00过控技术第3章.pptVIP

第三章 过程检测技术 3.1 测量与误差的基本知识 3.1.1 测量的基本概念 1.测量：人类对自然界的客观事物取得“数量概念”的认识过程。 2.测量过程：使用专门设备，求出被测未知量的数值。 3.应用领域：生产过程、科学实验与日常生活 4.测量目的：准确获取被测对象特征参数的定量信息。 5.测量技术反映了一个国家的经济发展和科学技术水平; 6.测量的定义： 借助仪器设备，把被检测量与相应单位进行比较，求取二者之比值，得到被检测量数值大小的过程。 用数学形式描述测量的基本方程式为:;测量过程三要素： ① 测量单位; ② 测量方法; ③ 测量仪器与设备。 3.1.1.2测量方法： 1．测量方法的分类 (1)直接测量法： ①用“被检测量”与单位进行直接比较得到比值； 　　 ②能在仪表上直接读出的“被检测量”的数值???; （2）间接测量法 在测量中，被检测量不能与标准量直接进行比较，只能通过对与被检测量有函数关系的其他物理量进行测量，再通过计算得到被测量的值。 例：测量水泵的轴功率N，是通过可以进行直接测量的转矩M和转速n，然后经过计算得到轴功率N。 ; (3)等精度测量和不等精度测量 ① 等精度测量法： 在环境条件、仪器仪表、测量人员、测量方法均保持不变情况下，对同一组被检测量进行次数相同的重复测量。 利用等精度测量法所得到的每个参数的测量数据，其可靠程度是相同的。 ② 不等精度测量法： 在测量过程中，测量环境条件不相同，如测量仪器精度、重复测量次数、测量环境、测量人员熟练程度有变化，所得到的测量结果的可靠程度不同，称不等精度测量法;等精度测量与不等精度测量的适用场合： ①在进行科学研究或重要的检定工作时，在众多的被检测量中，为了获得其中某几个参数更可靠和精度更高的测量结果才采用不等精度测量法。 　　②通常工程技术中，采用的是等精度测量法。 (4)接触测量与非接触测量 接触测量法：测量时仪表的某一部分(一般为传感器部分)必须接触被测对象(被测介质)。 非接触测量法：仪表的任何部分均不与被测对象接触。 ;(5)静态测量与动态测量 ① 被测参数不随时间变化或随时间变化非常缓慢，称静态测量。 ② 被测参数随时间变化，称为动态测量。 动态测量的分析与处理静态测量复杂得多，对测量系统的要求也高得多。;3.1.1.3测量仪器与设备 测量仪器仪表的组成： 传感器、变换器、显示器以及连接各环节的传输通道。; 1.传感器：感受被检测量的变化，信息，并将被检测量转换成相应的电信号输出。 传感器是检测仪表与被测对象直接发生联系的部分。传感器的好坏，直接影响检测仪表的质量。所以它是检测仪表的重要部件。 ; （2）稳定性 ①传感器输入、输出的单值函数关系应不随时间和温度的变化而变化； ②受外界干扰因素影响应很小； ③工艺上应能准确地复现。;2.中间变换器(变送器) ①功能及作用: 将传感器输出的信号进行放大、线性化处理、远距离传送并转变成规定的统一信号等。 ② 要求: 准确稳定地传输、放大和转换信号，受外界干扰因素的影响小，变换信号的误差小。;3.1.2 误差 一.误差基础 测量误差：测量结果与被检测量真值之间的差异，称为测量误差。 只有在得到测量结果的同时，指出测量误差的范围，所得的测量结果才有意义。 ;（1）系统误差 在相同条件下，多次测量同一被检测量的过程中，误差的绝对值和符号恒定不变，或按某一规律变化。 产生原因： a.测量工具不准确或安装调整不正确； b.测试人员的分辨能力差或读数习惯有误； c.测量方法有缺陷。 ; 单次测量的随机误差的大小和方向都不确定，在多次测量中随机误差服从统计规律。 可以利用概率论和数理统计的方法来估计其影响。; 异常数据的判别与剔除方法-采用物理判别法和统计判别法 物理判别法:根据人们对客观事物已有的认识，判别由于外界干扰、人为误差等原因造成实测数据偏离正常结果，在实验过程中随时判断，随时剔除。 统计判别法:给定一个置信概率，并确定一个置信限，凡超过此限的误差，就认为它不属于随机误差范围，将其视为异常数据剔除。 ;(1) 拉依达准则 如果实验数据的总体x是服从正态分布的，则 式中，μ与σ分别表示正态总体的数学期望和标准差。在实验数据中出现大于μ＋3σ或小于μ—3σ数据的概率是很