误差产生的原因分析幻灯片.ppt
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1、误差产生的原因分析1第1页,共49页,编辑于2022年,星期二 误差误差:实验测得值与真实值的差值。实验测得值与真实值的差值。数学式:数学式:E=x-E=x-误差误差 0 0 正误差正误差 误差误差 0 0 负误差负误差 根据误差产生的原因分为:根据误差产生的原因分为:系统误差、偶然误差系统误差、偶然误差2-12-1误差产生的原因及其减免方法误差产生的原因及其减免方法一、误差产生的原因及特点一、误差产生的原因及特点(一)系统误差一)系统误差分析过程中有些经常或恒定的原因所造成的。分析过程中有些经常或恒定的原因所造成的。2第2页,共49页,编辑于2022年,星期二1 1特点:特点:(1 1)对对
2、分分析析结结果果的的影影响响比比较较恒恒定定,可可以测定和校正以测定和校正 (2 2)在在同同一一条条件件下下,重重复复测测定定,重重复复出现,误差的大小和正负不变。出现,误差的大小和正负不变。2 2产生的原因:产生的原因:(1 1)方法误差方法误差 (2 2)试剂误差试剂误差(3 3)仪器误差仪器误差 (4 4)主观误差主观误差3第3页,共49页,编辑于2022年,星期二4第4页,共49页,编辑于2022年,星期二1 1 1 1特点特点特点特点:(1 1)不恒定不恒定,无法校正无法校正 (2 2)服从正态分布规律服从正态分布规律 A A、偶然误差的正态分布和标准正态分布、偶然误差的正态分布和
3、标准正态分布 B B、偶然误差的区间概率、偶然误差的区间概率 C C、正态分布与、正态分布与t t分布区别分布区别(二)偶然误差(二)偶然误差(随机误差随机误差)外界条件微小的变化、外界条件微小的变化、操作人员操作的微操作人员操作的微小差别造成的一系列测定结果之间存在的差异。小差别造成的一系列测定结果之间存在的差异。5第5页,共49页,编辑于2022年,星期二(A)偶然误差的正态分布和标准正态分布)偶然误差的正态分布和标准正态分布正态分布的概率密度函数式正态分布的概率密度函数式1.X1.X表示测量值,表示测量值,Y Y为测量值出现的概率密度为测量值出现的概率密度2 2.正态分布的两个重要参数正
4、态分布的两个重要参数 (1)(1)为无限次测量的总体均值,表示无限个数为无限次测量的总体均值,表示无限个数 据的集中趋势(无系统误差时即为真值)据的集中趋势(无系统误差时即为真值)(2)(2)是总体标准差,表示数据的离散程度是总体标准差,表示数据的离散程度3.3.x-为偶然误差为偶然误差6第6页,共49页,编辑于2022年,星期二正态分布曲线正态分布曲线 x N(,2)曲线曲线x=时,时,y 最大最大大部分测量值集中大部分测量值集中 在算术平均值附近在算术平均值附近曲线以曲线以x=的直线为对称的直线为对称正负误差正负误差 出现的概率相等出现的概率相等当当x 或或时,曲线渐进时,曲线渐进x 轴,
5、轴,小误差出现的几率大,大误差出现的小误差出现的几率大,大误差出现的 几率小,极大误差出现的几率极小几率小,极大误差出现的几率极小,y,数据分散,曲线平坦 ,y,数据集中,曲线尖锐测量值都落在测量值都落在,总概率为总概率为1以x-y作图 特点特点 7第7页,共49页,编辑于2022年,星期二以u y作图 注:注:u 是以是以为单位来为单位来 表示随机误差表示随机误差 x-标准正态分布曲线标准正态分布曲线 x N(0,1)曲线8第8页,共49页,编辑于2022年,星期二(B)偶然误差的区间概率)偶然误差的区间概率 从从,所有测量值出现的总概率,所有测量值出现的总概率P为为1,即即偶然误差的区间概
6、率偶然误差的区间概率P P用一定区间的积分面积表示用一定区间的积分面积表示 该范围内测量值出现的概率该范围内测量值出现的概率标准正态分布 区间概率%正态分正态分布概率布概率积分表积分表9第9页,共49页,编辑于2022年,星期二(C)正态分布与)正态分布与 t 分布区别分布区别 1正态分布正态分布描述无限次测量数据描述无限次测量数据 t 分布分布描述有限次测量数据描述有限次测量数据 2正态分布正态分布横坐标为横坐标为 u,t 分布分布横坐标为横坐标为 t3两者所包含面积均是一定范围内测量值出现的概率两者所包含面积均是一定范围内测量值出现的概率P 正态分布:正态分布:P 随随u 变化;变化;u
7、一定,一定,P一定一定 t 分布:分布:P 随随 t 和和f 变化;变化;t 一定,概率一定,概率P与与f 有关,有关,10第10页,共49页,编辑于2022年,星期二 11第11页,共49页,编辑于2022年,星期二置信度置信度(置信水平)(置信水平)P:某一某一 t 值时,测量值出现在值时,测量值出现在 t s s范围内的概率范围内的概率显著性水平显著性水平:落在此范围之外的概率:落在此范围之外的概率 两个重要概念两个重要概念12第12页,共49页,编辑于2022年,星期二2 2 2 2产生的原因产生的原因产生的原因产生的原因:(1 1)偶然因素偶然因素(室温,气压的微小室温,气压的微小变
8、化变化);(2 2)个人辩别能力个人辩别能力(滴定管读滴定管读 数数)注意注意:过失误差属于不应有的过失。过失误差属于不应有的过失。二、误差的减免二、误差的减免(一)(一)(一)(一)系统误差的减免系统误差的减免系统误差的减免系统误差的减免 1.1.1.1.方法误差方法误差方法误差方法误差采用标准方法作对照试验采用标准方法作对照试验 2.2.2.2.仪器误差仪器误差仪器误差仪器误差校准仪器校准仪器 3.3.3.3.试剂误差试剂误差试剂误差试剂误差作空白试验作空白试验13第13页,共49页,编辑于2022年,星期二(二)(二)(二)(二)随机误差的减免随机误差的减免随机误差的减免随机误差的减免
9、增加平行增加平行 测定的次数,测定的次数,取其平均值取其平均值,可以减少随可以减少随 机误差。机误差。一般做一般做3-53-5次。次。14第14页,共49页,编辑于2022年,星期二2-2 2-2 分析测试的误差和偏差分析测试的误差和偏差一一 、误差、误差(error)和准确度和准确度(accuracy)准准确确度度分分析析结结果果与与真真实实值值的的接接近近程程度度,准准确确度度的的高高低低用用误误差差来来衡衡量量,由由系统误差系统误差的大小来决定。的大小来决定。绝对误差绝对误差 相对误差相对误差(一)(一)绝对误差绝对误差(absolute error):测量值与真实值之差。测量值与真实值
10、之差。15第15页,共49页,编辑于2022年,星期二(二)(二)相对误差相对误差(relative error):绝对误差占真实值的百分比绝对误差占真实值的百分比.注:注:未知,未知,E E已知,可用已知,可用代替代替 例:甲 乙 1.7542 0.1754 1.7543 0.1755 E -0.0001 -0.0001 Er -0.0057%-0.057%16第16页,共49页,编辑于2022年,星期二因此:因此:1 1)绝对误差相同时,被测定的量较大时,)绝对误差相同时,被测定的量较大时,相对误差就比较小,测定的准确度就比较高。相对误差就比较小,测定的准确度就比较高。2 2)在测定量不同
11、时,用相对误差来比较测定结)在测定量不同时,用相对误差来比较测定结 果的准确度,更为确切。果的准确度,更为确切。3 3)E E、ErEr为正值时,表示分析结果偏高;为正值时,表示分析结果偏高;E E、ErEr为负值时,表示分析结果偏低。为负值时,表示分析结果偏低。注:注:1 1)测高含量组分,)测高含量组分,ErEr可小;可小;测低含量组分,测低含量组分,ErEr可大。可大。2 2)仪器分析法)仪器分析法测低含量组分,测低含量组分,ErEr大大 化学分析法化学分析法测高含量组分,测高含量组分,ErEr小小17第17页,共49页,编辑于2022年,星期二二二 、偏差、偏差(deviation)和
12、精密度和精密度(precision)精精密密度度几几次次平平行行测测定定结结果果相相互互接接近近程程度度,精精密密度度的的高高低低用用偏偏差差来来衡衡量量;偏偏差差是是指指个个别别测测定定值值与与平平均均值值之之间间的的差差值值。由由偶偶然误差然误差的大小来决定。的大小来决定。(一)绝对偏差(一)绝对偏差(absolute deviation):单次测量值与平均值之差单次测量值与平均值之差 。18第18页,共49页,编辑于2022年,星期二(二)相对偏差(二)相对偏差(relative deviation):绝对偏差占平均值的百分比。绝对偏差占平均值的百分比。(三)平均偏差(三)平均偏差(av
13、erage deviation):各测量值绝对偏差的算术平均值。各测量值绝对偏差的算术平均值。(四)相对平均偏差(四)相对平均偏差(relative average deviation):平均偏差占平均值的百分比。平均偏差占平均值的百分比。19第19页,共49页,编辑于2022年,星期二未知未知已知已知(五)标准偏差(五)标准偏差(standard deviation):RSD如以百分率表示又称为变异系数如以百分率表示又称为变异系数CV(coefficient of variation)(六)相对标准偏差(六)相对标准偏差 (relative standard deviation)RSD 或或
14、 Sr20第20页,共49页,编辑于2022年,星期二例:有两组测定值例:有两组测定值 甲组:甲组:2.9 2.9 3.0 3.1 3.1 乙组:乙组:2.8 3.0 3.0 3.0 3.2结果:结果:甲组:甲组:3.0 0.08 2.76 0.08乙组:乙组:3.0 0.08 2.76 0.14三、公差三、公差 是生产部门根据实际情况规定的误差范围。是生产部门根据实际情况规定的误差范围。21第21页,共49页,编辑于2022年,星期二四、准确度和精密度的关系四、准确度和精密度的关系图图2-1 准确度和精密度的关系准确度和精密度的关系1.准确度高,要求精密度一定高准确度高,要求精密度一定高 但
15、精密度好,准确度不一定高但精密度好,准确度不一定高2.准确度反映了测量结果的正确性准确度反映了测量结果的正确性 精密度反映了测量结果的重现性精密度反映了测量结果的重现性22第22页,共49页,编辑于2022年,星期二1选择合适的分析方法选择合适的分析方法 例:测全例:测全Fe含量含量 K2Cr2O7法法 40.20%0.2%40.20%=40.20%0.08%比色法比色法 40.20%2.0%40.20%=40.20%0.8%2减小测量误差减小测量误差 1)称量)称量 例:天平的称量误差为例:天平的称量误差为 0.0001g,称量一个样误差为,称量一个样误差为 0.0002g,Er%为为 0.
16、1%,计算最少称样量?,计算最少称样量?五、提高分析结果准确度的方法五、提高分析结果准确度的方法23第23页,共49页,编辑于2022年,星期二3增加平行测定次数,增加平行测定次数,一般测一般测34次以减小偶然误差次以减小偶然误差4消除测量过程中的系统误差消除测量过程中的系统误差 1)校准仪器:消除仪器的误差)校准仪器:消除仪器的误差 2)空白试验:消除试剂误差)空白试验:消除试剂误差 3)对照实验:消除方法误差)对照实验:消除方法误差 4)回收实验:加样回收,以检验是否存在方法误差)回收实验:加样回收,以检验是否存在方法误差2)滴定)滴定 例例:滴滴定定管管的的读读数数误误差差为为 0.01
17、mL,两两次次的的读读数数误误差差为为0.02mL,Er%0.1%,计算最少移液体积?,计算最少移液体积?24第24页,共49页,编辑于2022年,星期二2-32-3 分析结果的数据处理分析结果的数据处理(一)置信度(置信水平)(一)置信度(置信水平)P:某一某一 t 值时,测量值出值时,测量值出 现在现在 t s s范围内的概率。范围内的概率。一、置信度一、置信度(confidence level)与置信区间与置信区间(confidence interval)25第25页,共49页,编辑于2022年,星期二1、平均值的标准偏差、平均值的标准偏差注:通常注:通常34次或次或59次测定足够次测定
18、足够例:例:例:例:总体均值标准偏差与总体均值标准偏差与单次单次测量值标准偏差测量值标准偏差的关系的关系 有限次测量均值标准偏有限次测量均值标准偏差与有限次测量测量值差与有限次测量测量值标准偏差的关系标准偏差的关系(二)平均值的置信区间(二)平均值的置信区间26第26页,共49页,编辑于2022年,星期二(1)由单次测量结果估计)由单次测量结果估计的置信区间的置信区间(2)由多次测量的样本平均值估计)由多次测量的样本平均值估计的置信区间的置信区间(3)由少量测定结果均值估计)由少量测定结果均值估计的置信区间的置信区间 2、平均值的置信区间、平均值的置信区间 27第27页,共49页,编辑于202
19、2年,星期二结论:置信度越高,置信区间越大,估计区间包含真值的可能性置信度越高,置信区间越大,估计区间包含真值的可能性 置信区间置信区间反映估计的精密度反映估计的精密度 置信度置信度说明估计的把握程度说明估计的把握程度l置信区间:一定置信度下,以测量结果为中置信区间:一定置信度下,以测量结果为中 心,包括总体均值的可信范围。心,包括总体均值的可信范围。l平均值的置信区间:一定置信度下,以测量平均值的置信区间:一定置信度下,以测量 结果的均值为中心,包括总体均结果的均值为中心,包括总体均 值的可信范围。值的可信范围。置信限:置信限:28第28页,共49页,编辑于2022年,星期二表表2-12-1
20、t t值表值表(t t:某一置信度下的几率系数某一置信度下的几率系数)1.1.1.1.置信度不变时置信度不变时置信度不变时置信度不变时:n n 增加,增加,t t 变变小,小,置信区间变小置信区间变小 2.2.2.2.n n n n不变时不变时不变时不变时:置信度增加,置信度增加,t t 变大,变大,置信区间变大置信区间变大29第29页,共49页,编辑于2022年,星期二 二、二、二、二、可疑数据的取舍可疑数据的取舍可疑数据的取舍可疑数据的取舍 过失误差的判断过失误差的判断过失误差的判断过失误差的判断1 1 1 1 Q Q Q Q 检验法检验法检验法检验法 步骤步骤步骤步骤:(1 1)数据从小
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