1-1 關于測量的概念
根據(jù)國際通用計量學基本名詞的推薦“測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。對于每一個物理量僅僅是一些物理對象共有的定性性質, 例如溫度、質量、長度等等。每一物理量代表了一定的物理對象的某一方面性質, 而更具體的說, 每個量又有它的定量性質如溫度高低、質量大小、長度長短等等。
測得的物理量值是一個名數(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, 得到測量結果的數(shù)值也不同。因此, 在給出測量值大小的同時一定要給出所用的測量單位。
1-2 測量方法
測量方法是完成測量任務所采用的手段。一般是根據(jù)給定的原理規(guī)定出在測量中所涉及的運算和實際操作。
在測量過程中由于測量對象、測量環(huán)境、測量參數(shù)不同, 采用著各式各樣的測量儀表和測量方法。
1. 簡單測量 當選用適當?shù)臏y量儀表即可直接完成測量任務, 即可測得足夠精度的被測物理量的大小時, 常把這種測量稱為簡單測量。
2. 直接測量 任何測量都包含不同的簡單測量。如果在測量過程中只包括一項簡單測量和只根據(jù)一些已知數(shù)據(jù)對測量結果運算就可以得到被測物理量的大小, 常把這種測量稱為直接測量。
3. 間接測量 如果對被測物理量的測量包括兩個或兩個以上的簡單測量, 或包括根據(jù)若干直接測量結果來計算出最后測量結果, 這種測量稱為間接測量, 也叫非直接測量。
1-3 測量儀表的性能指標
儀表運行特性通常分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性兩大類。
一、測量儀表的靜態(tài)特性
?。ㄒ唬?nbsp;精確度
與精確度有關的指標有三個: 精密度、正確度和精確度等級。
1. 精密度 它說明測量儀表表示值的不一致程度。即對某一穩(wěn)定的被測量在相同的規(guī)定的工作條件下, 由同一測量者用同一儀表在相當短的時間內連續(xù)重復測量多次, 其測量結果的不一致程度。
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, 即測量儀表給出接近于被測真值的能力。
4. 精確度等級 它是指在規(guī)定的工作條件下, 儀表最大允許誤差相對于儀表測量范圍的百分數(shù)也稱精度等級。
（二） 穩(wěn)定性
它是指在規(guī)定的工作條件保持恒定時在規(guī)定時間內儀表性能保持不變的能力。一般用精密度數(shù)值和觀測時間長短表示。
?。ㄈ?nbsp;影響系數(shù)
影響系數(shù)是儀表性能的重要指標。由于儀表實際工作條件要比標準工作條件差很多, 此時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)特性曲線上相對應的斜率。
2. 靈敏限 當儀表的輸入量從零不斷增加時, 在儀表示值發(fā)生可察覺的極微小變化時, 此時對應的輸入量的最小變
化值, 稱為靈敏限。
3. 分辨率 它表示儀表能夠檢測到被測量最小變化的本領。
4. 線性度 通常用實際校驗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量范圍內被測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量范圍內被測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 它是指測量上下限之間的代數(shù)差。
二、測量儀表的動態(tài)特性及動態(tài)誤差
?。ㄒ唬?nbsp;動態(tài)特性
測量儀表的動態(tài)特性是儀表在動態(tài)工作中所呈現(xiàn)的特性, 它決定儀表測量快變參數(shù)的精度, 通常用穩(wěn)定時間和極限頻率來概括表示。
所謂穩(wěn)定時間是指給儀表一個階躍輸入, 從階躍開始到輸出信號進入并不再超出對最終穩(wěn)定值規(guī)定的允許誤差時的時間間隔。穩(wěn)定時間又稱阻尼時間。
極限頻率是指一個儀表的有效工作頻率。在這個頻率以內儀表的動態(tài)誤差不超過允許值。
?。ǘ?nbsp;動態(tài)誤差
動態(tài)誤差是儀表隨時間變化的被測量時所具有的誤差, 其數(shù)值是動態(tài)與靜態(tài)測量結果的差值。
動態(tài)誤差屬于規(guī)律性誤差。
根據(jù)國際通用計量學基本名詞的推薦“測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。對于每一個物理量僅僅是一些物理對象共有的定性性質, 例如溫度、質量、長度等等。每一物理量代表了一定的物理對象的某一方面性質, 而更具體的說, 每個量又有它的定量性質如溫度高低、質量大小、長度長短等等。
測得的物理量值是一個名數(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, 得到測量結果的數(shù)值也不同。因此, 在給出測量值大小的同時一定要給出所用的測量單位。
1-2 測量方法
測量方法是完成測量任務所采用的手段。一般是根據(jù)給定的原理規(guī)定出在測量中所涉及的運算和實際操作。
在測量過程中由于測量對象、測量環(huán)境、測量參數(shù)不同, 采用著各式各樣的測量儀表和測量方法。
1. 簡單測量 當選用適當?shù)臏y量儀表即可直接完成測量任務, 即可測得足夠精度的被測物理量的大小時, 常把這種測量稱為簡單測量。
2. 直接測量 任何測量都包含不同的簡單測量。如果在測量過程中只包括一項簡單測量和只根據(jù)一些已知數(shù)據(jù)對測量結果運算就可以得到被測物理量的大小, 常把這種測量稱為直接測量。
3. 間接測量 如果對被測物理量的測量包括兩個或兩個以上的簡單測量, 或包括根據(jù)若干直接測量結果來計算出最后測量結果, 這種測量稱為間接測量, 也叫非直接測量。
1-3 測量儀表的性能指標
儀表運行特性通常分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性兩大類。
一、測量儀表的靜態(tài)特性
?。ㄒ唬?nbsp;精確度
與精確度有關的指標有三個: 精密度、正確度和精確度等級。
1. 精密度 它說明測量儀表表示值的不一致程度。即對某一穩(wěn)定的被測量在相同的規(guī)定的工作條件下, 由同一測量者用同一儀表在相當短的時間內連續(xù)重復測量多次, 其測量結果的不一致程度。
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, 即測量儀表給出接近于被測真值的能力。
4. 精確度等級 它是指在規(guī)定的工作條件下, 儀表最大允許誤差相對于儀表測量范圍的百分數(shù)也稱精度等級。
（二） 穩(wěn)定性
它是指在規(guī)定的工作條件保持恒定時在規(guī)定時間內儀表性能保持不變的能力。一般用精密度數(shù)值和觀測時間長短表示。
?。ㄈ?nbsp;影響系數(shù)
影響系數(shù)是儀表性能的重要指標。由于儀表實際工作條件要比標準工作條件差很多, 此時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)特性曲線上相對應的斜率。
2. 靈敏限 當儀表的輸入量從零不斷增加時, 在儀表示值發(fā)生可察覺的極微小變化時, 此時對應的輸入量的最小變
化值, 稱為靈敏限。
3. 分辨率 它表示儀表能夠檢測到被測量最小變化的本領。
4. 線性度 通常用實際校驗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量范圍內被測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量范圍內被測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 它是指測量上下限之間的代數(shù)差。
二、測量儀表的動態(tài)特性及動態(tài)誤差
?。ㄒ唬?nbsp;動態(tài)特性
測量儀表的動態(tài)特性是儀表在動態(tài)工作中所呈現(xiàn)的特性, 它決定儀表測量快變參數(shù)的精度, 通常用穩(wěn)定時間和極限頻率來概括表示。
所謂穩(wěn)定時間是指給儀表一個階躍輸入, 從階躍開始到輸出信號進入并不再超出對最終穩(wěn)定值規(guī)定的允許誤差時的時間間隔。穩(wěn)定時間又稱阻尼時間。
極限頻率是指一個儀表的有效工作頻率。在這個頻率以內儀表的動態(tài)誤差不超過允許值。
?。ǘ?nbsp;動態(tài)誤差
動態(tài)誤差是儀表隨時間變化的被測量時所具有的誤差, 其數(shù)值是動態(tài)與靜態(tài)測量結果的差值。
動態(tài)誤差屬于規(guī)律性誤差。
