前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的读数方法主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
如图1(详见书)。图中A为外测量爪,用于测量外径、长度、零件厚度等;B为内测量爪,用于测量槽的宽度或管的内径等;C为深度尺,用于测量槽和筒的深度等。
2.1测微原理,读数方法
下面主要以10分度游标卡尺为例说明。如课本图实-2(重画于图2),当左右测量爪重合时,游标尺的零刻线与主尺上的零刻线对齐,此时只有游标尺上的第十条刻线与主尺上的第九条对齐,其它均不对齐。主尺上每一小格宽度为1毫米,游标尺上有10个小格(这种游标尺称为10分游标),将主尺上9格(即9毫米)分成10等份,故游标尺上的每一小格为主尺上的9/10,即0.9毫米,这样游标尺上每一小格比主尺的每一小格相差0.1毫米。主尺和游标尺上对应的一等份差值,叫精确度(用K表示),它体现了测量的准确程度,游标卡尺正是利用主尺和游标尺上每一小格之差,来达到提高精确度的目的,这种方法叫示差法。
常用卡尺中的20分度尺,是把游标总长19mm等分为20小格;50分度尺则是把游标总长49mm等分为50小格,故它们的精度K分别为120mm=0.05mm和150mm=0.02mm。
如图3为10分度游标卡尺测量某物体长度的示意图,此时游标尺上的第六条刻度线与主尺上的某一条对齐,则被测物体的长度(即两个0刻线之间的距离)为:
这就是教材上“被测薄片的厚度不超过1毫米时,游标尺上第几条线与主尺的某一刻线重合,就表示薄片的厚度是零点几毫米。”的来历。游标测微原理是利用游标分度与主尺分度的微小差异,把微小量累积起来进行对比而判定读数的。如图4是用游标卡尺测物体ab长度的示意图,物体ab的长度即两个零刻度之间的长度,也就是两个测量爪之间的长度。测量时物体的a端与主尺的零刻线对齐,b端在主尺的第七与第八条刻线之间,显然,物体的长度比主尺的七格多ΔL。将游标的零刻线与被测物体的b端紧密接触,查得游标的第六条刻线与主尺上的刻线对齐,故物体的长度为:L=L0+nK=7mm+6×0.1mm=7.6mm,即主尺上的读数L0加上游标上的读数nK。
读数规律:整毫米数由主尺上读出,小于1毫米的数从游标尺上读出。公式L=L0+nK中,对10分游标K取1/10毫米(即0.1毫米);对20分游标K取1/20毫米(0.05毫米);对50分游标K取1/50毫米(即0.02毫米)。
2.2为什么20分度和50分度卡尺不估读呢?
对50分度和20分度的游标,在判定游标尺上哪一条与主尺上某一条对齐时,已经很费劲了。似乎不止一条对齐了,此时只能根据经验估计哪一条对得较齐,就已经有估读了,故按上述规律读数时不再估读了。实际上10分度卡尺往往也不估读。
2.3究竟如何判游标的“0”刻度线是否与主尺上某刻度线对齐?
依据前述原理,若游标的零刻度线与主尺某刻线真正对齐,则游标的最后一条刻度线必然与主尺另外一条刻度对齐。故要判断游标的零刻度线是否与主尺某刻度线真正对齐,应看游标的最后一条刻度线是否对齐主尺上的另外一条刻度线,据此,2003年全国高考理综23题图2(见图5)中的放大图应设置在游标的最末一条刻度线处,且对准5.7cm处主尺刻度线,才有答案0.800厘米的得出。
2.4一个普适的卡尺读数方法
测量结果=游标上0刻度线以前的主尺毫米数(L0)+对准主尺某刻度线上非零刻度线数(n)乘以精度(k),简记:结果=L0+nK。
说明上法中游标0刻度线以前?意指,当认为游标零刻线已对准主尺某刻度线时,L0不能记录主尺上该刻度线的数据,而应记录为主尺上该刻度线的前一条刻度线数据。“非零刻度线”是指n不能取零。
3巩固提高,加深拓宽
对照教材上的几幅力(课本实图-3、实图-4),练习20分游标和50分游标的读数。
思考由测量结果42.7毫米推算出游标上的第几条刻线与主尺上的哪条刻线对齐?
关键词:图像识别;减影法;指针
中图分类号:TP391.41
指针式仪表广泛存在于现代生产、生活中,如电压表、电流表、水温表、水压表等,在电力、石油、化工等行业中,指针式仪表的使用量尤为巨大。随着社会的发展,对该类仪表在检测、使用过程中的自动化读数需求比以往任何时候更加强烈,因为在仪表检测过程中技术人员从事的工作是高重复型、易疲劳的乏味劳动,检测结果既易受人为因素影响,也易受环境因素影响,如天气、环境、人的健康(如视力、视疲劳)状况,这些主客观因素对检测结果必然带来不可预知的负面效果,即检测的不确定性程度增加。在仪表的使用过程中,很多时候依赖人员的现场读数来记录某个特定的工作状态,但是在一些特定的工作环境中(如高噪声、高温、潮湿、有毒、有异味),不适宜甚至不允许人员进入,这时更需要一种替代人工角色能完成仪表读数的系统。
基于图像识别的指针读数方法,就是以取代人工读数,实现自动读数功能为目标,以期达到既准确又高效地实现指针读数的目的。
1 图像识别方法介绍
图像识别是计算机、图像处理技术和其他光学设备结合体,是现代计算机技术发展的延伸。图像识别最大的优点在于处理的颜色、灰度范围远比人类视觉的要广泛得多,识别精度也是人眼所不可企及的范围。
图像识别过程包括灰度化图像、滤波去噪、二值化图像、图像增强、图像分割等技术,实现图像识别是一项系统工程。
1962年美国学者Paul Hough提出Hough变换[1],Hough变换实现从图像空间到参数空间的映射关系,为图像识别开启智慧之门。2001年JiangLong Zhu利用小波变换对车牌图像进行识别 [2]。2004年,陶唐飞提出了一种综合应用边缘检测和区域生长方法的图像分割方法。先对图像进行边缘提取,得到边缘像素点集,然后利用该点集的平均灰度和目标区域的连通性作为生长判决条件,采用区域生长法实现图像分割[3,4]。
2004年,吉文华等提出了基于区域搜索算法的自动图像边缘提取和分割算法[5],并用实验证明了该算法的优越性能。2006年,唐艳等提出一种基于一边缘检测和区域合并的图像组合分割算法[6],算法是采用某种相似性准则对原始图像进行检测,从不同的种子出发可以到达各自区域的边缘,对这些边缘加以标注,采用相似性规则合并处里,获取同质性和连通性俱佳的目标图像。
华南理工大学何智杰在指针读数领域提出条件霍夫变换(Constrained Hough Transfer),结合中心投影分析,并通过一种迭代方法,实现刻度识别[7]。南京工业大学戴海港等针对精度等级为0.5级的高精度指针式仪表的判读[8],提出了一种使用霍夫变换相与减影法结合的指针式仪表自动识别系统。由于运算量的减少,导致速度提升较快,使系统的实时性指标得到大幅度提高,满足仪表自动判读的要求,他具有很高的自动判读精度,符合工业控制的需要。
2 指针图像识别系统设计
根据指针仪表图像采集的要求,系统主要包含设备初始化、图像采集、图像处理、数据存储四大部分,其中图像处理部分是核心,需运用多项图像处理的技术。系统结构图如图1所示。
图1 指针仪表图像识别系统结构图
系统结构图中各部分功能设计:
(1)设备初始化:检测照相机与打印机设备的连接情况,保证设备正常连接,完成接口间的初始化工作;
(2)仪表图像采集:通过一个联机控制程序连接图像采集软件和数码相机,该程序可以预览数码相机的动态取景内容、控制相机快门的释放、调整相机的拍摄模式、白平衡、光圈、快门等各种设置;拍摄的照片可以立即通过USB等接口传入到人像采集软件,进行编辑处理;
(3)仪表图像处理:对获取的图像进行自动裁剪、缩放处理,得到尺寸要求符合规范的图像(800×600);能自动完成色彩修正进和行各种颜色方案的调整,包括RGB值调整,亮度与对比度调整,色调与饱和度调整等;依据图像特有性质,对仪表指针特征进行提取,根据指针偏角和仪表量程得到读数;
(4)保存图像及读数:根据需要把采集的图像按JPEG文件格式存储在图像库中,处理后得到的读数同步保存;
四部分紧密结合构成一个有机整体,能够快速、高效地实现仪表自动检测。
3 关键技术
3.1 图像灰度化算法
采集的图像是24位真彩色图像,R、G、B分别代表红、绿、蓝三种颜色,分度化就是把三种颜色分量按照一定比例转换成为灰度值。转换公式为:I=0.3R+0.596G+O.11B,该方法是早期采用的加权转换法,其中I作为灰度图像相应像素点的像素值,I取值范围为0―255式中的三个系数为经验值,R、G、B分别为像素的三个分量,红、绿、蓝。
3.2 中值滤波去噪
由于环境、设备等因素的影响,图像采集、处理、传输过程中会带来噪声,为了消除噪声平滑图像,人们在空间域、频率域研究了多种方法,设计出多种线性滤波、非线性滤波器和自适应滤波器,其中在空间域最常见的两种滤波器是中职滤波和均值滤波,他们有着设计简单、运算速度快等共同优点。
3.3 图像二值化
灰度图像有256个级别,在一些特定的场合,我们对图像的灰度级别并不关心,有时候只要能区分黑白两种色系就能够解决问题,即明、暗(俗称黑白)两种区别色。如何把256级灰度图像转变成2种色系的图像,这一转换过程我们通称灰度化。通常我们可以把图像理解成背景和前景,如把背景区域的像素值设为“1”,把目标区域的像素值设为“0”,反之得到的图像可以称之为反白。简单而言,我们可以把灰度级大于127的像素值设为“1”,其余的统统设为“0”。然后这样得到的图像并不是我们需要的图像,如何合理有效地对这个分界值进行设定,这才是研究图像二值化技术的关键,也成为阀值技术。
为取得好的二值化图像效果,在阀值分割的算法中不把边缘区域像素统计进来,使统计结果只反映指针和刻度所在的局部区域的最佳分割闭值。以此局部区域的最佳分割闭值来对整幅图像进行二值化。采用这种目标区域Otsu法二值化的方法,指针和刻度所在区域就能获得最佳的二值化效果。方法如下:
设图象包含L个灰度级(0,1…,L-1),灰度值为i的的象素点数为Ni ,图象总的象素点数为N=N0+N1+...+N(L-1)。灰度值为i的点的概率为:
P(i)=N(i)/N。
门限t将整幅图象分为暗区c1和亮区c2两类,则类间方差σ是t的函数:
σ=a1*a2(u1-u2)^2
Otsu算法的依据就是类间方差最大。
目标区域的确定可以采用窗口像素平均值分割的办法。步骤如下:
(1)输入图像指针,该指针可以访问到每一个像素,起始点为图像初点;
(2)用一个窗口(5×5)作为运算模板,该模板根据需要可以调整大小;
(3)对窗口内像素点求像素平均值,该均值作为二值化的依据;
(4)根据经验值,若某一窗口经过运算的平均值符合设定条件,则把该模板所处位置的像素统统记为“0”值;
(5)重复上述第三、四步骤直至遍历整个图像。
3.4 图像分割
在针对仪表图像二值化信息进行仔细分析后,发现在拍摄角度相对稳定,环境变化影响程度低的情况下,每次得到的二值化图像差异很小,变化的是指针,不变的是表盘。基于仪表图像变化很微弱的实际情况,最后选用运算速度极快的减影法来获取目标图像。
减影法[8]提取指针。根据图像动静态特性,选取两幅图像进行异或操作,动态变化的是指针,不同时刻采集的图像指针不同,即减影法操作得到的值记为1(指针),相对静态不变的是表盘图像,即减影法操作中为相同的部分记为0(即表盘),图2所示图像为0刻度指针图像与待识别指针运算结果,这两根指针夹角的大小就是待识别指针偏离零刻度指针的角度大小。
图2 减差影处理后存在二值图像(为便于观察作反色处理) 右图为去干扰图像
4 改进的快速指针读数方法
经过图像分割,获得指针偏转图像(如图3所示),接下来只需要处理指针具体偏转角度。
图3坐标变换示意图
把指针的偏转角转化为对应的读数。为获得偏转角度,根据指针的直线特性如图3所示,为高度为height,宽度为width的图像,经减影法处理后得到的示意图。此时表盘上有两根指针,分别为零刻度指针和待识别读数指针。指针读数识别过程如下:
(1)获得指针的某一个像素。初始化图像的所有点,设为未访问(即可访问)。用一根高度为height/2的线去扫描图像,从图中可以看出,可以分别找到两根指针的其中一个点,并设置改点已访问(即下次不需要再访问,用于防止较大的噪声);
(2)找到直线更多的像素(如40个像素)。考虑到噪声影响,用步骤1中的像素作为出发点,分别向上、下两个方向生成两段线段,各像素设置访问标志,并记下个像素的坐标值(x,y),和像素总个数。
(3)求出指针的直线方程式。根据两个方向上最后找到的像素点,如零刻度指针上的两个像素坐标(x1,y1),(x2,y2),分别代入直线方程y=kx+b,即得到如下两个方程式:
y1=k1x1+b1 (1)
y2=k1x2+b1 (2)
求解公式(1),(2)联立方程,可求出
k1=(y1-y2)/(x1-x2) (3)
b1=y1-x1*(y1-y2)/(x1-x2) (4)
即求出零刻度指针直线方程为:
y1=k1x+b1 (5)
同理可以求出待识别指针方程:
y2=k2x+b2 (6)
由公式5,6联立方程,可求出两根指针线的交点坐标(x0,y0),如图2所示中的延长线交点,y0可能会落在图像区域意外,即大于height值。为简化图像识别难度,在仪表图像采集时尽量保证图像表盘的半程值位于垂直中线位置,即交点坐标的横坐标x值应为width/2(即图像的一般宽度)。实验中,初始采集阶段成为系统学习阶段,如果求解的x值偏离3个像素以上,即|x0-width/2|≥3,则反馈信息为:图像采集时未对准中间刻度值,要求校正,请调整后重新采集。
(4)坐标变换。以上3步都符合要求和,把交点坐标(x0,y0)设置为新的原点,此时原来的点坐标(x1,y1),(x2,y2),经转换后为(x1-x0,y0-y1),(x2-x0,y0-y2)。
(5)分别求出图3中所示的两个内角的弧度,即θ、β的值。设(x1,y1)为远端点,则
tgθ=|(x1-x0)|/(y0-y1) (7)
所以有
θ=arctg|(x1-x0)|/(y0-y1) (8)
同理可以求出β值,求β时用实际运算值参与运算,不需要求绝对值。
(6)计算指针读数。设仪表半程值为V,则读数为:(1+β/θ)V。当β为正值时,表示待识别指针位于标的右半区(如图3中所示),所以实际值大于V,当β为负值时,表示待识别指针位于标的左半区,识别的读数值小于V。
该算法速度快、识别率高,与曲线拟合、模式匹配等算法相比具有明显优势。
5 结束语
通过大量试验证明,该算法速度快、效率高,正确识别有效率在99%以上。实践中也发现,由于环境等因素影响,有时会产生误差,最主要的误差来源是算法中要求待识别仪表半程刻度需垂直于图像中央,这时效果最佳,误差最小。后期将通过智能处理来克服对硬性条件的依赖。
参考文献:
[1]刘义生.基于立体视觉的汽车仪表检测系统的研究[D].长春:吉林大学,2010,24-30.
[2]赵春江.C#数字图像处理算法经典实例[M].北京:人民邮电出版社,2009:220-221.
[3]陶唐飞,韩崇昭,代雪峰等.综合边缘检测和区域生长的红外图像分割方法[J].光电工程,2004,31(10):50-52,68.
[4]单丽杰,刘铁军,朱丹等.一种新的结合区域与边缘特征的目标提取方法[J].计算机工程与应用,2004(21):98-99,103.
[5]吉文华,于慧敏.基于任意种子区域搜寻的自动图像边缘提取和分割算法[J].电视技术,2004(10):16-17,36.
[6]唐艳,李禹.基于MSP-ROA边缘检测和区域合并的图像组合分割方法[J].计算技术与自动化,2006(3):108-110.
[7]何智杰,张彬,金连文.高精度指针仪表自动读数识别方法[J].计算机辅助工程,2006,15(3):9-12.
[8]戴海港,宫宁生,郇洪江.基于图像处理技术的高精度仪表的自动判读[J].化工自动化及仪表,2010,37(8):131-132.
是专家——猜题目、背课文之能,世间少有。但为知识而读书可以帮助考试,为考试而读书却未必可助
知识的增长。知识是读书的目的( An End );考试只是一个方法( A Means)。然而香港学生(或教
育制度),却很显然地将这两佯东西颠倒过来。
我可在四个大前提下给学生们建议一些实用的读书方法。若能习惯运用,不但可以减轻考试的
压力。而对更重要的知识投资会是事半功倍的。
一、以理解代替记忆
很多人都知道明白了的课程比较容易记得。但理解其实并不是辅助记忆——理解是记忆的代替。
强记理论不仅是很难记得准确:当需要应用时,强记的理论根本无济干事。明白了理论的基本概念及含
义,你会突然觉得你的记忆力如有神助。道理很简单,明白了的东西就不用死记。但理论的理解有不同
的深度,也有不同的准确性。理解愈深愈准确,记忆就愈清楚,而应用起来就愈能得心应手。所以读书
要贯通——理论上的不同重点的联带关系要明白;要彻底——概念或原则的演变要清楚。
要在这些方面有显著的进步易如反掌,而学生也不需多花时间。他只要能改三个坏习惯,一年
内就会判若两人。
第一个坏习惯,就是上课时“狂”抄笔记。笔记是次要、甚至是可有可无的。这是因为抄笔记
有一个无法补救的缺点——听讲时抄笔记分心太大!将不明白的东西抄下来,而忽略了要专心理解讲者
的要点,是得不偿失。我肯定这是一般香港学生的坏习惯。例如好几次我故意将颇明显的错误写在黑板
上, 200多学生中竟无一人发觉,只知低着头忙将错误抄在笔记上。
笔记有两个用途。①将明白了的内容,笔记要点。但若觉得只记要点都引起分心,就应放弃笔
记。明白了讲者的内容是决不会在几天之内忘记的。很多讲者的资料在书本上可以找到,而在书本上没
有的可在课后补记。老师与书本的主要分别,就是前者是活的,后者是死的。上课主要是学习老师的思
想推理方法。②在上课听不懂的,若见同学大多而不便发问,就可用笔记写下不明之处,于课后问老师
或同学。换言之,用笔记记下不明白的要比记下已明白的重要。
第二个坏习惯,就是将课程内的每个课题分开读,而忽略了课题与课题之间的关系,理解就因
此无法融会贯通。为了应付考试,学生将每一个课题分开读,强记,一见试题,不管问甚么,只要是似
乎与某课题有关,就大“开水喉”,希望“撞”中——这是第二个坏习惯最明显的例子。
要改这个坏习惯,就要在读完某一个课题,或书中的某一章,或甚至章中可以独立的某一节之
后,要花少许时间去细想节与节、章与章、或课题与课题之间的关系。能稍知这些必有的连带关系,理
解的增长就一日千里。这是因为在任何一个学术的范围内,人类所知的根本不多。分割开来读,会觉得
是多而难记;连贯起来,要知要记的就少得多了,任何学术都是从几个单元的基础互辅而成,然后带动
千变万化的应用。学得愈精,所知的就愈基本。若忽略了课题之间的连贯性,就不得其门而入。
第三个坏习惯,主要是指大学生的,就是在选课的时候,只想选较容易的或讲课动听的老师。
其实定了某一系之后,选课应以老师学问的渊博为准则,其他一切都不重要。跟一个高手学习,得其十
之一、二,远胜跟一个平庸的学得十之八九。这是因为在任何一门学术里面所分开的各种科目,都是殊
途同归。理解力的增长是要知其同,而不是要求其异。老师若不是有相当本领,就不能启发学生去找寻
不同科目之间的通论。转贴于
二、兴趣是因思想的集中而燃烧起来的
我们都知道自己有兴趣的科目会读得较好。但兴趣可不是培养出来的。只有总想能在某科目上
集中,才能产生兴趣。可以培养出来的是集中的能力。无论任何科目,无论这科目是跟你的兴趣相差多
远,只要你能对之集中思想,兴趣即盎然而生。
对着书本几小时却心不在焉,远比不上几十分钟的全神灌注。认为不够时间读书的学生都是因
为不够集中力。就算是读大学,每天课后能思想集中两三小时也已足够。要培养集中力也很简单。第一、
分配时间——读书的时间不需多,但要连贯。明知会被打扰的时间就不应读书。第二、不打算读书的时
间要尽量离开书本——“饿书”可加强读书时的集中力。第三,读书时若觉得稍有勉强,就应索性不读
而等待较有心情的时候——厌书是大忌。要记着,只要能集中,读书所需的时间是很少的。
将一只手表放在书桌上。先看手表,然后开始读书或做功课。若你发觉能常常在 30 分钟内完
全不记得手表的存在,你的集中力已有小成。能于每次读书对都完全忘记外物 1小时以上,你就不用担
心你的集中力。
三、问比答重要
很多学生怕发问的原因,是怕老师或同学认为他问得太浅或太蠢,令人发笑。但学而不问,不
是真正的学习。发问的第一个黄金定律就是要脸皮厚!就算是问题再浅;不明白的就要问;无论任何人,
只要能给你答案,你都可以问。
从来没有问题是太浅的。正相反,在学术上有很多重要的发现都是由三几个浅之又浅的问题问
出来的。学术上的进展往往墓靠盲拳打死老师傅。很多作高深研究的学者之所以要教书,就是因为年轻
学生能提出的浅问题,往往是一个知得太多的人所不能提出的。虽然没有问得太浅这回事,但愚蠢的问
题却是不胜枚举。求学的一个重要目的,就是要学甚么问题是愚蠢或是多余。若不发问,就很难学得其
中奥妙。
老师因为学生多而不能在每一个学生身上花很多时间。认真的学生就应该在发向前先作准备工
夫。这工夫是求学上的一个重要过程。孔子说得好:“知之为知之,不知为不知,是知也!”要分清楚
“知”与“不知”,最容易就是做发问前的准备工夫。这准备工夫大致上有三个步骤——
第一、问题可分三类—— A、“是甚么”( What ), B、“怎样办”( How?), C,“为
甚么”( why)。学生要先断定问题是那一类。 A类问的是事实: B类问的是方法: C类问的是理论。
问题一经断定是那一类,学生就应立刻知道自己的“不知”是在那方面的,因而可免却混淆。若要问的
问题包括是多过一类的,就要将问题以类分开。这一分就可显出自己的“不知”所在。第二、要尽量去
将问题加上特性。换言之,你要问的一点是愈尖愈好。第三、在问老师之前,学生要先问自己问题的答
案是否可轻易地在书本上找到。若然,就不应花老师的时间。大致上,用以上的步骤发问题,答案是自
己可以轻而易举地找到的。若仍须问老师的话,你发问前的准备工作会使他觉得你是孺子可教。
四、书分三读——大意、细节、重点
学生坐下来对着书本,拿起尺,用颜色笔加底线及其他强调记号。读了一遍,行行都有记号,
这是毁书,不是读书。书要分三读。
第一读是快读,读大意,但求知道所读的一章究竟是关于甚么问题。快读就是翻书,跳读;读
字而不读全句,务求得到一个大概的印象。翻得惯了,速度可以快得惊人。读大意,快翻两三次的效果
要比不快不慢的翻一次好。第二读是慢读,读细节,务求明白内容。在这第二读中,不明白的地方可用
铅笔在页旁作问号,但其他底线或记号却不可用。第三读是选读,读重点。强调记号是要到这最后一关
才加上去的,因为哪一点是重点要在细读后才能选出来。而需要先经两读的主要原因,就是若没有经过
一快一慢,选重点很容易会选错了。
在大学里,选择书本阅读是极其重要的。好的书或文章应该重读又重读;平凡的一次快读便已
足够。在研究院的一流学生,选读物的时间往往要读书的时间多。
居高临下法:站高一层,像老师审查学生作业一样去读书。这种方法可以不断地提高分析判断能力,做到赏析结合,才能一代更比一代强,才能让读书人的水准高过书的水准。
多维研读法:从多个角度去读一本书,这种方法能培养思维能力和想象能力。
求医问药法:求医问药法带着问题去读书,因病求医,对症下药。汉代经济学家刘向有句名言,“书犹药也,善读可以医愚。
营养搭配法:读书如进食,少读书则营养不足,只读一类书,知识偏食也会营养不良。预知一个人的精神境界,看一个人的阅读书目,要比看手相更准确。
2、精读:精读法要求将读物中每一处细节完全读懂读透,追求的是深度。
3、通读:即从头到尾通览一遍,意在读懂,读通,了解全貌,以求一个完整的印象,取得“鸟瞰全景”的效果。
4、跳读:这是一种跳跃式的读书方法。可以把书中无关紧要的内容放在一边,抓住书的筋骨脉络阅读,重点掌握各个段落的观点。有时读书遇到疑问处,反复思考不得其解时,也可以跳过去,向后继续读,就可前后贯通了。
5、速读:是一种快速读书的方法,对文章迅速浏览一遍,只了解文章大意即可。这种方法可以加快阅读速度,扩大阅读量。
6、略读:略观大意;抓住评论的关键性语句,弄清主要观点,了解主要事实或典型事例。而这一部分内容常常在文章的开头或结尾,所以重点看标题、导语或结尾,就可大致了解,达到阅读目的。
7、再读:即重复学习,“温故而知新”。重复学习,有利于对知识加深理解,也是加深记忆的强化剂。
8、写读:读书与作摘录、记心得、写文章结合起来,手脑共用,不仅能积累大量的材料,而且能有效地提高写作水平,并且能增强阅读能力,将知识转化为技能和技巧。
9、序例读:读书之前可以先读书的序言和凡例,了解内容概要,明确写书的纲领和目的,有指导地进行阅读。读书之后,也可以再次读书序和凡例,以便加深理解,巩固提高。
关键词:冷链 温度计 校准 不确定度 研究
中图分类号:TB9 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)08(a)-0059-02
Study of Calibration Method and Uncertainty for Cold Chain Thermometer
Xia Pingping Xia Hailei
(Zhejiang Institute of Metrology,HangZhouZhenjiang 310013,China)
Abstract:Proposed calibration method of useing the standard platinum resistance thermometer and precision constant temperature equipment as standard instruments and equipment for cold chain thermometer,and study,analysis the uncertainty of calibration results.The results indicate uncertainty is less than the maximum permissible error of the measured object 1/3,verified the calibration method is reasonable and reliable.
Key Words:Cold chain;Thermometer;Calibration;Uncertainty;Study
药品、食品安全问题已成为当今社会最为关注的焦点之一,药品、食品从生产、加工到贮藏、运输、销售等过程组成了复杂、庞大的供应链系统。为了保证药品、食品的品质,物流供应链的各个环节必须处于规定的低温状态,这就是冷链的概念。因此药品、食品的安全直接取决于冷链温度的监测与控制,冷链温度计主要用于冷链温度的监控,其计量性能决定着冷链温度监控的可靠性和准确性。由此,药品、食品安全与冷链温度计的计量性能密切相关,应定期对冷链温度计(以下简称温度计)予以校准,以保证其计量性能的准确可靠。
1 温度计基本原理
温度计主要由温度传感器、测量电路、信号处理电路以及数据存储电路组成,最低测量温度在-40 ℃及以下,最大测温误差一般在±0.2 ℃~±0.5 ℃之间。温度计的温度传感器分为内置和外置两种形式,通常采用锂亚硫酰氯电池供电,外壳可密封防水,也可开有散热通风孔,可单路测量,也可多路测量。温度计的数据表示方式有本地数字显示和远程数字显示两种,远程显示可分为通过无线传输数据的实时显示和数据储存后取出显示两种方式。
温度计的基本结构及工作原理框图见图1。
冷链温度计的总体框架是以单片机为中心工作,在其周围扩展相关功能,如图1所示。虚线框内的是冷链温度计的硬件系统,可分为温度采集记录、通讯读取两个模块。这两个模块的功能清晰明显,采集记录模块主要由MCU、传感器、存储单元组成,负责对象值的测量和反馈,存储单元负责将被测个数、被测值及系统工作的相关参数进行存储,通讯读取模块主要由USB以及切换电路与MCU组成,负责系统与PC机的所有通讯工作,例如数据读取、参数设定。从模块的划分来看,硬件系统的工作都是围绕MCU进行。从控制流的方向也可以看出,测量与存储也由MCU控制,只能接收相应MCU的指令,USB接口和MCU的控制流之所以是双向的,是由于MCU与PC机进行通讯时,MCU会从USB通讯接口接收指令。
2 温度计的校准方法
为了减少校准结果的不确定度,校准时采用二等标准铂电阻温度计和相对误差不大于1×10-5的测温电桥作标准仪器,选择温度均匀性不超过0.01 ℃、温度波动性不超过0.02 ℃/10 min的恒温槽或温度均匀度不超过0.05 ℃、温度波动度不超过±0.02 ℃/10 min的专用恒温箱作精密恒温设备。
校准前,按照温度计技术说明书的要求,设置有关运行参数、检查供电电池,并调整温度计时钟。对于时钟可调的温度计,调整其时间值与计时器的时间值一致;对于时钟不可调的温度计,应分别同时记录温度计和计时器显示的时间值;对于时钟可置零的温度计,应与计时器同时置零、启动。
为减少校准中外部环境对校准结果的影响,提高校准结果的可靠性,必须注意温度计敏感元件浸于均匀稳定的温场之中。
通常情况下,可按照以下方式安装温度计。
(1)温度计的温度传感器外置且传感器线缆或插杆长度足以使温度敏感元件浸没于恒温槽均匀温区内且受环境温度影响可忽略时,将温度传感器垂直插入恒温槽中,插入深度不少于200 mm,数据采集部分置于恒温槽外;
(2)温度计的温度传感器外置且传感器线缆或插杆长度不足以使温度敏感元件浸没于恒温槽均匀温区内,或虽能足够浸没但因插杆导热性能优良导致受环境温度影响不可忽略,或温度传感器内置、数据采集部分不密封时,应将其整体置于专用恒温箱中;
(3)整体密封的温度计,可将其整体放入金属网兜并浸没于距离恒温槽液体介质液面200 mm以下的均匀温区内,或将其整体置于专用恒温箱均匀温区中。
为了减小自热以及环境温度对标准仪器测量结果的影响,校准时标准铂电阻温度计的工作电流应不大于1 mA,插入深度应不小于250 mm。当使用恒温箱作恒定温度源时,标准温度计应垂直插入,同时为降低或消除恒温箱插入孔与外界的热交换,应采用棉花或其他保温材料塞紧标准温度计与插入孔之间的空隙。
校准时,将恒温设备的温度恒定在各被校温度点上,温度偏离校准点不得超过±0.2 ℃(以标准仪器示值为准)。当恒温槽温度恒定20 min或恒温箱温度恒定40 min以上时,根据设置的温度计启动方式、记录间隔计算读数时间,在温度计记录数据的时刻,读取并记录测量标准和计时器的示值,并按照设置的温度计记录间隔连续读取四次。
完成最后一个校准温度点的测量后,取出温度计或温度传感器,待其温度达到环境温度附近时,按照温度计操作说明连接PC机并读取、打印或通过PC机显示温度计采集、记录的温度测量数据及相应的时间值。对于无线信号传输的温度计,在按建立即实时通讯连接后,可同时读取测量标准及PC机的实时显示值。
温度计的测量误差按公式(1)计算:
(1)
每次测量时,的大小按公式(2)计算:
(2)
式中:为校准点名义温度(℃);
为温度时的电阻比。
当温度计最大允许误差不超过±0.1℃时,应在每次完成校准后测量标准铂电阻温度计的值;
、为由标准铂电阻温度计分度表给出的温度对应的电阻比和电阻比变化率。
3 不确定度分析
以分辨力为0.01 ℃、最大测量允许误差为±0.1 ℃的温度计为例进行分析,校准时使用恒温槽作恒温设备。
3.1 数学模型
温度计测量误差的数学模型为:
式中:为在每一校准点上,被校温度计的测量误差(℃);
为在每一校准点上,被校温度计显示值的平均值(℃);
为在每一校准点上,标准温度计测得值的平均值(℃);
3.2 标准不确定度来源
标准不确定度来源包括:
(1)温度计测量重复性导致的标准不确定度u1。
(2)温度计分辨力导致的标准不确定度u2。
(3)二等标准铂电阻温度计量值溯源导致的标准不确定度u3。
(4)测温电桥测量误差导致的标准不确定度u4。
(5)二等标准铂电阻温度计水三相点电阻值变化导致的标准不确定度u5。
(6)二等标准铂电阻温度计自热导致的标准不确定度u6。
(7)恒温槽温度场不均匀导致的标准不确定度u7。
3.3 标准不确定度分析
经过分析、计算,各标准不确定度分量的大小见表1。
3.4 合成标准不确定度及扩展不确定度的计算
上述各标准不确定度彼此之间相互独立,且灵敏的绝对值均为1,则合成标准不确定度为: ℃。
取包含因子k=2,则扩展不确定度 ≈0.01 ℃。
4 结语
测量不确定度不大于被测仪器最大允许误差的1/3时,一般公认为测量不确定度是比较小的,测量方法是合理、可靠的。由上述分析可以看出,采用上述方法对冷链温度计进行校准的不确定度为0.01 ℃,为温度计最大允许误差的1/10,因此该文研究的冷链温度计的校准方法是科学、合理的。
参考文献
[1]沈才忠.JJG(浙)76-2004,数字温度计检定规程[S].2004.
[2]李慎安,施昌彦,刘风.JJF1059-1999,测量不确定度评定与表示[S].1999.
一、多读几遍义自见
俗话说:“书读百遍,其义自见。”课前预习阅读,结合教师提出问题进行阅读。提前预习、初步了解。新知新授时点拨阅读,在学生思维阻滞时,引导阅读教材,常常能使学生突破定势、激活思维,找到解决问题的途径。课堂总结时阅读,帮助学生进一步领悟学习内容中所蕴含的基本数学思想方法,使知识本身具有更广泛的迁移性。要求学生带着“学会了什么知识?运用了什么学习方法?掌握新知识的关键是什么?难点在哪里?新旧知识有何联系?还有哪些疑问”等问题再去阅读教材。实现再认识、再升华。
二、反复推敲细分析
数学教材中概念、性质、法则、公式以及解题方法和操作步骤的表述往往具有更高的严密性与逻辑性。这些往往是重点、难点的所在。阅读时要认真研读教材,对每一概念、法则进行分析探讨,要对它们的遣词用字、表达方式进行反复的推敲、分析,帮助学生弄清结论成立的条件,准确把握结论内涵。对同一概念的不同阐述、同一例题的不同解法进行比较,以加强知识之间的横向、纵向联系,深入理解重难点。
三、读题要会抓题眼
阅读题目时抓关键字词,标画重点字词并着重理解,以便尽快掌握阅读内容,找出解题思路。引导学生在读题时,自己把认为比较关键的词语找出来做标记,这样,学生读题格外认真,并逐渐在读中积累了经验,领悟了很多词语的不同意思。如,增加了、增加到、不大于、至少等词语。
四、类比思考找异同
在并排的三个九宫格中的两排寻找相同数字,再利用九宫格得出另一排中该数字位置,该方法适用于中高级数独.
2、巡格法
找出在每个九宫格中出现频率较高的数字,得出该数字在其余九宫格内位置,该方法应用于方法一之后。
3、排它法
这个方法是解决问题的关键,易被常人所忽略.在各行列或九宫格中观察,若有个位置其它数字都不能填,就填余下的数字。
4、待定法
此方法不常用却很有效.暂时确定某个数字在某个区域,再利用其来进行排除
5、行列法
此方法用于收官阶段,利用先从行列突破来提高解题效率。
6、假设法
作为一名高手,我不提倡这种方法.即在某个位置随机的填上一个数字,再进行推演,并有可能最终产生矛盾而否定结论。
7、频率法
1、掺水法。我们常见的降度白酒度数的方法,因为白酒的酒液中本身是有水的,而再往里加水的话,并不会造成白酒发生化学反应,只会改变白酒口感,不过这样一来,白酒就失去了原有的风味,喝酒的时候会感觉寡淡无味,很明显感觉到时酒精和水的结合体,喝起来难免怪怪的,不过酒精度数降下来了,也就不那么容易喝醉了。
2、掺酒法。可能有人会说本身就是白酒,为何还要掺酒呢?这里说的掺酒,是指在高度白酒中,添加低度数的白酒。这种方法比加水要好很多,不过相对的,降低度数的感觉不那么明显,因为即便是低度酒,本身也有一定的酒精含量,即便是能够降低度数,也不会太低,不过好处是这样调出来的白酒风味变化不大,改变的白酒风味也不会太严重,口感变化不大。
3、变相降度法。变相降度法和加水掺酒不一样,变相降度法不会往白酒中添加任何物质,而是在喝白酒的同时用其他方法让自己尽力不喝醉,可以在喝酒前吃个半饱,在喝酒的同时吃点下酒菜和蔬菜水果,这样能够尽量减缓酒劲的发作,这样就不会那么容易就上头。有一些人甚至会在喝酒前25分钟吃醒酒药,这些方法能让人不那么容易喝醉,故而被称为变相降度法。
(来源:文章屋网 )