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1、第一节 测量系统静态特性 第二节 测量系统动态特性 第三节 测量系统的校准第三章思考题,第三章 测量系统基本特性,第一节 测量系统静态特性 一、测量系统基本静态特性 一般情况下，测量系统的基本静态特性可以用下述的代数方程来描述：,式中：y为输出量；x为系统输入量；为零位输出；为系统灵敏度；为非线性项的待定系数，i=1,2,n。,对于理想测量系统，要求其静态特性曲线应该是线性的，在这种情况下，由此得到。,二、测量系统的静态性能指标 仪表的质量，可以用它的技术性能指标来衡量，选择和使用检测仪表，也要用技术性能指标作依据，因此需要了解仪表的技术性能指标。1、量程 测量系统所能给出的被测量值的集合称为
2、测量范围。其能测量的最大输入量和最小输入量分别称为测量上限和测量下限。测量上限和测量下限代数差的模称为测量系统的量程。,2、仪表的基本误差 仪表的基本误差是指在规定的技术条件下（所有影响量在规定值范围内），仪表全量程指示值中的最大引用相对误差，即,式中 Xmax 仪表全量程指示值中的最大绝对误差值。,3、仪表的准确度（精度）等级 根据仪表设计和制造的需要，厂家对出厂的仪表规定了其基本误差不得超过某一允许值，这个规定的允许值称为仪表的允许误差。仪表允许误差的大小表明了保证该仪表的示值所能达到的精确程度。因此，一般仪表的精度等级就是按国家统一规定的允许误差大小来划分的，即用仪表允许误差去掉百分号后
3、的数字表示仪表的准确度等级。,例如，精度等级为0.5级的仪表，其允许误差为 0.5，即该仪表各点示值的绝对误差均不得超过仪表量程的 0.5。我国仪表工业目前采用的准确度等级序列为：0.005、0.01、0.02、0.04、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0、5.0。对确定了准确度等级的仪表，测量值绝对误差最大值与该仪表量程有关，因此仪表量程不能选择过大。,仪表的选用原则：假设仪表的精度等级为s，仪表的量程为0 xn，测量点为x，则仪表在x点邻近处的示值误差为：,一般x xn，因此x越接近xn，测量准确度越高，即被测量越靠近测量上限，测量相对误差越小。,因此，仪表量
4、程不能选择过大，为保证实际测量的精确度及考虑到使用上的安全，一般检测仪表的经常工作点（测量示值）应在仪表量程的 2/33/4处，对压力表应有较大的安全系数，可经常工作在仪表量程的1/22/3处。4、仪表的变差（迟滞误差）在规定的条件下，用同一仪表对被测量进行正、反行程的测量，即采用单方向逐渐增大和逐渐减小被测量的方法，使仪表从不同的方向反映,同一被测量的示值。对某一测量点所得到的正、反行程两次示值之差称为该测量点上的迟滞差值。迟滞误差用全量程中最大的迟滞差值yHmax与满量程输出值之比的百分数表示：,迟滞误差是由于系统内部部件存在着摩擦、间隙等原因而造成死区所致。它是反映精密度的一个指标。5、
5、仪表的灵敏度 仪表输出信号的变化量y和引起这个输出变化量的被测量变化量x比值，称为仪表的灵敏度，即,对于线性测量系统，其灵敏度为一常数；而对非线性测量系统，灵敏度是随输入量的变化而变化的。,灵敏度特性（a）线性测量系统（b）非线性测量系统,仪表的灵敏度是表示仪表对被测量值反应能力的指标，仪表的灵敏度越高，其示值的位数越多，能反应的被测量值也越小。但是仪表的灵敏度应与仪表的允许误差相适应，如果不适当地提高仪表的灵敏度，反而可能导致其精确度的下降。而且，把示值位数增多至小于仪表允许误差的精确程度也是毫无意义的。因此，通常规定仪表刻度标尺上的分格值不应小于允许误差的绝对值。,6、仪表的灵敏限（分辨力
6、）仪表响应输入量微小变化的能力称为仪表的分辨力。分辨力是指能引起仪表指示器发生可见变化的被测量的最小变化量。仪表的分辨力不足将引起分辨误差，即在被测量变化到到某一数值时，仪表示值仍不变化，这个不能引起输出变化的的输入信号的最大幅度，称为仪表的不灵敏区（或死区）。,分辨力与灵敏度都与仪表的量程有关，并和仪表的精度等级相适应。一般仪表的分辨力不大于仪表允许绝对误差的二分之一。7、线性度 在理想情况下，测量系统的输出与输入之间关系是一条直线，而实际是一条曲线。该曲线通过静态校准获得，故也称为校准曲线。测量系统的线性度就是衡量这条校准曲线和理论直线不吻合程度的，常以相对误差形式表示。,线性度用全量程范
7、围内测量系统实际校准曲线和线性理论曲线之间的最大偏差绝对值与该系统满量程输出值之比值的百分数来表征，为,仪表的线性示意图（a）仪表输入输出实际特性曲线（b）理论特性曲线,8、重复性误差 在相同的测量条件下，对应同一个输入量进行多次重复测量，其输出量不一致，这种差值称为重复差值。,重复性误差是在全部正、反行程中用全量程的最大重复差值与满量程输出值之比的百分数表示，即,重复性误差的大小表示了测量值的离散程度，它是衡量随机误差（精密度）的指标，所以采用标准误差来代替yRmax较合理。,9、漂移 在一定的环境和工作条件下，测量系统的输入量固定不变时，其输出量却发生变化，这种变化称为漂移。漂移往往是由于
8、测量系统内部温度变化或零（元）件性能不稳定而引起的。漂移是衡量测量系统稳定性的重要指标。,第三章思考题1、测量系统的主要性能指标及各项指标的含义是什么？2、对一量程范围为（0100）105Pa，精度等级为1.5级的压力表进行检定，测得数据如下（单位：105Pa）标准表：0 20 40 60 80 100 被检表：（正）0.1 20.1 40.5 60.8 82 102被检表：（反）0.1 19.6 39.8 60 81 101试计算被检表的变差并判断该表是否合格?,3、根据GB504232002通风与空调工程施工及验收规范中规定风管系统的工作压力大于500Pa且小于1500Pa时为中压系统。现
9、有一中压（1200Pa）风管系统，为了监控此系统工作压力的情况，需要配置测压仪表，要求测量的绝对误差为10Pa，根据你所学的知识按测量要求选择最合适的仪表。4、0.1级10A电流表经过检定后，最大示值误差在3A处为3mA，问此表是否合格？5、1.0级的仪表就是保证测量范围内的示值误差不超过示值的1，这种说法对吗？为什么？,6、某管道内蒸汽温度为500，测量仪表显示值为502，该温度计为1.0级，测量范围是0600，试计算该仪表的示值绝对误差和相对误差。若设仪表的基本误差等于计算出的绝对误差，试求仪表的折合误差和允许误差，并判断该仪表是否合格。7、如果被测温度为1000左右，现有两只温度计可供选择，其中一只量程为01200，准确度为2.0级；另一只量程为01500，准确度为1.5级。应选哪一只温度计？为什么？,
