[工学]2测量误差与数据处理.ppt

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[工学]2测量误差与数据处理

第二章 测量误差与数据处理基础 检测仪表获得的测量值与被测变量的真实值(真值,理想值)之间存在一定的差异,这一差异称为测量误差。 误差公理—实验结果都具有误差,误差自始至终存在于一切科学实验的过程之中。 减小误差方法: (1)从原理与硬件设计上提高测量精度 (2)对测量数据进行处理,得到更精确地测量结果。 第一节 测量误差及其分类 约定真值:为使用目的、接近真值、可以代替真值。 约定真值确定方法:一般是用适合该特定要求下精确度的仪表和方法确定。一般是高一级标准器(误差为低一级的1/3~1/10)进行确定。 一、测量误差的定义 真值A0可用约定真值X0代替: Δ=x-A0 2、相对误差(%) 量纲为1 (1)实际相对误差:绝对误差与约定真值(实际值)之比Δ/ X0 (2)公称相对误差:绝对误差与仪表公称值(示值)之比Δ/ X 当误差较小时使用公称相对误差。 一、测量误差的定义 3、引用误差 绝对误差与满量程B或测量范围上限或标度盘满刻度之比。 δm=Δ/B 通常指的仪表的精确度等级,即仪表容许的最大引用误差。 3、引用误差 解:该传感器的精度为: 由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表,而该传感器的 精度又超过了0.5级仪表的允许误差,所以,这只传感器的精 度等级应定为1.0级。 根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时,仪表的精度等级 值应选不小于由校验结果所计算的精度值 3、引用误差 解:根据工艺要求,传感器的精度应满足: 此精度介于0.5级和1.0级之间,若选择精度等级为1.0级的传 感器,其允许最大绝对误差为?10℃,这就超过了工艺要求的 允许误差,故应选择0.5级的精度才能满足工艺要求。 根据工艺要求来选择仪表精度等级时,仪表的精度等级值应 不大于工艺要求所计算的精度值 二、测量误差的分类 以上是根据表示方法的不同分类,根据测量误差的性质及产生原因,还可以分为: 系统误差(系差)、随机误差 (偶然误差)、粗差 二、测量误差的分类 系统误差分类: 二、测量误差的分类 2、随机误差 (偶然误差) 定义:相同条件下多次测量同一个被测量值的过程中出现的误差,绝对值和符号以不可预计的方式变化。 产生原因:偶然的、独立的、微小的因素,综合作用的结果。 特点:无规律、偶然、不可预料和控制、服从统计规律,可以估计总体分布特性、评价对测量结果可靠性的影响。 二、测量误差的分类 3、粗差 (与坏值相对应) 定义:明显歪曲测量结果。 产生原因:测量方法不当、实验条件不符合要求、测量人员粗心、没有正确使用仪器、计算错误等。 特点:既可具有系统误差的性质,也可以具有随机误差的性质,但是绝对值比较大。 三、准确度、精密度和精确度 1、准确度: 正确度,对应系统误差。系统误差小,则准确度高,偏离真值程度小。 2、精密度: 对应随机误差大小。随机误差小,则精密度高,测量结果重复性好。 3、精确度: 上述两个概念的综合,既精密又准确的,称为高精确度,所反应的是被测量的测量结果与真值之间的一致程度(系统误差和随机误差都低)。 第二节 系统误差的消除方法 一、消除产生误差的根源 选用合适的原理、测量装置的设计、加工、调试、安装、正确使用、屏蔽干扰等等。 二、对测量结果进行修正 测量前,对仪表进行校准或定期检定,获得修正值,根据修正值消除系统误差。 修正值可以是一个固定值,也可以是一条曲线、一个公式、或者一个图表。可采取智能化修正方法。 第二节 系统误差的消除方法 三、采用特殊测量方法消除系差 1、零示法:比较法,将被测量与已知标准量比较,当差值为零时,得到被测量大小。 三、采用特殊测量方法消除系差 2、替代法 又称为置换法,即先将被测量接入测量装置使之处于一定状态,然后以已知量替代被测量,使测量装置恢复前面的状态。 三、采用特殊测量方法消除系差 3、交换法 (二)变值系差消除法 1、等时距对称观测法 可以有效地消除随时间成比例变化的线性系统误差。 y=y0+at,通过等时距观察得到a 第三节 随机误差及其估算 随机误差的分布规律及统计特征 测量值的算术平均值与标准偏差 测量的极限误差 一、随机误差的分布规律及统计特征 概率论中心极限定理:如果一个随机变量大量微小的随机变量共同作用的结果,那么只要这些微小随机变量是相互独立或者弱相关的,且均匀的小,则无论他们本身服从什么分布,其总合必然近似于正态分布。 随机误差

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