测量及测量模型教案资料.ppt

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1、测量及测量模型§1.2测量是人类探知自然界的必要手段1.2.1测量与测量技术测量是人类认识事物本质的不可缺少的过程，是人类对事物获得定量概念及其内在规律的过程。测量技术可分为传感器技术、测量方法和仪器仪表技术等三部分。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节；测量方法包括测量模型、数据处理，是测量系统的理论支撑；仪器仪表技术是测量系统的硬件支撑。2021/9/142测量数据是测量系统的输出，见图1.1。图1.1测量系统与测量数据2021/9/143在图1.1所示的测量系统中，传感器可以在仪器内部、也可在夹具/平台上；仪器及传感器的选配与测

2、量方法有关；有的仪器可以完成一部分数据处理功能，如FFT功能模块，复杂的数据处理需要专门的处理才能完成。测量模型指观测量与待求变量的数学关系式。2021/9/1441.2.2测量技术的应用1、借助于检测工具对产品进行质量评价(测量技术最重要的应用领域)；2、自动化系统中不可缺少的组成部分。任何生产过程都可以看作是由物流和信息流组合而成的，反映物流的数量、状态和趋向的信息流则是管理和控制物流的依据。为了有目的地进行控制，首先必须通过检测获取有关信息，然后才能进行分析判断以便实现自动控制；3、随着新型测量技术的不断成熟和发展，它在大型设备安全

3、经济运行和监测中得到了越来越广泛的应用。2021/9/1451.2.3测量与科学技术相伴相生当人类活动领域越过感觉器官极限时，仪器仪表成了一切事业成功的前提。科学进展首先取决于测量技术的进展。科学上的发现和技术上的发明是从对事物的观察开始的。对事物的精细观察就要借助于仪器，就要测试，特别是在自然科学和工业生产领域更是如此。在对事物的观察、测试基础上经过分析推导，形成认识，上升为事物的描述模型（包括测量模型自身）。2021/9/1461.2.4测量过程与方法依据测量过程，对测量有如下分类：1、直接测量和间接测量方法直接测量方法：无需进行函数

4、关系的再运算，从实测数据中直接得到被测量值的测量方法。如：直尺测量长度、温度计测温、电压表测电压等。间接测量方法：直接测量与被测量存在某种关系的各个物理量，通过一定的数学关系获得被测量。如：流量可通过流速和管道直径测定值而求得。2、接触测量和非接触测量方法接触测量方法：仪表的一部分（传感器）与被测对象相接触并承受对象参数的作用。如：热电偶测温、扭矩式转速计测转速等。非接触测量方法：仪表的传感器不必与被测对象直接接触而给出测量结果的测量方法。如：光学高温计测温、雷达测速仪测量速度等。2021/9/1473、偏位测量和差示测量方法偏位测量方法

5、：被测量作用于仪表的比较装置（测量机构），使其某参量按已知关系变化，当此变化产生的反作用与被测量的作用相平衡时，则测量机构即可显示被测量。如磅秤称重、指针式仪器等。差示测量方法：被测量对仪表比较装置的作用由已知量部分或全部抵消，测量机构输出的是已知量与被测量的差值或零，由已知量得出被测量。如托盘天平称重、大象体重称量等。4、在线测量和离线测量方法在线测量方法：在测量过程中，测量机构输出被测量的即时测量值的方法。如：波谱心律仪测心律、柜式电流表、电压表等。离线测量方法：取样离线后再行测量的方法。如：岩石成分的取样测定等。5、静态测量和动态测

6、量方法静态测量：测量时被测量物理量处于静止或动平衡状态。动态测量：测量时被测物理量处于渐变状态。2021/9/1481.2.5测量技术新发展的影响1、大大提高了被测参数的精度。现代宇航陀螺仪制造，误差控制在纳米级以内。超大规模集成电路内部线路间距、物理光栅的刻划，其误差控制级别要求更高。检测技术的新发展为被测参数实现超高精度测量提供了技术保证。2、极大地扩展了测量的对象和领域。在传统工业、农业、商务物流以及科学实验中，大型复杂的对象面临多输入参数和多输出参数的综合测量与控制，这离不开新型测量工具和现代测量理论的支持。此外，航空航天、遥感遥

7、测、海洋开发、环境保护、现代化战争的演习等，都离不开新型检测技术的支持。2021/9/149§1.3测量模型是客观的存在测量模型是对测量系统或测量方案的科学描述。测量模型来自于人们对被测事物的认识，是自然规律的体现，是一种客观存在。测量模型的客观性表现在以下几个方面：1、模型不依人们认识途径而改变；2、同一模型不因人们表达方式的差异而受到影响；3、正确的模型是理论与实验的殊途同归；4、模型具有唯一性。精准的数据观测，恰当的模型描述和数据处理，是测量系统的灵魂，也是人类不断认知世界、掌握自然客观规律的必由之路。2021/9/1410§1.4

8、测量模型处于不断完善的过程测量模型的建立和完善除了数学之外，还需要专业知识、需要仪器甚至是自创先进的仪器、和创新的思维。是一个大胆假设，小心求证的过程。1882年，英国卡文迪什实验室的瑞利为验