测量的基础知识1

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1、第三章不确定度分析第一节测试基础知识一、测量方法的分类1、按是否直接测定被测量的原则分类直接测量法：天平测量质量间接测量法：测量电流、电压确定功率2、是否直接和已知同种量进行比较直接比较测量法替代测量法3、按传感器是否被测物体接触接触测量非接触测量二、测量装置及有关术语准确度等级：测量器具的等级或级别标称范围：被测量示值的范围量程：标称范围上下限之差的绝对值测量范围：测量器具所能测量的被测量值的范围漂移：随时间的慢变化第二节测量误差一、研究误差的意义正确认识误差的性质，分析误差产生的原因，以消除或减小误

2、差。正确测量和实验数据，合理计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近于真值的数据。正确组织实验过程，合理设计仪器或选用仪器和测量方法，以便在最经济条件下得到理想的结果。二、测量误差的定义定义：Δx–测量误差x–测量结果x0–真值测量结果与其真值的差异真值：被测量的客观真实值理论真值：理论上存在、计算推导出来如：三角形内角和180°约定真值：国际上公认的最高基准值如：基准米(氪-86的能级跃迁在真空中的辐射波长)相对真值：利用高一等级精度的仪器或装置的测量结果作为近似真值1m=1650763.73λ定性概

3、念，定量表示例：二等标准活塞压力计测量压力：测得值9000.2高一等级活塞压力计测量压力：测得值9000.5测量误差=0.3三、测量误差的来源1、器具误差测量仪器、设备、装置导致的测量误差：标准量具的误差、仪器误差、附件误差等2、方法误差测量方法存在错误或不足：近似的数学模型等3、环境误差测量环境、条件引起的测量误差空气温度、湿度，大气压力，振动，电磁场干扰等4、观测误差：读数误差5、调整误差：零位误差人员误差四、误差分类①系统误差（Systemerror）对同一被测量多次测量过程中，保持恒定或按确定

4、规律变化---有规律可循装置、环境、动力源变化、人为因素再现性---偏差（Deviation）理论分析/实验验证---原因和规律---减少/消除②随机误差（Randomerror）因许多不确定性因素而随机发生个体：偶然性（不明确、无规律）；总体：统计规律随机误差无法消除/修正，概率和统计性处理可以控制减小已定系统误差：绝对值和符号确定，可以通过修正消除未定系统误差：绝对值和符号未确定对同一被测量多次测量过程中，绝对值和符号不可预定方式变化③粗大误差（Abnormalerror）超出规定条件预期的误差检测

5、系统各组成环节发生异常和故障等引起应该剔除含有粗大误差数据五、误差的表示方法1、绝对误差测量所得数据与其相应的真值之差测量误差=测得值-真值绝对误差可以是正或负值2、相对误差测量的绝对误差与被测量的真值之比绝对误差很小定义：表示：百分数（%）---分子分母量纲相同可以是正或负值相对误差=100%绝对误差真值=100%xx0相对误差=100%绝对误差测得值=100%xx例：水银温度计测量温度：测得值20.3C高一等级温度计测量温度：测得值20.2C绝对误差=0.1C相对误差=例：相对

6、误差评定第一种方法测量L1=100mm，1=10m相对误差第二种方法测量L1=100mm，2=8m相对误差第三种方法测量L2=80mm，3=7m相对误差第一种方法精度最低、第二种方法精度最高3、引用误差例：测量范围上限19600N测力计，标定示值14700N处的实际作用力为14778.4N测量装置的精度等级用引用误差表示：精度等级0.5级、量程为100mA电流表引用误差为0.5%全量程最大绝对误差0.5mA测10mA：相对误差5%测95mA：相对误差0.53%结论：一般应尽量避免在1/

7、3量程范围测试4、分贝误差单位分贝dB，无量纲六、测量精度和不确定度---系统误差大小的反映①正确度：表征测量结果接近真值的程度②精密度：反映测量结果的分散程度（针对重复测量而言）---表示随机误差的大小③准确度：表征测量结果与真值之间的一致程度---系统误差和随机误差的综合反映④不确定度：对测量值不能肯定的程度测量精度举例不精密（随机误差大）正确（系统误差小）精密（随机误差小）不正确（系统误差大）不精密（随机误差大）不正确（系统误差大）精密（随机误差小）正确（系统误差小）第四节测量器具的误差测量仪器的

8、示值误差：示值与被测真值之差基本误差：固有误差允许误差：允许误差极限值测量器具的准确度：测量结果与真值的接近程度测量器具的重复性和重复性误差回程误差：滞后误差误差曲线：误差与被测量函数关系校准曲线示值实际值第五节测量数据处理及测量结果表达式一、算术平均值真值x0x估计算术平均（Meanvalue）样本平均---的估计值总体期望：无限次测量（不可能实现）---有限次测量代替估计（Estimation)---有限次样本推测总体参数---估计值