测量不确定度与数据处理

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1、大学物理实验绪论哈尔滨工业大学（威海）大学物理实验室网站：http://172.31.65.65(学校首页-教学在线-物理实验)2009秋季授课教师：刘立宝孙光耀焦威严李盛凤主要内容上好物理实验课测量不确定度数据处理方法数值修约作业：数据处理练习7/11/2021大学物理实验绪论上好物理实验课物理学是一门实验科学，是自然科学的基础物理学是学习其它学科和工程技术的基础物理实验在物理学的产生、发展和应用过程中起着重要的和直接的作用7/11/2021大学物理实验绪论1864年麦克斯韦从理论上预言电磁波存在1888年预言被H.赫兹的实验证实麦克斯韦赫兹爱因斯坦评价：“只是等到赫兹以实验证实了麦克

2、斯韦电磁波的存在以后，对新理论的抵抗才被打垮。”7/11/2021大学物理实验绪论诺贝尔物理学奖获得者：75%以上--实验物理学家20%以上--实验物理学家和理论物理学家共享丁肇中教授颁奖典礼致辞：“…自然科学理论不能离开实验基础，特别是物理学从实验产生…”丁肇中SamuelChaoChungTing(1936－)与里奇特因发现J/ψ粒子而获得1976年诺贝尔物理学奖7/11/2021大学物理实验绪论大学物理实验高等工科院校必修基础课程大学期间最完整、最严格、最基础、最有趣的实验课程系统的实验知识丰富的实验技能多样的实验仪器对学生进行科学实验能力的基本训练为所学专业的进一步学习打好基础各

3、专业的培养方案均列为必修课程7/11/2021大学物理实验绪论学习的程序预习——实验前的充分准备实验——实践探索与研究撰写实验报告——表述实验结果考试（抽考，笔答+操作）7/11/2021大学物理实验绪论预约及时记录预约时间，以免遗忘空位数量充足，超出学生人数不宜过多人同时访问，若无法连接可暂时退出预习简洁，切中要害预习问题，必要的图别忘写学号、日期、节次不预约、不预习，不允许上课7/11/2021大学物理实验绪论上课预备课不预约，周一上课，须查课表实验课签到，原始数据签字上课必须带讲义、报告，禁止胡乱操作仪器注意安全，正确操作，教师检查后方可通电，造成损坏须赔偿整理实验台，经教师允许，

4、方可离开禁止提前下课。较快做完实验，可当堂完成报告7/11/2021大学物理实验绪论编写报告规范：注意格式，使用文具，用坐标纸作图客观：尊重实验结果及时：趁热打铁，三天内交报告——大厅报告箱课内外时间比：1:1.5～2希望同学们认真学习这门课程认真做好每一个实验真正获得基本的科学实验能力将来在自己的专业领域学得更好、做得更好7/11/2021大学物理实验绪论测量不确定度测量数据——计算其不确定度——表述结果问题1）测量为什么有不确定性？2）测量结果的标准表达式是怎样的？3）贝塞尔公式用于计算随机误差or系统误差？4）直接测量和间接测量的不确定度有何不同？7/11/2021大学物理实验绪论

5、不确定度和测量误差1993年，国际标准化组织(ISO)、国际测量局(BIPM)等七个国际组织联合推出不确定度的权威文件：GuidetotheexpressionofUncertaintyinmeasurement在规范的实验中，使用不确定度来表示实验结果标准表达式：A：被测量U：绝对不确定度Ā：被测量的平均值E：相对不确定度7/11/2021大学物理实验绪论含义：因误差存在而对被测量值不能确定的程度与误差的区别：不确定度总是不为零的正值，可以计算、评定。误差一般不能计算，它可正、可负也可能十分接近零.（因为真值不可知）研究不确定度的意义：科学地反映测量结果的数值和可靠程度根据对测量不确定

6、度的要求,确定实验方案,选择仪器和环境努力找出和减小系统误差,提高实验精度历史上不乏通过对不确定度的研究,获得重大发现的例子7/11/2021大学物理实验绪论如何得到不确定度不确定度A类Si←能用概率统计处理(Bessel公式)←来自测量B类uj←不用概率统计处理←读取←来自仪器误差总不确定度：Bessel公式：事实上，是用测量列的标准偏差代替平均值的标准偏差1)(12--=å=nAASniiA7/11/2021大学物理实验绪论例完整的测量结果表示测量电压，结果记为：U=381.6±1.2VE=0.3%A=Ā±U表示：真值落在（ĀU,ĀU）范围内的概率很大U给出了一个区间，它的取值

7、与一定的概率相联系不确定度：借助于区间和概率来描述误差限本课程约定的默认置信概率为68.3%（另有95.5%，99.7%）?区间半径U取何值能使概率达到100%？?相同概率时，这个区间大了好还是小了好？7/11/2021大学物理实验绪论测量与误差的一般知识测量：无法判定哪一次更可靠——可以预期它们的平均值最可靠当测量次数n→∞，只要能排除仪器或环境等因素引入的系统误差，其平均值就是被测物理量的“真值”。误差定义：测量值与真值之差ΔA