第二章精密仪器设计的精度理论.ppt

第二章精密仪器设计的精度理论

意义：精度分析和精度设计是仪器设计的重要内涵

精度分析目的

找出产生误差的根源和规律；分析误差对仪器精度的影响，以便合

理地选择方案、设计结构、确定参数和设置必要的补偿环节。

精度设计：是仪器设计的成败关键。

仪器误差来源与特性

误差计算与评定

内容：误差传递及相互作用的规律

误差合成与分配原则和方法

对仪器精度的测试过程

第二章仪器精度理论

第一节仪器精度理论中的若干基本概念

第二节仪器误差的来源与性质

第三节仪器误差的分析

第四节仪器误差的综合

第五节仪器误差的分析合成举例

第六节仪器精度设计

第一节仪器精度理论中的若干基本概念

一、误差

(一）定义所测得的数值与其真值之间的差

xix0

ixix0i1,2n

客观存在性理论真值（如零件的名义尺寸）

精度

误差不确定性

表达约定真值国际公认的量值，

特性(长度、温度等)

未知性

相对真值（如标准仪器的测定值）

（二）误差的分类

随机误差数值的大小和方向没有一定的规律

但服从统计规律。比较容易发现

按误差的

系统误差大小和方向在测量过程中不变或按

数学特征照

一定规律变化。不易发现

粗大误差疏忽或失误

按被测参数静态参数误差

的时间特性动态参数误差

按误差独立误差：相关系数为“零”

间的关系非独立误差：相关系数非“零”

（三）误差的表示方法

x0

xx0



2.相对误差

x0

二、精度

1、精度的含义

1）正确度它是系统误差大小的反映，表征测量结果稳定地接近真值

的程度。

2）精密度它是随机误差大

小的反映，表征测量结果的

一致性或误差的分散性。

3）准确度它是系统误差

和随机误差两者的综合的

反映。表征测量结果与真

值之间的一致程度。

图2—1仪器精度

2、重复精度和复现精度反映一台设备固有误差的精密度

1）重复精度

在同一测量方法和测试条件下，在一个不太长的时间间隔内，连续多次量

测同一物理量所得到的数据分散程度。

2）复现精度（再现精度）

不同的测量方法和不同的测试者，不同的测量仪器，在不同的实验室内，

在较长的时间间隔内，对同一物理参数多次测量，所得到的数据一致的接近

程度。

一般复现精度应低于重复精度

思考：重复精度与复现精度的关系？

分辨率和精密度、正确度的关系

A、要提高仪器的测量精密度，必须相应地提高分辨率；

B、提高仪器的分辨率能提高测量的正确度，但有时又是完全独立不相关的；

C、仪器的分辨率低，一定达不到高精度，但分辨率高，也不一定达到高精度，

只有相应的分辨率才能达到要求的精度。

三、仪器的静态特性与动态特性

（一）仪器的静态特性与线性度

静态特性:当输入量不随时间变化或变化