测量误差问题讲稿.ppt
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1、关于测量误差问题第一页,讲稿共三十四页哦 得到被测参数真值得到被测参数真值测量目的 认识和掌握误差规律认识和掌握误差规律 评价检测装置和测量结果评价检测装置和测量结果 提高测量的准确度提高测量的准确度研究误差目的 计量基准计量基准 准确度高一级等级仪表准确度高一级等级仪表 等精度测量条件下有限次测量的平均值等精度测量条件下有限次测量的平均值 “约定真值”的得到第二页,讲稿共三十四页哦 测量的误差:测量的误差:测量值与真值之间的差值测量值与真值之间的差值,它反映测量质量优劣它反映测量质量优劣 测量可靠性:测量可靠性:不同场合对测量结果可靠性的要求不同不同场合对测量结果可靠性的要求不同 测量准确程
2、度应与测量目的与要求相关测量准确程度应与测量目的与要求相关 要有性价比的意识要有性价比的意识 量值传递、经济核算、产品检验应保证测量结果足够准确度;量值传递、经济核算、产品检验应保证测量结果足够准确度;当测量值用作控制信号时当测量值用作控制信号时,则要注意测量的稳定性和可靠性。则要注意测量的稳定性和可靠性。测量误差 传感器本身性能不良传感器本身性能不良 测量方法不完善测量方法不完善 环境、干扰环境、干扰误差原因第三页,讲稿共三十四页哦 绝对误差:绝对误差:示值与被测量真值之间的差值示值与被测量真值之间的差值 相对误差:相对误差:绝对误差与被测量的约定值之比绝对误差与被测量的约定值之比实际相对误
3、差实际相对误差绝对误差与被测量真值的百分比示值示值(标称标称)相对误差相对误差绝对误差与器具的示值(测量值)的百分比引用误差引用误差绝对误差与器具的满度值(量程)的百分比分贝误差分贝误差用对数形式表示的一种误差误差的分类按误差本身因次分类按误差本身因次分类按误差出现的规律分类按误差出现的规律分类 系统误差:系统误差:不具抵偿性,难发现,固定或按规律变化,可判断、消除。不具抵偿性,难发现,固定或按规律变化,可判断、消除。随机误差:随机误差:多次等精度测量值服从统计学规律多次等精度测量值服从统计学规律 粗大误差:粗大误差:人为疏忽或环境突变造成,可通过训练和判据发现并剔除人为疏忽或环境突变造成,可
4、通过训练和判据发现并剔除第四页,讲稿共三十四页哦误差的分类 基本误差:基本误差:指仪表在规定的指仪表在规定的标准条件标准条件下所具有的误差。下所具有的误差。附加误差:附加误差:指当仪表的指当仪表的使用条件偏离使用条件偏离额定条件下出现的误差额定条件下出现的误差 容许误差:容许误差:指测量仪器在指测量仪器在规定的使用条件规定的使用条件下可能产生的最大误差范围下可能产生的最大误差范围按使用工作条件分类按使用工作条件分类按误差的特性分类按误差的特性分类 静态误差静态误差 动态误差动态误差按误差的原因分类按误差的原因分类 系统误差系统误差 环境误差环境误差 人员误差人员误差系统误差:系统误差:其分析与
5、评价是误差分析的核心问题;其分析与评价是误差分析的核心问题;其规律性决定误差处理与补偿有效性。其规律性决定误差处理与补偿有效性。第五页,讲稿共三十四页哦 数据处理之前数据处理之前,依照一定的准则,应首先剔除粗大误差依照一定的准则,应首先剔除粗大误差 常用准则:常用准则:33准则;肖维勒准则;格拉布斯准则准则;肖维勒准则;格拉布斯准则粗大误差1.31.3准则准则又又称称莱莱以以达达准准则则:当当某某个个测测量量值值的的残残差差的的绝绝对对值值|v vi i|3|3(极极限限误误差差)时时,则则剔剔除。除。2.2.肖维勒准则肖维勒准则某测量值的残差绝对值某测量值的残差绝对值|v vi i|Z|Zc
6、 c,则剔除。实用中则剔除。实用中Z Zc c33,Z Zc c取值如表所示。取值如表所示。第六页,讲稿共三十四页哦粗大误差3.3.格拉布斯准则格拉布斯准则某某测测量量值值的的残残差差的的绝绝对对值值|v vi i|GG,则则剔剔除除。GG值值与与测测量量次次数数n n和和置置信信概概率率PaPa有有关关,如如表所示表所示注意:注意:以上准则以数据按正态分布为前提,当偏离正态分布、测量次数很少时,判断以上准则以数据按正态分布为前提,当偏离正态分布、测量次数很少时,判断的可靠性就差。的可靠性就差。提高测量者技术水平与责任心,保证测量条件稳定,防止环境条件剧变提高测量者技术水平与责任心,保证测量条
7、件稳定,防止环境条件剧变第七页,讲稿共三十四页哦 首先:排除粗差后,测量误差等于随机误差首先:排除粗差后,测量误差等于随机误差i i 和系统误差和系统误差i i 代数和:代数和:当当系系差差与与随随机机误误差差同同时时存存在在时时,若若测测量量次次数数足足够够多多,则则各各次次测测量量绝绝对对误差的算术平均值等于系差误差的算术平均值等于系差 系统误差的特性 最后:当最后:当n n足够大,由于随机误差的抵偿性,足够大,由于随机误差的抵偿性,i i 的算术平均值趋于的算术平均值趋于 零,由上式得到:零,由上式得到:其次:假设进行其次:假设进行n n次等精度测量,并设系差为恒值系差或变化非常次等精度
8、测量,并设系差为恒值系差或变化非常 缓慢即缓慢即i i=,则,则x xi i 的算术平均值为:的算术平均值为:第八页,讲稿共三十四页哦 当当系系差差与与随随机机误误差差同同时时存存在在时时,若若测测量量次次数数足足够够多多,则则各各次次测测量量绝绝对对误误差差的的算算术术平平均均值值等于系差等于系差 测量结果的准确度不仅与随机误差有关,更与系差有关测量结果的准确度不仅与随机误差有关,更与系差有关 系差不易被发现系差不易被发现 系差不具备抵偿性系差不具备抵偿性 取平均值对系差无效取平均值对系差无效 例子:雷莱发现了空气中的惰性气体例子:雷莱发现了空气中的惰性气体 200200多年前,人们知道空气
9、里有水蒸气、二氧化碳外,还有氧气和氮气。多年前,人们知道空气里有水蒸气、二氧化碳外,还有氧气和氮气。17851785年,英国科学家卡文迪许实验发现,去除空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气后,仍有年,英国科学家卡文迪许实验发现,去除空气中的水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气后,仍有少量残余气体,但并未引起化学家重视。少量残余气体,但并未引起化学家重视。100100年后,英国物理学家雷利年后,英国物理学家雷利(Rayleigh)(Rayleigh)多次测定氮气密度,发现从空气中分离的氮气是多次测定氮气密度,发现从空气中分离的氮气是1.25721.2572克克/升,从氮物质制得的氮气是升,从氮物质制得的
10、氮气是1.25051.2505克克/升,相差几毫克。雷利未忽视微小差异,怀疑空气分升,相差几毫克。雷利未忽视微小差异,怀疑空气分离的氮气中含有新气体。他查阅了卡文迪许的资料。离的氮气中含有新气体。他查阅了卡文迪许的资料。18941894年,他去除空气中氧气和氮气后,得到少量极不活泼气体。英国化学家拉姆塞用其它方法从空气年,他去除空气中氧气和氮气后,得到少量极不活泼气体。英国化学家拉姆塞用其它方法从空气中也得到了该气体,命名为氩(拉丁文中也得到了该气体,命名为氩(拉丁文“懒惰懒惰”)。)。拉姆塞等人又陆续从空气里发现了氦气、氖气、氪气和氙气。拉姆塞等人又陆续从空气里发现了氦气、氖气、氪气和氙气。
11、误差可能是科学新发现的前导误差可能是科学新发现的前导第九页,讲稿共三十四页哦系统误差的判断1.1.实验比较法实验比较法 改变测量方法改变测量方法理论分析法理论分析法 针对测量方法或测量原理引入的系差只适用于发现恒值系差针对测量方法或测量原理引入的系差只适用于发现恒值系差 改变测量仪器改变测量仪器校准和比对法校准和比对法 用准确度更高的测量仪器进行重复测量以发现系差用准确度更高的测量仪器进行重复测量以发现系差 改变测量条件改变测量条件 比如更换测量人员、测量环境、测量方法等比如更换测量人员、测量环境、测量方法等第十页,讲稿共三十四页哦2.2.残余误差观察法残余误差观察法根据测量数据数列各个剩余误
12、差的大小、符号的变化规律,根据测量数据数列各个剩余误差的大小、符号的变化规律,从误差数据、曲线判断系统误差的有无、类型、大小等。从误差数据、曲线判断系统误差的有无、类型、大小等。(a)(a)残差呈线性递减规律,存在残差呈线性递减规律,存在“累进性系统误差累进性系统误差;(b)(b)残差大小、符号呈周期性变化,存在残差大小、符号呈周期性变化,存在“周期性系统误差周期性系统误差”;(c)(c)残差基本上正负相同,无明显变化规律,残差基本上正负相同,无明显变化规律,“无系统误差无系统误差”;(d)(d)残差呈周期性递增规律,同时存在残差呈周期性递增规律,同时存在“累进性系差累进性系差”和和“周期性系
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