研究生现代测试技术课件

第二章 误差理论与数据处理一、测量误差的基本理论实验结果 --- 实验数据 --- 与其理论期望值不完全相同

1、测量误差的定义：测量所得数据与其相应的真值之差 --- 1)绝对误差

测量误差 = 测得值 - 真值 x = x – x0 客观真实值(未知)① 约定真值：世界各国公认的几何量和物理量的最高基准的量值

如：米 --- 公制长度基准光在真空中1s时间内传播距离的1/299792485 1m = 1650763.73

--- 氪-86的2p10-5d5能级间跃迁在真空中的辐射波长② 理论真值：设计时给定或用数学、物理公式计算出的给定值 ③ 相对真值：标准仪器的测得值或用来作为测量标准用的标准器的值

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2)相对误差

定义： 测量的绝对误差与被测量的真值之比 相对误差 =绝对误差 真值

100%

=绝对误差 测得值 100%

x

x0

100%

绝对误差很小

相对误差 =

100%

=

x

x

表示：百分数(%)--- 分子分母量纲相同 确切反映测量效果：被测量的大小不同 --- 允许的测量误差不同 被测量的量值小 --- 允许的测量绝对误差也越小 例：质量G1=50g,误差 1=2g;质量G2=2kg,误差 2=50g G1的相对误差为 G2的相对误差为 --- G2的测量效果较好 2 100% = 4% G1 50 50 2= 2 100% = 100% = 2.5% G2 2000

1=

1

100% =

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2、误差的特点普遍性 --- 所有的测量数据都存在误差 --- 不可避免的 最高基准的测量传递手段(测量仪器/测量方法)--- 不绝对准确 长度：① “米制”建议(18世纪末法国科学院) --- “米” 定义 (1791年法 国国会) --- 通过巴黎的地球子午线长度的四千分之一 --- 铂杆“档案 尺” (1799年)--- 两端之间的距离--- 第一个实物基准 “档案尺”变形 --- 较大误差 --- 废弃(1872年米制国际会议) ② 铂铱合金的X形尺 --- 米原器(1889年第一次国际计量大会) --- 中 性面上两端的二条刻线在0 C时的长度 --- (1~2) 10-7(复现精度) ③ 自然基准(1960年第十一次国际计量大会)--- 废弃米原器 --Kr-86的2p10-5d5能级间跃迁在真空中的辐射波长的1650763.73倍。 --- (0.5~1) 10-8(复现精度) ④ “米”新定义(1983年第十七届国际计量大会)--- 光在真空中1s 时间内传播距离的1/299792485 --- 1.3 10-10 (复现精度) 测量精度 --- 测量技术水平的主要标志之一 精度提高受到限制 --- 测量误差的影响作出评定 ① 减小误差的影响，提高测量精度 ② 对测量结果的可靠性给出评定(精确度的估计)

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3、误差原因与检测系统的组成和各组成环节有关 ① 由被测对象本身引起的误差 性质、状态、条件以及被测量的种类、状态 ② 因检测理论的假定产生的误差 实际情况与假定情况不符 ③ 检测系统各环

节所使用的材料性能和制造技术引起的误差

④ 组成检测系统各环节的传递特性方面产生的误差⑤ 检测系统各环节动力源的变化引起的误差 电流、电压、气压、液压等 ⑥ 检测系统器件特性变化引起的误差 --- 偏离设定值 ⑦ 检测环境引起的误差 环境条件(温度、湿度、气压等)差异 器件的性能 方法误差

⑧ 检测方法误差 检测方法、采样方法、测量重复次数、取样时间

⑨ 检测人员造成的误差 人员视觉、读数误差、经验、熟练程度、精神方面原因(疲劳)

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4 、误差分类按误差来源：装置误差、环境误差、方法误差、人员误差按掌握程度：已知误差、未知误差 按变化速度：静态误差、动态误差 按特性规律：系统误差、随机误差、粗大误差

① 系统误差(System error) --- 有规律可循 由特定原因引起、具有一定因果关系并按确定规律产生 装置、环境、动力源变化、人为因素 再现性 --- 偏差(Deviation) 理论分析/实验验证 --- 原因和规律 --- 减少/消除 ② 随机误差(Random error) 因许多不确定性因素而随机发生 偶然性(不明确、无规律) 概率和统计性处理(无法消除/修正) ③ 粗大误差(Abnormal error) 检测系统各组成环节发生异常和故障等引起 异常误差 --- 混为系统误差和偶然误差 --- 测量结果失去意义 分离 --- 防止

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5、检测精度--- 检测系统的基本内容 不同场合 --- 检测精度要求不同 例：服装裁剪(身长/胸围)--- 半厘米；发动机活塞直径 --- 微米级 精度高 --- 系统复杂 --- 造价高 按误差原因： ① 正确度：表征测量结果接近真值的程度 --- 系统误差大小的反映 ② 精密度：反映测量结果的分散程度(针对重复测量而言) --- 表示随机误差的大小 ③ 准确度：表征测量结果与真值之间的一致程度 --- 系统误差和随机误差的综合反映例： 坐标原点 --- 真值点的位置 点 --- 多次测量结果

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6、确定测量误差的方法与被测对象有关的专业知识 --- 物理过程、数学手段 1)逐项分析法 对测量中可能产生的误差进行分析、逐项计算出其值，并对其中主要项目按照误差性质的不同，用不同的方法综合成总的测量误差极限 反映出各种误差成分在总误差中所占的比重 --- 产生误差的主要原因 --- 减小误差应主要采取的措施 最严重情况 --- 结果和实际差别 --- 误差极限偏大 适用： ① 拟定测量方案 ② 研究新的测量方法、设计新的测量装置和 …… 此处隐藏：3604字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……