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化学纤维测试技术 主讲：东华大学李汝勤教授 一、测量与误差基础 （一）测量误差 任何一种测量总是有误差的，即使采用最准确的仪器来进行测量，所得结果永远不会是被测量的真值，而只是它的近似值。 测量值x减去真值x0，所得差值称为测量的绝对误差△x 绝对误差不能用作误差大小的相对比较。 相对误差r是绝对误差△x与真值x0的比值。 由于真值无法得到，可以近似地以测量值x代替分母中的真值x0 测量误差按其来源可以分为以下几种： (1)测量方法与仪器误差 仪器设计所依据的理论不完善，或假设条件与实际测量情况不一致所造成的误差，以及由于仪器结构不完善、仪器校正与安装不良所造成的误差。 (2)环境条件误差 测量环境条件变化，如温湿度改变、电磁场影响、外来机械振动、电源干扰等所产生的误差。环境温湿度变化还会引起试样本身物理机械性质的变化。 (3)人员操作误差 由于试验人员操作方法不规范所造成的误差，包括读数时的视差等。 (4)试样误差 取样方法不当、取样代表性不够和试验个体数不足等产生试样误差。 由仪器结构上的原因，可能出现的误差有以下几种： (1)零值误差 仪器零点未调好，测量结果在整个范围内绝对误差为一常数， (2)校准误差 仪器刻度未校准，指示结果系统偏大或偏小，相对误差为一常数 (3)非线性误差 仪器输入量与输出量之间不符合直线转换关系 (4)迟滞误差 仪器输入量由小到大和由大到小，在同一测量点仪器输出量的差异；或是仪器进程示值与回程示值之间的差异，简称进回程差。 (5)示值变动性 对同一被测对象进行多次重复测量，测量结果的不一致性。 以上各种误差尽管来源和表现形式有所不同，就其性质来说，可以分为三大类： (1)系统误差 是在测量过程中保持恒定或遵循某种变化规律的误差 (2)随机误差 是对同一被测对象进行多次重复测量，测量结果不一致误差 (3)粗大误差 又称疏忽误差，是指明显地歪曲了试验结果的误差。 测试结果出现异常值，需要根据一定的法则进行处理 （二）仪器误差 １、仪器的静态特性 仪器的静态特性，是指被测量不变或作缓慢变化时，仪器所表现的特性。 描述仪器静态特性，有如下一些指标： (1)测量范围 仪器在误差允许条件下的测量值范围。 (2)灵敏度 单位被测量变化所引起仪器读数的变化 式中：△a为指针位移或仪器读数变化；△A为被测量的变化。 测试系统输入量与输出量为线性关系时，灵敏度为一常数，等于转换直线的斜率。测试系统输入量与输出量为非线性关系时，灵敏度等于曲线被测点的斜率。 (3)准确度 仪器测量结果与被测对象真值之间的接近程度。 (4)精密度 仪器在规定条件下对被测量进行多次测量，所得结果之间的一致程度。 (5)稳定性 在规定条件下，仪器保持其性能不变的特性，称为仪器的稳定性。 (6)可靠性 指仪器在规定条件和时间内，保持能完成规定功能的能力。仪器出现故障机率愈小，可靠性愈高。 ２、仪器的动态特性 信号处理单元，包括测量放大、信号变换电路等。 指示记录装置中备运动部件的质量和弹性，是决定指示和记录部分动态特性的重要因素。 仪器或测试系统动态特性的测试方法有如下两种： (1)阶跃信号响应法 在仪器或测试系统输入端送入阶跃信号x(t)，该系统输出信号y(t)随时间而变化 (2)频率响应法 在仪器或测试系统输入端加以振幅不变的正弦信号，当信号频率发生变化时，输出信号与输入信号振幅比的变化 （三）试样误差 １、取样方法 取样的目的是既要从总体中抽取一部分代表总体的子样，又要使取样误差最小。具体取样方法可分为四种。 (1)纯随机取样 对总体不经过任何分组排队完全凭着偶然的机会从中抽取，是取样的基本形式。 (2)等距取样 把总体按一定的标志排队，然后按相等的距离抽取。可使子样比较均匀地分布在总体之中。 (3)代表性取样 把总体划分成几个代表性类型组，然后在组内用纯随机取样或等距取样，分别从各组中取样，再把各部分子样合并成一个子样。 (4)阶段性随机取样 从一批货物中取得试样分为三个阶段：即批样、试验室样品、试样。 批样——从要求试验的整批货物中取得一定数量的包数（或箱数）称为 批样。 试验室样品——从批样中用适当方法缩小成试验室样品。 试样——从试验室样品中按一定的方法取得做各项物理、化学性能试验 的样品，称试样。 ２、试验次数的确定 从总体中抽取的随机子样，它们的平均数所形成的分布属常态分布，