测量误差和数据处理（上）课件.ppt

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1、第二章测量误差和数据处理第一节测量误差一、误差1．真值A0（实物的量值）：一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值。2．指定值As（标准）：由国家设立各种尽可能维持不变的实物标准或基准以法令的形式指定其所体现的量值。3．实际值A（即相对真值，与真值有误差）：用上一级标准所测量体现的值，也当作真值。4．标称值：测量器具上标定的数值，不一定等于它的真值或实际值。5．示值：由测量器具指示的被测量量值，也称测量器具的测得值或测量值，它包括数值和单位。6．单次测量和多次测量：单次（一次）测量：是用测量仪器对待测量进行一次测量的过程。多次测量：是

2、用测量仪器对同一被测量进行多次重复测量的过程。7．等精度测量和非等精度测量等精度测量：在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行的多次测量过程。测量条件包括所有对测量结果产生影响的客观和主观因素，如测量中使用的仪器、方法、测量环境，操作者的操作步骤和细心程度等。等精度测量的测量结果具有同样的可靠性。非等精度测量或不等精度测量：如果在同一被测量的多次重复测量中，不是所有测量条件都维持不变.二、误差的表示方法1．绝对误差（测量值或示值与实际值之差）（1）绝对误差的定义：式中：Δx——绝对误差，x——测得值，A0——被测量真值。真值A0一般无法得到

3、，所以用实际值A代替A0，因而绝对误差更有实际意义的定义是（2）绝对误差的特点：1）有单位，其单位与测得值和实际值相同。2）有符号;3）体现了测得值与被测量实际值间的偏离程度和方向。但仅用绝对误差通常不能说明测量的质量.4）对于信号源、稳压电源等供给量仪器，绝对误差定义为：（3）修正值：与绝对误差的绝对值相等但符号相反的值，一般用符号c表示：测量仪器的修正值，可通过检定，由上一级标准给出，它可以是表格、曲线或函数表达式等形式。利用修正值和仪器示值，可得到被测量的实际值：2．相对误差：（l）实际相对误差：（2）示值相对误差（也叫标称相对误差）：

4、（3）满度相对误差（也叫作满度误差和引用误差）:仪表各量程内绝对误差的最大值：（4）准确度等级：（5）误差的整量化：一般讲，测量仪器在同一量程不同示值处的绝对误差实际上未必处处相等，但在没有修正值可利用的情况下，可认为仪器在同一量程各处的绝对误差是个常数且等于Δxm，这种处理叫作误差的整量化。第二节测量误差的来源一、仪器误差（设备误差）是由于设计、制造、装配、检定等的不完善以及仪器使用过程中元器件老化、机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪器设备带有的误差。仪器误差还可细分为：读数误差，包括量化误差（±1个字误差）、内部噪声误差、稳定误差、动态误

5、差、辅助设备误差等。减小仪器误差的主要途径是根据具体测量任务，正确地选择测量方法和使用测量仪器。二、人身误差指由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与结果判断不准确而造成的误差。比如温度计刻度值的读取等，都很容易产生误差。减小人身误差的主要途径有：提高测量者的操作技能和工作责任心；采用更合适的测量方法；采用数字式显示的客观读数以避免指针式仪表的读数视差等。三、影响误差影响误差是指各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。最主要的影响因素是环境温度、电源电压和电磁干扰等。四、方法误差所使用的测量方法不当，或对测量设备

6、操作使用不当，或测量所依据的理论不严格，或对测量计算公式不适当简化等原因而造成的误差，方法误差也称作理论误差。方法误差通常以系统误差（主要是恒值系统误差）形式表现出来，在掌握了具体原因及有关量值后，可以通过理论分析和计算或改变测量方法来加以消除或修正。对于内部带有微处理器的智能仪器，要做到这一点是不难的。第三节误差的分类按误差的基本性质和特点，误差可分为三种：即系统误差、随机误差和粗大误差。一、系统误差1.概念：在多次等精度测量同一恒定量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时按某种规律变化的误差，称为系统误差，简称系差。2.分类(1

7、)恒定系差：系差的大小、符号不变而保持恒定（a）。(2)变值系差：累进性系差：表示系差递增的情况，也有递减系差。（b）周期性系差：在整个测量过程中，系差值成周期性变化(c)按复杂规律变化的系差(d)。3.特点：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的办法不能改变或消除系差，而当条件改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。4.产生的主要原因：①测量仪器设计原理及制作上的缺陷。例如刻度偏差，刻度盘或指针安装偏心，使用过程中零点漂移，安放位置不当等。②测量时的环境条件如温度、湿度及电源电压等与仪器使用要求不一致等

8、。③采用近似的测量方法或近似的计算公式等。④测量人员估计读数时习惯偏于某一方向等原因所引起的误差。系统误差体现了测量的正确度，系统误差小，表明测量的正确度高。二、随