测试技术概况测量基础知识课件.ppt

1、2023-1-171绪论绪论Introduction 2023-1-172(测试技术概况测试技术概况 测试和的量的系统、测试的任务、测测试和的量的系统、测试的任务、测试技术的发展试技术的发展(测量的基础知识测量的基础知识 标准、测量、计量、测试、测量误差标准、测量、计量、测试、测量误差2023-1-1731.1 1.1 测试技术概况测试技术概况 测试作为定量地获取事物信息的一种手段，已成为现代科学技术研究的一个重要领域。测试技术是信息技术、自动化技术和通信技术的基础。2023-1-174 1.1.1 测试和测量系统测试和测量系统1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况 测试技术是测量和试验技术

2、测试技术是测量和试验技术(Measurement and Test Technique)的统称。测试测试就是依靠一定的科学技术手段定量地获取某种研究对象原始信息的过程，定量地描述事物的状态变化和特征的过程。不同的用途和要求，测量系统的组成环节及其不同的用途和要求，测量系统的组成环节及其构成方式也不同。构成方式也不同。2023-1-175 测量系统用途测量系统用途 1.1.1 测试和测量系统测试和测量系统1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况 测量装置 分析与处理 设计参数 产品开发与工程试验(a)产品开发与工程试验过程 (b)过程与系统控制 2023-1-176 测量系统用途测量系统用途 1

3、.1.1 测试和测量系统测试和测量系统1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况2023-1-177 测量系统的构成测量系统的构成1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况 1.1.1 测试和测量系统测试和测量系统构成测量系统的所有设备，即为了确定被测量值所必需的器具和辅助设备的总体称为测量装置。2023-1-178 测量系统的构成测量系统的构成1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况 1.1.1 测试和测量系统测试和测量系统显示2023-1-179 测试工作总是采用最简捷的方法获得与研究任务相联系的、最有用的、能表征研究对象特征的有关信息。1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况 1.1.2 测

4、试工作的任务测试工作的任务 从广义的角度来讲，测试工作涉及试验设计、模型试验、传感器、信号加工与处理(传输、加工和分析、处理)、误差理论、控制工程、系统辨识和参数估计等内容。2023-1-1710 量程范围更加宽广 传感器向新型、微型、智能型发展 测量仪器向高精度和多功能方向发展 参数测量与数据处理向自动化发展 计算机测试系统与虚拟仪器的应用 1.1.3 测试技术的发展测试技术的发展1.1 1.1 测试技术概况测试技术概况2023-1-17111.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.1 标准标准 SI的构成及基本单位的构成及基本单位“国际单位制”(International Sy

5、stem of Unit)，简称SI制。SI制规定了7个基本单位。SI导出单位是用基本单位以代数形式表示的单位，其中采用基本单位的乘除运算符号来表示的单位称为组合单位，如速度的SI单位为m/s。SI制中，基本量约定为：长度、质量、时间、温度、电流、发光强度和物质的量等七个量。2023-1-1712国际单位制规定的7个基本单位为米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔。它们的单位代号分别为：米(m)、千克(kg)、秒(s)、开(K)、安(A)、坎(cd)、摩(mol)。1.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.1 标准标准 SI的构成及基本单位的构成及基本单位2023-1-17131

6、.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.2 测量、计量、测试测量、计量、测试 测量(Measurement)是指以确定被测对象的量值为目的而进行的实验过程。测量涉及实现单位统一和量值准确可靠则被称为计量。测试(Measurement and Test)是指具有试验性质的测量，或测量和实验的综合。一个完整的测量过程必定涉及被测对象、计量单位、测量一个完整的测量过程必定涉及被测对象、计量单位、测量方法和测量误差。它们被称为测量四要素。方法和测量误差。它们被称为测量四要素。2023-1-17141.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.2 测量、计量、测试测量、计量、测试 1

7、.基准和标准基准和标准基准是用来保存、复现计量单位的计量器具。是具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具。基准通常分为国家基准、副基准和工作基准三种等级。计量标准是指用于检定工作计量器具的计量器具。2023-1-17151.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.1 测量、计量、测试测量、计量、测试 量值的传递和计量器具检定量值的传递和计量器具检定“量值传递”是通过对计量器具实施检定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值经过各级计量标准传递到工作计量器具，以保证被测对象量值的准确和一致的过程。计量器具检定(Verification of Measuring Instrument

8、)，是指为评定计量器具的计量特性，确定其是否符合法定要求所进行的全部工作。2023-1-17161.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.1 测量、计量、测试测量、计量、测试 测量方法测量方法直接测量直接测量是指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值的测量。直接测量又可以分为直接比较和间接比直接比较和间接比较较两种。直接将被测物理量和标准量进行比较的测量方法称为直接比较。直接测量的另一种方法是间接比较。间接测量间接测量是在直接测量的基础上，根据已知的函数关系，计算出所要测量的物理量的大小。2023-1-17171.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.1

9、测量、计量、测试测量、计量、测试 测量术语测量术语(1)传感器：它直接作用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件，通常由敏感元件和转换元件构成。(2)测量变换器：提供与输入量有给定关系的输出量的测量器件。(3)检测器：用以指示某种特定量的存在而不必提供量值的器件或物质。(4)测量器具的示值：由测量器具所指示的被测量值。2023-1-17181.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.2 测量、计量、测试测量、计量、测试 测量术语测量术语(5)准确度等级：用来表示测量器具的等级或级别。(6)标称范围及量程：也称为示值范围。测量器具标尺范围所对应的被测量示值的范围

10、。(7)漂移：测量器具的计量特性随时间的缓慢变化。2023-1-17191.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.3 测量误差测量误差 误差的概念误差的概念真值真值即真实值，是指在一定时间和空间条件下，被测物理量客观存在的实际值。真值通常是不可测量的未知量，一般来说，真值是指理论真值、规定真值和相对真值。误差误差定义为测量结果与被测量真值之差。残余误差残余误差也称为残差，是指测量结果减去被测量的最佳估计值(即约定真值)。2023-1-17201.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.3 测量误差测量误差 误差的分类误差的分类(1)工具误差：包括试验装置、测量仪器所产生的

11、误差。(2)方法误差：由测量方法不正确所引起的误差，包括测量时所依据的原理不正确而产生的误差。(3)环境误差：在测量过程中，因环境条件的变化而产生的误差。(4)人员误差：测量者生理特性和操作熟练程度不同引起的误差。为便于对测量误差进行分析和处理，按照误差的特点和为便于对测量误差进行分析和处理，按照误差的特点和性质进行分类，可分为性质进行分类，可分为随机误差、系统误差、粗大误差随机误差、系统误差、粗大误差。2023-1-17211.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.3 测量误差测量误差 误差的表示方法误差的表示方法常见的误差表示方法有常见的误差表示方法有绝对误差、相对误差和引用误

12、差。绝对误差、相对误差和引用误差。绝对误差绝对误差绝对误差=测量值真值相对误差相对误差%100被测真值绝对误差相对误差%1000 xxr0 xxx引用误差引用误差mm100%xrx2023-1-1722 表征测量结果质量的指标表征测量结果质量的指标1.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.3 测量误差测量误差测量中常用正确度、精密度、准确度、不确定度正确度、精密度、准确度、不确定度等来描述测量的可信度。(1)正确度正确度：正确度表示测量结果中系统误差大小的程度，即由于系统误差而使测量结果与被测量值偏离的程度。系统误差越小，测量结果越正确。(2)精密度精密度：精密度表示测量结果中随机

13、误差大小的程度，即在相同条件下，多次重复测量所得测量结果彼此间符合的程度。随机误差越小，测量结果精密度越高。2023-1-1723(3)准确度准确度：准确度表示测量结果中系统误差与随机误差综合大小的程度，即测量结果与被测真值偏离的程度。综合误差越小，测量结果越准确。(4)不确定度不确定度：不确定度表示合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。不确定度越小，测量结果可信度越高。表征测量结果质量的指标表征测量结果质量的指标1.2 1.2 测量的基础知识测量的基础知识 1.2.3 测量误差测量误差2023-1-1724思考题思考题 1.列出身边的测试技术应用的例子。2.如何保证量值的准确和一致？3.误差有哪几种分类方法？分类结果如何？4.误差的表示方法有哪几种？5.表征测量结果质量的指标有哪些？