土木工程_数据采集与测量仪器

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1、第3章数据采集与测量仪器本章主要内容：测量仪表的基本概念，应变测量，位移测量，应变场的应变与裂缝测量，力与温度的测量，数据采集系统。本章重点内容：应变测量与位移测量，应变场的应变与裂缝测量，力与温度的测量。本章难点内容：应变测量与位移测量，应变场的应变与裂缝测量。3.1测量仪表的基本概念狭义测量：被测的量与同性质的标准量进行比较，并确定被测的量是标准量的多少倍。广义测量：对被测对象进行检出、变换、分析、处理、判断、控制和显示等。这些环节的组合称为测试系统。3.1.1测量仪表的组成及技术指标组成：检出变换系统、放大系统、记录显示系统技术指标：1、刻度值A，指分度表上每一最小刻度所代表的被测

2、量的数值。刻度值的倒数为该仪表的放大率V，即。3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标技术指标：2、量程S，是指测量上限值和下限值的代数差，即仪表刻盘上的上限值减去下限值，即。3、灵敏度K，是指某实际物理量的单位输出量与输入增量的比值，。4、分辨率，当输入量从某个任意非零值开始缓慢的变化时，将会发现只要输入的变化值不超过某一个数值，仪表的示值是不会发生变化的。使仪表示值发生变化的最小输入变化值叫做仪表的分辨率。3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标技术指标：5、滞后，某一输入量从起始量程增至最大量程，再由最大量程减至最小量程，在这正反两个行程输出值之

3、间的偏差称为滞后。6、精确度（1）准确度与误差准确度是指分析结果与真实值相符合的程度，通常用误差的大小来表示。误差越小，分析结果的准确度就越高。3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标技术指标：6、精确度（1）准确度与误差误差有两种表示方法：绝对误差和相对误差。绝对误差是测定值与真实值之差，相对误差是绝对误差在真实值中所占的百分率，即：绝对误差＝测定值－真实值例如称得某一物体的质量为1.6380g，而该物体的真实质量为1.6381g，测定结果与真实值的差为：绝对误差＝1.6380g－1.6381g＝－0.0001g相对误差＝－0.0001g/1.6381g=-0.006

4、%3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标（2）精密度与偏差精密度是指在相同条件下几次平行测定的结果相互接近的程度，通常用偏差的大小来表示。偏差越小，分析结果的精密度就越高。偏差也有绝对偏差和相对偏差之分。测定结果（）与平均值（）之差为绝对偏差（d），即个别测定的绝对偏差；绝对偏差在平均值中所占的百分率为相对偏差（），即个别测定的相对偏差。因此，绝对偏差＝测定值－n次测定值的算术平均值相对偏差＝绝对偏差/算术平均值×100%3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标（3）准确度与精密度的关系准确度表示测量的正确性，而精密度则表示测量的重复性或再现性。分析

5、工作要求测量的准确度要高，精密度要好。但精密度好并不能保证准确度也高。例如，某石灰石矿含CaO的质量百分数为53.77。若甲分析得结果为53.50、53.56、53.86；乙分析得53.41、53.42、53.40；丙分析得53.76、53.77和53.78。比较三人的分析结果，可见甲的准确度低，精密度差；乙的精密度虽好，但准确度却低；只有丙的准确度高，精密度也好，其测定结果是可取的。3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标（3）准确度与精密度的关系事实证明，只有首先保证精密度好，才有可能使准确度高。因为分析结果的精密度主要取决于实验操作的仔细与精密程度（即偶然误差小）

6、，而准确度则主要取决于分析方法本身（即由系统误差所决定）。因此，粗心大意固然不可能得出准确的分析结果，但分析方法本身带来的误差，显然也不会因操作精细而被完全消除。因此，只有在消除了分析的系统误差之后，尽量提高分析的精密程度，这样所得到的测定结果才是准确、可靠的。3.1测量仪表的基本概念3.1.1测量仪表的组成及技术指标技术指标：7、可靠性，在规定的条件下（满足规定的技术指标，包括环境、使用和维护等），满足给定的误差极限范围内连续工作的可能性，或者说构成仪表的元件或部件的功能随着时间的增长仍能保持稳定的程度。3.1测量仪表的基本概念3.1.2测量方法1、直接测量法和间接测量法2、偏位测量法

7、和零位测量法3.1.3仪器误差及消除方法1、误差分类测量值与真值之间的差叫做测量误差，它是由使用仪器、测量方法、周围环境、人的技术熟练程度和人的感官条件等的技术水平和客观条件的限制所引的，在测量过程中它是不可能完全消除的，但可通过分析误差的来源、研究误差的规律来减小误差，提高精度。并用科学的方法处理实验数据，以达到更接近于真值的最佳效果。3.1测量仪表的基本概念3.1.3仪器误差及消除方法（1）随机误差随机误差的发生是随机的，其数值