现代电子测量二.ppt

测量误差与数据处理基本知识 本节课主要内容 误差的定义、来源和表示方法 误差分类及其性质和处理方法 测量误差的传递、合成与微小误差准则 测量数据的处理 概述 测量误差与数据处理是一切从事测试工作的人员必须掌握的基础知识。 误差自始至终存在于一切科学实验的过程之中。 误差是一种估计测量过程或用于测量的仪器、仪表、计量器具精确度的“尺度” 研究误差的目的 正确分析已取得的测量数据，估计它所含的误差，判定测量数据的可靠程度 帮助测试人员选择已有的测量设备，正确地组织实验 测量误差的主要来源 装置误差 由于测量所用的仪器、装置的设计、结构、制造等方面的不完善，以及设备在安装、调整等方面存在的缺陷及不理想情况，都会在测量中引入误差。 环境误差 由于外界环境，如温度、湿度、电磁场、振动等影响而产生的误差。 测量误差的主要来源 人身误差 由于测量人员的个人因素，如感觉器官的反应灵敏程度、判断能力、操作的熟练程度等引入的误差。 方法误差 由于测量所依据的理论本身不完善、近似或省略、数据处理时的舍入等引入的误差。 误差的定义 一个物理量的给出值（测得值）x与该量的真值A0之间的代数差，称为误差Δx，即： Δx=x-A0 真值是指在一定的时间及空间条件下，某物理量的真实数值。 真值是无法实际得到的。 误差的定义 作为真值看待的一些人为规定： 理论真值。如：三角形内角和为180o； 计量学约定真值（指定值）。国际计量大会所规定的单位值称为约定真值； 标准器相对真值（实际值）。上一级的标准器示值对下一级的标准器来说，可以视为相对真值。 在多次测量中，也可以用测得值的算术平均值作为相对真值。 修正值C 绝对值与Δx相等而符号相反的值 C=-Δx A0 =x-Δx=x+C 误差的表示方法 绝对误差 Δx=x-A0 绝对误差数值的大小表示了误差的大小，符号表示了误差的方向，但它不能反映测量的精度。 误差的表示方法 相对误差 实际相对误差：用绝对误差与被测量实际值之比来表示的相对误差。 rA=(Δx/A)×100% 误差的表示方法 相对误差 示值（或标称值）相对误差：用绝对误差与仪器的示值（或标称值）之比来表示的相对误差。 Rx=(Δx/x)×100% 误差的表示方法 相对误差 满度（或称引用）相对误差：用绝对误差与仪器的满度值xm之比来表示的相对误差。 Rm=(Δx/xm)×100% 误差的表示方法 相对误差 分贝误差：用分贝表示的相对误差。 对于电压、电流等参数：rdB=20log(1+Δx/x) 对于功率等参数：rdB=10log(1+Δx/x) 误差的表示方法 相对误差 相对误差是一个比值，与测量的单位无关。 相对误差既反映误差的大小和方向，也反映测量的精度。 误差分类及其性质和处理方法 系统误差 在一定条件下误差的数值（包括大小和符号）保持恒定或按某种已知规律变化的误差。 误差分类及其性质和处理方法 系统误差 恒定系差：误差的数值在一定条件下保持恒定不变的误差； 变值系差：误差的数值按某一确切的规律变化的误差。 误差分类及其性质和处理方法 系统误差--变值系差 累进性系差：在整个测量过程中，误差的数值在逐渐地增大或减小。 周期性系差：在整个测量过程中周期性地改变误差的大小及符号的系差。 误差分类及其性质和处理方法 系统误差--变值系差 按复杂规律变化的系差：误差的变化规律很复杂，但在多次测量时具有重复性，可以通过曲线、表格或经验公式等来表示的误差。 误差分类及其性质和处理方法 系统误差的检验 检验系统误差的目的是检查测量中所包含的系统误差性质，并采取适当方法消除或修正。 误差分类及其性质和处理方法 恒定系差的检验 通过与高一级的标准仪器测量所得的结果相比较来发现恒定系差，并引入修正量进行修正； 利用多台同类仪器进行比对测量，观察各测量结果的差异，从而检验彼此之间是否存在恒定系差，但该方法不能给出系差的确切值。 误差分类及其性质和处理方法 变值系差的检验 阿贝—赫梅特检验准则 阿贝—赫梅特检验准则是适用于检验在同一测量条件下多次重复测量，即所谓等精度测量值中是否存在周期性变值系差的准则。 误差分类及其性质和处理方法 变值系差的检验——阿贝—赫梅特检验准则 设一系列等精度测量结果按测量时间先后顺序排列为x1，x2 …. xn，其相应的残余误差为γ1, γ2，…，γn，若： 误差分类及其性质和处理方法 变值系差的检验——阿