概论动力工程测控技术

1、动力工程测控(c kn)技术 热工程(gngchng)研究所 章立新共三十七页参 考 文 献热力机械测试技术叶大均主编 ，机械工业出版社 ，1981微机测控技术及其在动力工程中的应用(yngyng) 徐益峰编，上海理工大学，1995热能与动力工程测试技术王子延主编，西安交通大学出版社 ，1998热工与制冷测试技术徐大中编著，上海交通大学出版社 ，1985非电量测量技术基础张迎新等编著，北京航空航天大学出版社，2002动力工程现代测试技术黄素逸编著，华中科技大学出版社，2001共三十七页1. 概 论 共三十七页1.1 测量(cling)的基本概念测量(cling)的定义 测量是借助专门的仪器设备

2、，把一个未知物理量与作为计量单位的标准量进行定量检查和比较，从而确定被测量的过程。共三十七页1.1 测量(cling)的基本概念测量(cling)的意义*测量推动科学的新发现并使之应用于技术实践中；*测量是生产自动化的先决和必要条件，测量是调节的根据，调节是测量的目的；*测量是判断事物质量指标和保证世界有序化的重要手段；*测量技术的状态反映了一个国家经济和科技发展的水平。共三十七页1.1 测量(cling)的基本概念测量(cling)的分类共三十七页1.1 测量(cling)的基本概念测量(cling)系统共三十七页1.1 测量(cling)的基本概念传感器：是测量过程中直接感受被测参数的变化

3、并转换成某一信号或能量的仪器。信号调节器：是将传感器输出的信号变换成记录显示器所需要的信号并输送到记录显示器，故也称为(chn wi)变送器。记录显示器：记录或显示测量结果。常有模拟显示（指针、液柱等）、数字显示、图形显示（示波器等）、笔式记录器、磁盘、瞬态记录仪等。共三十七页1.1 测量(cling)的基本概念测量(cling)的精密度、准确度和精确度精密度：测量中所测数值重复一致的程度。准确度：测量值与真值偏离的程度。精确度：精密度与准确度的综合指标。共三十七页1.2 计 量计量(jling)的定义计量的意义 计量是将物理量与其单位定义(dngy)作比较的一种实验科学。 计量是为了保障测量

4、量值的准确一致，保证测量设备的准确统一，并使之获得所要求的精确度。共三十七页1.2 计 量国际(guj)单位制（SI）国际单位制的优越性基本单位：米m，千克kg，秒s，安培(npi)A，开尔文K， 摩尔mol，坎德拉cd辅助单位：弧度rad，球面度sr导出单位：牛顿N，帕斯卡Pa，焦耳J，瓦特W，伏特V，欧姆，等等构成科学：具有代表性、一贯性、十进十退。便于统一：覆盖学科全、区分概念清、计算或换计方便。国际单位量值表示惯例： 0.11000 + 十进倍率 + 国际单位共三十七页1.2 计 量基准标准检定(jindng)体制复现(f xin)七个基本单位定义的具有最高精度的计量设备。其他由七个基

5、本单位导出的物理量值的基准。将从工作基准，各级标准向日常的测量设备传递量值的体系称为检定体制。共三十七页1.3 误差(wch)综述测量误差的定义(dngy) 测量的绝对误差就是测量结果X 与被测量的真值X0 之差。 =X-X0 测量的相对误差x 就是绝对误差与真值X0 之比，用百分率表示。当绝对误差很小是，可近似以测量结果X 代替真值X0 。 x=/X0100%/X100% 测量的引用误差f 就是测量范围内产生的最大绝对误差max与仪表满量程的最大刻度值M 之比，常用来表示仪表的质量，进行准确度分级。 f=max/M100% 共三十七页1.3 误差(wch)综述误差(wch)来源共三十七页1.

6、3 误差(wch)综述误差(wch)分类系统误差：被测量的数学期望（无限多次测量结果 的平均值）与真值之差，表示测量结果偏离真值的程度，即准确度。随机误差：测量值与数学期望之差，表示测量结果的分散性程度，即精密度。粗大误差：明显歪曲测量结果的误差，也称为坏值或异常数值，数据处理时应予剔除。共三十七页1.3 误差(wch)综述测量(cling)不确定度 系统误差与随机误差在一定条件下可以相互转化。由于不可能进行无限多次测量，所以系统误差与随机误差都只是定性的概念。现在定量的概念（ISO）采用不确定度。 不确定度是说明测量结果的参数，用标准偏差或标准偏差的倍数或置信区间的半宽度表示，以表达被测量值

7、可能的分散程度。 共三十七页1.3 误差(wch)综述测量(cling)不确定度与误差的区别 误差是不以人的认识程度而改变的客观存在，是理想状态下的定性概念，描述误差大小的精确度也是定性概念。 不确定度是可以根据试验、资料、经验的信息定量评定的量，与人们对被测量和影响量及测量过程的认识有关。不确定度不包括已确定的修正值。不确定度评定时一般不区分误差的性质，且应剔除坏值。共三十七页1.4 测量中的有效(yuxio)数法则有效数字(yu xio sh z)规定有效数字位数的确定 所记录的测量结果只保留最后一位是可疑数字，而其余数字均为准确可靠，根据这一规则记录下来的数字均为有效数字，即读数只估计到

8、分度值的1/10。 由最左面第一个非零数字开始计算直至最后一位。截取规则：对末位有效数后边的第一位数字，4舍6入，等于5时，视末位有效数字奇偶而定，奇进偶舍。共三十七页1.4 测量中的有效(yuxio)数法则有效(yuxio)数计算规则 1、在做加减法时，其和或差的小数点后面所保留的位数与所参加运算的诸数中小数点后位数最少者相同，但对参加加减运算的项比较少时，为避免引入过大的舍入误差，往往多保留一位参加运算，在求得和或差后再取其有效位数。另外要注意相近数相减时有效数丢失过多的问题。共三十七页1.4 测量(cling)中的有效数法则有效数计算(j sun)规则2、在做乘除法运算时，各因子所保留的

9、位数应以读数相对误差最大（即有效数字位数最小）相应的那个数字的位数为标准来截取，所得之积或商的有效数位数一般与此数的位数相同。若相乘结果位数有进位时，则其积的有效数字比相乘因子中有效数字最少者多一位。3、在对数计算中，所取对数尾数应与其真数的有效数字位数相同。共三十七页1.4 测量(cling)中的有效数法则有效(yuxio)数计算规则4、在所有的计算式中，对于、 及 等常数的有效数字的位数认为是没有限制的，在计算中可根据需要来取舍。5、计算子样平均值时，若子样个数超过四个，则平均值有效位数可增加一位。6、表示精确度（误差）时，一般只取12位有效数字。7、应用以上准则、要灵活运用。共三十七页1

10、.5 测控系统(xtng)的组成共三十七页1.6 测控(c kn)技术的发展不断扩大测量范围，提高可靠性和精度开发集成化、一体化、微型化、多功能的传感器和新型传感器非接触式测量技术逐步占有重要地位从稳态测量向瞬态测量发展(fzhn)，从逐点测量向全场测量发展(fzhn)，从二维场测量向三维场测量发展(fzhn)重视实时和在线测试利用计算机，实现测控一体，使测控智能化，提高测控水平。共三十七页概论结束(jish)，谢谢大家共三十七页一 贯 性1V=1W/A,1W=1J/s,1J=1Nm, 1N=1kgm/s2返回(fnhu)共三十七页国际(guj)单位量值表示惯例返回(fnhu)共三十七页真 值

11、 真值是在一定条件下被测量的客观实际值，是与被测量定义(dngy)一致的量值，是被测量本身所具有的真实大小。真值只是一个理想的概念。只有少数情况的真值才能知道。 理论真值：如三角形内角之和为1800，同一量值自身之比为1等。共三十七页 约定真值：如约定1kg为铂銥合金的国际千克原器的质量；约定1K是水处于三相点时温度值的1/273.16；此外，在给定地点由测量标准所复现的量值可取作约定真值，如由各级计量(jling)机构（国际、国家、省）确定了若干物理量的不同准确度等级的标准，其中以国际标准或国家标准为各物理量的定值依据；也可以用某量的多次测量结果来确定约定真值，显然，约定真值具有不确定度。返

12、回真 值共三十七页不确定(qudng)度对无限多次测量中单次测量的结果：或者对无限多次测量中用平均值表示(biosh)的测量结果： 或者 以上标准偏差 即为A类标准不确定度，其置信度为68.268% 。 即为扩展不确定度，其置信度为99.73% 。共三十七页不确定(qudng)度 对足够多有限次测量(cling)，标准偏差用子样方差s代替： 对少数有限次测量，不能用正态分布的标准偏差作为不确定度，而要用t 分布评定。返回共三十七页有效数字(yu xio sh z)位数的确定正确(zhngqu)4位4位5位错误不确定度是0.1不确定度是1共三十七页有效数字(yu xio sh z)位数的确定23

13、.439.462.25.29.3返回(fnhu)共三十七页有效(yuxio)数加减法例5：求和316.3，24.18，2.143，8.25，3.3981）316.3+24.2+2.1+8.2+3.4=354.22）316.3+24.18+2.14+8.25+3.40=354.27354.3例6： 1.03 - 1.02 = 0.01可运用公式避免(bmin)做减法，如： 返回共三十七页有效(yuxio)数乘除法共三十七页有效(yuxio)数乘除法返回(fnhu)共三十七页有效(yuxio)数计算运用返回(fnhu)共三十七页内容摘要动力工程测控技术。*测量技术的状态(zhungti)反映了一个国家经济和科技发展的水平。传感器：是测量过程中直接感受被测参数的变化并转换成某一信号或能量的仪器。信号调节器：是将传感器输出的信号变换成记录显示器所需要