第2章测量误差分析及处理-1课件.
过程参数检测及仪表第2章 误差分析及处理
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按误差出现的规律,将下列误差进行分类
1、用一只电流表测量某电流,在相同条件下每隔一定时间重复 测量n次,测量数值间有一定的偏差。 2、用万用表测量电阻时,由于零点没有调整,测得的阻值始终 偏大。 3、由于仪表放置的位置问题,使观测人员只能从一个非正常角 度对指针式仪表读数,由此产生的读数误差。 4、由于仪表刻度(数值)不清楚,使用人员读错数据造成的误 差。 5、用热电偶测量温度,由于导线电阻引起的测量误差。 6、要求垂直安装的仪表,没有按照规定安装造成的测量误差。
b a c e d
t
曲线a是恒定系统误差 曲线b是线性变化系统误差 曲线c是非线性变化系统误差 曲线d是周期性变化系统误差 曲线e是复杂规律变化系统误差
再现性 --- 偏差(Deviation) 理论分析/实验验证 --- 原因和规律 --- 减少/消除
系统误差是有规律性的,因此可以 通过实验的方法或引入修正值的方 法计算修正,也可以重新调整测量 仪表的有关部件予以消除。
改变测量条件(如方向)--- 两次测量结果的误差符号相反 --- 平均值消除带有间隙特性的定值系统误差 例:千分尺 --- 空行程(刻度变化,量杆不动)--- 系统误差 正反两个方向对准标志线——不含系统误差-a, 空程引起误差-ε 顺时针 ---
d = a+ε
逆时针 --- d ' = a − ε 正确值 --- a = ( d + d ' ) / 2
第二章 测量误差的分析与处理
第一节 测量误差的概念
实验结果 --- 实验数据 --- 与其理论期望值不完全相同
1、测量误差的产生原因 (1)检测系统误差 (2)环境误差 (3)方法误差 (4)人员误差
2、测量误差的分类
2019分析化学课件第二章误差及分析数据的统计处理
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15.9
16.0 16.1
测量值
16.2
16.3
问题: 测量次数趋近于无穷大时的频率分布?
测量次数少时的频率分布?
某段频率分布曲线下的面积具有什么意义?
2021/3/3
2、正态分布:
分析化学中测量数据一般符合正态分布,即高斯分布。
yf(x) 1 e(x22)2
2
x 测量值,μ总体平均值, σ总体标准偏差
定量分析的任务:准确测定组分在试样中的含 量。
实际测定不可能得到绝对准确的结果。
2021/3/3
• 客观上误差是经常存在的,在实验过程中, 必须检查误差产生的原因,采取措施,提 高分析结果的准确度。同时,对分析结果 准确度进行正确表达和评价。
2021/3/3
一、准确度和精密度
(一).准确度和精密度——分析结果的衡量指标。
测量值
2021/3/3
No 分组
1 15.84 2 15.87 3 15.90 4 15.93 5 15.96 6 15.99 7 16.02 8 16.06 9 16.09 10 16.12 11 16.15 12 16.18 201231/3/3 16.21
频数 频率 (ni) (ni/n)
1 0.005 1 0.005 3 0.015 8 0.040 18 0.091 34 0.172 55 0.278 40 0.202 20 0.101 11 0.056 5 0.025 2 0.010 0 0.000
化学课件第二章误差及分析数据的统计处理
基本要点: 1. 了解误差产生的原因及其表示方法; 2. 理解误差的分布及特点; 3. 掌握分析数据的处理方法及分析结果的表示。
2021/3/3
第二章 误差和分析数据处理
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课堂互动 下面是三位学生练习射击后的射击靶 图,请您用精密度或准确度的概念来评 价这三位学生的射击成绩。
二、系统误差和偶然误差
误差(error):测量值与真实值的差值
根据误差产生的原因及性质,可以将误差分为系统误 差和偶然误差。
1 系统误差 (systematic error) 又称可测误差,由某
§3 有效数字及计算规则
小问题:1与1.0和1.00相等吗? 答:在分析化学中1≠1.0≠1.00 一、有效数字(significant figure) 概念:分析工作中实际上能测量到的数字,除最后一 位为可疑数字,其余的数字都是确定的
如:分析天平称量:1.21 23 (g) 滴定管读数:23.20 (ml)
=0.17
S 0.17 RSD 100 % 100 % 1.1% 15.82 X
用标准偏差比用平均偏差更科学更准确。
例: 两组数据
(1) 0.11, -0.73, 0.24, 0.51, -0.14, 0.00, 0.30, -0.21,
n=8 n=8 d1=0.28 d2=0.28 s1>s2 s1=0.38 s2=0.29 (2) 0.18, 0.26, -0.25, -0.37, 0.32, -0.28, 0.31,-0.27
(1)绝对误差 (δ) : δ= x-μ (2) 相对误差(RE): R E= δ / μ× 100%
注:
注1:两种误差都有正、负值之分。
小问题1:
买猪肉1000斤少0.5斤和买1斤少0.5斤哪个误差大?
小问题2: 用分析天平称量两个样品,一个是0.0021克,另一 个是0.5432克,两个测量值的绝对误差都是0.0001 克,试通过计算相对误差来说明哪种表示法更好。
第二章测量数据处理及测量误差分析
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第二章测量数据处理及测量误差分析测量数据处理及测量误差分析是科学实验中非常重要的一个环节,它涉及到对实验数据进行整理、处理以及对测量误差进行分析、评估的过程。
本章主要包括数据的整理、数据处理的常用方法、误差分析和误差处理方法等内容。
一、数据的整理在进行数据整理之前,首先要明确实验的目的和要求,明确需要获得的数据类型和数据量,有针对性地进行数据测量和记录。
数据整理主要包括:1.数据记录:将实验过程中获得的原始数据按照一定的格式记录下来,包括数据名称、数据值、测量单位等。
2.数据清洗:对记录下来的数据进行初步的筛选和清理,去除明显的异常值和错误数据,保留有效和可靠的数据。
同时,要注意将数据转换为适当的统计量,如平均值、中位数、标准差等。
二、数据处理常用方法数据处理是对记录下来的数据进行统计、分析和加工的过程,常用的数据处理方法有:1.统计分析:包括计算数据的平均值、中位数、众数等统计量,分析数据的分布特征,进行图表的绘制和描述。
2.走势分析:通过时间序列数据的走势分析,观察数据的变化规律,判断数据是否存在趋势性、周期性等特征。
3.相关分析:用于研究两组或多组数据之间的相关性,包括相关系数的计算和相关关系的绘图等。
4.假设检验:通过已知的数据样本对一些假设的合理性进行检验,判断假设是否成立并进行统计推断。
三、误差分析误差是指测量结果与真实值之间的差异,它是不可避免的,但可以通过分析和处理来减小误差的影响。
误差分为系统误差和随机误差两种。
1.系统误差:主要源于测量仪器、测量方法和实验设计的不确定性,它会导致测量结果的整体偏移,常常是可检测和可纠正的。
调整测量仪器的零点、校正仪器的偏差、改进实验设计等方法可以减小系统误差的影响。
2.随机误差:主要源于测量过程中的各种随机因素,如环境的变化、测量操作的不精确等。
随机误差是不可避免的,通过多次重复测量可以获得多组数据,然后进行数据的平均处理和统计分析,可以减小随机误差的影响。
第2章 分析化学中的误差及数据处理
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本章所要解决的问题:
对分析结果进行评价,判断误 差产生的原因,尽量采取措施减少 误差。
2013-6-28 1
2.1 定量分析中的误差
• • •
•
误差客观存在 定量分析数据的归纳和取舍(有效数字) 计算误差,评估和表达结果的可靠性和精密 度 了解原因和规律,减小误差,测量结果→真 值(true value)
19
1. 系统误差(systematic error)
由一些固定的原因所产生,其大小、正 负有重现性,也叫可测误差。 1.方法误差 分析方法本身所造成的 误差。 2.仪器和试剂误差 3.操作误差 4.主观误差
2013-6-28
20
系统误差的性质可归纳为如下三点:
1)重现性 2)单向性 3)数值基本恒定 系统误差可以校正。
2013-6-28 15
7、重复性
r 2 2Sr
R 2 2SR
8、再现性
SR
2013-6-28
j 1 i 1
m
n
( xij x j )
m( n 1)
16
2.1.3 准确度和精密度的关系
准确度(accutacy):测量值与真实值相接 近的程度。用误差来评估。 精密度(precision):各个测量值之间相 互接近的程度。用偏差来评估。 实际工作中并不知道真实值,又不刻意区 分误差和偏差,习惯把偏差称做误差。但 实际含义是不同的。 系统误差是分析误差的主要来源,影响结 果的准确度 偶然误差影响结果的精密度
4. 校正方法 (correction result ) 用其它方法校正某些 分析方法的系统误差。
检测技术 第二章:误差分析与数据处理
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可以得到精确的测量结果,否则还可能损坏仪器、设备、元器件等。
2.理论误差 理论误差是由于测量理论本身不够完善而采用近似公式或近似值计算测量 结果时所引起的误差。例如,传感器输入输出特性为非线性但简化为线性 特性,传感器内阻大而转换电路输入阻抗不够高,或是处理时采用略去高 次项的近似经验公式,以及简化的电路模 型等都会产生理论误差。
误差,周期性系统误差和按复杂规律变化的系统误差。如图2.1所示,其中1为定值系差,2 为
线性系统误差,3为周期系统误差,4为按复杂规律变化的系统误差。 系统误差的来源包括仪表制造、安装或使用方法不正确,
测量设备的基本误差、读数方法不正确以及环境误差等。
系统误差是一种有规律的误差,故可以通过理论分析采 用修正值或补偿校正等方法来减小或消除。
•理论真值又称为绝对真值,是指在严格的条件下,根据一定的理论,按定义确定的数值。 例如三角形的内角和恒为180°一般情况下,理论真值是未知的。 •约定真值是指用约定的办法确定的最高基准值,就给定的目的而言它被认为充分接近于 真值,因而可以代替真值来使用。如:基准米定义为“光在真空中1/299792458s的时间 间隔内行程的长度”。测量中,修正过的算术平均值也可作为约定真值。
表等级为0.2级。
r=
0.12 100% 100% 0.12 A 100
在选仪表时,为什么应根据被测值的大小,在满足被测量数值范围的前提下,尽可能 选择量程小的仪表,并使测量值大于所选仪表满刻度的三分之二。在满足使用 要求时,满量程要有余量,一般余量三分之一,为了装拆被测工件方便。 (同一精度,量程越大,误差越大,故量程要小,但留余量)
第二章 误差分析与数据处理
三.测量误差的来源
1.方法误差 方法误差是指由于测量方法不合理所引起的误差。如用电压表测量电压时,
第二章 误差和分析数据的处理
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第二章误差和分析数据的处理第一节误差及其产生的原因定量分析的任务是准确测定试样中各组分的含量,因此必须使分析结果具有一定的准确度。
不准确的分析结果将会导致生产上的损失、资源上的浪费和科学上的错误结论。
在定量分析中,由于受到分析方法、测量仪器、所用试剂和分析人员主观条件等方面的限制,故使测定的结果不可能和真实含量完全一致;即使是分析技术非常熟练的分析人员,用最完善的分析方法、最精密的仪器和最纯的试剂,在同一时间,同样条件下,对同一试样进行多次测定,其结果也不会完全一样。
这说明客观存在着难于避免的误差。
因此,人们在进行定量分析时,不仅要得到被测组分的含量,而且必须对分析结果进行评价,判断分析结果的准确性(可靠程度),检查产生误差的原因,采取减小误差的有效措施,从而不断提高分析结果的准确程度。
分析结果与真实结果之间的差值称为误差。
分析结果大于真实结果,误差为正;分析结果小于真实结果,误差为负。
一、误差的分类根据误差的性质与产生的原因,可将误差区分为系统误差和偶然误差两类。
(一)系统误差系统误差(systematic error)也叫可定误差(determination error),它是由某种确定的原因引起的,一般有固定的方向(正或负)和大小,重复测定可重复出现。
根据系统误差的来源,可区分为方法误差、仪器误差、试剂误差及操作误差等四种。
(1)方法误差:由于分析方法本身的缺陷或不够完善所引起的误差。
例如,在质量分析法中,由于沉淀的溶解或非被测组分的共沉淀;在滴定分析法中,由于滴定反应进行不完全,干扰离子的影响,测定终点和化学计量点不符合等,都会产生这种误差。
(2)仪器误差:由于所用仪器本身不够准确或未经校正所引起的误差。
例如,天平两臂不等长,砝码、滴定管刻度不够准确等,会使测定结果产生误差。
(3)试剂误差:由于试剂不纯和蒸馏水中含有杂质引入的误差。
(4)操作误差:由于操作人员的习惯与偏向而引起的误差。
例如,读取滴定管的读数时偏高或偏低,对某种颜色的变化辨别不够敏锐等所造成的误差。
第二章 误差及分析数据处理
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4.产生原因: 偶然因素 随机变化因素(环
境温度、湿度和气压 的微小波动)
三、误差的减免
1. 系统误差的减免 与标准试样的标准结果对照
(1) 对照实验: 与标准方法比较 回收实验 “内检”与“外检”
(2) 空白实验 (3) 校准仪器 (4)定期培训
•分析化学常用试验的方法检查系统误差的存在, 并对测定值加以校正,使之更接近真实值。常有 以下试验方法:
二、数字的修约规则 四舍六入五成双
注意: 1、要修约的数值小于等于4则舍;
2、要修约的数值大于等于6则进到前一位
3、要修约的数值为5时:如5后无数或为 零时,5前为奇数则进到前一位; 5前为偶数则 舍弃;但当5后有非零数字时,无论5前为奇数 还是偶数,都要进到前一位;
4、在对数字进行修约时,只能一次修约到 所需的位数,不能分步修约。
2.平均偏差 ( d )
为各次测定值的偏差的绝对值的平均值
特点:简单;
n
Xi X
d i1 n
缺点:大偏差得不到应有反映。
3.相对平均偏差:为平均偏差与平均值之 比,常用百分率表示:
Rd d 100 % X
4.标准偏差(standard deviation; S)
使用标准偏差是为了突出较大偏差的影
解:X =(15.67+15.69+16.03+15.89)/4=15.82
d = Xi-X =15.67-15.82=-0.15
RE% =-0.15/15.82×100%=-0.95%
n
Xi X
d i1
=(0.15+0.13+0.21+0.07)/4=0.14
第二章 测量误差和测量结果处理.ppt
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实质上是相对误差的另一种表示形式,即是
测
用对数形式表示的一种误差,单位为分贝(
量
dB)。
误
xdB AdB dB
差 和
x xdB 20lg( A x) 20lg A(1 )
测
A
量
20lg A 20lg(1 x)
结
A
果
20lg A 20lg(1 A)
处
dB 20lg(1 A) 20lg(1 x)
和
大绝对误差Δxm与该量程的满刻度值(该量程的上限值
测
与下限值之差)Xm之比来表示的相对误差 。
量 结
m
x xm
100%
果
由上式可知,通过满度误差实际上给出了仪表各量程内
处
绝对误差的最大值。
理
第 二 章
最大引用相对误差
测
量 误
mm
xmax xm
100%
差
电工仪表就是按引用误差γmm之值进行分级的。我
和 测
2)实际相对误差
量 结
真值是不能确切得到的,通常用实际值A代替真值来 表示相对误差
果 处
A
x A
100 %
理
第
二
章
3)示值相对误差
误差较小、要求不太严格的场合,也可以用测量值x代
测 量
替实际值A
x
x 100% x
误 差
4)满度相对误差(引用相对误差) 实际中,也常用测量仪器在一个量程范围内出现的最
误
格?
差 和
解:mm xm 100% 1.4 100% 1.4%( 1.5%)
xm
100
测
量
所以:该电流表合格。
第二章 实验数据误差分析和数据处理
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第二章误差和分析数据处理•2.1 测量值的准确度和精密度•2.2 提高分析结果准确度的方法(自学)•2.3 有效数字及其运算规则•2.4 有限量测量数据的统计处理•2.5 相关分析和回归分析(自学)§2.1 测量值的准确度和精密度误差(Error) : 测量值与真值之差。
➢真值T (True value)某一物理量本身具有的客观存在的真实值。
真值是未知的、客观存在的量。
在特定情况下认为是已知的:1、理论真值(如化合物的理论组成)(如,NaCl中Cl的含量)2、计量学约定真值(如国际计量大会确定的长度、质量、物质的量单位等等)3、相对真值(如高一级精度的测量值相对于低一级精度的测量值)(例如,标准样品的标准值)误差分类•系统误差(Systematic error)—某种固定的因素造成的误差方法误差、仪器误差、试剂误差、操作误差•随机误差(Random error)—不定的因素造成的误差仪器误差、操作误差系统误差与随机误差的比较项目系统误差随机误差产生原因固定因素,有时不存在不定因素,总是存在分类方法误差、仪器与试剂误差、主观误差环境的变化因素、主观的变化因素等性质重现性、单向性(或周期性)、可测性服从概率统计规律、不可测性影响准确度精密度消除或减小的方法校正增加测定的次数系统误差的校正•方法系统误差——方法校正•主观系统误差——对照实验校正(外检)•仪器系统误差——对照实验校正•试剂系统误差——空白实验校正如何判断是否存在系统误差?E a = x –x T 相对误差x <x T 为负误差,说明测定结果偏低x >x T 为正误差,说明测定结果偏高误差越小,分析结果越接近真实值,准确度也越高x -x T x T x T E r = ——= ————常用%表示Ea 绝对误差 误差的表示:对一B 物质客观存在量为T 的分析对象进行分析,得到n 个个别测定值x 1、x 2、x 3、••• x n ,对n 个测定值进行平均,得到测定结果的平均值,那么:个别测定的误差为:T x i -测定结果的绝对误差为:T x E a -=测定结果的相对误差为:%100⨯=TE E a r 平均值偏差(deviation): 单次测量值与测量平均值之差。
第二章+误差和分析数据的+处理
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总体标准偏差():当测量为无限次测量时,各 测量值对总体平均值的偏离。
公式:
n
(xi ) 2
i 1
n
—总体平均值
只能在总体平均值已知的情况下才使用
• (样本)标准偏差(standard deviation, S):有限次测
量(n20)的各测量值对平均值的偏离。
(2)若分析结果R是测量值X、Y、Z三个测量值相 乘除的结果,例如:R=XY/Z 则:
R X Y Z
RXY Z
• P12 例3
2.1.3.2 偶然误差的传递
1.极值误差法
考虑在最不利的情况下,各步测量带来的误差的 相互累加,这种误差称为极值误差。 用这种简便的方法可以粗略估计可能出现的最大 偶然误差。 一般情况下,当确定了使用的测量仪器和测定步 骤后,各测量值的最大误差就是已知的。 例如:称量;滴定
滴定管读数的极值误差为: ΔV=|±0.01 mL| + |±0.01 mL |=0.02 mL
故滴定剂体积为: (22.10-0.05)mL± 0.02 mL =(22.05±0.02)mL
2. 标准偏差法 (1)和、差的结果的标准偏差的平方是各测量值
标准偏差的平方之和。
(2)积、商的结果的相对标准偏差的平方是各测 量值相对标准偏差的平方之和。
被测组分含量不同时,对分析结果准确度的要求 就不一样。常量组分的分析一般要求相对误差在 0.2%,微量组分在1%到5%。
2.1.4.2 减小测量误差
根据误差的传递规律,分析过程中每一步的测
量误差都会影响最后的分析结果,所以尽量减 小各步的测量误差。 如何减小?
各测量步骤的准确度应与分析方法的准确度相
分析化学-第2章 误差.
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10
续解
2 d i 2 ( x x ) i
s
n 1
n 1
(0.11) 2 (0.14) 2 (0.04) 2 (0.16) 2 (0.09) 2 5 1 0.13%
相对平均偏差:平均偏差与测量平均值的比值
d 相对平均偏差% 100% x
x x
i 1 i
n
nx
100%
7
标准偏差(standard deviation,s ):
s
x x
i 1 i
n
2
n 1
相对标准偏差或变异系数(relative standard deviation, RSD,sr):
25
m ◇分析天平(称至0.1 mg): 12.8228 g(6) , 0.2348 g(4) , 0.0600 g(3) ◇千分之一天平(称至0.001 g): 0.235 g(3)
◇1%天平(称至0.01 g): 4.03 g(3), 0.23 g(2)
◇台秤(称至0.1 g): 4.0 g(2), 0.2 g(1)
第2章 分析化学中的误差和数据处理
2.1 分析化学中的误差 2.2 有效数字及其运算规则 2.3 有限数据的统计处理 2.4 回归分析法
1
2.1 分析化学中的误差
定量分析(Quantitative Analysis)的任务是准 确测定试样组分的含量,因此必须使分析结果具 有一定的准确度。不准确的分析结果可以导致生 产上的损失、资源的浪费、科学上的错误结论。 在定量分析中,由于受分析方法、测量仪器、 所用试剂和分析工作者主观条件等方面的限制, 使测得的结果不可能和真实含量完全一致;即使 是技术很熟练的分析工作者,用最完善的分析方 法和最精密的仪器,对同一样品进行多次测定, 其结果也不会完全一样。这说明客观上存在着难 2 于避免的误差。
第二章 误差和分析数据处理-分析化学
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第二章 误差和分析数据处理
第一节 概述
xie 分 析 化 学
产生测定误差的原因:
抽样的代表性; 测定方法的可靠性; 仪器的准确性; 测定方法的复杂性;
测定者的主观性;
操作者的熟练性
xie 分 析 化 学 一、绝对误差和相对误差
第二节 测量误差
绝对误差(absolute error)
减小测量误差
取样量大于0.2g;
滴定液消耗的体积大于20ml;
紫外吸收度在0.2~0.7之间。
xie 分 析 化 学
相对误差=δw/W<1‰
W>δw/1‰=0.0002/1‰=0.2g 相对误差=δv/V<1‰ V>δv/1‰=0.02/1‰=20 ml
增加平行测定次数
xie 分 析 化 学
2 i
n
相对标准偏差(relative standarddeviation;RSD) 或称变异系数(coefficient of variation;CV)
2 ( x x ) i n i 1
S RSD 100% x
n 1 x
100%
例题 :四次标定某溶液的浓度,结果为0.2041、
标准偏差法:
R=x+y-z
R=xy/z
2 2 2 2 SR Sx Sy Sz
Sy 2 Sx 2 SR 2 Sz 2 ( ) ( ) ( ) ( ) R x y z
五、提高分析准确度的方法
xie 分 析 化 学
选择恰当的分析方法
被测组分的含量; 被测组分共存的其它物质的干扰。
0.00022 0.00062 0.00042 0.00002 标准偏差 S 0.0004 (mol/ L) 4 1
第二章 误差和分析数据处理
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2位
2位
2位
(6) 数据的第一位数大于等于 8, 有效数字可多算一 位: 9.55 4位 ; 8.2 3位
37
1.0008 0.1000 0.0382
43181 10.98%
五 位有效数字 四 位有效数字 二 位有效数字 一 位有效数字 位数模糊
1.98×10-10 三 位有效数字
54
0.05
0.0040
度)是精密度常见的别名。
一般例行分析精密度用相对平均偏差表示就
够了,但在科研中要用标准偏差或相对标准偏差
来表示。
18
3、准确度和精密度的关系
x1
x2
x3
x4
19
一般情况下,精密度高,准确度不 一定高。 精密度不高,准确度不可靠。 在消除系统误差的前提下,精密度 好,准确度就高。 精密度高是保证准确度好的前提 精密度好不一定准确度高
答:不可以。 3、系统误差和偶然误差在起因及出现规律方面,有什 么不同? 答:系统误差是由确定原因引起的,可重复出现,偶然 误差是由不确定原因引起的,遵循一定的统计规律。
7
4、分析测定中系统误差的特点是: A、由一些原因引起的 B、重复测定会重复出现 C、增加测定次数可减小系统误差 D、系统误差无法消除
☆移液管:25.00mL(4);
☆量筒(量至1mL或0.1mL):25mL(2), 4.0mL(2)
34
有效数字的位数与计算相对误差有关
0.5180g
相对误差=± 0.0001/ 0.5180 ×100%=±0.02%
0.518g
相对误差=± 0.001/0.518 ×100%=±0.2%
35
判断有效数字的位数:
第二章
第二章 误差及分析数据的统计处理
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(3)、有界性:小误差测量值出现的机会大,大误差 测量值出现的机会小,极大误差的测定值出现的 机会更小。实际测定的结果总是被限制在一定的 范围内波动。 (4)、抵偿性:误差的算术平均值的极限为零。
有关随机误差分布规律的正态分布曲线将在后 面详细介绍。 (三)过失误差 这种误差不同于上面讨论的两类误差,它是由 于操作者粗心大意或操作失误造成的。在分析工 作中应避免这类误差的发生。
f对t分布的影响实质上反映的是测量次数n对t分布 的影响 。 从图可以看出:t分布曲线一般总要比标准正态分布 曲线 “矮胖”,这表明有限次测量的分布要更分散。
2=0.023
y x x-
概率密度 个别测量值 随机误差
1=0.047
15.90 15.95 16.00 16.05 16.10 16.15 16.20
0
x-
x
测量值的正态分布
随机误差的正态分布
把一个普通的正态分布转换为标准正态分布, 设 u x μ u称为标准正态变量
σ
x为测定值,µ 为总体平均值,σ总体标准偏差。
此时高斯方程就转化为只有变量u的函数表达式,
即
1 y (u) e 2
-
u2
2
此式就是标准正态分布曲线方程,从形式上看,标准正 态分布与 0, 1 的正态分布完全相同,所以标准 正态分布记作N(0,1)。各种不同的正态分布都可以 通过上述变化而转换成标准正态分布。以u值为横坐 标,误差出现的概率为纵坐标,当测定次数无限多时, 得到随机误差标准正态分布曲线,如p12,图2-2。
从这两批数据的个别测定值的偏差来看,第二批 较分散,因为其中有两个较大的偏差(上角标* 者)。所以用平均偏差反映不出这两批数据的好坏。 从表中第三列的计算可以看出:将偏差平方后再加 和,所得结果分别为0.72、0.99,清楚看出两批数 据的差异。 总体标准偏差(均方根偏差) ( x - )
第二章 分析测量中的误差及分析质量保证
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x1 + x2 + + xn 1 n x= = ∑i x n n i =1
总体平均值():测量无限次,n趋于。 一般n>30,就认为 =真值。
1 n μ = lim ∑ i x n →∞ n i=1
(3)平均偏差:为各次测定值的偏差的绝对值的平均值。
d
Xi X
i 1
n
n
式中n为测量次数。由于各测量值的绝对偏差有正有负, 取平均值时会相互抵消。只有取偏差的绝对值的平均值才能 正确反映一组重复测定值间的符合程度。
(二)精密度与偏差
精密度 (precision): 平行测量的各测量值之间互相
接近的程度。用测定值与平均值之差——偏差来表示。
(1)绝对偏差(d):
d Xi X
d Rd 100% X
(2)相对偏差(Rd) 绝对偏差与平均值之比。
几个基本术语
总体:研究对象的全体。 样本 (sample): 自总体中随机抽出一部分样品,通过样品推 断总体的性质。 样本容量(n):样本所含的测量值得数目,即实际分析中的 有限次测量。 样本平均值:
P( x ) 1 2
( x ) 2 e 2
2
dx 1
标准正态分布
正态分布 概率积分表
区间概率%
u 1, x 1
u 1.64, x 1.64
68 .26 %
90%
u 1.96, x 1.96
滴定读数总是偏高或偏低; 终点颜色的观察总是偏深或偏浅; 事 分解试样总是不完全; 例 标准物干燥不完全进行称量; 分析人员掌握的分析操作与正确的分析操作有差别;
操作者为追求数据的精密度而产生的判断倾向;
第二章误差和数据处理
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第二节 有效数字及其运算法则
一、有效数字 二、数字的修约规则 三、有效数字的运算规则
一、有效数字 (significant figure)
定义:是指在分析工作中实际上能测量到的数字, 有效数字位数包括所有准确数字和一位欠准数字。
解:R= 4.10 0.0050 / 1.97 =0.0104 R/R=-0.02/4.10+0.0001/0.00500–(-0.04)/1.97
=0.035 = 3.5% R =R 0.035 = 0.035 0.0104 = 0.00036 = R - R = 0.0104 - 0.00036 =0.01004
系统误差的来源
•方法误差:方法不恰当或不完善 •仪器误差:仪器不准或未校正 •试剂误差:试剂不纯 •操作误差:个人操作问题
(主观误差)
系统误差的表现方式
•恒量误差:多次测定中系统误差的 绝对值保持不变 •比例误差:系统误差的绝对值随样 品量的增大而成比例增大,相对值不 变。
偶然误差
又称随机误差或不可定误差,是由某些偶 然因素引起的误差。
偶然误差特点
a.方向不确定(误差时正时负) b.大小不确定(误差时大时小) c.符合统计规律
绝对值相等的正负误差出现概率基本相等 小误差出现的概率大,大误差出现的概率小
d.可增加平行测定次数消除
过失误差
在正常情况下不会发生过失误差,是仪器失灵、 试剂被污染、试样的意外损失等原因造成的。 一旦察觉到过失误差的发生,应停止正在进行 的步骤,重新开始实验。
•平均偏差:各个偏差绝对值的平均值。
第二章 测量误差分析与数据处理
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• 系统误差的特点是,测量条件一经确定, 误差就为一确切的值。用多次测量取平均 值的方法,并不能改变误差的大小。针对 其产生的根源采取一定的技术措施,以减 小它的影响。例如,仪器不准时,通过校 验取得修正值,即可减小系统误差。
– 系统误差的定量定义是:在重复性条件下,对同一被 测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的 真值之差。即
• [例] 某待测电流约为100mA,现有0.5级量程为 0~400mA和1.5级量程为0~100mA的两个电流表, 问用哪一个电流表测量较好?
解:用0.5级量程为0~400mA电流表测100mA时,最大 相对误差为
xm 400 x1 s% 0.5% 2% x 100
用1.5级量程为0~100mA电流表测量100mA时的最大相 对误差为 x 100
随机 误差
粗大 误差
1. 绝对误差(Absolute Error)
(1)绝对误差 用被测量对象的显示值(仪器上的示值) x减去被测量对象的真值A0,所得的数据Δx,叫做 绝对误差。 Δx= x – A0 真值A0无法求到,常用上一级标准仪器的示值 作为实际值A(约定真值)代替真值 △x=x- A 特点:
难点:
1.方差与标准差、权、加权平均值。 2.常用函数的合成误差推导与应用。 3.最佳测量条件的确定与测量方案的设
计。
本次课目标
本次课阐述测量误差的基本概念、误差的表 达形式、误差分类、误差来源;给出描述误差大 小的精度概念及其与误差各类误差的特性。 给出测量中的有效数字概念及其在数据处理 中的基本方法。通过学习本章内容,使读者对测 量误差分析及其数据处理的问题有一个概貌的了 解,为学习后面章节的内容奠定基础。
•
含有粗差的测量值称为坏值或异常值,在数 据处理时,应剔除掉。
分析化学第二章 误差及分析数据的处理
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性质 影响 消除或减 小的方法
重现性、单向性 、可测 服从概率统计规律、
性
准确度 校正
不可测性
精密度 增加测定的次数
六、提高分析结果准确度的Байду номын сангаас法
1. 选择恰当的分析方法 2. 减小测量误差
与经典方法进行比较 校准仪器 4. 消除测量中的系统误差 空白试验 对照试验 回收试验
3. 减小偶然误差
1.选择合适的分析方法
系统误差 产生的原因
a.方法误差——选择的方法不够完善
例:重量分析中沉淀的溶解损失;
滴定分析中指示剂选择不当。 b.仪器误差——仪器本身的缺陷 例: 天平两臂不等,砝码未校正; 滴定管,容量瓶未校正。
c.试剂误差——所用试剂有杂质
例:去离子水不合格; 试剂纯度不够(含待测组份或干扰离子)。 d.操作误差——操作人员主观因素造成 例:对指示剂颜色辨别偏深或偏浅; 滴定管读数不准
d
i 1
n
i
n
0.11% 0.14% 0.16% 0.04% 0.09% 0.11% 5
相对平均偏差
d 0.11% d r 100% 100% 0.29% x 37.34%
标准偏差
2 ( x i x ) i 1 n
s
n 1
(0.11%) 2 (0.14%) 2 (0.16%) 2 (0.04%) 2 (0.09%) 2 0.13% 5 1
回收率越接近100%,方法准确度越高
方法误差 仪器误差 系统误差 试剂误差 操作误差
选择适当的分析方法 校正仪器 空白实验 对照实验
误差
分析测试中,一般对同一试样平行 偶然误差 测定 3~4 次,精密度符合要求即可。
分析化学 第二章 定量分析中的误差及数据处理
![分析化学 第二章 定量分析中的误差及数据处理](https://img.taocdn.com/s3/m/e3826ac3bb4cf7ec4afed0bc.png)
相对平均偏差:
特点:简单
缺点:大偏差得不到应有反映
2. 标准偏差
标准偏差的计算分两种情况:
(1) 当测定次数趋于无穷大时: 总体标准偏差 :
X
2
/n
μ 为无限多次测定 的平均值(总体平均值), 即 1 n lim xi n n i 1 当消除系统误差时,μ即为真值。
思考题:
1.下列叙述错误的是: A.方法误差属于系统误差 B.系统误差包括操作误差
C.系统误差又称可测误差
D.系统误差呈正态分布 E. 系统误差具有单向性 Ans:D
2.下列论述中正确的是: A.准确度高,一定需要精密度高 B.进行分析时, 过失误差不可避免 C. 精密度高,准确度一定高
D.精密度高,系统误差一定小
3.改变单位不改变有效数字的位数:
例: 19.02 mL, 19.0210-3 L
(二)有效数字的运算规则
1. 加减运算: 结果的位数取决于绝对误差最大的那个数据。
例: 0.0122 25.64 1.051 25.7032
Ans: 25.70
绝对误差:0.0001 0.01 0.001
2. 乘除运算: 结果的有效数字的位数取决于有效数字位数最少 的那个数,即相对误差最大的那个数。 例:(0.0325 5.103 60.0)/139.8 = 0.0711791 0.0325 ±0.0001/0.0325 100%=±0.3%
离群值的 取舍 精密度显著性 检验 准确度或系统误 差显著性检验
五、有效数字及其运算规则
思考题:
下列数据各包括了几位有效数字?
(1)0.0330 (7)3.3×10-2
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被测量的实际值
A x C
第6页
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
2.相对误差
一个量的准确程度,不仅与它的绝对误差的大小,而 且与这个量本身的大小有关。 例:测量足球场的长度和两院到海口的距离,若绝对误 差都为1米,测量的准确程度是否相同? (1)相对真误差、实际相对误差、示值相对误差 相对误差:绝对误差与被测量的真值之比
xm x S% x
在使用这类仪表测量时,应选择适当的量程,使示值尽 可能接近于满度值,指针最好能偏转在不小于满度值 2/3 以上的区域。
第10页
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
[ 例 2-2] 某待测电流约为 100mA ,现有 0.5 级量 程为 0 ~ 400mA 和 1.5 级量程为 0 ~ 100mA 的两个电 流表,问用哪一个电流表测量较好?
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
(3)分贝误差——相对误差的对数表示 分贝误差是用对数形式(分贝数)表示的一种相对误差, 单位为分贝(dB)。
电压增益的测得值为 Ax Vo
Vi
误差为 A Ax A20 lg Ax ( dB)
分贝误差
dB
在保持测量条件不变的情况下对同一被测量进行的多 次测量过程称作等精度测量。
第4页
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法
测量误差有绝对误差和相对误差两种表示方法。 1.绝对误差
( 1 )定义: 由测量所得到的被测量值与其真值之差,
称为绝对误差
x x A0
x 有大小,又有符号和量纲
实际应用中常用实际值A(高一级以上的测量仪器或计量器 具测量所得之值)来代替真值。
绝对误差: x x A
第5页
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
(2)修正值 与绝对误差的绝对值大小相等,但符号相反的量值,称 为修正值
C x A x
测量仪器的修正值可以通过上一级标准的检定给出,修 正值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。
A 20lg(1 ) A
第12页
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
第13页
电子测量技术
2.1.3 容许误差
容许误差 测量仪器的容许误差可用工作误差、固有误差、影响 误差、稳定误差等来描述。
为了保证测量仪器示值的准确,仪器出厂前必须由检 验部门对误差指标进行检验。
在使用期间,必须定期进行校准检定,凡各项误差指 标在容许误差范围之内,仪器视为合格。 (1)工作误差 工作误差是在额定工作条件下仪器误差的极限值。
2.指定值As
由于绝对真值是不可知的,所以一般由国家设立各种 尽可能维持不变的实物标(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定值。 指定值也称约定真值,一般就用来代替真值。
第2页
电子测量技术
2.1.1 测量误差的概念(续)
实际值A 在每一级的比较中,都以上一级标准所体现的值当做准确 无误的值,通常称为实际值,也称作相对真值。 标称值 测量器具上标定的数值称为标称值。 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。 示值 测量器具指示的被测量量值称为测量器具的示值。 示值包括数值和单位。
电子测量技术
第2章.测量误差分析及处理
2.1 误差的概念 2.2 粗大误差分析 2.3 随机误差分析
2.4 系统误差分析
2.5 测量不确定度
2.6 最小二乘法处理
第1页
电子测量技术
2.1 测量误差
2.1.1 测量误差的概念 1.真值A0
定义 : 一个物理量在一定条件下所呈现的客观大小或 真实数值称为它的真值。 物理量的真值实际上是无法测得的。
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
(2)满度相对误差(引用相对误差)
用测量仪器在一个量程范围内出现的最大绝对误差与 该量程值(上限值-下限值)之比来表示的相对误差, 称为满度相对误差(或称引用相对误差)
m
xm 100% xm
x
xm
| xm |
| xm | xA
x 100% A0
相对误差是两个有相同量纲的量的比值,只有大小和符号, 没有单位。
第7页
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
x A 100% 用实际值A代替真值A0 实际相对误差: A x 示值相对误差: x 100% 用测量值X 代替实际值A x
第8页
第14页
电子测量技术
2.1.3 容许误差(续)
(2)固有误差: 固有误差在规定的一组影响量的基准条件下给出的误差
第15页
电子测量技术
2.1.3 容许误差(续)
(3)影响误差 影响误差是用来表明一个影响量对仪器测量误差的影响。 例如温度误差、频率误差。它是当一个影响量在其额定 使用范围内(或一个影响特性在其有效范围内)取任一 值,而其它影响量和影响特性均处于基准条件时所测得 的误差。 (4)稳定误差 稳定误差是仪器的标称值在其他影响量和影响特性保持 恒定的情况下,于规定时间内产生的误差极限。 我国新的部颁标准采用上述误差表示方法。 原来的标准把测量仪器的误差用基本误差和附加误差来 表示。
仪表各量程内绝对误差的
最大值
xm m xm
第9页
0
Am
A
电子测量技术
2.1.2 测量误差的表示方法(续)
电工仪表就是按引用误差 m 之值进行分级的。是仪表在 工作条件下不应超过的最大引用相对误差 我国电工仪表共分七级:0.1,0.2,0.5,1.0,1.5, 2.5及5.0。如果仪表为S级,则说明该仪表的最大引用误 差不超过S% 测量点的最大相对误差
解:用0.5级量程为0~400mA电流表测100mA时,最大 相对误差为
xm 400 x1 s% 0.5% 2% x 100
用1.5级量程为0~100mA电流表测量100mA时的最大相 对误差为 x 100
x2
m
x
S%
100
1.5% 1.5%
第11页
电子测量技术
第3页
电子测量技术
2.1.1 测量误差的概念(续)
测量误差
定义:测量仪器仪表的测量值与被测量真值之间的差 异,称为测量误差。 测量误差只能将其限制在一定范围内而不可能完全加 以消除。 单次测量不能反映测量结果的精密度。 多次测量可以观察测量结果一致性的好坏即精密度。
等精度测量