误差理论与数据处理第3章ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物误差分析的基本概念钱政北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院 随机误差 系统误差 粗大误差 误差的合成 误差的分配 最佳测量方案的确定 本章小结误差分析的基本概念误差分析的基本概念我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的
2、猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院随机误差随机误差 随机误差的基本概念 算术平均值 测量的标准差 测量的极限误差 总结我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院随机误差的基本概念随机误差的基本概念 概念 产生原因 测量装置的原因 测量环境的原因 测量人员的原因 随机误差的特点 单次误差随机性 多次误差?图11 测量的比较原理(a) 天平直接比较(b)弹簧称间接比较我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在
3、这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院随机误差的特点随机误差的特点 通常服从正态分布规律; 基本特点: 单峰性 对称性 有界性 抵偿性 如何消除?()fxx2221()2xfxe我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院算术平均值算术平均值 意义: 测量真值的最佳估计(什么情况下是真值?) 如何获取? 等精度测量情况下: 不等精度测量情况下? 随机误差、系统误差和误差的关
4、系? 关键问题? 算术平均值 数学期望值11inixxn() ()iiixuxE XE Xiix随机误差系统误差?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院测量的标准差测量的标准差 意义 两个概念 标准差 标准差的估计值 单次测量的标准差 算术平均值的标准差 测量次数的最佳选择=s说明了什么?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与
5、光电工程学院计算实例计算实例我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院测量的极限误差测量的极限误差 意义 定义 测量结果误差不超过极端误差的概率为P,并使差值1-P可以忽略。 单次测量的极限误差 算术平均值的极限误差?实际情况下如何确定极限误差呢?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计算实例计算实例求算术平均值的极限
6、误差?算术平均值为:测量结果的标准差:算术平均值的标准差:假定P=0.99,查表得:算术平均值的极限误差为:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院总结总结 随机误差的基本特点 随机误差分析的步骤: 算术平均值 标准差 极限误差 误差、随机误差、系统误差的关系 其他随机误差分布的规律 其他标准差的计算方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程
7、学院仪器科学与光电工程学院系统误差系统误差 系统误差的基本概念 系统误差的来源 系统误差的分类 系统误差的发现 系统误差的减小和消除 总结我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院系统误差的基本概念系统误差的基本概念 基本特点: 误差变化有规律,可预测 意义 反应测量结果偏离真值的程度 系统误差的消除? 能否通过多次测量取平均的方法消除? 如何消除?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没
8、有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院系统误差的来源系统误差的来源 工具误差 天平两臂不等长 调整误差 游标卡尺未调零 习惯误差 读数习惯性偏向 条件误差 测量条件的变化 方法误差 无理数的引入等 测量方法 测量装置 测量环境 测量人员 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院系统误差的分类系统误差的分类 恒定系统误差 可变系统误差 线性系统误差 周期变化系统误差 复杂规律变化系统误差仪表指针回转中心与刻度盘中心有偏离值 ,
9、则指针在任一转角处的读数误差为周期变化误差微安表指针偏转角与偏转力矩不严格保持线性关系,而表盘仍采用均匀刻度所产生的误差 刻度值为1mm的标准刻度 尺 存 在 刻 画 误 差 mm,若用它测量某一物体,得到的值为k,则被测长度的实际值为, l我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院系统误差的发现系统误差的发现 实验对比法 理论分析法 数据分析法 结论: 1)实验对比法主要用于发现恒定系统误差; 2)理论分析法主要用于定性分析; 3)数据分析法主要用于定量发
10、现。发现恒定还是可变系统误差?定性分析还是定量发现?残余误差观察法、残余误差校验法、不同公式计算标准差比较法、计算数据比较法、t检验法、秩和检验法 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院系统误差的减小和消除系统误差的减小和消除 消误差源法 加修正值法 关键:修正值的确定 改进测量方法 替代法 交换法 半周期法等el2le我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物
11、仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院总结总结 系统误差的基本特点 系统误差的分类 系统误差分析的步骤 发现 分析 解决 可变系统误差和随机误差的区别我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院粗大误差粗大误差 粗大误差的基本概念 粗大误差的判断准则 粗大误差的消除 总结我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院粗大误
12、差的基本概念粗大误差的基本概念 概念 产生原因 测量方法选取不当 测量条件突然变化 测量操作疏忽和失误 粗大误差的处理原则 必须首先处理,剔除出去后再进行后续分析我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院粗大误差的判断准则粗大误差的判断准则 基本思想 给定一置信概率,确定相应的置信区间,凡超过置信区间的误差就认为是粗大误差。 问题 两个判断准则: 1) 3准则; 2)罗曼诺夫斯基准则 3)计算实例 是否已知误差分布规律? 若不知,测量点数是否足够多? 测量点
13、数较少时如何处理?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院3 准则准则 计算过程: 1)假设数据只含随机误差,计算标准偏差; 2)确定置信区间; 3)进行粗大误差剔除; 4)重复上述步骤,直至粗大误差全部剔除。 关键问题 1)应用前提条件; 2)真值的计算; 3)标准偏差的计算。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院
14、罗曼诺夫斯基准则罗曼诺夫斯基准则 原则:按误差分布符合t分布进行计算 计算过程: 1)将可疑数据剔除后计算平均值; 2)按照贝塞尔公式计算标准偏差; 3)选取检验系数; 4)剔除粗大误差:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计算实例计算实例第1种方法结论:第8个点为粗大误差,剔除后再进行计算均在误差要求范围之内。第2种方法:首先判断第8个点为粗大误差,剔除后再进行处理结论:测量值与平均值间的误差0.111要大于0.036,所以其确为粗大误差,应予剔除。
15、再往下继续计算的结果表明剩余14个测量结果不含有粗大误差。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院粗大误差的消除粗大误差的消除 合理选用判别准则 测量点数的多少?(n30) 误差分布规律? 其他准则(狄克松准则的特点) 不同准则判断出现矛盾的时候怎么办? 判别多个粗大误差点?(多少个为判断上限?) 采用逐步剔除方法我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物仪器科
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