时所得结果彼此符合的程度。不能将精密度简称为精度。 3.测量准确度
表示测量结果中系统误差大小的程度，它反映了在规定条件下测量结果中所有 系统误差的综合。
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第二节 测量的基础知识
二、法定计量单位
1.基本单位
根据国际单位制（SI），七个基本量的单位分别是：长度——米（Metre）、质 量——千克（Kilogram）、时间——秒（Second）、温度——开尔温 （Kelvn）、电流——安培（Ampere）、发光强度——坎德拉（Candela）、物 质的量——摩尔（Mol）。
3.组合测量
将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组合成一组方程，通过 解方程组得到被测值的方法。
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第二节 测量的基础知识
七、测量装置
1.传感器 它是直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量 值输出的器件。
2.测量变换器 提供与输入量有给定关系的输出量的测量器件。
3.检测器
用以指示某种特定量的存在而不必提供量值的器件或物质。
4.测量器具的示值
由测量器具所指示的被测量值。
5.准确度等级
用来表示测量器具的等级或别。
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第二节 测量的基础知识
七、测量装置
6.标称范围 标称范围也称为示值范围。测量器具标尺范围所对应的被测量示值范围。
7.量程 标称范围的上下限之差的模。 8.测量范围 在测量器具的误差处于允许极限内的情况下，测量器具所能测量的被测量 值的范围。
2.辅助单位 在国际单位制中，平面角的单位——弧度和立体角的单位——球面度未归入基 本单位或导出单位，而称之为辅助单位。
3.导出单位
在选定了基本单位和辅助单位之后，按物理量之间的关系，由基本单位和辅助
单位以相乘或者相除所构成的单位称为导出单位。
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第二节 测量的基础知识
三、测量、计量、测试
测量（Measurement）是指以确定被测量对象的量值为目的而进行的实验过程。 如果测量涉及实现单位统一和量值准确可靠则被称为计量。测试 （Measurement and test）是指具有实验性质的测量，或测量和试验的综合。
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第二节 测量的基础知识
八、测量误差
3.误差表示方法 （3）应用误差：计量器具的绝对误差与引用值之比。 （4）分贝误差：一种特殊形式的相对误差。在数值上与相对误差有着一
定的关系。
测量误差和其分布特征量的关系如图0-3
图0-3
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第二节 测量的基础知识
九、测量精度和不确定度
1.测量精密度 表示测量结果中随机误差大小的误差；也是指在一定条件下测量结果中所有系 统误差的综合。
9.漂移 测量器具的计量特性随时间的慢变化。
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第二节 测量的基础知识
八、测量误差
1.测量误差定义 测量结果与被测量真值之差称为测量误差，即：测量误差=测量结果－真值
2.误差的分类 （1）系统误差 （2）随机误差 （3）粗大误差
3.误差表示方法 （1） 绝对误差：是一个量纲、单位和被测量一样的量。可用公式表示， 相对误差=误差÷真值 （2） 相对误差：相对误差=误差÷真值