[工学]1测量误差概述.ppt

第1章　概述 教学目标 重点与难点 测量、测量误差和准确度等名词术语 测量问题按不同处理方法的分类 测量问题的测量要素分析 测量误差来源的分析 测量误差按误差性质的分类处理 如何评价测量和测量仪器的准确度的质量指标 第一节　测量的基本问题 一、测量与测量过程 测量范畴举例 二、测量的分类 三、测量要素 例：测量某个圆形工件的直径 第二节　测量误差的基本概念 一、测量误差的定义 二、误差的分类 三、误差的来源 第三节　测量准确度的质量概述 思考与练习题 仪表准确度等级选择原则 ① 不应单纯追求测量仪表准确度越高越好，而应根据被测量的大小，兼顾仪表的级别和标称范围（或量程）上限合理进行选择。 ② 选择被测量的值应大于均匀刻度测量仪表量程上限的三分之二，即 测量的最大相对误差不超过 即测量误差不会超过测量仪表等级的1.5倍。 【例1-2 】 　某被测电压为100伏左右，现有0.5级、量程为300伏和1.0级、量程为150伏两块电压表，问选用哪一块合适？ 【解】 由(1-6)，当用0.5级、量程为300伏的电压表测量时： 当用1.0级、量程为100伏的电表测量时，有 可见，如果量程选择适当，用1.0级电压表进行测量与用0.5级一样准确。考虑到仪表等级越高，成本越高，故应选择1.0级电压表进行测量。 比较：测量的最大相对误差 √ 　检定一只2.5级、量程为100V的电压表，发现在50V处误差最大，其值为2V，而其他刻度处的误差均小于2V，问这只电压表是否合格？ 【例1-3 】 由(1-2)，该电压表的引用误差为 所以该电压表合格。 由于 【解】 【例1-4 】 　某1.0级电流表，满度值（标称范围上限）为100，求测量值分别为100，80和20时的绝对误差和相对误差。 根据题意得 由公式(1-5) 可知，最大绝对误差为 相对误差分别为： 可见，在同一标称范围内，测量值越小，其相对误差越大。 【解】 分贝误差 　在电子学和声学计测量中，常用对数形式来表示的相对误差，称为分贝误差。 对于电流、电压类电参量，其分贝误差为 对于功率类电参量，其分贝误差为 系统误差（systematic error） 2、按性质分类 在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。 定义 特征 在相同条件下，多次测量同一量值时，该误差的绝对值和符号保持不变，或者在条件改变时，按某一确定规律变化的误差。 系统误差（systematic error） 2、按性质分类 1 按对误差掌握的程度分类 已知系统误差：误差绝对值和符号已经确定的系统误差； 未知系统误差：误差绝对值和符号未能确定的系统误差， 但通常可估计出误差范围。 2 按误差出现的规律分类 不变系统误差：误差绝对值和符号固定的系统误差； 变化系统误差：误差绝对值和符号变化的系统误差， 又分为线性系统误差、周期性系统误 差、复杂性系统误差等 用天平计量物体质量时，砝码的质量偏差 用千分表读数时，表盘安装偏心引起的示值误差 刻线尺的温度变化引起的示值误差 系统误差举例 用天平计量物体质量时，砝码的质量偏差 用千分表读数时，表盘安装偏心引起的示值误差 刻线尺的温度变化引起的示值误差 系统误差举例 在实际估计测量器具示值的系统误差时，常常用适当次数的重复测量的算术平均值减去约定真值来表示，又称其为测量器具的偏移或偏畸（bias）。 由于系统误差具有一定的规律性，因此可以根据其产生原因，采取一定的技术措施，设法消除或减小；也可以在相同条件下对已知约定真值的标准器具进行多次重复测量的办法，或通过多次变化条件下的重复测量的办法，设法找出系统误差的规律后，对测量结果进行修正。具体可见第五章。 随机误差（random error） 测得值与在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量结果的平均值之差。又称为偶然误差。 定义 特征 在相同测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。 产生原因 实验条件的偶然性微小变化，如温度波动、噪声干扰、电磁场微变、电源电压的随机起伏、地面振动等。 2、按性质分类 随机误差（random error） 2、按性质分类 产生的原因： (1) 测量装置因素：零部件配合的不稳定、零部件的变形、零件表面油膜不均匀、摩擦等； (2) 环境因素：温度的微小波动、湿度与气压微量变化、光照强度变化、灰尘以及电磁场变化、电源电压的随机起伏、地面振动等