传感器原理与检测技术教学课件作者童敏明第2章节：误差分析基础课件

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1、第一节误差的表示方法第二节测量误差的分类第三节误差分析与处理方法第四节测量误差的综合处理第五节测量系统的误差分配原则第二章误差理论基础学习要求1、掌握误差的表示方法、特点和计算；2、熟悉三种误差类型、特点和判断方法；3、了解减小或消除误差的基本方法；4、掌握误差综合的计算方法。学习误差的意义:1.正确认识误差的性质,分析误差产生的原因,以便消除或减小它;2.正确处理数据,合理计算所得结果,以便在一定条件下,得到更接近真实值的数据;3.正确组成检测系统,合理设计检测系统或选用测量仪表,正确选择检测方法,以便在最经济的条件下,得到理想的测量结果.测量值1.1

2、绝对误差：被测量真值，通常无法知道，常用较高精度的仪器示值代替第一节误差的表示方法如铂电阻温度计指示的温度相对于普通温度计而言是真值.绝对误差的特征：⑴具有量纲，与被测量相同⑵其大小与所取单位有关如0.1kg如⑶能反映误差的大小和方向⑷不能反映测量的精细程度+表示偏大;-表示偏小.为什么？举例说明1.用温度仪测量温度，绝对误差是10C对测量10000C的炉温，精度很高；但对测量人体体温则误差太大。2.一只钟的误差是1秒，误差是否大？是工作一天的误差还是一年的误差？1.2相对误差-----绝对误差与被测量真值之比.科学研究中常用算术平均值代替真值；工程上

3、常用测量显示值代替真值。举例说明：例1.测量温度的绝对误差为10C，测量水的沸点温度1000C，测量的相对误差是多少？例2.某电子天平的相对误差是0.5%，测量500g重物的误差是多少？相对误差的特征：⑴大小与被测量单位无关⑶能反映测量工作的精细程度⑵能反映误差的大小和方向相对误差比较符合实际检测需要，一般地，测量范围越小，要求的绝对误差越小。比如量程为1000Kg的秤，相对误差为1％，则测量10Kg重物的误差为0.1Kg，而测量500Kg重物的误差为5Kg。1.3引用误差----是一种特殊的相对误差表示法，常用于连续刻度的仪表中，实质给出仪表的最大绝

4、对误差。引用误差A满量程刻度值xm测量中最大绝对误差指示仪表通常按进行分类。例如电工仪表按大小分为7级：0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0对一定级别的仪表，其绝对误差为一常数，x=A,不随示值刻度发生变化，但示值相对误差则不同，越接近仪表满刻度，示值相对误差越小，反之则越大。引用误差的用途例：满刻度为100v,=2.5%的电压表其绝对误差若测量电压为25v,其示值相对误差大于引用相对误差结论：在使用电工仪表进行测量，要选择合适的量程，一般要求被测量工作在不小于满刻度的2/3区域在同一条件下，多次重复测量同一量时，误差的大

5、小和符号保持不变或按一定规律变化。这叫“系统误差”。它又分为两类：⑴恒值系统误差——指在一定条件下，大小和符号都保持不变的系统误差2.1系统误差：第二节测量误差的分类⑵变值系统误差——在一定条件下，按某一确定规律变化的系统误差。根据变化规律有以下三种情况：指在整个测量过程中，误差的数值向一个方向变化。指在测量过程中，数值是按周期性变化的。指误差变化的规律复杂，一般用表格、曲线或公式表示。A.累进性系统误差。B.周期性系统误差。C.按复杂规律变化的系统误差。产生系统误差的原因主要是：⑴仪器不良，如零点未校准刻度不准；⑵测试环境的变化，如外界湿度、温度、压力

6、变化等；⑶安装不当；⑷测试人员的习惯偏向，如读数偏高；⑸测量方法不当。2.2随机误差：在一定测量条件下的多次重复测量，误差出现的数值和正负号没有明显的规律。这叫“随机误差”。这类误差是由许多复杂因素微小变化的总和引起的，分析较困难，对于某一次具体测量，不能在测量过程中设法把它去除。随机事例的几个例子彩票摇奖随机误差具有随机变量的一切特点，在多次测量中服从统计规律。随机误差是没有规律的，如何估计它的大小？随机误差表现了测量的分散性。在误差分析时，常用精密度表示随机误差的大小。随机误差愈小，精密度愈高。而系统误差则用准确度表示。2.3.疏失误差又称“过程误差

7、”或“粗大误差”，简称“粗差”，这是一种由于测量人员的粗心或过度疲劳造成的误差。具有疏失误差的测量值称为“坏值”，在实际计算中应舍去。产生粗大误差的一个例子3.1系统误差1.系统误差的判别a)实验对比法采用多台更同类或相近的仪器进行同样的测试和比较，分析测量结果的差异，可判断系统误差是否存在。(1)恒值系统误差的判断----这种方法常用于新仪器的研制。第三节误差分析与处理方法b)改变测量条件法通过改变产生系统误差的条件进行同一量的测量,可发现测量条件引起的系统误差。也可用更高精度的仪器来校正，判断系统误差的大小。c)理论计算与分析法对于因测量方法或测量原

8、理引起的恒值系统误差，可以通过理论计算和分析加以判断和修正。a)残余误差观察法: