测量仪表及性能指标基本知识课件

误差的数值表示方法 – 绝对误差 – 相对误差 – 引用误差
按误差与仪表使用条件的关系 – 基本误差 – 附加误差。
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系统误差
定义：指测量仪器或方法引起得有规律的误差，体现为与真值之间的偏差。 事例：如仪器零点误差，温度、电磁场等环境引起的误差，动力源引起的
误差。 解决办法：单纯增加测量次数，无法减少系统误差对测量的影响、但在找
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测量方法的其它分类方式：
按不同的测量条件分：等精度测量与非等精度测量 按被测量在测量过程中的状态不同分：静态测量与
动态测量
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测量系统的组成
测量系统由四个基本环节组成：传感器、变换器或变送 器、传输通道和显示装置。
传感器
被测量
变换器
传输通道
显示装置
测量值
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（2）间接测量法：通过直接测量与被测量有某种确定函数关系的 其它各个变量，然后将所测得的数值代入函数关系进行计算，从 而求得被测量数值的方法。
（3）组合测量法：测量中使各个未知量以不同的组合形式出现 （或改变测量条件以获得这种不同组合），根据直接测量或间接 测量所获得的数据，通过解联立方程组以求得未知量的数值，这 类测量称为组合测量。
出产生误差的原因之后，可以通过对测量结果引入适当的修正而消除之。
累进性 恒值
按复杂规律变化 周期性
系统误差的特征
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随机误差
定义：随机误差指在已经消除系统误差之后，在相同的条件下测量 同一量时，出现的这种误差值以不可预计的方式变化的误差。
形成原因：随机误差是出于那些对测量结果影响较小、我们尚未认 识或无法控制的因素(如电子噪声干扰等)造成的。 在多次重复测量同一量时，其误差值总体上服从统计规律(如正 态分布)。
1 测量仪表基本知识
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测量的定义
用实验的方法，把被测量与同性质的标准量进 行比较，确定两者的比值，从而得到被测量的 量值。
使测量结果有意义的要求：
用来进行比较的标准量应该是国际上或国家所公认 的，且性能稳定。
进行比较所用的方法和仪表必须经过验证。
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测量的基本方程式：
➢ 减少仪器误差的主要途径是根据具体测量任务， 正确地选择测量方法和使用测量仪器。
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2、人身误差
➢ 它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的现象与结果判断 不准确而造成的误差。
➢ 减少人身误差的途径
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3、影响误差
➢ 它是指各种环境因素与要求条件不一致而造成 的误差。
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测量环节的功能（变送器）
它是传感器和显示装置中间的部分，它是将传 感器输出的信号变换成显示装置易于接收的部 件。 对变换器的要求：
性能稳定 精确度高，使信息损失最小。
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测量环节的功能（显示装置）
它是测量系统直接与观测者发生联系的部分 显示装置的基本形式：
模拟式显示元件 数字式显示元件 屏幕式显示元件
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测量环节的功能（传输通道）
它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。 分为电线、光导纤维和管路等。
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测量应用方面
（1）过程监测：对过程参数的监测。 （2）过程控制：为生产过程的自动控制提供依
据。 （3）试验分析与系统辨识：解决科学上的和 过程上的问题，一般需要综合运用理论和实验 的方法。测量技术应用于实验分析，是测量技 术的一个典型应用。
X = aU
式中， X —— 被测量； U —— 标准量（即选用的测量单位）； a —— 被测量与标准量的数字比值。
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测量方法
测量方法就是实现被测量与标准量比较的方法。 测量方法的分类（按测量结果产生的方式分）：
（1）直接测量法：使被测量直接与选用的标准量进行比较，或者 预先标定好了的测量仪表进行测量，从而直接求得被测量数值的 测量方法。
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例： 用指针式万用表的 10V量程测量一只 1.5V干电池的电压， 示值如图所示，问： 选择该量程合理吗？
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用2.5V量程测量 同一只1.5V干电 池的电压，与上 图比较，问示值 相对误差哪一个 大？
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误差分类
误差产生原因及规律 – 系统误差： – 随机误差： – 粗大误差
➢ 主要的影响因素是环境温度、电源电压和电磁 干扰等。
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4、方法误差
➢ 它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，也称理论误差。
➢ 原则上可通过理论分析和计算或改变测量方法 来加以消除或修正。
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测量误差的概念
测量误差是指由于某些测量仪表本身的问题， 或是由于测量原理方法的局限性、外界因素的 干扰以及测量者个人因素等原因，使测量仪表 的指示值Xm与被测量的真实值Xl(称为真值)之 间存在的偏差值。
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测量误差的来源
1、仪器误差
➢ 它是由于设计、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。
测量环节的功能（传感器）
传感器（敏感元件）
它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。 理想敏感元件应满足的要求：
敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数
输入信号不敏感。 在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质
的状态。
形成原因： – 粗大误差一般是由于操作人员在操作、读数或记录
数据时粗心大意造成的。 – 测量条件的突然改变或外界重大干扰也会造成粗大
误差。 解决办法：对于这类误差一旦发现，应及时纠正。
解决办法：从随机误差的统计规律分布特征，可对其示值大小和可 靠性做出评价，并可通过适当增加测量次数求平均值的方法，减 少随机误差对测量结果的影响。
随机误差就个体而言是无规律的，不能通过实验的方法来消除。
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粗大误差
定义：粗大误差是指一种显然与事实不符的误差，其 误差值较大且违反常规。