物理实验 测量误差与不确定度ppt课件.ppt

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1、测量误差与不确定度理论2.1测量与误差的基本概念2.2偶然误差的理论分析和处理2.3测量结果的不确定度评定2.4有效数字的记录与运算12.1测量与误差的基本概念2、误差4、测量结果的定性评价3、误差的分类1、测量的定义和分类第二章测量误差与不确定度理论21、测量的定义和分类测量（measurement)：将待测物的某物理量与相应的标准量做定量比较。测量分为两类:（1）直接测量（directmethodofeasurement)（2）间接测量(indirectmethodofeasurement)2.1测量与误差的基本概念3（1）直接测量：将待

2、测量与预先选定好的仪器、量具比较，直接从仪器中读出待测量的大小（2）间接测量：将待测量表示成另外几个可直接测量的量的函数，根据直接测量量通过函数计算，得出待测量。2.1测量与误差的基本概念D1D2h例：金属环的体积：可见V是间接测量量。内径D1外径D2、高度h是直接量4（3）等精度测量(equal/unequalprecisioneasurement)同样的测量，若仪器不同、方法差异、测量条件改变以及测量者素质的参差都会造成测量结果的变化。当同一个人、用同样的方法、使用同样的仪器并在相同的条件下对同一物理量进行的多次测量，叫做等精度测量。（否

3、则为非等精度测量）若无另加说明，本实验课程所提的多次测量均指等精度测量！2.1测量与误差的基本概念52、真值与误差（1）真值：某物理量客观存在的值x0下列几种情况可视为真值：（a）理论值：如三角形内角和180˚、Л（b）公认值：如普朗克常数、基本电荷（c）计量学约定真值：计量部门约定的长度、时间、质量等。（如当地重力加速度g）（d）相对真值：用准确度度高一个数量级的仪器校准的测量值。2.1测量与误差的基本概念（常用约定真值来代替）(真值是个理想的概念，一般不可能准确知道)6（2）测量误差：误差也是个理想概念，一般不可能准确得到。只能通过一定的

4、计算方法对它进行估计。测量值真值误差的表达有两种方式：绝对误差相对误差2.1测量与误差的基本概念(不要与误差绝对值相混淆）7a.∆X是可正、可负的量，其数值大小与所取单位有关，可反映误差的大小和方向。E(x)数值大小与所取单位无关，是一个无量纲的量！可反映测量工作的精细程度。b.误差存在于一切测量的始终。c.误差可以减少，但不能完全消除。d.不能一味地为减少误差而选择过于精确的仪器和方案。关于误差的几点说明：2.1测量与误差的基本概念83、误差的分类为了处理上的方便，根据产生误差的原因和误差所表现出的性质，将误差分为两类：系统误差（syste

5、maticerror）随机误差（randomerror:）2.1测量与误差的基本概念9（1）系统误差：表现为两种,一种为可定的，一种为未定的。它们均是由测量系统本身不完善造成的。对于可定系统误差，它所表现出的性质是确定性（原因、偏向）例：对未定系统误差，它所表现出的性质是非确定性（原因、偏向）如：水银温度计毛细管不均匀而产生的误差2.1测量与误差的基本概念10天平不等臂所造成的系统误差①仪器误差：仪器本身缺陷或没有按规定使用仪器如：仪器精度限制、仪器未调整到位、仪器磨损等2.1测量与误差的基本概念系统误差的来源：11AOBb不偏心时，由于，所

6、以可用弧长反映角度的大小。由于偏心，使之用弧长反映角度时产生的系统误差。如：这是由偏心造成的2.1测量与误差的基本概念具有转轴的仪器122.1测量与误差的基本概念②方法误差：测量理论的近似性和不完善。如：单摆测重力加速度gg单摆周期与振幅的关系：单摆测重力加速度g公式：近似条件:Ө<5º13③环境误差：外界环境未达到测量要求。如；光照、电磁场、温度等。市电的干扰输入光点检流计接近时，静电干扰，使光斑移动等。2.1测量与误差的基本概念14④人为误差：实验者的感官和习惯。生理因素听觉嗅觉色觉视觉对音域（20HZ--20KHZ）的辨别。对音色的辨别

7、。2.1测量与误差的基本概念生理因素听觉嗅觉色觉视觉生理因素对音域（20HZ--20KHZ）的辨别。对音色的辨别。听觉嗅觉色觉视觉生理因素15（2）随机误差：在测量过程中，由于外部环境中,大量微小的、随机的或不确定的因素引起的。所表现出的性质是它的不确定性和满足统计性。（对数学期望值为零的随机误差称为偶然误差）它主要来自以下几个方面：①环境：气流、温度的扰动或起伏；环境中杂散电磁场的存在；噪声的存在。②人的感官受环境干扰（听、视、触觉）2.1测量与误差的基本概念16过失误差将会引起测量失败，必须避免！（3）粗大误差（过失误差）：明显超出规定条

8、件下所预期的误差粗大误差（过失误差）产生于某些突然发生的不正常因素。如：较强的外界干扰、测量条件的意外变化(粗大误差）；测量者操作不当、粗心大意；仪器损坏有问题等（