机械加工误差管理论文范文

2024-07-29

机械加工误差管理论文范文第1篇

有限元法 (finite element method) 是一种高效能、简单易用的数学分析方法, 它是建立在积分表达式的基础上的, 而且它还是大型复杂结构或多自由度体系分析的有力工具。有限元法最早的数学表达式是建立在变分法的基础上。变分法在发展单元和在解决实际问题方面仍然非常重要, 在结构力学和应力分析领域里尤其如此。它可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中, 因此对于以物理学为基础的机械机构的误差分析十分有用。

有限元法运用离散的概念, 使整个问题由整体连续到分段连续, 由整体解析转化为分段解析, 从而使数值与解析法互相结合, 互相渗透, 形成一种新的数值计算方法。也就是说, 把整个求算域离散成为有限个分段, 而每一个分段内运用变分法, 即利用与原问题中微分方程相等价的变分方程来进行推导, 从而使原问题的微分方程组退化到代数联立方程组, 使问题归结为解线性方程组, 由此得到数值答案。

步骤1:离散化域:这个部分包含将域分解为单元和节点。将待解区域进行简化将其分割成有限个节点相连的单元。二维问题一般采用三角形单元或矩形单元, 三维空间可采用四面体或多面体等。

步骤2:单元分析:建立各个单元的节点位移和节点力之间的关系式。由于将单元的节点位移作为基本变量, 进行单元分析首先要为单元内部的位移确定一个近似表达式, 然后计算单元的应变、应力, 再建立单元中节点力与节点位移的关系式。

步骤3:整体分析:对于各个单元组成的整体进行分析, 建立节点与外部元素的关系, 再对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题, 以解出所求位移。

有限元法由于其方法的有效性, 迅速被推广于造船、机械、动力、建筑等工程部门。近年来, 有限元法随着高速电子计算机的发展而得到迅速的发展, 几乎所有工程问题上的许多分支都是有限元法的潜在使用范围。

2 有限元法在机械结构误差分析中的运用

2.1 机械结构设计过程中的误差

机械结构在设计过程中首先要考虑力学 (包括静力学、动力学和运动力学) , 其次要考虑结构学, 几何学, 有时还要考虑到材料学。结构设计的目的是为了实现某种功能。为了达到这一目的, 在设计过程中就需要分清主次变量, 忽略很多次要变量。通过有限元法可以将变量按照重要性进行分类, 并设定参数 (参数的大小反映了变量的重要程度和对误差的影响大小) , 并通过方程来反映设计过程中的变量对误差的影响程度。造成机械结构设计误差的原因有很多, 例如设计工具的误差所造成的机械结构的误差;设计者的专业程度所造成的误差, 繁琐的设计工序所造成的误差等等。

2.2 机械结构制造过程中的误差

机械结构在制造过程中首先要考虑制造方法, 其次要考虑制造流程, 有时还要考虑到制造工具。而结构制造的目的是为了在现实中制造出某种机械结构, 产生实际作用, 把设计变成现实。为了达到这一目的, 在制造过程中也需要分清主次变量, 忽略很多次要变量。通过有限元法可以将变量按照重要性进行分类, 并设定参数 (参数的大小反映了变量的重要程度和对误差的影响大小) , 并通过方程来反映设计过程中的变量对误差的影响程度。造成机械结构制造误差的原因有很多, 例如制造工具的误差所造成的机械结构的误差;制造者的熟练程度所造成的误差;繁琐的制造工序所造成的误差等等。

2.3 机械结构运转过程中的误差

机械结构在运转过程中首先要考虑机械结构所处的外界环境, 其次要考虑摩擦损耗, 有时还要考虑到材料老化。结构运转的目的是为了让某种功能更加准确、更加持久的输出。为了达到这一目的, 在运转过程中就需要分清主次变量, 忽略很多次要变量。通过有限元法可以将变量按照重要性进行分类, 并设定参数 (参数的大小反映了变量的重要程度和对误差的影响大小) 并通过方程来反映设计过程中的变量对误差的影响程度。形成机械结构运转误差的原因有很多, 例如周围环境的突然变化所造成的机械结构的误差等。

误差是普遍存在的, 在机械结构中也是如此, 无论是设计, 制造, 还是运转环节都会存在误差。误差是实际值和理论值的差值, 虽然不可能完全消除, 但是可以通过减少误差, 使得机械结构趋于完善。具体的使用过程如下:找出误差和影响误差大小的变量。任何与机械结构产生联系的事物都有可能对机械结构造成误差, 但不是每个因素都要考虑, 都要当作变量。只有那些对最后结果起决定性作用的因素才可以当作变量。设计方程, 将误差设为y, 各变量设为x1, x2, x3..., xN (N为变量的个数) 变量对应的参数设为a, b, c, d...可得方程y=a×x1+b×x2+c×x3+...联立, 解方程。将观察测到的变量值和误差带入设计好的方程中, 有N个变量, 就得有N组观测值, 就要联立N个方程。通过方程联立成方程组, 解方程组, 得出参数a, b, c, ...的值。参数值 (也称权重) , 就是对应变量对误差的影响程度。分析结果, 得出结论, 通过比较各参数的权重的大小, 即可得出该变量对误差的影响程度。

2.4 优点及局限性对比

有限元法在机械结构误差分析中的优点:有限元法具有理解简单, 操作方便的优点。而且随着信息技术, 特别是计算机处理技术的发展, 有限元法在机械结构的误差分析中的作用越来越大。在软件方面, 有限元法也有着得天独厚的优势, 不但有些大型分析软件如Matlab、Mathmatica、SPSS (世界著名的几款数学分析软件) , 可以顺利实现, 甚至有些微型软件 (如LINDO, 一种数学分析软件, 只有几兆大小) , 也可以实现。

虽然有限元法在分析机械误差方面有很多优点, 但是仍有一定的局限性。最突出的局限性有两点:第一, 在机械结构中, 影响其发生变化的因素是很难确定的, 因而在使用有限元法时, 变量 (影响因素) 很难被全部找出, 有些重要因素的忽略, 就会导致最终分析结果的不完整甚至是错误。第二, 在选取变量时, 对简单的机械结构, 几十个变量就可以使用有限元法解决问题;但是对于一些复杂机构, 例如汽车底盘、飞机引擎甚至是大型电机组等高、精、尖的机械结构来说, 变量数以百计, 采用有限元法运行十分复杂, 对计算机和其他设备的要求也就相对的提高。

3 结语

有限元法作为一种成熟的分析方法, 本身具有精度高, 原理简单, 便于操作的优点, 因而被越来越多的用于机械结构的误差分析当中, 以提高结构的精确度和稳定性。随着一大批数学应用软件和高速计算机的发明, 有限元法的用途会被逐渐拓广的。

摘要:随着社会和经济的不断发展, 机械结构所派上的用场越来越多, 作用也越来越大。机械结构不可避免的会存在误差, 而减少误差则是提高机械结构稳定性的关键。传统的误差分析方法已经不能完全胜任于现有的误差分析任务。在倡导创新、改革和充分尊重个体差异的今天, 有限元法在机械结构误差分析中的运用, 逐渐引起重视。本文对有限元法在机械结构误差分析中的运用, 进行浅谈。

关键词:有限元法,机械结构,误差分析,应用

参考文献

[1] 唐应时, 占良胜, 方其让, 等.基于动态仿真的副变速器箱体有限元分析[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2006 (4) .

机械加工误差管理论文范文第2篇

关键词: 误差理论 测量平差 教学改革

误差理论与测量平差课程是湖南城市学院测绘工程专业与地理信息系统专业的专业基础课,其前期的主修课程为高等数学、线性代数、概率论与数理统计、测量学等。在我校本课程一般在学完上述基本课程后大学二年级下期开设。误差理论与测量平差课程研究的对象是含有偶然误差的观测数据[1],研究的目的是利用平差的基本原理和方法,对含有观测误差的数据依据最小二乘原理求其最佳估值并评定精度[2]。本课程教学质量及学生学习效果不仅会影响到本门课程的成绩,还会影响到后续课程例如大地测量学、工程测量学、摄影测量与遥感学、GPS原理等课程的学习,甚至会对专业学生毕业后从事测绘工作及数据处理和分析产生比较大的影响。因此,如何进行误差理论与测量平差课程教学改革一直是我校平差课程教学者探讨的问题之一。根据目前误差理论与测量平差课程教学过程中存在的问题和课程教学体会,笔者结合我校的实际情况,着重从以下几点谈谈本课程的教学改革与实践。

一、我校误差理论与测量平差课程的特点及教与学中存在的问题

1.误差理论与测量平差是一门应用数学知识和理论对原始测量数据进行处理和分析的课程,属于应用数学的范畴,本课程要求测绘工程专业与地理信息系统专业学生具有较丰厚的数学理论基础知识和较强的逻辑推理能力[3]。湖南城市学院是在2003年第一次为地理信息系统本科专业,2005年第一次为测绘工程本科专业开设本课程。由于我校是在2002年由两所专科学校(湖南城建高等专科学校和益阳师范高等专科学校)新合并的二本院校,招生的学生特别是地理信息系统专业和测绘工程专业的学生高中时学习成绩一般,因此学生在学习本课程时普遍感觉理论性强,数学公式多,学习难度大。况且本课程推导公式比较麻烦、计算过程比较繁琐复杂,对于数学基础一般或较弱的学生而言,确实具有比较大的难度。

2.计算机及测绘平差软件的发展对误差理论与测量平差课程产生深远影响。随着科技进步和计算机编程技术的发展,如今的平差软件越来越具有高度的简单化和智能化[4]-[5]。只要能将外业测量数据按软件要求的正确格式输入并进行先验权设定,几分钟就能得出平差结果并且对未知点进行精度评定。学生在学习误差理论与测量平差时会有依赖心理,觉得有测量平差软件能解决所有问题而且简单方便。无需再学习平差模型和原理等难以理解的高深理论。再加上我校学生的数学及计算机编程水平本身不是很高,进一步加大了学习误差理论与测量平差课程的难度。

3.测绘仪器自动化程度的改进和精度的提高对测量平差产生影响。一些精度要求不是很高的施工测量和地形图测绘控制测量中,在使用较高精度的测绘仪器的前提下,使用近似平差基本能够满足要求。特别是一些高精度智能化的测量机器人的出现,基于最小二乘原理的测量平差理论和数据处理方法在进行内业数据处理中应用得不是很多。部分学生总以为误差理论与测量平差在实践中应用得不是很多。在这种情况下,学生学习误差理论和测量平差的积极性受到一定的影响。

二、误差理论与测量平差课程教学改革的思路

针对我校误差理论与测量平差课程特点及存在的问题,现围绕以下几个方面谈谈本课程的教学改革。

1.教学条件改革。

(1)教学文件建设改革。我校开设地理信息系统和测绘工程专业已有十年时间了,在这十年的教学过程中,对于误差理论与测量平差课程,我们基本上按照旧的教学大纲教学。即主要讲授误差传播定律、平差原理、计算方法、法方程解算等。随着测绘科技发展和新仪器的出现及平差软件的进一步完善,原来的课程教学文件和教学大纲不能完全适应测量平差课程的需求。因此,必须对原来的教学大纲、教学计划、教学进度表、授课重难点等进行部分或全部修订。新的教学大纲将进行以讲授四大平差原理、精度评定、平差程序设计、平差软件二次开发、实际工程控制网数据处理为主要内容的改革。并在每届毕业班学生座谈会上听取测绘工程专业和地理信息系统专业学生的意见,根据学生的反馈意见再进行适当修正。在走访从事测绘工作的往届毕业生时,向他们了解本课程内容需要加强和改善的地方,做到课程建设文件和实际工程要求紧密结合。2012年院系测绘专业教师在中国水利水电第八工程局走访看望我校测绘工程专业毕业生时,其中一位毕业生要求将大型复杂的GPS网数据处理列入测量平差教学的重点之中,因为他们单位在野外做控制网时经常会遇到相关网型平差问题,回来后测绘工程教研室专业教师经过讨论,采纳了该毕业生的建议。

(2)计算机辅助教学建设改革。以前在误差理论与测量平差课程教学中,对于计算机的应用主要是要求学生会使用测量平差软件,以正确的格式将原始测量数据输入平差软件中即可,其余方面未做要求。根据新的教学大纲,学生必须具备一些不是很复杂的测量平差程序的编写与设计,并具有对数据进行分析的能力。为了使学生从复杂的数学矩阵计算中解放出来,测绘工程教研室组织相关专业人员研发了《工程测量控制网平差系统软件》,要求学生不仅会熟练使用该软件,还会对该软件进行二次开发和数据精度评定,进一步加深对测量原理及计算机语言的掌握。为更好地使用现代教学手段,测绘工程教研室先后制作了《误差理论与测量平差PPT课件》、《误差理论与测量平差电子教案》。学院为了支持误差理论与测量平差课程教学,专门建立了测绘工程与地理信息系统专业专用机房,能同时容纳100人(相当于2个平行班)上机实践实习。我们坚持“产、学、研”相结合的办学办专业思路,部分研制的平差软件系统既作为课程建设的主要内容,又作为科研课题的一部分加以研究。在系统功能设计和研发时,同时顾及教学与生产的需要,使该系统既能为教学科研服务,又能在实际生产和测绘项目中创造经济价值。

(3)实践教学条件建设改革。为了配合测绘工程专业实习中测量控制网布设、数据采集和内业处理等。我校专门在距离学校8公里处的周立波故居周围建立了方圆10平方公里的工程测量实习基地。该实习基地可以进行水准网、边角网、导线网、交会网、GPS控制网、变形监测网等复杂网型的布设、观测。采集完数据后再回到学校的专业专用机房进行数据处理和分析。整个实习环境、实习仪器、实习要求、实习过程等完全按照工程单位测绘工程项目的要求真刀真枪地做。通过这样的锻炼,学生毕业后能够很快适应工作单位的工作环境,实现学校到工作单位的无缝对接。

2.教学过程改革。

(1)教材建设与教学内容改革。根据工程单位反馈的对测量数据处理中的实际要求和我校测绘工程和地理信息系统专业学生的实际情况,湖南城市学院测绘工程教研室于2013年8月编写了新的误差理论与测量平差课程讲义。新的讲义删去了原有一些教材中使用不是很多的相对比较过时的平差方法、平差计算表格及法方程解算方法(例如高斯约化法、迭代法等),相应增加了电子计算机平差程序设计和线性对称方程组解算、复杂GPS网平差解算的新方法和新内容。新的误差理论与测量平差课程讲义作为误差理论与测量平差课程的辅助资料,授课过程中测绘工程和地理信息系统专业的学生普遍反映良好。测绘工程教研室计划于近期编写《误差理论与测量平差习题集(适用于测绘工程和地理信息系统专业)》,与测量平差讲义一起同步用于平差课辅助教学之中。按照误差理论与测量平差课程新的教学体系和教学大纲的要求,我们对教学内容进行了重新设计和改革,把过去重点介绍各种平差方法和各种手算表格及法方程解算的内容,改变为以重点介绍平差基本理论、基本方法及与计算机相结合的线性方程组解算方法和平差程序的编写、设计、分析等为主要内容。而且教学中紧密结合测绘工程单位生产实践和本学科的新发展前沿及教师的科研和学术最新研究成果,适应工程单位对测量数据处理的需要。

(2)教书育人与教学方法改革。作为一所地方二本院校,湖南城市学院在提倡培养大学生综合素质能力和适应能力的同时,还要培养学生较高的政治素质、业务素养和适应社会的能力。误差理论与测量平差课程教师的作用除了传授知识外,更重要的是要培养学生思维能力和创造性思维能力。在误差理论与测量平差教学方法上,旧的传统的教学方法、教学方式已不适应本学科专业和工程单位的需要,以前我们在教学中主要是以课堂讲授为主,教师为主,学生参与的机会不多。基本上就是老师讲学生听(老师是主动者,学生是被动者),课后学生做作业的模式。从2014年上学期起我们更新了教学手段,课堂上师生互动方式增多。教师提出某个问题,让学生思考,从某个角度、某种方法,怎样解答这个问题。启发式教学方法经常使用。比如在讲授“附有参数的条件平差”这一章时,为了引出条件平差中所设参数,我们通过工程布网实例,要求学生思考不设参数能否列出条件方程式,如若设参数,该怎样设,该列多少个方程等问题。在讲授“附有限制条件的间接平差”时,通过三峡大坝控制网的工程实例,说明选取参数的个数要求及相互间的限制条件关系。这样学生就比较容易接受。我们利用自己制作的教学讲义和课件,进行课程理论和实践教学,对课本的内容加以补充。从学生的课后作业和考试成绩上看,进行教学方法改革后取得了较好的效果。

(3)课程考核方法及试题库建设改革。对于高等院校特别是二本院校来说,学生的考试成绩好坏应作为评价教师教学质量高低和学生学习成绩优劣的重要依据之一。湖南城市学院基本上按照这种思路进行操作。但在实际操作中,由于我校部分院系和专业的出题标准不规范,致使学生各门课考试题的题量、题型、难易程度不统一。学生各门功课的学习质量和教师教学质量的评价,往往存在一定的片面性和局限性,无法通过评比调动教与学的积极性,不利于学校整体教学质量的提高。为使各门课程考核正规化和标准化,湖南城市学院计划成立教师课程考核小组,统一各门课程的考核标准。在学校和各院系的大力支持下,教务处组织专人研制开发了《湖南城市学院课程考试试题库系统》,为学院所有课程建立科学标准的试题库创造了良好条件。按此系统编写试题、建立试题库、出题考试,这样做可以统一各门课程的考核难易程度及标准。每次考试完毕后,根据学生的考试成绩和成绩分布区间,该系统作出统一标准的考题分析表,对于不同专业,不同的试卷难度系数和学生的考核成绩综合评价该专业学生各门课的学习情况,并可为湖南城市学院教务处对教师的教学评估结果提供重要依据。通过这种方式可以促进学校整体教师教学质量的提高。测绘工程教研室根据《湖南城市学院课程考试试题库系统》建立了《误差理论与测量平差试题库》,试题库建立后,在今后的教学考核中,我们一直使用试题库系统出题考试,并对考试结果进行分析,并及时(一般2年)对试题库系统里的试题进行更新优化。通过分析反馈考题的质量优劣、教师的教学质量高低和学生的学习质量好坏,不断完善《误差理论与测量平差试题库》,不断弥补教学中的不足。

三、误差理论与测量平差课程教学改革的成效

我院通过改革教学条件和教学过程、完善教学文件。分别对计算机辅助教学和实践教学条件建设改革、更新教材和教学内容、改进教学方法和手段,对试题库建设与考核方法改革,提高了学生的专业理论水平,增强了学生的实践动手能力,强化了学生的计算机编程技术。

笔者通过对湖南城市学院市政与测绘工程学院测绘工程专业1002601和1202601两个班的教学效果的比较,分析本次教学改革的成效。其中1002601班是我院2010级测绘工程专业班级,1202601班是我院2012级测绘工程专业班级,下面通过两个班的期末测量平差成绩分析比较,1202601班是实行教学改革后的班级,而1002601班是没有实行教学改革的班级,通过以上两个班的期末成绩分析表的比较,我们发现实行课程教学改革班级的教学效果要明显好于没有实行课程教学改革班级的教学效果。

四、结语

误差理论与测量平差课程教学改革的实施,确实提高了教师的教学质量和授课素养,提高了学生学习的积极性和对测绘专业中数据处理重要性的理解与认同。不仅如此,误差理论与测量平差课程作为测绘工程和地理信息系统专业的一门专业基础课,学生只有完全掌握数据处理和分析的理论,才能为后续专业课的学习打下坚实基础,为将来工作中解决实际测绘工程问题创造良好条件。由此可以看出误差理论与测量平差课程教学改革的重要性。误差理论与测量平差课程教学改革是测绘工程和地理信息系统专业改革的重要组成部分,只有认真、扎实、持之以恒地进行教学改革,才能培养出高质量、懂专业、善思考的复合型测绘人才。

参考文献:

[1]梁玉保,何保喜.测量平差基础课程教学探讨[J].测绘通报,2006,(5):75-76.

[2]刘玉梅,姚敬,马运涛.测量平差基础课程教学研究[J].沈阳大学建筑学报,2010.7.

[3]左廷英,邓才华,刘庆元.关于测量平差课程改革的思考[J].矿山测量,2006.3.

[4]武汉大学测绘学院平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

[5]黑志坚,周秋生.测量平差教学改革与实践[J].测绘工程,200l,(2):59-62.

项目来源:湖南城市学院2014年校级教学改革研究项目

机械加工误差管理论文范文第3篇

摘 要:大学物理实验在提高学生的综合素质和创新能力上具有其他课程不可替代的作用。通过分析当前大学物理实验教学中存在的问题,提出了大学物理实验教学改革的设想,其目的就是培养学生独立设计实验的能力,提高学生科学探究的能力、创新的能力,以及主动研究的探索精神和团结合作的意识。

关健词:物理实验 教学改革 创新实验

大学物理实验课是面向全校理工科专业设置的学科基础课,是大学物理教学中的一个重要组成部分。本实验课程为理工科大学生入门的实践性课程,是集动手、观察、分析、判断、演绎、归纳、推理、文字表达等一系列基础能力训练为一体的综合性课程,同时,它也是后继专业实验课程的基础,更有利于学生科学实验素质的培养。大学物理实验课程,不仅能向学生系统地传授科学实验的理论知识、方法、技能,还能训练学生科学实验的能力,对以后学生的思维活动和良好工作作风的形成也有很大的影响力。它在提高学生的综合素质和创新能力上具有其他课程不可替代的作用,是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端,是对理工科专业学生进行科学实验训练的重要基础。

1 大学物理实验课教学现状及分析

分析目前大学物理实验课的现状,确实存在着一些普遍的现象。

比较普遍的方法是,实验指导教师提前完成实验步骤的制定和仪器设备的准备和简单的组装等,学生只是被动地接受知识和实验的方法步骤。即在每次做实验之前,实验教师在黑板上写满了实验名称、实验目的、实验仪器、实验步骤,并占用大量的时间讲实验原理、具体的实验测量的方法、获取实验数据的方法和注意事项,随后,学生照实验步骤或着模仿教师进行操作,读取数据,填写讲义上设计的表格,实验结束。如此的实验过程收获甚微。

另外,大多数高校的实验课往往分组进行,每组学生同时做一个实验,实验仪器、实验的方法,甚至实验的结论都相同,这样往往导致部分学生依赖、抄袭的现象,特别是当两人合做时,容易造成部分学生不动手、不参与、不认真观察实验,不认真记录相关数据,更谈不上去分析思考和探究,更不利于提高学生发现问题和解决问题的能力,也不利于学生突破思维定势的障碍,更不利于学生创新思维方法的形成和智能的发展。

造成此现象的原因分析如下。

(1)大学物理实验的课时太少。

由于大学物理实验总课时少,每个实验的课时更少,以笔者学校为例,大学物理实验共16学时,8个实验,每个实验2节课(1.5h)很容易造成走形式、走过场,完全已完成实验为目的。

(2)实验的内容设置有待改善。

据统计,大学物理实验的教学内容一般分为验证性实验、综合性、设计性和创新性实验,由于实验的课时减少,使得保留的实验多数为验证性实验,缺少综合性、设计性和创新性实验,不利于学生的设计能力和创新能力的培养。

目前部分院校大学物理理论课和实验课同一学期开课,由于学生人数众多和实验仪器台套数有限,使得实验教学的先后秩序与理论课的顺序不一致,忽视了由易到难的原则,所有实验同时轮换,导至了有些学生先做实验、后学理论课,尤其是颠倒基础实验和综合性实验的次序,使得实验后对实验知识是片断凌乱的,缺乏知识的完整性、系统性。

(3)教师的教学态度有待改进。

大学物理实验教学中,实验教师一般按照实验目的、原理、方法、步骤等进行,忽视了对学生预习环节的督查;教学过程中忽略了启发式教学,不能引导学生去思考,不能达到培养学生探索问题、分析问题和解决问题的能力的目的;教学生“授人以鱼”,而不是“授人以渔”;忽视了学生学习的主动性,不能达到培养学生创新能力的目的。

(4)大学物理实验成绩的评价方式有待改进。

据统计,目前的实验评价方式有以下几种形式:第一,凭实验报告定成绩。要求学生每次实验都要写实验报告,实验报告的格式相对固定,实验报告依次写出实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、實验数据及实验数据的处理、误差分析及对实验的建议、体会等。这种固定的格式,不易体现学生实验的个性,同时,由于格式相似,很容易造成抄袭现象,难于反映出学生的实验态度、付出的劳动,很难看到有创新性、有水平的实验报告。第二,凭实验报告和实验的理论考试、操作考试定成绩。这种评价方式看似比较全面,但是,由于实验仪器组数、不同实验的特点不同,评价方式很难实施。

2 大学物理实验教学改革的实施方案

2.1 制定确实可行的大学物理实验的培养目标

大学物理实验是面向理工科专业设置的学科基础课,是大学物理教学的一个重要组成部分,是学生进入大学后首次受到的系统的实验方法和实验技能训练的入门课程,是所有理工科专业的学生进行科学实验训练的重要基础。

其培养目标应该包括:第一个层次,培养学生科学探究的基本能力和素养,即:(1)培养学生能够通过阅读实验相关资料,自己设计基本实验,做好实验前的准备工作;(2)学生能够独立地阅读教材和仪器使用说明书,正确、熟练地使用常用仪器;(3)能够运用所学的大学物理理论知识,对基本的实验现象和实验结果现象进行初步的分析判断和预测;(4)能够准确记录实验数据,正确处理实验数据,恰当地表述实验结果,得出正确的结论,撰写合格的实验报告;(5)培养学生理论联系实际和实事求是的工作作风、严肃认真的学习态度、爱护公共财产的优良品德。第二个层次,在前面的基础上,培养学生综合运用所学知识发现问题、主动研究、独立设计实验的能力、提高学生科学探究的能力和敢于设想、大胆创新的精神、培养学生团结合作意识。

2.2 修改大学物理实验的实验内容和时间

大学物理实验的实验内容有待改善,教学内容应该涵盖验证性实验、综合性和设计性、创新性实验等所有内容,不同性质的实验培养学生的能力的侧重面不同,综合性、设计性和创新性实验,更有利于学生的设计能力和创新能力的培养。

增加大学物理实验的课时和实验实施的时间,由于大学物理实验总课时少,每个实验的时间更少,使得学生没有时间去思考、分析、探究实验,常常造成流于形式、以完成任务为目标。建议:验证性实验2h,综合、设计性实验至少3h,创新性实验至少4h(甚至更多)。

恰当地安排大学物理实验的实验时间,也是不容忽视的问题,实验开出时间在理论课之后,更有利于学生实验的理解、分析和探究,尤其是综合性、设计性和创新性实验,这样更有利于培养目标的实现。建议:前一学期开理论课,后一学期开实验课。

2.3 改進大学物理实验的教学方法

这里引用爱因斯坦曾经说过的话:如果一个人掌握了学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到他自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化。由此可见,掌握基础、学会思考使学生有更好发展的前提,对此,我们要对实验教学进行改革。基础实验训练是科学探究的准备,综合设计、创新性实验则是科学探究的模拟。所有我们采用分层次教学,把大学物理实验分为基本理论实验层次和分析探究实验层次。

(1)基本理论实验层次。

基本理论实验层次即为验证性实验层次,在完成基本理论教学的前提下,提供给学生多种预习通道,可以通过实验讲义、网络、虚拟实验或实验录像,把实验原理、实验仪器、实验注意事项展示给大家,提供感性的认识,在自学的基础上设计自己的实验,注重实验的过程和细节,圆满完成大学物理实验教学目标的第一层次。

(2)分析探究实验层次。

众所周知,科学探究的七大要素有:提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、评估、交流与合作。因此,我们在完成大学物理理论教学和基本理论实验模块的基础上完成分析探究实验模块。

探究的题目分为教师拟定和学生自拟两部分,决定权交给学生,教师只是确定实验的个数,但要确保为综合性、设计性、创新性实验,要保证充分的学时,学时也可以分段实施,要注重学生带着问题去探究的过程和态度,不要过度追求结果的准确性,善于引导学生从问题中发现问题。爱因斯坦早就断言:创造并非逻辑推理的结果。对待创新性实验,我们不能急于求成、急功近利。教师在此阶段主要起综合、设计、创新性课题的审查、引导学生如何开展科学研究、科学探索,使学生初步具备独立思考和工作的能力。达到大学物理实验培养目标的第二层次的要求。

(3)在每个模块渗透科学方法的教育。

科学方法有许多,渗透方法教育会使学生受益无穷。例如,控制变量法是物理实验研究中常用的一种研究方法,即在实验研究的过程中,对影响事物变化规律的变量进行分析,对其影响因素进行人为控制,只使其中的某一变量按照特定的要求发生变化,最终得出所研究的问题的结论;模拟法是用一种容易实现、方便测量的物理状态或过程模拟另一种不易实现、不便测量的物理状态或过程,这种方法被广泛应用于工程设计之中,例如,我们常用电流场来模拟静电场、温度场、流体场等,我们的“静电场的模拟与描绘”就是应用的这种方法;假设法是创新实验的前提,它需要先分析现象提出问题,大胆猜测,提出假说,假设的正确与否可用实验来检验。当然,具体的问题要具体分析,适当的渗透方法教学是每位教师努力的方向,对学生未来的发展具有深远的意义。

2.4 改进大学物理实验的评价方式

改变传统的实验评定方法,第一,减少些写实验报告的次数。第二,提高实验报告的质量,不要套用格式,实验报告要求学生撰写实验的收获,即实验的相关资料、心得体会,既能发挥学生学习的主动性,又能让教师更好地把握学生的学习动态和过程。第三,采用科技小论文的形式,以及对本实验过程的方法或者改进意见加工整理,撰写小论文,可以慢慢提高学生的科技论文写作水平。

总之,大学物理实验要以学生为中心,以提高学生的综合能力为最终目的,渗透科学研究的方法,使学生学会分析问题、解决问题的方法,有助于培养学生的科学素养,为进一步学习科学知识打下良好的基础。

参考文献

[1] 邓晓冉,杨帅.浅谈大学物理实验教学改革[J].大学物理实验,2009,22(1):111-113.

[2] 李宏荣,王小力,田蓬勃,等.以创新人才培养为目标的大学物理教学改革[J].中国大学教学,2013(8):19-21.

[3] 朱湘萍,熊文元,包本刚.用科研项目推进大学物理实验教学改革的研究与探索[J].大学物理实验,2011,24(3):110-113.

机械加工误差管理论文范文第4篇

【摘要】由于地壳始终处于运动之中,加之在桥梁本身结构的物理不确定性双重因素作用下,桥梁建筑往往受到運动的冲击,从而影响该建筑的安全使用。而目前国际上针对桥梁地震易损性的分析与研究所采用的方法主要为经验统计法以及理论分析法两种,尽管所得数值均比较准确,对于实际研究具有重要帮助作用,但是不可忽视的问题在于其研究步骤较为繁琐,当遇到需要快速分析桥梁地震易损性问题时,无法得到有效解决。为此,本文就基于响应面法的桥梁地震易损性分析及设计展开研究,以丰富现有研究内容及手段。

【关键词】响应面法;桥梁地震易损性;经验统计法;理论分析法

前言:如何快速检测桥梁地震易损性成为当前学术及实践研究的重要课题,对于我国道路交通安全工作而言具有重要的现实意义。国外广泛采取的分析方法尽管具有一定的推广应用价值,但是结合我国当前实际工作而言,其繁杂的计算过程及步骤使得快速分析成为了一个棘手的问题。为此,本文在深入探讨响应面法的内涵基础上采用蒙特卡罗模拟来获得桥梁结构的易损性曲线,并通过进一步计算的方式来对其地震易损性展开分析,以评估该分析方法所具有的实际应用价值。

1 响应面法概述

1.1响应面法应用基本原理

响应面法其实质是一种最优化统计学方法,将体系的相应来作为实际分析工作中的一个或者是多个影响因素的函数,采用图形分析的方式来将已经形成的函数关系直观清晰的体现出来,从而为使用者提供帮助来判断具体事物的最优化条件[1]。通常情况下采取一届或者二阶多项式来作为其近似响应函数的主要应用形式,在其中含有个变量。所以其二阶多项式的具体函数形式如下:

该公式中,为结构响应,、为本次研究的输入变量,、、、为实验的待定系数,为拟合误差数值,其取值标准服从正态分布并且满足均值为零的条件[2]。

1.2适应性检验

适应性检验的目的在于保证实验数据能够符合实际测量工作所需,所以需要用到拟合系数以及修正多重拟合系数来对计算公式所得结果进行适应性检验。并且在整个检验过程中两个检验系数的数值均需要>0.9.

=

上述公式中SSR=,而SST=。之后采用绝对平均误差AvgErr、最大绝对误差MaxErr以及均方根误差RMSE针对响应面所得出的拟合数值有效性予以检验。其各自公式如下:

AvgErr=

MaxErr=

RMSE=

公式中PRESS=,为实际的预测数值,为真实测量值,二者之间的误差值如果无心趋近于零,则表明该数值越理想。

2 基于响应面法的桥梁地震易损性分析

当已经构建了高精度响应面模型之后,即可以针对相应的桥梁建筑进行综合分析,其具体的分布步骤详见图1所示。

图1 基于响应面法的桥梁地震易损性分析步骤

首先,需要对桥梁建筑相关的输入、输出数据进行筛选,从而使得整个模型的分析结果能够与实际计算需求相吻合。

其次,将上述输入输出数据进行汇总分析,并确定变量,随后根据桥梁结构类型以及一定数量的桥梁样本,作为指标的参照依据。

第三,根据实验设计的总体目标及需求来构建地面运动-场地-桥梁结构样本对,同时进行非线性时程分析,并将其数据导入到多项式响应面模型之中。

第四,计算桥梁建筑地震需求超出其自身极限状态下的条件概括,并且进行蒙特卡罗模拟,并根据相应数据来绘制出最终的桥梁地震易损性曲线图[3]。

3 基于响应面法的桥梁地震易损性实证分析

3.1桥梁建筑概述

本次研究所选取的桥梁为四跨结构的钢筋混凝土桥梁,其总体长度数值为71.6m,两边跨长为12.95m,中间跨度长尾22.86m,桥梁建筑上部分结构的主体宽度为17.70m,厚度在0.178m。整座桥梁建筑共有三根直径为0.9m的支柱。并且在支柱中分别配有17根七号线的纵筋以及直径为0.3m的三号螺旋箍筋。其具体结构图详见图2所示。

图2 桥梁建筑结构示意图

3.2基于响应面法的桥梁地震易损性分析结果

在通过上述拟合系数以及修正多重拟合系数进行适应性检验并且通过绝对平均误差AvgErr、最大绝对误差MaxErr以及均方根误差RMSE针对响应面所得出的拟合数值有效性予以检验后,该桥梁建筑的构件多项式响应面函数所得出的拟合系数详见表1所示。

表1 桥梁建筑的构件多项式响应面函数拟合系数

误差类型 38#墩柱 40#墩柱 43#墩柱 45#墩柱 47#墩柱 49#墩柱

均值 方差 均值 方差 均值 方差 均值 方差 均值 方差 均值 方差

0.9968 0.9980 0.9979 0.9980 0.9976 0.9984 0.9976 0.9982 0.9969 0.9981 0.9968 0.9981

0.9965 0.9979 0.9965 0.9979 0.9974 0.9980 0.9973 0.9980 0.9965 0.9979 0.9964 0.9979

由上表结果可知,所有墩柱的拟合系数均在0.99以上,并且均通过了拟合经验,证实该桥梁建筑所得的各项数值指标具有较好的拟合效果,所建立的多项式响应面函数得出的数值科学、准确。

3.3桥梁建筑地震损伤状态分析

一般情况下桥梁建筑从完好无损直至坍塌的整个过程中其所具有的破坏状态可以分为基本完好、轻微损伤、中度损伤、重度损伤以及坍塌五种。在不同损伤状态中通常采用桥墩的转角延性来对此予以表示。其中表示桥梁建筑墩柱端的位移,表示初始损伤时桥梁建筑的屈服位移[4]。其具体损伤类型及描述详见表2所示。

表2 桥梁建筑损伤状态描述

损伤状态 损伤状态描述 转角延性(/)

基本完好 受到地震影响,初次屈服 1.000

轻微损伤 桥梁建筑表面出现细微裂缝 1.501

中度损伤 桥梁建筑裂缝范围扩大并且稳定性逐步丧失 3.505

重度损伤 桥梁建筑墩柱开始出现崩裂现象 6.015

坍塌 桥梁建筑墩柱完全崩塌 12.285

3.4 基于响应面法的桥梁地震易损性曲线绘制

易损伤性主要是用来形容不同地震烈度下桥梁建筑的地震需求是否超过其临界承受值。并且计算出超过临界值的概率大小。在绘制具体的曲线图时,横坐标轴采用地震峰值加速度,超过该临界值的极限状态累计概率为纵坐标轴[5]。由于桥梁建筑自身墩柱端具有较强的转角延性,因而基于响应面法的桥梁地震易损性曲线图如图3所示。

图3 基于响应面法的桥梁地震易损性曲线图

由上图可知,在按照中国地震局所颁布的地震烈度标准之下,地震烈度在7度至9度之间的地震峰值加速度范围与三条曲线相对应。在地震烈度为7度时,桥梁建筑轻微损伤的发生率在18%范围浮动,而到地震烈度增加至8级时,桥梁建筑损伤程度为中度,其发生概率约为45%,而重度损伤的概率则约为16%,当地震烈度为9度时,将会超过桥梁的承受临界值,此时桥梁面临坍塌的结局,而其概率约为15%。

总结:综上所述,通过本文研究及具体实证分析可知,桥梁建筑地震损伤状态随着地震烈度的提升而加剧。而基于响应面法的桥梁地震易损性分析法则可以通过简单的计算步骤来在短时间内计算出该建筑所处的损伤状态,继而确定其发生率,为后续改进提供科学依据,具有较高的推广使用价值。

參考文献:

[1]吴子燕,王其昂,韩晖,等.基于响应面法的桥梁地震易损性分析研究[J].西北工业大学学报,2011,12(01):103-107.

[2]龙晓鸿,杨斌斌,樊剑,等.基于响应面法的隔震连续梁桥地震易损性分析[J].地震工程与工程振动,2014,17(02):172-179.

[3]张尚荣,谭平,杜永峰,等.基于响应面法的层间隔震结构地震易损性分析[J].振动与冲击,2014,16(15):42-48.

[4]李祥秀,谭平,刘良坤,等.基于响应面法的巨-子结构控制体系地震易损性分析[J].土木工程学报,2014,36(S2):266-272.

[5]贾布裕,余晓琳,颜全胜,等.基于Kriging改进响应面法的桥梁地震动力可靠度研究[J].振动与冲击,2013,18(16):82-87.

机械加工误差管理论文范文第5篇

1 探究“伏安法”测电阻的误差

问题: (1) 如果电表为理想电表, 即RV=∞, RA=0用图1甲和图1乙两种接法测出的电阻是否相等?

实际测量中所用电表并非理想电表, 电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻, 用图1甲和图1乙两种接法测出的电阻是否相等?

知识链接:引导学生要明确, 实际应用的电表均是由电流表改装而来的。电表在应用过程中肩负两大功能, 既是测量工具又是一个纯电阻用电器。流经它们的电流I及它们两端的电压U与它们的电阻R之间的关系满足欧姆定律。

探究:若将图1甲所示电路称电流表外接法, 图1乙所示电路为电流表内接法, 则“伏安法”测电阻的误差分析为:

(1) 电流表外接法。

由于电表为非理想电表, 考虑电表的内阻, 引导学生画出等效电路如图2所示。根据电路图可知:电压表的测量值U为a b间电压, 电流表的测量值为干路电流, 是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和, 故:R测=U/I=Rab= (Rv∥R) = (Rv×R) / (Rv+R)

通过运算, 学生可以看出, 电流表外接法R测的系统误差主要来源于Rv的分流作用, 其相对误差为δ外=ΔR/R= (R-R测) /R=R/ (Rv+R) ≈R/RV

(2) 电流表内接法。

画出等效电路如图3所示, 引导学生讨论可知电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流, 电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和, 故:R测=U/I=RA+R>R, 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用, 其相对误差为:δ内=ΔR/R= (R测-R) /R=RA/R

总结:综上所述, 当采用电流表内接法时, 测量值大于真实值, 即“大内”;当采用电流表外接法时, 测量值小于真实值, 即“小外”。

应用:已知电流表的内阻约为0.1Ω, 电压表的内阻约为10kΩ, 若待测电阻约为5Ω, 用伏安法测其电阻应采用电流表____接法;若待测电阻约为5 0 0Ω, 用伏安法测其电阻应采用电流表___接法。

分析:当待测电阻的阻值约为5Ω时, 通过与电压表的内阻和电流表的内阻的比较, 可以看出待测电阻的阻值远远小于电压表的内阻, 由“小外”可知, 应选用电流表外接法, 这样相对误差趋近于零, 测量值更准确。

当待测电阻的阻值约为5 0 0Ω时, 待测电阻的阻值远远大于电流表的内阻, 由“大内”可知, 应选用电流表内接法。

2 探究伏安法测电动势和内阻实验的误差

问题:用伏安法测电源电动势和内阴有如图4甲、乙两种接法, 它们的测量结果会相同吗?

知识链接:引导学生明确, 由全电路欧姆定律I=E/ (R+r) 可知U=E-Ir, 式中的U为路端电压, I为流经电源的干路电流, 而实际的电表具有分流分压作用, 对测量结果应有一定的影响。

探究:若将图4甲称为安培表内接法, 图4乙称为安培表外接法, 则误差分析如下。

(1) 安培表内接在并联电路之内的电路。

作U=E-I r图线如图5实线所示, 式中的U是路端电压I应是通过电源的电流,

可见U越大, 差值 (I实-I测) 就越大。U=0时, 差值 (I实-I测) 也为0, 在相同的U值下, 安培表的读数即为I测, 要小于流经电源的电流I实。引导学生画出测量的U-I图线如图实线所示, 实际的U-I图线如图虚线所示。从图线上可以发现E测

(2) 安培表外接在并联电路之外的电路。

作U=E-I r图线如图六实线所示, 式中的I是通过电源的电流, U是路端电压,

可见I越大, 差值IRA就越大, I=0时差值为0, 在相同的I值下伏特表的读数即U测要小于路端电压U实。引导学生画出测量的U-I图线如实线所示, 实际的U-I图线如图虚线示。从图线上发现:E测=E真r测>r真。

总结:采用安培表内接在并联电路之内的电路时, 系统误差来源于伏特表的分流作用, 有E测r真。

3 探究“半偏法”测量电表电阻的误差

问题:在用“半偏法”测量电表内阻的实验中, 用图7、图8两种接法测量电表的内阻时, 结果会等于R2的读数吗?

知识链接:引导学生明确, 由于实际的电表都有内阻, 给电表串联或并联一个电阻都将改变电路结构, 影响外电路的总电阻, 从而影响电路的电流、电压分配。

探究:将图7称为限流半偏法, 图八分压半偏法, 误差分析如下:

(1) 限流半偏法。

A实验原理:如图7所示, 其中R1为电位器 (或滑动变阻器) , R2为电阻箱, G为待测电表。

B实验操作顺序:

第一步:按原理图连结好电路, 断开S1、S2, 将R1阻值调到最大。

第二步:合上S1, 调节R1, 使电表G达到满偏。

第三步:保持R1阻值不变, 再合上S2, 调节R2, 使G达到半偏。

第四步:断开S2、S1, 记下R2的阻值。

第五步:在R1>>R2时, Rg=R2。

C误差分析:

本实验是在R1>>R2的情况下, 并入R2后, 对总电阻影响很小, 即认为干路电流仍等于Ig时, 近似认为Rg=R2。但实际上并入R2后, 总电阻减小, 干路电流I>Ig, 通过R2的电流IR2>Ig/2, 因此, Rg>R2。所以测量值比真实值偏小, 而且Rg越小, 测量误差越小。

(2) 分压半偏法。

A实验原理如图8所示, 其中R1为滑动变阻器, R2为电阻箱, 为待测电表。

B实验操作顺序。

第一步:连结电路, 断开S, 并将滑片置于最右端, 调节R2=0ㄢ

第二步:合上S, 调节滑动变阻器R1, 使电表达到满偏。

第三步:保持滑片位置不动, 调节电阻箱R2的阻值, 使电表半偏。

第四步:断开S, 记下R2的读数。

第五步:在R1<

C误差分析:

本实验是在R1、R2的情况下, 串入R2后, 对回路总电阻影响很小, 可以忽略不计, 即分压部分的电压保持不变, 所以当电表半偏时, 认为:Rv=R2。实际上串入了R2之后, 并联部分的电阻增大, 分得的电压增加了, R2两端的电压UR2>Ug/2, 因此, R2>Rv。所以测量值大于真实值, 而且Rv越大, 测量误差越小。

总结:综上所述, 用限流半偏法测电表内阻时, R测>R2时有R测=R2

用分压半偏法测电表内阻时, R测>R真, 当R1<

总之, 在进行误差探究前, 教师必须要做好三件: (1) 作好知识铺垫; (2) 指导学生做好分组实验; (3) 提出探究的基本思路。在进行探究的过程中, 教师要及时给予必要的指导, 并给予学生必要的时间和空间。探究完成后, 指导学生写出探究报告, 教师及时批阅, 并抽出专门的时间对学生的成果进行评价和整合。上述三个实验的探究结果, 就是在学生们探究的基础上整合而来的。

摘要:通过对“伏安法测电阻”、“伏安法测电源电动势和内阻”、“半偏法测电表的内阻”三个主要电学实验的误差探究, 详细阐述了“问题.知识链接.探究.总结.应用”的教学方法的应用及作者对高中物理新课程理念的理解和实践。

机械加工误差管理论文范文第6篇

1 电能表本身误差与更正

1.1 电能表潜动

当负载电流为零时, 电能表转盘仍然连续转动, 这种现象称为潜动。潜动转速虽然很慢, 但也是不允许的, 除应及时消除潜动外, 还应更正潜动电量。根据潜动速度、电表常数、潜动时间, 可计算出潜动的电量。

例如:某用户电能表潜动, 其电能表常数为2000转/kWh, 发现潜动30天, 潜动速度为0.5分钟/转, 按每天不用电时间为15小时计算, 则:

潜动速度×电表常数=0.5分钟/转×2000转/kWh=1000分钟/kWh;

潜动时间=30天×15小时×60分钟/小时=27000分钟;

应退用户的潜动电量=27000/1000=27kWh。

1.2 电能表的误差

电能表的准确度表示测得值与实际值接近的程度, 准确度越高误差越小。在实际应用中尽量选择准确度高的电能表。电能表超差就是指实际值超出电能表的准确度等级, 所以超差表计测量出的数值应予以更正。

退补电量=抄见电量×γ/ (1+γ)

其中:γ为电能表误差, 以%表示, 有正负之分, 可根据电表校验装置测得。

当γ正值时, 表示电能表转得快, 计算出的修正值为正值, 需补收电量;当γ为负值时, 表示电能表转的慢, 计算出的修正值为负值, 需退电量。

例如:某用户月用电量为95200kWh, 经校验该户电能表误差γ=-4.8%, 则需退该用户电量为95200×4.8%/ (1-4.8%) =4800 (kWh) 。

2 误接线误差与更正

电能计量装置由于接线错误、熔断器熔断、断线、倍率不符等原因造成电量计量错误, 引起误差, 应及时更正。

2.1 倍率不符

倍率不符是指现场实际运行中的互感器变比与登记在册、计算用的互感器变比不一致的情况。倍率不符时计算用的互感器变比N1, 与实际运行中的互感器变比N2是影响计量错误的主要因素。由于倍率不符, 所以计算出的抄见电量为错误电量, 当一台互感器变比错误时, 则错误电量:两元件时为三元件时为。同时还要考虑互感器的极性, 极性正确时为正值, 极性反时为负值。

例如:某用户使用一块三相四线有功电能表3×380/220V 5A, 三台150/5电流互感器, 因用户过负荷其中A相电流互感器烧毁, 用户私自更换一台200/5型电流互感器, 而且极性接反, 至供电单位发现时共计用电量50000kWh, 则应退补多少电量?

根据已知条件可计算出:

A相的错误电量为正确电量。

由于极性接反, 为负值, 应为正确电量。

正确电量正确电量正确电量=50000kWh。

则正确电量为120000kWh。

追补电量120000-50000=70000kWh。

2.2 接线错误

错误接线是指计量装置的接线错误, 在实际工作中习惯说电能表的错误接线, 简称误接线。所谓误接线, 包括互感器的误接线、断线、电能表的误接线或断线, 无论错在哪里, 最终都反映在电能表计量发生偏差, 这个偏差往往远远大于超差引起的计量偏差。

误接线造成的计量偏差可由相量图分析法进行更正计算。由于电能表、尤其是三相电能表的接线错误多种多样, 本文不一一分析, 只通过三例来说明相量图分析法的应用, 其他情况也均可用此法进行分析。

(1) 三相四线对称电路计量, A相电流互感器断线时计算更正率。接线见图1。

正确计量时, 按相电压考虑其三相功率为:

A相断线时, IA=0, 三相功率之和为B、C两相功率之和, A相功率PA=0。

P=2UIcosφ (错误功率)

所以该种接线时的更正率为:

如图1中B相和C相电流互感器断线, 其更正率皆为50%。

(2) 三相四线对称电路有功计量, A相电流互感器二次极性接反计算更正率。接线见图2。

正确计量时, 按相电压考虑其三相功率为:

A相电流互感器极性反接时, 有:

P=PA+PB+PC=UIcosφ (错误功率)

所以该种接线时的更正率为:

同理, 若B相和C相电流互感器二次极性接反其更正率均为200%。

(3) 三相三线有功电能表, A相电流互感器极性反接时更正率。接线见图3。

正确计量时功率。

A相电流互感器极性反时, 有:

所以该接线时的更正率为:

φ值的取值, 可根据平常测量得到的平均值。

以上相量分析法是建立在三相对称电路中, 即三相负载平衡、功率因数恒定的基础上, 但在实际运行中很难达到这样的理想状况。在三相基本平衡、功率因数基本稳定的情况下, 可按此法分析计算。若三相严重不平衡、功率因数变化很大时, 此法计算出的结果存在较大偏差, 仅供参考, 此时可选择电量平衡法分析, 本文不再阐述。

3 结语

本文具体讨论了电能计量过程中误差产生的原因, 及针对各种原因的误差应采取的不同更正方法和实例, 对实际运行中的电量退补具有参考价值。

摘要:分析了电能计量中误差产生的原因, 针对不同误差原因指出了更正方法, 对电能表本身误差、倍率错误、接线错误情况下的电量更正还有实例进行说明, 对于实际运用中用户对电能计量误差的认识、电量追补或退补具有一定的参考价值。

关键词:电能计量,误差,更正

参考文献

[1] 柳春生.实用供配电技术问答[M].机械工业出版社, 2003.

[2] 刘介才.工厂供电[M].机械工业出版社, 2003.

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