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        1. 上自儀表有限公司

          測量方法的分類和測量誤差處理中應(yīng)注意的問題

          時間:2014-9-29 閱讀:1912
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           測量方法的分類

          在測量活動中,為滿足對各種被測對象的不同測量要求,依據(jù)不同的測量條件有著不同的測量方法。測量方法是實施測量中所使用的、按類別敘述的一組操作邏輯次序。對測量方法可以從不同角度進行分類,有時對每一類又可進行細分,各類方法可結(jié)合測量部門的需求靈活選用。常見的分類方法有以下幾種。

          1.直接測量和間接測量

          根據(jù)對測量結(jié)果獲取方式方法的不同,可以將測量分為直接測量和間接測量。

          直接測量指被測量與該標準量直接進行比較的測量。即指該被測量的測量結(jié)果可直接由測量儀器輸出得到,而不再經(jīng)過量值的變換與計算。例如,在用游標卡尺測量小尺寸軸工件的直徑時,游標卡尺的讀數(shù)即是被測工件的直徑;在用萬用表測量電阻、電壓、電流時,萬用表的讀數(shù)即為被測量的值;用安裝在工業(yè)鍋爐上的彈簧壓力表測取鍋爐給水壓力,等等。

          間接測量指直接測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的量,通過函數(shù)關(guān)系求得被測量值的測量方法。例如,在用游標卡尺測大尺寸軸工件的直徑時,因量程不夠,采用測量弦長與矢高的方法,間接得到工件直徑;在用模擬萬用表測量電功率時,先用萬用表測得電壓(電流)和電阻值,然后再通過功率與電壓(電流)和電阻值的數(shù)學關(guān)系式計算得出被測功率;此外,還有通過測量管道中孔板前后的壓差而間接獲得管道流量,等等。以上這些都是間接測量的典型例子。

          2. 靜態(tài)測量和動態(tài)測量

          根據(jù)被測量對象在測量過程中所處的狀態(tài),可以把測量分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量。

          靜態(tài)測量指在測量過程中被測量可以認為是固定不變的。因此,不需要考慮時間因素對測量的影響。在日常測量中,大多數(shù)接觸到的測量都是靜態(tài)測量。對于這種測量,可以將被測量和測量誤差當做一種隨機變量來處理。

          動態(tài)測量指被測量在測量期間隨時間(或其他影響量)發(fā)生變化。如彈道軌跡的測量、環(huán)境噪聲的測量等。對這類被測量的測量,需要當做一種隨機過程的問題來處理。

          3. 等權(quán)測量和不等權(quán)測量

          根據(jù)測量條件是否發(fā)生變化,可以把對某測量對象進行的多次測量分為等權(quán)測量與不等權(quán)測量。

          等權(quán)測量指在測量過程中,測量儀器、測量方法、測量條件和操作人員都保持不變。因此, 對同一被測量進行的多次測量結(jié)果可認為具有相同的信賴程度,應(yīng)按同等原則對待。

          不等權(quán)測量指在測量過程中,測量儀器、測量方法、測量條件或操作人員中某一因素或某幾個因素發(fā)生變化,使得測量結(jié)果的信賴程度不同。對不等權(quán)測量的數(shù)據(jù)應(yīng)按不等權(quán)原則進行處理。

          4. 電量測量和非電量測量

          根據(jù)被測量的屬性,可以把測量分為電量測量和非電量測量。

          電量測量是對電子學中有關(guān)量的測量。包括表征電磁能的量(如電流、電壓、功率、電場強度、噪聲等)、表征信號特征的量(如頻率、相位、波形參數(shù)等)、表征元件和電路參數(shù)的量(如電 阻、電容、電感、介電常數(shù)等)和表征網(wǎng)絡(luò)特性的量(如帶寬、增益、帶內(nèi)波動、帶外衰減等)。

          非電量測量是對非電子學中量的測量。如溫度、濕度、壓力、氣體濃度、機械力、材料光折 射率等非電子學參數(shù)。隨著科學技術(shù)的發(fā)展與學科間的相互滲透,特別是為了實現(xiàn)自動測量的需要,通常都設(shè)法將有些非電量經(jīng)過適當?shù)膫鞲衅鞫D(zhuǎn)換為屬于電量的電信號來進行測量。 因此,對于非電量測量領(lǐng)域,也需要了解一些基本電量測量的知識。

          5. 工程測量與精密測量

          根據(jù)對測量結(jié)果的要求不同,可以把測量分為工程測量與精密測量。

          工程測量指對測量誤差要求不高的測量。用于這種測量的設(shè)備和儀器的靈敏度和準確度比較低,對測量環(huán)境沒有嚴格要求。因此,對測量結(jié)果只需給出測量值。

          精密測量指對測量誤差要求比較高的測量。用于這種測量的設(shè)備和儀器應(yīng)具有一定的靈敏度和準確度,其示值誤差的大小一般需經(jīng)計量檢定或校準。在相同條件下對同一個被測量進行多次測量,其測得的數(shù)據(jù)一般不會*一致。因此,對于這種測量往往需根據(jù)測量誤差的理論和方法,來合理估計其測量結(jié)果,包括*估計值及其分散性大小。有的場合,還需要根據(jù)約定的規(guī)范對測量儀器在額定工作條件和工作范圍內(nèi)的準確度指標是否合格做出合理判定。精密測量一般是在符合一定測量條件的實驗室內(nèi)進行,其測量的環(huán)境和其他條件均比工程測量嚴格,所以又稱為實驗室測量。

          本書主要討論精密測量,包括對測量誤差大小的分析與處理,對測量結(jié)果的評定。不僅要求給出*估計值,而且還要求給出測量結(jié)果的分散性大小。

          測量要素

          一個完整的測量過程如圖1-2所示,包含五個要素,分別是測量對象(measuring object) 與被測量、測量資源(resource of measurement)(包括測量儀器與輔助設(shè)施、測量人員和測量方法等)、測量結(jié)果(result of measurement)、測量單位(unit of measurement)、測量環(huán)境(envi-ronment of measurement)。例如,在恒溫防震的實驗室內(nèi)用立式測長儀測量某個直徑為 90 mm的圓形工件。在該測量中,測量對象是圓形工件,被測量是工件直徑,測量資源包括立式測長儀、測量人員和直接測量方法,測量環(huán)境是恒溫防震實驗室,測量單位是毫米(mm),測量結(jié)果表示為 L=(90.001±0.002) mm。

           測量誤差處理中應(yīng)注意的問題 

          1.實驗條件

          在實驗室進行誤差的測定,必須保證測量過程中實驗條件的穩(wěn)定不變。除了對溫度、濕度、氣壓和振動等環(huán)境條件進行嚴格控制和調(diào)節(jié)外,測量次數(shù)也不應(yīng)過多,各次測量的操作也應(yīng)具有一致性。例如在用光學鏡管瞄準被測物時,應(yīng)使視場中心瞄準被測物上的固定部分;在操作計量儀器時,應(yīng)使測量力穩(wěn)定不變等。

          2. 測量對象或測量儀器

          測量對象或測量儀器,相對來說必須是穩(wěn)定不變的。若測量儀器是高精度且穩(wěn)定不變的, 則誤差可*反映出被測對象的精度特性,如用柯氏干涉儀檢定一等量塊。反之亦然,例如用三等量塊檢定比較儀,這時測量誤差主要反映了比較儀的精度特性;否則,量塊和比較儀的誤差混雜在一起將難以處理。

          3. 系統(tǒng)誤差和隨機誤差的轉(zhuǎn)化

          系統(tǒng)誤差和隨機誤差的定義是科學嚴謹、不能混淆的。但在測量實踐中,由于誤差劃分的人為性和條件性,使得它們并不是一成不變的,而是在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化的。也就是說,一個具體誤差究竟屬于哪一類,應(yīng)根據(jù)所考察的實際問題和具體條件,經(jīng)分析和實驗后確定。如一塊電表,其刻度誤差在制造時可能是隨機的,但用此電表來校準一批其他電表時,該電表的刻度誤差就會造成被校準的這一批電表的系統(tǒng)誤差,但如果采用很多塊電表來校準此表,由于每一塊電表的刻度誤差有大有小,有正有負,就使得這些測量誤差具有隨機性。

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