第02章 测量误差和测量结果处理ppt课件.ppt

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1、第2章　测量误差和测量结果处理2.1　误差2.2　测量误差的来源2.3　误差的分类2.4　随机误差分析2.5　系统误差分析2.6　系统误差的合成2.7　测量数据的处理小结习题22.1　误　　差2.1.1　误差的概念1.真值A0一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或真实数值称做它的真值。要想得到真值，必须利用理想的量具或测量仪器进行无误差的测量。由此可推断，物理量的真值实际上是无法测得的。这是因为，“理想”量具或测量仪器即测量过程的参考比较标准(或称计量标准)只是一个纯理论值，例如电流的计量标准安培，

2、按国际计量委员会和第九届国际计量大会的决议定义为“一恒定电流，若保持在处于真空中相距1米的两根无限长而圆截面可忽略的平行直导线内流动，这两条导线之间产生的力为每米长度上等于2×10-7牛顿，则该恒定电流的大小为1安培”。显然，这样的电流计量标准是一个理想的而实际上无法实现的理论值，因而，某电流的真值我们无法实际测得。因为一是没有符合定义的可供实际使用的测量参考标准；二是，在测量过程中由于各种主观、客观因素的影响，做到无误差的测量也是不可能的。2.指定值As由于绝对真值是不可知的，因为一般由国家设立各种尽可

3、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作为计量单位的指令值。例如，指定国家计量局保存的铂铱合金圆柱体质量原器的质量为1kg，指定国家天文台保存的铯钟组所产生的特定条件下铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9192631770个周期的持续时间为1s(秒)等。国际间通过互相比对来保持一定程度的一致。指定值也叫约定真值，一般用来代替真值。3.实际值A实际测量中，不可能都直接与国家基准相比对，所以国家通过一系列各级实物计量标准构成量值传递网，把国家基准所体现的计量单位逐级

4、比较并传递到日常工作仪器或量具上。在每一级的比较中，都以上一级标准所体现的值当作准确无误的值，通常称为实际值，也叫做相对真值。比如，如果更高一级测量器具的误差为本级测量器具误差的1/3~1/10，就可以认为更高一级测量器具的测量值(示值)为真值。在本节后面的叙述中，不再对实际值和真值加以区别。4.标称值测量器具上标定的数值称为标称值，如标准砝码上标出的1kg，标准电阻上标出的1Ω，标准电池上标出的电动势1.0186V，标准信号发生器刻度盘上标出的输出正弦波的频率100kHz等。由于制造和测量精度不够以及环

5、境等因素的影响，标称值并不一定等于它的真值或实际值。为此，在标出测量器具的标称值时，通常还要标出它的误差范围或准确度等级。例如，某电阻标称值为1kΩ，误差±1%，即意味着该电阻的实际值在990~1010Ω之间。又如，XD7低频信号发生器频率刻度的工作误差≤±3%±1Hz，如果在额定工作条件下该仪器频率刻度是100Hz，那么这就是它的标称值，而实际值是100±100×3%±1Hz，即实际值在96~104Hz之间。5.示值由测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值，也称测量值，它包括数值和单位。一般来说，示

6、值与测量仪表的读数有区别，读数是仪器刻度盘上直接读到的数字。例如以100分度表示50mA的电流表，当指针指在刻度盘上的50处时，读数是50，而值是25mA。为了便于核查测量结果，在记录测量数据时，一般应记录仪表量程、读数和示值(当然还要记载测量方法、连接图、测量环境、测量用仪器及编号、测量者姓名、测量日期等)。对于数字显示仪表，通常示值和读数是统一的。6.测量误差在实　际测量中，测量器具不准确，测量手段不完善，环境影响，测量操作不熟练及工作疏忽等都会导致测量结果与被测量真值不同。测量仪器仪表的测得值与被测

7、量真值之间的差异称为测量误差。测量误差的存在具有必然性和普遍性，人们只能根据需要和可能将其限制在一定范围内，而不可能完全加以消除。人们进行测量通常是为了获得尽可能接近真值的测量结果，如果测量误差超出一定限度，则测量工作及由测量结果所得出的结论就失去了意义。7.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。显然，为了得知某一量的大小，必须至少进行一次测量。在测量精度要求不高的场合，可以只进行单次测量。单次测量不能反映测量结果的精密度，一般只能给出一个量的大致概念和规律。多次测量是

8、用测量仪器对同一被测量进行多次重复测量的过程。依靠多次测量可以观察测量结果一致性的好坏，即精密度。通常要求较高的精密测量都必须进行多次测量，将多次测量的结果求和取均值，作为测量值。这样测量的结果较准确，更可信。8.等精度测量和非等精度测量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称做等精度测量。这里所说的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，如测量仪器、方法、测量环境、操作者的操作步