文档介绍:热工测量仪表
1 测量的定义
根据国际通用计量学基本名词的推荐“测量是以确定量值为目的的一组操作”。这里的量值均指物理量而言。
测量是按照某种规律,用数据来描述观察到的现象,即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程。
测量方法的分类有许多种,按如何取得测量结果进行分类有:
(1)直接测量法,就是将被测量直接与所选用的标准量进行比较,或者用预先标定好的测量仪表进行测量,从而直接得出测量值的方法。如用钢卷尺测长度,用玻璃管水位计测水位等。
(2) 间接测量法,即利用被测量与某些量有确知的函数关系,用直接测量法测得这些有关量的数值,代入已知的函数关系算出被测量的数值。例如,通过测量导线电阻、长度以求出电阻率,节流装置通过测量差压、温度、压力从而测出流量等。
(3)组合测量法,当被测量与直接测量的一些量不是一个函数关系,需要求解一个方程组才能取得时即为组合测量。
如测量某电阻的温度系数,其电阻值与温度的关系为:
Rt =Ro(l+At+Bt2),
式中Rt是温度为toC时电阻的数值,可以直接测得;温度t也可直接测得。要取得系数A和B,需要解一个二元一次方程组。
2 测量误差的概念
测量所得的值与被测事物的真实值之间的差异。
在实际测量时,无论什么样的测量仪表,也不论其质量多高,它的测量结果与被测量的实际值之间总会存在一定的差值,这个差值就是误差。
测量误差的表示方法
误差通常用绝对误差、相对误差和引用误差来表示。
(1)绝对误差 仪表的指示值与被测量值之间的差值,称为绝对误差,即:
绝对误差=指示值—实际值     工作中通常可用标准表的指示值作为被测量的实际值。
(2)示值相对误差   示值绝对误差与被测量实际值比值的百分数,称为示值相对误差(或相对误差)
(3)满度相对误差  所有示值绝对误差中最大值与仪表量程之比的百分数,称为满度相对误差(或引用误差) 。工作中,一般采用满度相对误差来反映仪表的准确程度。
3 测量误差的主要来源
(1)器具误差——计量器具本身所具有的误差。 由仪器、仪表本身及其附件所引入,出于仪器的电气或机械性能不完善所产生的误差。例如,电桥中的标准电阻、示波器的探极线等都含有误差。仪器、仪表的零位偏移,刻度不准确,以及非线性等引起的误差均属于仪器误差。
(2)环境误差——由于实际环境条件与规定条件不一致所引起的误差。又称为影响误差,是指由于受到温度、湿度、气压、电磁场、机械振动、声音、光、放射性等影响所造成的附加误差。其中温度影响是最见的。
(3)人员误差——测量人员主观因素和操作技术所引起的误差。由于人的感觉器官和运动器官的限制所造成的误差。例如,读错刻度、念错读数等。对于某些需借助于人眼、人耳来判断结果的测量,以及需进行人工调节等的测量工作,均会引入人身误差。
(4)方法误差——测量方法不完善引起的误差,又称为理论误差。是指由于使用的测量方法不完善、理论依据不严密所产生的误差,即凡是在测量结果的表达式中没有得到反映的因素,而实际上这些因素又起作用时所引起的误差。例如,用标准准孔板测量气体流量时没有加上温压补偿,就会引起测量误差。
4 测量误差的分类
根据测量误差的性质及产生的原因,测量误差可以分为3大类。
系统误差    在同一测量条件下,对同一被测参数进行多次重复测量,误差的数值大小和符号都相同或按照某个确定规律变化,此种误差称为系统误差。
一般可以通过实验的方法找到系统误差的变化规律及产生的原因,并对测量结果加以修正,或者采取一定的措施,如改善测量条件和改进测量方法等,使系统误差减小或消除,从而得到更加准确的测量结果。
随机误差    在同一测量条件下,多次测量同一被测量时,误差的数值大小在一定范围内随机变化,符号的变化也不可预见,这就称为随机误差。随机误差也叫偶然误差。
    随机误差是由于测量过程中许多独立的、微小的偶然因素(如仪器仪表中传动部件的间隙和摩擦,振动或冲击等干扰、温度或湿度变化干扰、交流电源或电磁场变化等)所引起的综合结果,表现为具有随机性,随机误差使得测量数据存在分散性。大多数情况下,随机误差的统计特性服从正态分布,另外还有三角分布、梯形分布、均匀分布