误差理论与数据处理课件08.ppt

误差理论与数据处理 第八章 动态测量误差及其评价 费业泰 编著 机械工业出版社 讲授：何庆中 机 电 工 程 系 第八章 动态测量误差及其评价 第七章中以系统的了解了动态测量数据处理的基本方法，它与静态测量数据一样，同样存在测量和系统处理误差，为了更可靠地给出动态测试数据处理结果的精度，必须要的动态测量误差及其评价标准进行分析与研究。 动态测量误差评价的内容是在分析或由动态测量数据中分离出动态测量误差的基础上，给出表征这一误差的评定指标，若有必要，可进一步求出可刻划这一误差的数学模型，从而对动态测量误差做出一定的定量评价。 动态测量误差评价的目的是根据动态测量数据来评价测量误差的大小，估计测量精度，确定测量结果的可信程度；或将高精度的动态测量数据与本次测量数据进行比较，评定其测量误差，设法获得误差的数学模型，为与本次测量相似的下一次测量提供先验的误差数据依据，并可用来修正下一次的测量结果，提高测量精度。 8.1 动态测量误差的基本概念 8.1.1 动态测量误差 与静态测量相似，动态测量同样存在测量误差，不同之处在于动态测量中的测量数据是随时间而变化的，相应的被测量真值也是时间的函数。因此，动态测量误差被定义为某时刻的测量数据与该时刻被测量真值之差： e(t) = x(t)－x0(t) 式中：x(t)——被测量的测量值；x0(t)——被测量的真值； e(t)——动态测量误差； 在实际工程误差分析中，要直接使用动态被测量值的时间历程来分析测量误差的特性参量，有时并不方便或有效，因此，通常需要将测得的一个或多个时间历程的测得结果在时域、频域、幅域内进行处理和特性参量分析。值得注意的是，这些指标有可能不是时间的函数，但这些指标（来自与动态测量数据）的误差与动态测量误差密切相关。 例如：雷达动态跟踪目标的三个测量误差；高精度齿轮齿面整体综合误差测量装置或系统的动态测量等。 8.1.2 动态测量误差评定的基本方法 动态测量误差评定的基本方法主要有两类：先验分析法和数据处理法。 （1）先验分析法 指在对测量系统和测量方法做出全面细致分析基础上，根据产生测量误差的各种来源首先计算出各自的误差（系统误差和随机误差），再根据测量方法和测量方程合成为最终测量结果的综合误差，属于先知预测法。 先验分析法的特点：在于在测量之前就评价误差，利用本次测量与过去测量的相似之处（相似或同样的测量仪器、方法、原始数据、测量环境等），使用过去的经验（各项动态测量经验公式）或理论分析方法（相似的结构、位移、变形分析；电路分析等），并通过误差合成理论推导判定本次动态测量的误差值大小，甚至在有的情况下，也可以给出动态测量误差的数学模型并进行动态测量误差修正，但是它未考虑本次测量数据，因而误差信息无法在先验分析法中得到反映，影响了测量结果的可信赖程度。 （2）数据处理法 是从实际测量得到的动态测量误差结果出发，分离出其中的动态测量系统误差和动态测量随机统误差，在计算出误差的评定指标，用于误差分析、数据处理、评断的方法，属于后知验证法。 数据处理法的特点：由于数据处理法是以本次测量数据为依据，所以能如实反映本次动态测量误差的实际情况。因此，所进行数据处理求得的动态测量误差具有时间历程和时间序列，不仅仅能给出误差评价指标，也可给出动态测量随机误差的数学模型，依据这些误差评价指标和随机误差的数学模型，修正本次测量误差和预测与本次相似的动态测量误差。但是也存在有些误差在动态变动中无法体现的缺陷。 由于先验分析法与前面介绍的静态测量误差分析法和综合误差分析法无本质上的区别。因此，本章节重点学习数据处理法。 8.1.3 动态测量数据与动态测量误差的基本概念 尽管动态测量数据与动态测量误差在数据处理上存在相似之处，但两者在概念上存在较大的区别，不能把两者的评定混为一谈。 动态测量数据——是指通过动态测量所获得的包括被测量信息的数据，测得值是一种动态测量数据。所以动态测量数据是对被测量的初步描述，是进一步进行数据处理的原始依据，通常是时变的，自相关的随机过程，包括了与测量装置安装调试、测量环境控制等的各项动态测量成份。 动态测量误差——是指动态测量中被测量测得值的误差，是动态测量数据经过误差处理后的综合结果，并具有各项评定标准。 8.1.4 动态测量误差与静态测量误差的基本概念 尽管动态测量误差与静态测量误差在本质上是一致的，即测量值与真值之差。但在误差的表现形式、计算误差的方法、误差的评定指标、进行数据处理的数量上，两者均存在较大的区别。 （1）在误差的表现形式上 动态测量误差是一个时变值，