测试技术引论

IntroductiontoMeasuringTechniqueforThermalandPowerEngineering:Thebasicknowledge一、测量的基本概念定义：通过试验手段将被测物理量与另一同名的作为单位的物理量比较，以确定两者之间的比值，从而确定一个数值未知的物理量的过程。例：确定某人的身高通常采用标准长度的米尺(一个预定标准)对其进行测量，通过被测量与预定标准之间的定量比较，从而得到此人实际的身高(被测对象的数值结果)。2二、测量六要素1.测量对象与被测量；2.测量方法；3.测量单位：测量中使用的标准量应是国际国内公认的性能稳定的量；4.测量资源：包括测量仪器与辅助设施、测量人员等；5.测量环境；6.数据处理和测量结果。一个完整的测量包含六个要素：2三、被测量分类1.按照性质，可分为：力学参数：位移、速度、加速度、尺寸、转矩、惯量、振动……热工参数：压力、温度、湿度、流量、浓度(ppm)、粒径(PM10)、功率……电学参数：电压、电流、电阻、磁场、电功率……被测量：被检测的物理量。2.按照状态，可分为：静态量（稳态参数）：在整个测量过程中保持不变；如：内燃机进气温度。动态量（非稳态/瞬变参数）：在整个测量过程中随时间的不同而不断改变其值；如：如非稳定工况或过渡工况时内燃机的转速、功率，内燃机缸内压力。3①直接测量凡被测量的数值可以直接从使用的测量仪器上读得的，称为直接测量。如用天平测物体质量、用米尺测量物体长度、测量导体的电阻、压力计测量压力、用温度计测量温度等。1.按测量手段，测量方法可分为直接测量、间接测量和组合测量。四、测量方法的分类4②间接测量被测量的不能直接从测量仪器上读得，需要直接测量得到与被测量有一定函数关系的量，然后经过运算得到被测量的数值。如：1.按测量手段，测量方法可分为直接测量、间接测量和组合测量。四、测量方法的分类内燃机功率：测运动物体的动能等…5③组合测量各未知量以不同组合形式出现，根据直接测量或间接测量所得数据，通过求解联立方程组求得未知量的数值。1.按测量手段，测量方法可分为直接测量、间接测量和组合测量。四、测量方法的分类例：标准电阻电阻值和温度之间的数值关系：])20()20(1[220ttRRt])20()20(1[211201ttRRt])20()20(1[222202ttRRt、62.根据传感器是否与被测对象直接接触，分为接触式测量和非接触式测量。四、测量方法的分类3.根据测量条件是否发生变化，把对某测量对象进行的多次测量分为等精度测量与不等精度测量。接触式测量：体温计测体温非接触式测量：雷达测速4.在线（Online）测量，离线（Outline）测量。离线测量：产品质量检验在线测量：在流水线上，边加工，边检验，提高产品的一致性和加工精度。75.稳态物理量直接测量方法分类四、测量方法的分类直接测量是测量的基础。稳态物理量直接测量常用的方法有：①直读法②差值法③替代法④零值法①直读法：用度量标准直接比较，或从仪表上直接读出被测量的绝对值，如用刻度尺测量长度，用弹簧秤测定质量等。特点：测量简单、迅速，但精度不高，广泛应用于工程测量。85.稳态物理量直接测量方法分类四、测量方法的分类直接测量是测量的基础。稳态物理量直接测量常用的方法有：①直读法②差值法③替代法④零值法②差值法：从仪表上直接读出两量之差值作为所求之量，如用U形液柱式差压计测量介质的压差。95.稳态物理量直接测量方法分类四、测量方法的分类直接测量是测量的基础。稳态物理量直接测量常用的方法有：①直读法②差值法③替代法④零值法③替代法：用己知量代替被测量，即调整已知量，使两者对仪表的影响相等，此时被测量即等于已知量，如用光学高温计测量温度。105.稳态物理量直接测量方法分类四、测量方法的分类直接测量是测量的基础。稳态物理量直接测量常用的方法有：①直读法②差值法③替代法④零值法④零值法：用已知的标准量去平衡或抵消被测量的作用，并用指零式仪表指示差值，从而判定被测量值等于已知标准量。（天平）优点：被测量能够直接与标准量相比较，测量误差主要取决于标准量具的误差。故可获得比较高的测量精度。缺点：测量过程较复杂，花费时间长，即使采用自动平衡操作，反应速度也受到限制，只能适用于变化缓慢的被测量。111.测量仪器的组成五、测量仪器的组成和分类按工作原理，任何测量仪器都包括感受件、中间件和效用件三部分。感受件：直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。中间件：多为导线、导管、光导纤维、无线电通信等。且完成放大、变换和运算等任务。效用件：指示传感器输出信号的大小。如标尺、指针、液晶屏、数码管等。感受件中间件效用件122.测量仪器的分类五、测量仪器的组成和分类按其用途可分为范型仪器和实用仪器两类。范型仪器实用仪器测量仪器对其他测量仪器进行标定和刻度。准确度很高，对它的保存和使用有较高的要求。试验室用仪器：必须要提供关于它们读数的标定曲线或数值表，使用时应考虑周围环境对示值的影响(如温度、压力、磁场、振动等)，其测量结果具有较高的准确度；工程用仪器：不需要标定资料。其准确度是预先根据其结构、制造和运用条件定出的。对它的要求是动作迅速，使用简单、可靠，其测量结果应能满足工程测量误差所允许的范围。131.现代测试技术的发展简介六、测试技术发展及趋势20世纪50年代机械式传感器60年代非电量电测技术的应用80年代新型传感器的应用被测对象观察者激励装置标定装置测量装置传感器物理量信号调理电量信号处理电量显示记录电量/数字量反馈控制非电量电测法的测试系统示意图142.测试技术的发展趋势六、测试技术发展及趋势①传感器方面：a.利用新发现的材料和新发现的生物、物理、化学效应开发出的新型传感器；b.传感器+嵌入式计算机智能传感器；②测量信号处理方面：计算机虚拟仪器技术；③高精度、高可靠性；④网络化；用PC机＋仪器板卡代替传统仪器用计算机软件代替硬件分析电路生物酶血样分析传感器热/光电量荧光材料制作的电子鼻传感器振动网络传感器IC总线数字温度传感器151.测试技术的发展，极大地拓展了人类认识世界的能力；七、测试技术的作用及地位人与机器的机能对应关系2.信息流是客观世界的一个主流，测试技术的发展，信息获取是信息流的一环；物质流能量流信息流客观世界信息流组成信息流获取传输处理控制…163.科学技术的发展与测量技术的不断进步与完善是紧密相关的；七、测试技术的作用及地位4.发动机技术的发展，离不开测试手段的进步(电喷机空燃比控制、点火控制等)；科学知识的增长途径：观察→归纳→证实实证机制问题→猜想→反驳试错机制诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人17八、本门课程的主要学习内容测量仪器的基础知识、误差分析理论和传感器原理等；热能与动力机械工程领域的各个主要参数的测量方法、测试系统、所用仪表原理及测试结果分析，包括温度、压力、转速和功率、流速、流量、液位、气体成分分析、振动、噪声等参数。18课堂小结一、测量的基本概念二、测量六要素三、被测量分类四、测量方法的分类五、测量仪器的组成和分类六、测试技术发展及趋势七、测试技术的作用及地位八、本门课程的主要学习内容19思考：杆秤、磅秤和天平分别属于何种检测方法？