仪表误差和不确定度讲义.ppt

测量误差与不确定度一、测量误差术语及其定义测量：以确定量值为目的的一组操作。测量误差：测量结果减去被测量的真值。随机误差：测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。系统误差：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真值之差。一、测量误差随机误差=误差-系统误差因此，在重复性的测量条件下，每次测量的误差大小和符号在一定范围内出现是随机的没有规律的，但随机误差在总体上符合统计规律——正态分布。从上面可以看出，如果我们要得到准确的测量误差，必须要满足下列条件：在重复性条件下，对同一被测量的测量次数应为无限多次，才能得到随机误差。必须要知道被测量的真值，才能得到真正的系统误差。但事实上，上述两个条件是根本无法满足的。一、测量误差约定真值：对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。注:约定真值有时称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值。常常用某量的多次测量结果来确定约定真值。另外，在误差定义的注解中同时还指出：“由于真值不能确定，实际上用的是约定真值。一、测量误差测量误差的类型分辨力（Discrimination）指示装置可以有效辨别所指示的紧密相邻量值能力的定量表示。分辨力的要求：最小测量单位/容差≤10%影响分辨力的因素：传感器的灵敏度读出装置的最小显示单位一、测量误差偏倚（Bias)：测量的观测平均值和基准值之间的差异。重复性(Repeatability)在相同测量条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的一致性。测量误差一、测量误差重复性条件包括：相同的测量程序相同的观测者在相同的条件下使用相同数量的测量仪器相同地点在短时间内重复测量重复性可以用测量结果的分散性定量地表示，即在重复性条件下，重复观测结果的实验标准差（称为重复性标准差）Sr定量地给出。12一、测量误差再现性(reproducibility)：在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性。一、测量误差在给出再现性时应有效说明改变条件的详细情况。2、可改变的条件包括：测量原理 测量方法观测者 测量仪器地点 使用条件时间一、测量误差稳定性(Stability):测量系统在某持续时间内测量单一零件单一特性时测量值的总变差。一、测量误差线性（Linearity）量具在预期工作范围内偏倚值的差值。线性度（%Linearity）在预期工作范围内线性误差的变化率。在测量范围内误差分布的规律y=aX+by—测量系统偏倚量x—测量范围内的基准值变量小结：1、系统性误差：偏倚、线性、稳定性2、随机性误差：重复性、再现性、GRR实际工作中测量是一个系统的过程，它包括测量方法、环境、设备、被测物特征、测量人员等要素。因此，我们看一个测量结果的质量如何，不能只看误差的大小，还要和得到这个误差所需要的所有条件相联系。测量不确定度的概念就是在这种背景下产生的。一、测量误差二、不确定度不确定度：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。标准不确定度：以标准差（σ）表示的测量不确定度，称为标准不确定度。合成标准不确定度：当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差或协方差算得的标准不确定度。它是测量结果标准差的估计值。扩展不确定度：确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。二、不确定度实验标准差：对同一被测量作n次测量，标准测量结果分散性的量s可按下式计算：式中qk是第k次测量结果，是n次测量结果的算术平均值。测量误差测量不确定度定义表明测量结果偏离真值的程度，其值为测量结果减去被测量的真值，在数轴上表示为一个点表明被测量值的分散性，用标准差或标准差的倍数或置信区间的半宽表示，在数轴上表示为一个区间符号有正号或负号的量值，非“+”即“-”，不能用“±”号表示无符号的参数，恒为正值，当由方差求得时，取其正平方根结果说明客观存在，不以人们的认识程度而改变。与测量方法和测量仪器无关。与人们对被测、影响量及测量过程的认识有关。其值仅与测量方法有关，而与测得的值的大小无关。二、不确定度二、不确定度测量误差测量不确定度可操作性由于真值未知,往往不能准确得到,当用约定真值代替真值时,可以得到其估计值可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而可以定量确定。分类按性质可分为随机误差和系统误差两类，按定义它们都是无穷多次测量情况