1-1 關(guān)于測(cè)量的概念
根據(jù)國際通用計(jì)量學(xué)基本名詞的推薦“測(cè)量是以確定量為目的的一組操作”。這里的量值均指物理量而言。對(duì)于每一個(gè)物理量?jī)H僅是一些物理對(duì)象共有的定性性質(zhì), 例如溫度、質(zhì)量、長度等等。每一物理量代表了一定的物理對(duì)象的某一方面性質(zhì), 而更具體的說, 每個(gè)量又有它的定量性質(zhì)如溫度高低、質(zhì)量大小、長度長短等等。
測(cè)得的物理量值是一個(gè)名數(shù), 它由表示物理量的數(shù)值和物理量的單位組成。
同一物理量, 由于所選擇的單位不同, 得到測(cè)量結(jié)果的數(shù)值也不同。因此, 在給出測(cè)量值大小的同時(shí)一定要給出所用的測(cè)量單位。
1-2 測(cè)量方法
測(cè)量方法是完成測(cè)量任務(wù)所采用的手段。一般是根據(jù)給定的原理規(guī)定出在測(cè)量中所涉及的運(yùn)算和實(shí)際操作。
在測(cè)量過程中由于測(cè)量對(duì)象、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量參數(shù)不同, 采用著各式各樣的測(cè)量?jī)x表和測(cè)量方法。
1. 簡(jiǎn)單測(cè)量 當(dāng)選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量?jī)x表即可直接完成測(cè)量任務(wù), 即可測(cè)得足夠精度的被測(cè)物理量的大小時(shí), 常把這種測(cè)量稱為簡(jiǎn)單測(cè)量。
2. 直接測(cè)量 任何測(cè)量都包含不同的簡(jiǎn)單測(cè)量。如果在測(cè)量過程中只包括一項(xiàng)簡(jiǎn)單測(cè)量和只根據(jù)一些已知數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果運(yùn)算就可以得到被測(cè)物理量的大小, 常把這種測(cè)量稱為直接測(cè)量。
3. 間接測(cè)量 如果對(duì)被測(cè)物理量的測(cè)量包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的簡(jiǎn)單測(cè)量, 或包括根據(jù)若干直接測(cè)量結(jié)果來計(jì)算出最后測(cè)量結(jié)果, 這種測(cè)量稱為間接測(cè)量, 也叫非直接測(cè)量。
1-3 測(cè)量?jī)x表的性能指標(biāo)
儀表運(yùn)行特性通常分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性兩大類。
一、測(cè)量?jī)x表的靜態(tài)特性
?。ㄒ唬?nbsp;精確度
與精確度有關(guān)的指標(biāo)有三個(gè): 精密度、正確度和精確度等級(jí)。
1. 精密度 它說明測(cè)量?jī)x表表示值的不一致程度。即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè)量在相同的規(guī)定的工作條件下, 由同一測(cè)量者用同一儀表在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次, 其測(cè)量結(jié)果的不一致程度。
2. 正確度 它說明表示值有規(guī)律地偏離真值大小值的程度。
3. 精確度 它是精密度和正確度兩者的總和, 即測(cè)量?jī)x表給出接近于被測(cè)真值的能力。
4. 精確度等級(jí) 它是指在規(guī)定的工作條件下, 儀表最大允許誤差相對(duì)于儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)也稱精度等級(jí)。
（二） 穩(wěn)定性
它是指在規(guī)定的工作條件保持恒定時(shí)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)儀表性能保持不變的能力。一般用精密度數(shù)值和觀測(cè)時(shí)間長短表示。
（三） 影響系數(shù)
影響系數(shù)是儀表性能的重要指標(biāo)。由于儀表實(shí)際工作條件要比標(biāo)準(zhǔn)工作條件差很多, 此時(shí)影響量的作用可以用影響系數(shù)來表示。它是示值變化與影響量變化之間的比值。
?。ㄋ模?nbsp;儀表靜態(tài)輸入-輸出特性
儀表靜態(tài)輸入-輸出特性由靈敏度、靈敏限、分辨率、線性度、滯環(huán)、量程等特性表示。
1. 靈敏度 它表征儀表在穩(wěn)態(tài)輸出增量與輸入增量之間的比值, 是靜態(tài)特性曲線上相對(duì)應(yīng)的斜率。
2. 靈敏限 當(dāng)儀表的輸入量從零不斷增加時(shí), 在儀表示值發(fā)生可察覺的極微小變化時(shí), 此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入量的最小變
化值, 稱為靈敏限。
3. 分辨率 它表示儀表能夠檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的本領(lǐng)。
4. 線性度 通常用實(shí)際校驗(yàn)曲線與一條通過特性曲線上、下限值的端基直線之間的最大偏差值與最大值之比來衡量。
5. 死區(qū)、回差和滯環(huán)
死區(qū) 它是指不會(huì)引起儀表輸出的輸入值最大變化范圍。
回差 它是指在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)被測(cè)量值上行和下行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。
滯環(huán) 它是指在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)被測(cè)量值上行和下行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差與死區(qū)之差。
6. 量程 它是指測(cè)量上下限之間的代數(shù)差。
二、測(cè)量?jī)x表的動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差
?。ㄒ唬?nbsp;動(dòng)態(tài)特性
測(cè)量?jī)x表的動(dòng)態(tài)特性是儀表在動(dòng)態(tài)工作中所呈現(xiàn)的特性, 它決定儀表測(cè)量快變參數(shù)的精度, 通常用穩(wěn)定時(shí)間和極限頻率來概括表示。
所謂穩(wěn)定時(shí)間是指給儀表一個(gè)階躍輸入, 從階躍開始到輸出信號(hào)進(jìn)入并不再超出對(duì)最終穩(wěn)定值規(guī)定的允許誤差時(shí)的時(shí)間間隔。穩(wěn)定時(shí)間又稱阻尼時(shí)間。
極限頻率是指一個(gè)儀表的有效工作頻率。在這個(gè)頻率以內(nèi)儀表的動(dòng)態(tài)誤差不超過允許值。
?。ǘ?nbsp;動(dòng)態(tài)誤差
動(dòng)態(tài)誤差是儀表隨時(shí)間變化的被測(cè)量時(shí)所具有的誤差, 其數(shù)值是動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的差值。
動(dòng)態(tài)誤差屬于規(guī)律性誤差。
根據(jù)國際通用計(jì)量學(xué)基本名詞的推薦“測(cè)量是以確定量為目的的一組操作”。這里的量值均指物理量而言。對(duì)于每一個(gè)物理量?jī)H僅是一些物理對(duì)象共有的定性性質(zhì), 例如溫度、質(zhì)量、長度等等。每一物理量代表了一定的物理對(duì)象的某一方面性質(zhì), 而更具體的說, 每個(gè)量又有它的定量性質(zhì)如溫度高低、質(zhì)量大小、長度長短等等。
測(cè)得的物理量值是一個(gè)名數(shù), 它由表示物理量的數(shù)值和物理量的單位組成。
同一物理量, 由于所選擇的單位不同, 得到測(cè)量結(jié)果的數(shù)值也不同。因此, 在給出測(cè)量值大小的同時(shí)一定要給出所用的測(cè)量單位。
1-2 測(cè)量方法
測(cè)量方法是完成測(cè)量任務(wù)所采用的手段。一般是根據(jù)給定的原理規(guī)定出在測(cè)量中所涉及的運(yùn)算和實(shí)際操作。
在測(cè)量過程中由于測(cè)量對(duì)象、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量參數(shù)不同, 采用著各式各樣的測(cè)量?jī)x表和測(cè)量方法。
1. 簡(jiǎn)單測(cè)量 當(dāng)選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量?jī)x表即可直接完成測(cè)量任務(wù), 即可測(cè)得足夠精度的被測(cè)物理量的大小時(shí), 常把這種測(cè)量稱為簡(jiǎn)單測(cè)量。
2. 直接測(cè)量 任何測(cè)量都包含不同的簡(jiǎn)單測(cè)量。如果在測(cè)量過程中只包括一項(xiàng)簡(jiǎn)單測(cè)量和只根據(jù)一些已知數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果運(yùn)算就可以得到被測(cè)物理量的大小, 常把這種測(cè)量稱為直接測(cè)量。
3. 間接測(cè)量 如果對(duì)被測(cè)物理量的測(cè)量包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的簡(jiǎn)單測(cè)量, 或包括根據(jù)若干直接測(cè)量結(jié)果來計(jì)算出最后測(cè)量結(jié)果, 這種測(cè)量稱為間接測(cè)量, 也叫非直接測(cè)量。
1-3 測(cè)量?jī)x表的性能指標(biāo)
儀表運(yùn)行特性通常分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性兩大類。
一、測(cè)量?jī)x表的靜態(tài)特性
?。ㄒ唬?nbsp;精確度
與精確度有關(guān)的指標(biāo)有三個(gè): 精密度、正確度和精確度等級(jí)。
1. 精密度 它說明測(cè)量?jī)x表表示值的不一致程度。即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè)量在相同的規(guī)定的工作條件下, 由同一測(cè)量者用同一儀表在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次, 其測(cè)量結(jié)果的不一致程度。
2. 正確度 它說明表示值有規(guī)律地偏離真值大小值的程度。
3. 精確度 它是精密度和正確度兩者的總和, 即測(cè)量?jī)x表給出接近于被測(cè)真值的能力。
4. 精確度等級(jí) 它是指在規(guī)定的工作條件下, 儀表最大允許誤差相對(duì)于儀表測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)也稱精度等級(jí)。
（二） 穩(wěn)定性
它是指在規(guī)定的工作條件保持恒定時(shí)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)儀表性能保持不變的能力。一般用精密度數(shù)值和觀測(cè)時(shí)間長短表示。
（三） 影響系數(shù)
影響系數(shù)是儀表性能的重要指標(biāo)。由于儀表實(shí)際工作條件要比標(biāo)準(zhǔn)工作條件差很多, 此時(shí)影響量的作用可以用影響系數(shù)來表示。它是示值變化與影響量變化之間的比值。
?。ㄋ模?nbsp;儀表靜態(tài)輸入-輸出特性
儀表靜態(tài)輸入-輸出特性由靈敏度、靈敏限、分辨率、線性度、滯環(huán)、量程等特性表示。
1. 靈敏度 它表征儀表在穩(wěn)態(tài)輸出增量與輸入增量之間的比值, 是靜態(tài)特性曲線上相對(duì)應(yīng)的斜率。
2. 靈敏限 當(dāng)儀表的輸入量從零不斷增加時(shí), 在儀表示值發(fā)生可察覺的極微小變化時(shí), 此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸入量的最小變
化值, 稱為靈敏限。
3. 分辨率 它表示儀表能夠檢測(cè)到被測(cè)量最小變化的本領(lǐng)。
4. 線性度 通常用實(shí)際校驗(yàn)曲線與一條通過特性曲線上、下限值的端基直線之間的最大偏差值與最大值之比來衡量。
5. 死區(qū)、回差和滯環(huán)
死區(qū) 它是指不會(huì)引起儀表輸出的輸入值最大變化范圍。
回差 它是指在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)被測(cè)量值上行和下行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差。
滯環(huán) 它是指在儀表全部測(cè)量范圍內(nèi)被測(cè)量值上行和下行所得到的兩條特性曲線之間的最大偏差與死區(qū)之差。
6. 量程 它是指測(cè)量上下限之間的代數(shù)差。
二、測(cè)量?jī)x表的動(dòng)態(tài)特性及動(dòng)態(tài)誤差
?。ㄒ唬?nbsp;動(dòng)態(tài)特性
測(cè)量?jī)x表的動(dòng)態(tài)特性是儀表在動(dòng)態(tài)工作中所呈現(xiàn)的特性, 它決定儀表測(cè)量快變參數(shù)的精度, 通常用穩(wěn)定時(shí)間和極限頻率來概括表示。
所謂穩(wěn)定時(shí)間是指給儀表一個(gè)階躍輸入, 從階躍開始到輸出信號(hào)進(jìn)入并不再超出對(duì)最終穩(wěn)定值規(guī)定的允許誤差時(shí)的時(shí)間間隔。穩(wěn)定時(shí)間又稱阻尼時(shí)間。
極限頻率是指一個(gè)儀表的有效工作頻率。在這個(gè)頻率以內(nèi)儀表的動(dòng)態(tài)誤差不超過允許值。
?。ǘ?nbsp;動(dòng)態(tài)誤差
動(dòng)態(tài)誤差是儀表隨時(shí)間變化的被測(cè)量時(shí)所具有的誤差, 其數(shù)值是動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)量結(jié)果的差值。
動(dòng)態(tài)誤差屬于規(guī)律性誤差。
