测试计量基础计量部分汇总.pptx
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1、计量方法与误差理论计量方法与误差理论第第1 1章章 测试计量基础测试计量基础测试计量有关的基本概念测试计量有关的基本概念量值传递与检定测试量值传递与检定测试计量误差计量误差第第2 2章章 各种物理量的测试计量各种物理量的测试计量 基本测试计量方法基本测试计量方法时间频率、电磁学、无线电电子测试计量时间频率、电磁学、无线电电子测试计量几何量、温度、力学、光学计量测试计量几何量、温度、力学、光学计量测试计量第第3 3章章 经典误差理论经典误差理论误差性质与处理误差性质与处理误差的合成与分配误差的合成与分配第第4 4章章 测量不确定度测量不确定度第第5 5章章 测量数据处理测量数据处理最小二乘法最小
2、二乘法回归分析回归分析 第第6 6章章 动态测试及数据处理动态测试及数据处理参考书目参考书目1.1.周渭,测试与计量技术基础,西安电子科技大学出版社,周渭,测试与计量技术基础,西安电子科技大学出版社,200420042.2.梁晋文,误差理论与数据处理,中国计量出版社,梁晋文,误差理论与数据处理,中国计量出版社,20012001第一章第一章 测试计量基础测试计量基础测试、计量与仪器测试、计量与仪器计量的特点、作用意义计量的特点、作用意义量和单位制量和单位制计量器具计量器具量值传递与检定测试量值传递与检定测试计量误差计量误差 第第1 1节节 测试、计量与仪器测试、计量与仪器测试(测试(TestTe
3、st):加入一定激励信号后,用一定的测量仪器测:加入一定激励信号后,用一定的测量仪器测量某一参数的变化或响应。量某一参数的变化或响应。测量(测量(MeasurementMeasurement):用一定的仪器和工具测定某一参数:用一定的仪器和工具测定某一参数或指标。或指标。以确定被测对象的量值为目的的一组操作。用实验方法,将以确定被测对象的量值为目的的一组操作。用实验方法,将物理量与作为单位量的量值相比较求出其比值的过程。物理量与作为单位量的量值相比较求出其比值的过程。计量(计量(MetrologyMetrology):为实现测量单位的统一和被测量值准:为实现测量单位的统一和被测量值准确可靠的活
4、动。计量源于测量,而又严于测量。确可靠的活动。计量源于测量,而又严于测量。狭义的计量指计量单位及其基准、标准与量值的传递等;狭义的计量指计量单位及其基准、标准与量值的传递等;广义的计量则包括了所有的测量。广义的计量则包括了所有的测量。测试、计量与仪器测试、计量与仪器计量学计量学:研究测量、保证测量统一和准确的科学,关于计:研究测量、保证测量统一和准确的科学,关于计量理论与实践的知识领域。量理论与实践的知识领域。计量单位及其基准、标准的建立,基准和标准的复制、保计量单位及其基准、标准的建立,基准和标准的复制、保存和传递;存和传递;拟订测试计量方法、设计计量器具,以便实施计量;拟订测试计量方法、设
5、计计量器具,以便实施计量;分析和估计测量结果的不确定度,设法减小误差,提高计分析和估计测量结果的不确定度,设法减小误差,提高计量精度;量精度;采取措施保证国家内部和国际间计量量值的统一性,研究采取措施保证国家内部和国际间计量量值的统一性,研究计量的法制和管理。计量的法制和管理。测试、计量与仪器测试、计量与仪器测试计量技术:测试计量技术:挑战物理极限,协助物理挑战极限;受各技术支援,又回馈挑战物理极限,协助物理挑战极限;受各技术支援,又回馈各支援技术各支援技术跨技术谱域最宽,也最易被忽视的技术跨技术谱域最宽,也最易被忽视的技术纯粹以应用为导向,可以学习其知识而无法学习其智慧的技纯粹以应用为导向,
6、可以学习其知识而无法学习其智慧的技术,需要对物理现象通盘了解的理工科人才术,需要对物理现象通盘了解的理工科人才自己会自己会“管管”自己的技术,制造业之母,自己的技术,制造业之母,“以其微而知其著以其微而知其著”计量是灵魂计量是灵魂仪器仪器:测量、测试计量技术的外显表征。根据应用需要,结合测量测量、测试计量技术的外显表征。根据应用需要,结合测量原理,经雏形到商品化的漫长过程。原理,经雏形到商品化的漫长过程。“遗弃遗弃”产业产业 ,难度大、风险大、获利慢。,难度大、风险大、获利慢。第第2节节 计量的特点、作用与意义计量的特点、作用与意义 计量的特点计量的特点准确性:准确性:给定的误差范围(不确定度
7、)给定的误差范围(不确定度)一致性:一致性:计量单位统一是量值统一的重要前提。计量单位统一是量值统一的重要前提。溯源性:溯源性:任何一个计量结果都能通过连续的比较链与原始任何一个计量结果都能通过连续的比较链与原始的标准器具联系起来。溯源性是准确性和一致性的技术归的标准器具联系起来。溯源性是准确性和一致性的技术归宗。宗。法制性:法制性:与科学技术、工农业生产、人民生活、贸易息息相关,相互推动与科学技术、工农业生产、人民生活、贸易息息相关,相互推动。哥百尼的天体运行学说,是伽利略发明了望远镜并进行实际观测后哥百尼的天体运行学说,是伽利略发明了望远镜并进行实际观测后才得以确立;才得以确立;万有引力定
8、律被牛顿揭示百年之后,经过实际计量验证被确认;万有引力定律被牛顿揭示百年之后,经过实际计量验证被确认;相对论是在频率精密计量的基础上才得到比较明确的验证。相对论是在频率精密计量的基础上才得到比较明确的验证。第一次技术革命第一次技术革命:蒸汽机、机械工业的兴起。:蒸汽机、机械工业的兴起。经典力学和热力学。经典力学和热力学。压力、膨胀系数、燃烧效率的测试计量,几何量的计量压力、膨胀系数、燃烧效率的测试计量,几何量的计量第二次技术革命第二次技术革命:电的产生和应用。欧姆定律、法拉第电磁感应定:电的产生和应用。欧姆定律、法拉第电磁感应定律以及麦克斯韦电磁波理论推动电磁计量和无线电计量律以及麦克斯韦电磁
9、波理论推动电磁计量和无线电计量第三次技术革命第三次技术革命:量子力学、核物理学的创立和发展,核能及化工:量子力学、核物理学的创立和发展,核能及化工等的开发和应用。等的开发和应用。经典计量进入量子计量的新阶段经典计量进入量子计量的新阶段第四次技术革命第四次技术革命:微电子与计算机,信息革命。精密计量的保证作:微电子与计算机,信息革命。精密计量的保证作用。用。GPSGPS与频率计量、二代导航卫星的时间频率标准铯钟铷钟。与频率计量、二代导航卫星的时间频率标准铯钟铷钟。计量的特点、作用与意义计量的特点、作用与意义第第3节节 量和单位制量和单位制 1 1.量和量值量和量值量:量:“现象、物体和物质的可定
10、义性区别与定量确定的一种属现象、物体和物质的可定义性区别与定量确定的一种属性性”。描述大小、长短等概念。描述大小、长短等概念。数值数值+计量单位计量单位基本量和导出量:基本量和导出量:基本量和导出量的特定组合构成整个科学领域或某个专业领域的基本量和导出量的特定组合构成整个科学领域或某个专业领域的“量制量制”。基本量:量制中约定认为是彼此独立的量,如力学领域:长度、质基本量:量制中约定认为是彼此独立的量,如力学领域:长度、质量、时间;量、时间;导出量:为该量制基本量的函数所定义的量;导出量:为该量制基本量的函数所定义的量;量值:量值:一个数和合适的计量单位表示的量。一个数和合适的计量单位表示的量
11、。同一个量,计量单位不同,其表示的数值也不同同一个量,计量单位不同,其表示的数值也不同。单位和单位制单位和单位制2.2.单位和单位制单位和单位制单位单位:“约定采用的特定量,用以定量表示具有相同量纲的约定采用的特定量,用以定量表示具有相同量纲的量量”。“习惯上公认数值为习惯上公认数值为1 1的一个量值的一个量值”基本单位和导出单位基本单位和导出单位:基本单位是:基本单位是“给定量制中基本量的单给定量制中基本量的单位位”,导出单位是,导出单位是“给定量制中导出量的计量单位给定量制中导出量的计量单位”。例如:例如:MKSMKS(米千克秒)制中,(米千克秒)制中,cmcm为导出单位。为导出单位。单位
12、制单位制:由选定的一组基本单位和根据定义方程式及一定的:由选定的一组基本单位和根据定义方程式及一定的比例因数构成的导出单位所组成的单位体系。比例因数构成的导出单位所组成的单位体系。量纲量纲:以量制中基本量的幂的乘积表示该量制中一个量的表:以量制中基本量的幂的乘积表示该量制中一个量的表达式。达式。dimQ=AdimQ=AB BC C例如:长度、质量和时间量制中,力的量纲为例如:长度、质量和时间量制中,力的量纲为LMTLMT-2-2在给定量制中,其表达式内基本量的指数为零的量称为在给定量制中,其表达式内基本量的指数为零的量称为“无量纲量无量纲量”。“量纲法则量纲法则”:任何表达式,等号两边必须具有
13、相同的量纲式。:任何表达式,等号两边必须具有相同的量纲式。3.3.国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制19601960年第十一届国际计量大会决定以年第十一届国际计量大会决定以米米、千克千克、秒秒、安培安培、开尔文开尔文和和坎德拉坎德拉这六个单位为基本单位的实用计量单位制命这六个单位为基本单位的实用计量单位制命名为国际单位制(名为国际单位制(SISI)。)。19741974年第十四届国际计量大会又决年第十四届国际计量大会又决定增加物质量的单位定增加物质量的单位摩尔摩尔作为基本单位。作为基本单位。国际单位制的构成国际单位制的构成SISI单位单位(基本单位、辅助单位和导出单位)(基本单位、辅助单
14、位和导出单位)SISI单位的十进制倍数和分数单位单位的十进制倍数和分数单位(由由SISI词头和词头和SISI单位构成的新单位构成的新单位单位,如如cmcm)SISI词头词头(与(与SISI单位一起构成十进制倍单位一起构成十进制倍/分数单位,如分数单位,如M MHzHz)国际单位制国际单位制国际单位制国际单位制SI辅助单位辅助单位:弧度弧度:圆内两条半径间的平面角,在圆周上所截取的弧长与半径相等。:圆内两条半径间的平面角,在圆周上所截取的弧长与半径相等。球面度球面度:顶点位于球心的立体角,在球面上所截取的面积等于以球半径:顶点位于球心的立体角,在球面上所截取的面积等于以球半径为边长的正方形的面积
15、。为边长的正方形的面积。SI导出单位导出单位:用用SISI基本单位表示的基本单位表示的:如:如m m2 2,m/sm/s2 2 用用SISI辅助单位表示的辅助单位表示的:如角速度:如角速度rad/srad/s、辐射强度、辐射强度W/srW/sr(瓦每球面度)(瓦每球面度)具有专门名称的具有专门名称的:如:如HzHz、N N、PaPa、J JSI词头词头:与与SISI单位组合在一起构成十进制的倍数和分数单位,单位组合在一起构成十进制的倍数和分数单位,SISI规定了规定了1616个:个:dada十十、hh百百、k k、M M、G G、TT太太、PP拍拍、EE艾艾 dd分分、cc厘厘、m m、u u
16、、n n、p p、ff飞飞、aa阿阿 kg?kg?制外单位制外单位:不属于给定单位制的计量单位,如分、时、日;度;升;吨等:不属于给定单位制的计量单位,如分、时、日;度;升;吨等第第4节节 计量器具计量器具 1.1.定义定义计量仪器(主动式)、量具(被动式)、计量物质及计量装置的总计量仪器(主动式)、量具(被动式)、计量物质及计量装置的总称。计量工作的物质基础。称。计量工作的物质基础。计量器具的性能特性:漂移、稳定性、超然性(不改变被测量的能计量器具的性能特性:漂移、稳定性、超然性(不改变被测量的能力)、重复性、可靠性力)、重复性、可靠性计量仪器计量仪器:测量并能得到确切量值。如天平、安培计:
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