实验测量不确定度与数据处理课件.ppt

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1、实验测量不确定度与数据处理联系方式：吴志明：zmwuxmu.edu李丽美：zerollmxmu.edu§1-1测量与仪器§1-2不确定度的评定§1-3实验数据处理—有效数字及其运算概要§1-1测量与仪器一、定义测量：为确定被测量对象的量值而进行的被测物与仪器相比较的实验过程。测量结果包含三个部分:1.数值2.单位3.可信度(用不确定度表示)铯原子133基态的两个超精细能级之间跃迁振荡9192631770周所经历的时间为一个原子时秒二、直接测量与间接测量1、直接测量定义：能直接得到被测量量值的测量（被测量量和仪器直接比较）直接测量重复测

2、量单次测量a)重复测量：在等精度的条件下对待测量进行多次测量。每一次测量是测量全过程的重新调节(不等于多次读数)说明:b)单次测量：往往出现以下几种情况才采用（1）测量结果的准确度要求不高，允许可以粗略地估计误差的大小。（2）在安排实验时，早已作过分析，认为测量误差＜＜仪器误差。（3）受条件的限制（如在动态测量中，无法对待测量做重复测量）。“四同”:同一观察者、同一仪器、同一方法、同一环境等精度测量:2、间接测量举例:P=F/S定义：通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量量值的测量。（通过公式计算才能得到的数据）说明:1、

3、直接测量与间接测量是相对的。随着科学技术的发展，测量仪器的改进，原来只能间接测量的量，现在可以直接测量。2、间接测量是从直接测量通过公式计算得，因此直接测量是间接测量的基础。三、仪器测量时是以仪器为标准进行比较，由于测量目的不同,对不同的测量,可选用不同精密度的仪器。精密度指仪器的最小读数。仪器的额定误差:仪=仪器的公差表1-1常用仪器的主要技术条件和仪器的最大公差量具（仪器）量程最小分度值出厂公差米尺（竹尺）30-50cm60-100cm1mm1mm±1.0mm±1.5mm钢板尺150mm500mm1000mm1mm1mm1mm±

4、1.0mm±1.5mm±2.0mm钢卷尺1m2m1mm1mm±0.8mm±1.2mm游标卡尺125mm300mm0.02mm0.05mm±0.02mm±0.05mm螺旋测微器（千分尺）0-25mm0.01mm±0.004mm量具（仪器）量程最小分度值出厂公差七级天平（物理天平）500g0.05g0.08g（接近滿量程）0.06g（1/2量程附近）0.04g（1/3量程和以下）三级天平（分析天平）200g0.1mg1.3mg（接近滿量程）1.0mg（1/2量程附近）0.7mg（1/3量程和以下）普通温度计（水银或有机溶剂）0-1000C

5、10C±10C精密温度计（水银）0-1000C0.10C±0.20C电表AmK%表1-2常用仪器的主要技术条件和仪器的最大公差§1-2不确定度的评定一、不确定度的定义与物理意义1、定义：由于测量误差的存在而对测量值不能肯定的程度，称为不确定度，它是与测量结果相联系的一个参数。测量值测量不确定度（包含真值的概率）用测量的算术平均值来表示2、物理意义：更科学地表示了测量结果的可靠性。含义:表示真值在落在之中的概率为p，其范围越窄,则不确定度越小，用测量值表示真值的可靠性就越高。二、不确定度的评定（计算）间接测量量评定直接测量量评定A类评定

6、B类评定用概率统计法计算用其它非统计方法估算合成几何合成算术合成(偶然误差)(系统误差)1、直接测量量的标准不确定度（1）A类评定（uA）测量列标准偏差-----贝塞尔公式：意义:当n为无穷大时,真值落在的概率为68.3%根据高斯误差理论,测量列平均值的标准偏差置信概率68.3%当测量次数足够多时，测量值分布满足正态分布置信度(p)：或称置信概率，表示被测量在给定区间内的可信程度。在等精度条件下对同一测量量的A类不确定度可用算术平均值的标准偏差来衡量。因此为达到同样的置信水平，应把测量偏差范围扩大，乘上一个t因子，即：但实验测量中，次

7、数有限所以测量值不满足正态分布，而是遵循t分布。三种概率下的不同自由度v的tvp值(v=n-1)2345670.681.321.201.141.111.091.080.954.303.182.782.572.462.370.999.935.844.604.033.713.50vtp8914190.681.071.061.041.0310.952.312.262.152.091.960.993.363.252.982.862.58vtp直接测量量不确定度A类评定为：对于不同的置信概率P，具有不同的A类不确定度记住该公式!!!（2）B类

8、评定（uB）1）不确定度是正态分布或近似高斯分布当在[-uB，uB]内的置信概率为68.3%当在[-uB，uB]内的置信概率为99.7%2）测量值在[a-，a+]的概率为1，在此范围外为0，且测量值在[a-，a+]范围内