热能与动力工程测试技术(白）.ppt

热能与动力工程测试技术 主讲人 陈威 第一章 测量系统概论及误差分析 第一节 测量的基本概念 第二节 误差分析 第一节 测量的基本概念 测量技术是一门实用性很强学科，探求事物之间量、质关系的科学，与其他学科有着广泛而密切的联系。 其次，根据测量的复杂程度合理组成测量系统。因此其可分为简单测量系统和复杂测量系统。 再次，任何测量都不可避免地含有误差。误差理论是测量技术的核心，它能够分析和判断结果的可靠性和有效性。 一. 测量意义 无论在科学实 验还是在生产过程中都离不开测量技术，否则会给工作带来巨大的盲目性. 只有通过可靠的测量，然后用误差理论正确判断测量结果的可靠性和有效性，才能进一步解决工程技术上提出的问题。 由此可见，测试技术水平高低，将直接影响科技的发展。 二. 测量方法 1 按照获得测量结果的方法不同分类 1) 直接测量： 将被测量直接与测量单位进行比较，或用预先标定好的测量仪器进行测量其测量结果可直接从测量仪表上获得，称为直接测量。 A 直读法：直接从仪表上读出测量结果。如：压力表温度计等。 B 比较法：与某一已知量或标准量具进行比较，其测量精度比直读法高。 2) 间接测量： ： 在工程上许多测量参数往往不能用直接测量法得到，如内燃机功率P=M*N/9550 ,这种通过直接测量量与被测量有确定函数关系的各变量，然后将所测得的数值代入函数关系式进行计算，从而求得测量值的方法，称为间接测量法。 三. 测量系统 为了测量某一被测量的值，根据测量精度要求，将若干测量设备,按照一定的方式连接起来，这种连接组合即构成了一种测量系统。 根据测量复杂程度，可分为： 1 简单测量系统 2 复杂测量系统 四. 测量元件 1 感受元件 感受被测量的变化，随之内部产生变化，并向外发出一个相应的信号。 （举例：水银温度计感受元件作用）包括两个功能：拾取信息和把拾取的信息进行变换，一般是将其变换成另一种物理量，如：位移、压差、电压等。 主要有两种变换方式： a 非电信号变换（如：水银柱位移信号） b 将感受到的被测信号直接变换成电信号输出（如：热电偶） 需具备的条件： a 变换速度快； b 抗干扰能力强； c 良好的线性变换； d 尽量不干扰被测介质的状态。 2传递元件 将感受元件发出的信号，经加工或变换成显示元件易于接收的信号（作用） （举例：电阻应变片） 若感受元件发出的信号过小（或过大），传递元件应将信号放大（或衰减）； 转换和处理一般也有两种形式： 1 非电量的转换； 2 电量的转换和处理。 这些经处理后的信号一般是模拟信号，可直接送到显示部分，也可通过A/D转换，变成数字量，传输到计算机进行信息处理，当然也可送到数字式仪表。 3 显示元件 根据传递元件传来的信号向观测人员显示出被测量在数量上的大小和变化。 一般可分为模拟显示和数字显示。微机的CRT显示屏既能显示模拟信号，又能显示数字信号和文字。 五.测量仪表的主要性能 1 量程 一般测量系统能测量的最大输入量称为测量上限，其最小输入量称为测量下限。测量上、下限代数差的模，称为量程，即测量范围。 例：某温度计：-40～+80℃ 测量精度 3 灵敏度 灵敏度表示测量系统在作静态测量时，输出变化量与输入变化量的比值。 灵敏度有量纲，它是输出、输入量的量纲之比。 4 分辨率 与灵敏度有关的另一性能指标，是指测量系统能够检测出的最小输入变化量。 5 稳定性 指在规定的工作环境条件和时间内，仪表性能的稳定程度，它用观测时间内的误差来表示。 6 重复性 在相同测量条件下，对同一被测量进行多次重复测量，测量结果的一致程度，用重复性误差Rn来表示。 7 温度误差 输出特性随温度变化而不同，当环境温度偏离仪表的定标温度（20），其输出值的变化称温度误差。 8 零点温漂 在一定环境和工作条件下，测量系统的输入量固定不变时，其输出量发生变化，这种变化称为漂移。在系统零点产生的漂移，则为零漂。漂移往往是由于测量系统（仪表）内部温度变化或零件性能不稳定引起的。 把主要由于温度引起输出量的变化的漂移称作 温漂。 9 动态误差与频响特性 动态误差，亦称动态特性，在测量某些随时间变化而变化的物理量时，仪表在动态下的读数，和它在同一瞬间相应量值的静态读数之间的差值。 一个仪表可看成一个振动系统，在动态测量中，要求仪表具有良好频响特性，也就是说要求它的幅值比 ，在所要求的频率范围内变化不大，即动态误差小，同时在这个频率范围内相位差也很小，相位差太大将会导致仪表失真。 可通过拉普拉斯变换求解微分方程，获得传递函数。 第二节 误差分析- 一 误差存在的绝对性 “误差是不