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1 测量方法及误差分析 1.1? 测量方法 1.1.1? 被测参数(量) 需要检测的物理量称为被测参数或被测量 如:温度、压力、流速、流量、转速、位移、扭矩。 静态参数：在整个测量过程中数值大小不随时间变化的量 如大气压力，稳定工况下内燃机的转速、功率 动态参数：随时间不断改变自身量值的被测量 如加热及冷却过程中温度，非稳定工况内燃机的转速、功率 函数可以是周期性，随机性。 1.1.2? 测量过程 将被测量信号转换成可供识别和记录的物理量,并与相应的测量单位进行比较的过程 机械量→机械量 弹簧管式压力表,把压力变为弹簧管变形 机械量→电量 位移变为电信号 电量 →电量 热电偶变为热电势 1.1.3 一次仪表和二次仪表 测量仪表视其在测量过程中所起的作用不同可分为一次仪表和二次仪表 一次仪表：传感器 直接感受被测参数并将其转换成某一信号(能量)的仪表 如：压力表中弹簧管、热电偶中的热电偶 二次仪表：接受一次仪表的输出信号，并将其放大或转换成其他信号，最后显示出测量结果的仪表。 如：压力表中杠杆传动机构、指针和标尺 热电偶测温仪表中的电位差计（毫伏表） 直读法：用度量标准直接比较或由仪表直接读出。 如：温度计水银高度，压力表指针数值。 零位法：(平衡式,补偿式) 被测量对仪表的影响被同类的已知量的影响所抵消,使总的效应为零。 如：电位差计测热电势，电桥测电阻 差值法：用仪表测出二量之差，即为所求的量。 如：热电偶测温差 代替法： 用已知量代替被测量，两者对仪表产生的影响相同。 如：光学高温计 1.2 测量误差 在实际测量中，无论测量仪表多么完善，但都会有误差，即真值是不可能得到的，只不过是误差大小而已。 下面我们讨论误差的种类、性质，数据处理、加工以及如何得到最可靠的值。 1.2.1???真值与测量值 真值 某时某物理量客观存在的量值称为真值，用X表示。 测量值 通过测量仪表对该物理量检测得到的数值，称为测量值，用X0表示。 通常真值是难以得到的，因此一般把相对高一级仪表测量值近似看为真值（相对真值）。 1.2.2 误差的定义、来源及分类 1）误差的定义 绝对误差：测量值与被测量的真值之差称为绝对误差，用δ表示： δ=L-X δ=L-X0 L—测量值, X—真值, X0—高一级测量值 相对误差： 绝对误差与真值之比称为相对误差 表示为： 2）误差的来源、分类 （1）系统误差 由某些固定因素造成的误差 特点：大小、符号不变（恒差）， 或按一定规律变化（变差）。 表明测量结果偏离真值的程度，又称系统偏差 如：温度计放在0度时，水银柱高度在0.2度刻度上，即偏差0.2度 弹簧称在不放物品时,指针指示0.1kg 产生原因： ①仪器误差：仪器不完善引起的误差 如零位不准、刻度不匀、碰撞变形等。 ②测量方法不完善或使用不当 如：热电偶测温，直接焊在固定表面上，由于导热损失将造成所测温度偏高或偏低。 ③环境条件造成的误差 如强磁场的存在，将对数字显示仪表产生影响，大气温度、压力变化将对实验数据产生影响。 ④测试者主观因素 如读温度计，有人读的高，有人读的低。 ⑤实验装置造成的误差 实验装置老化。 如测量导热系数装置，用了几年后，测试结果不准，要进行校验。 ⑥实验原理和方法的近似性引起的误差 主要有：近似认为导热系数不随温度变化， 非线性到线性的简化， 热工实验条件不满足，如无限大、稳定、均质等。 ⑦动态测量误差 对不断变化的量的测量，有滞后效应。 系统误差可以通过校正来消除，而不能用增加测量次数来消除。 对于变差可以通过计算公式或附加补偿电路来修正。 (2)??粗大误差 人为过失造成的误差 特点：绝对值特别大，明显歪曲了测量结果 这类数据称为坏值或反常值，应从数据中剔除 但应注意不要轻易地舍弃被怀疑的实验数据。 产生原因： 测量错误、计算错误、粗心大意，是人为的，可以通过主观努力去克服。 (3)?随机误差 由某些偶然因素造成的误差 对某物理量进行多次等精度测量时，误差的大小时大