第1章测量的基础知识.pptVIP

学习要求 1.测量的基本方法及分类; 2.标准量及其传递方法; 3.非电量电测系统的组成; 4.测量具有普遍科学意义的条件。 1.1 测量的基本方法 测量的最基本形式是比较，即将待测的未知量和预定的标准作比较。由测量所得到的被测对象的量值表示为数值和计量单位的乘积。测量可分为直接测量、间接测量、组合测量及软测量。 1.1 测量的基本方法(续) 1.1.1 直接测量 1、定义：无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到 被测量值的测量为直接测量。 2、分类：可分为两种：直接比较和间接比较。 直接比较 1）定义：直接把被测物理量和标准作比 较的测量方法称为直接比较。 2）举例 ⊙用米尺测量物体长度 ⊙测量导体的电阻 1.1 测量的基本方法(续) 间接比较 1）定义 利用仪器仪表——统称之为测量系统——把原始形态的待测物理量的变化变换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化，并以人的感官所能接受的形式，在测量系统的输出端显示出来。 2）举例 ⊙水银温度计测体温 ⊙弹簧测力 1.1 测量的基本方法(续) 1.1.2 间接测量 1）定义： 间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的 函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。 2）特点 被测物理量不能用现有仪表直接测量得到，需 通过数学关系计算得到。 如：在 中，欲测量y, 首先测量 x1, x2, x3, 才能得到 用线圈靶测弹丸速度 一般，尽可能地不采用间接测量，因为它的准确度往往不如直接测量高，但是，有时所要测的物理量本身就是根据数学关系定义的，没有比较的标准可供使用（如冲量、马赫数等），或者没有能够探测所要测量的物理量的仪器，在这些场合，就不得不采用间接测量了。 1.1 测量的基本方法(续) 1.1.3 组合测量 1）定义 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（函数关系），通过解方程组得到被测值的方法。 2）特点 组合测量实质是间接测量的推广，其目的就是在不提高计量仪器准确度的情况下，提高被测量值的准确度。 举例 分别对线段和10倍的线段进行直接测量。测得结果分别为，即有 可得 ，明显比 直接测量具有更高的测量精度。 1.1测量的基本方法(续) 1.1 测量的基本方法(续) 2）特点 软测量技术出现在近年来的过程控制及检测领域，其实质也是基于间接测量的思想。软测量是在成熟的硬件基础上，以计算机技术为核心，通过模型运算处理而完成的，以软测量技术为基础的软仪表，具有通用性好、灵活性强、适用范围宽等优点。软测量技术的关键是建立表征辅助变量（易测过程变量）与主导变量（难以直接测量的待测过程变量）之间数学关系的软测量模型。按建立软测量的数学模型的方法不同可将软测量技术分为：机理建模、回归分析、状态估计和辨识、模式识别、人工神经网络、模糊数学、相关分析、过程层析成像、非线性处理技术等。 1.1 测量的基本方法(续) 3)应用 如对于辅助变量较少的情况，常采用多元线性回归中的逐步回归技术可获得较好的软测量数学模型。对于辅助变量较多的情况，通常要借助机理分析，首先获得模型各变量组合的大致框架，然后再采用逐步回归方法获得软测量模型等方法。 1.2 标准量及其传递 为使测量结果具有普遍的科学意义，测量必须具备以下两个条件：首先用作比较的标准必须是精确已知的，得到公认的；其次，进行比较的测量系统必须工作稳定，经得起检验。 1.2.1 SI的构成 为了求得国际上的统一，国际计量会议建立了统一的“国际单位制”（International System of Unit）,简称SI制。SI由SI单位和SI 单位的倍数单位构成。SI单位是国际单位制中由基本单位和导出单位构成一贯单位制的那些单位，SI导出单位又包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位和具有组合形式的导出单位。 为表述方便，SI规定了七个基本单位。SI导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位。其中采用基本单位的乘除运算符号来表示的单位称为组合单位。如速度的SI单位为 。 在SI的导出单位中，规定了具有国际计量大会通过的专门名称和符号，如能量的单位通常用焦耳（J）来代替牛顿米（ ）。