误差理论 课件
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《航海学》船舶定位课件2_7船位误差理论
g
g
u g dn n
Ⅰ′ Ⅰ end
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二、航海上常用位置线的梯度
1.方位位置线梯度
2.距离位置线梯度 3.方位差位置线梯度 4.距离差位置线梯度
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1.方位位置线梯度
(1)岸测船方位位置线梯度 (2)船测岸方位位置线梯度
l
n
L的意义:它不是真值,但确是真值的最可能值——称L为真 值的最概率值(最或然值、最或是值)
end
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二、单一观测的标准差m
1.理论计算公式
m
2i n
n
2 .实用计算公式——白塞尔公式
m
式中:
VV
n 1
vi li L
Hale Waihona Puke end上海海事大学航海教研室制作 退出
三、随机误差的传播规律
1 .函数标准差的一般式
问题:1)量面积误差?2)航向误差?即函数误差?如何求 设有函数 Z f ( x, y,, t )
其中
x , y , , t
为独立的直接观测量,它们的标准差分别为 则函数Z的标准差 mZ
2 2 Z
end
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极限误差
极限误差——3m 意义:1)从误差角度:观测中超过3m的误差只有0.3%。 2)从被观测量角度:被观测量的实际值落在“观测值±3m” 内的概率有99.7%。 例如:有人测量桌子长度为99.8±0.4cm 说明实际桌子长度在99.8±1.2cm(98.6~101cm)内的可能 性有99.7%
误差理论及数据分析 罗清华 哈工大PPT课件
7
4.1.1 不确定度的基本概念
不确定度(Uncertain)的概念(Concept) ➢ 经过修正的测量结果仍有一定的误差。误差或大或小,或
正或负,其取值具有一定的分散性,即不确定性。 ➢ 在多次重复测量中,可看出测量结果将在某一范围内波动
,从而展示了这种不确定性。测量结果可能的取值范围越 大,测量结果的可靠性越低;测量结果可能的取值范围越 小,测量结果的可靠性越高。 ➢ 测量的不确定度表示由于存在测量误差而使被测量值不能 肯定的程度,它的大小表征测量结果的可信程度。
量不确定度评定与表示》
5
海森堡,由于他对原子核、铁磁性、宇宙射线、基本粒子等概念的理解作了 重大的改进,而获得1932年诺贝尔奖金。被公认为20世纪创新的思想家之一。 作为一个社会活动家,第二次世界大战后他积极促进和平利用原子能,1957 年领导其他德国科学家反对以核武器装备西德军队。 海森堡1901年12月5日出生于德国的维尔茨堡,青年时期在慕尼黑大学攻读 物理学,1923年他的博士论文题为《论液体流的湍流》。1925年解决了非谐 振子的定态能量问题。不久发表《量子论对动力学和力学关系的再解释》一 文,提出量子力学基本概念的新解释。1927年发表“测不准原理”,阐明由 量子力学解释的理论局限性,某些成对的物理变量,例如位置和动量,永远 是互相影响的。虽然都可以测量,但是不可能同时得出精确值。“测不准原 理”适用于一切宏观和微观现象,但它的有效性通常只限于微观物理学。他 和玻尔提出哲学上的并协性原理,强调物理学测量过程中,进行测量的物理 学家的积极作用,他与被观测客体产生相互作用,使得在测量中被揭示的不 是客体自身而是测量的函数。但许多物理学家包括爱因斯坦、薛定谔、德布 罗意等都不接受并协性哲学。1927-1941年间他任莱比锡大学教授。后四年 任柏林威廉物理学研究所所长。 1976年2月1日,一代物理学宗师Heisenberg在慕尼黑逝世,享年七十五岁6 。
误差理论与数据处理课件(很实用)
报告审核与修改
对报告进行同行评审或专家审核,根据反馈 进行必要的修改和完善。
06
案例分析与实践
案例一:医学数据处理
总结词
医学数据处理是误差理论应用的重要领域,涉及临床 试验、诊断、治疗等多个方面。
详细描述
医学数据处理中,误差的来源包括测量误差、随机误 差和系统误差等。这些误差可能导致数据失真,影响 医学研究的准确性和可靠性。因此,医学数据处理需 要遵循严格的标准和规范,如临床试验数据管理规范 、医疗器械检测标准等。同时,医学数据处理也需要 采用各种误差处理技术,如数据清洗、数据变换、数 据筛选等,以减小误差对数据的影响。
数据预处理包括数据的排序、筛选、分组和编码等操作,为后续的数据分析提供 准确和一致的数据集。
03
误差的识别与控制
系统误差的识别与控制
系统误差的识别
系统误差通常表现为数据呈现一定的 规律性偏差,可以通过对比实验数据 与理论值、检查实验装置和环境条件 等方式进行识别。
系统误差的控制
控制系统误差的方法包括改进实验装 置、优化实验环境、采用标准仪器和 设备、定期校准和检测等措施,以减 小系统误差对数据的影响。
先滞后关系。
时间序列平稳性
检验时间序列数据的平 稳性,以确定是否适合
进行时间序列分析。
05
实验设计与数据分析
实验设计原则
01
02
03
04
科学性原则
实验设计应基于科学理论和实 践经验,确保实验的合理性和
可行性。
随机性原则
实验对象的分配应随机化,以 减少系统误稳定性和可靠性
案例二:金融数据分析
总结词
金融数据分析中,误差的来源包括数据采集、数据处 理和数据分析等多个环节。
物理学精品课件之有效数字及误差理论
=51.017mm =51.02mm--保留到百分位
5. 有效数字的乘除法. 规则:先运算,后定位,且定位时以有效数
字位数最少的为准。
例3:456.75354.533.7 =4.80 103
4804.7
3位有效 数字
五. 测量和误差的基本概念
1. 测量:借助仪器和工具,用一定方法得到 的某待测量的量值的实验过程称为测量, 所得到的量值叫作测量值。
如有损坏仪器、丢失零配件应及时报告老 师,并按实验室的有关规定办理登记和赔偿 手续。
3. 整理实验数据:
实验结束后,及时整理实验数据,写出完整 的实验报告。
三. 书写实验报告的基本要求
• 实验名称
• 实验目的 • 实验仪器
预习报告
• 简要的实验原理 (实验前完成)
• 实验内容
• 预习思考题
• 数据记录及处理
直接测量 直接测量值
测量
间接测量 间接测量值
2. 误差:测量值与真值之间的差异。
系统误差 :由仪器、环境等引起,可以排除。
误差 随机误差:由个人感官等引起,无法消除的。
过失误差:由操作不当等引起Fra bibliotek应尽量避免。系统误差: 特征是确定性。 ➢ 主要由仪器的固有缺陷,测量环境的改变,
例1.
把145.7,286.5,463.5,786.3变成 三位有效数字。
145.7,286.5,463.5,786.3
146 286 464 786
4. 有效数字的加减法 规则:先运算,后定位,且以参加运算的各
有效数字中存疑位最高的为准。 例2. 3.125mm+40.57mm+7.322mm
最高位
实验绪论
一. 实验目的和要求
5. 有效数字的乘除法. 规则:先运算,后定位,且定位时以有效数
字位数最少的为准。
例3:456.75354.533.7 =4.80 103
4804.7
3位有效 数字
五. 测量和误差的基本概念
1. 测量:借助仪器和工具,用一定方法得到 的某待测量的量值的实验过程称为测量, 所得到的量值叫作测量值。
如有损坏仪器、丢失零配件应及时报告老 师,并按实验室的有关规定办理登记和赔偿 手续。
3. 整理实验数据:
实验结束后,及时整理实验数据,写出完整 的实验报告。
三. 书写实验报告的基本要求
• 实验名称
• 实验目的 • 实验仪器
预习报告
• 简要的实验原理 (实验前完成)
• 实验内容
• 预习思考题
• 数据记录及处理
直接测量 直接测量值
测量
间接测量 间接测量值
2. 误差:测量值与真值之间的差异。
系统误差 :由仪器、环境等引起,可以排除。
误差 随机误差:由个人感官等引起,无法消除的。
过失误差:由操作不当等引起Fra bibliotek应尽量避免。系统误差: 特征是确定性。 ➢ 主要由仪器的固有缺陷,测量环境的改变,
例1.
把145.7,286.5,463.5,786.3变成 三位有效数字。
145.7,286.5,463.5,786.3
146 286 464 786
4. 有效数字的加减法 规则:先运算,后定位,且以参加运算的各
有效数字中存疑位最高的为准。 例2. 3.125mm+40.57mm+7.322mm
最高位
实验绪论
一. 实验目的和要求
《误差理论》课件第二章 误差的基本性质与处理
11
vi li 11x 22000.74mm 22000.737mm 0.003mm
i 1
用第二种规则校核,则有:
n 11 0.5 0.5 5, A 0.001mm 2 2 11 n vi 0.003mm 0.5 A 0.005mm 2 i 1
第一节 随机误差(P11-P12)
(二)算术平均值的计算校核 算术平均值及其残余误差的计算是否正确,可用求得的残余 误差代数和来校核。 由 i l i x v l nx,式中的 x 是直接计算得到的, 当求得的 为未经凑整的准确数时,则有: x
n n i 1 i i 1 i
x0
vi li x
0 +0.05 -0.04 +0.05 -0.07 -0.02 0 +0.01 0 +0.01
x 1879.65 0.01 = 1879.64
l
i 1
10
i
10
0.01
v
i 1
n
i
0.01
解:任选参考值 l 0 =1879.65,计算差值 l i 和 x 0 列于表中,很容易求 得算术平均值: x = 1879.64 (mm)
第二章 误差的基本性质与处理
教学目标
本章分别详细阐述随机误差、系统误 差、粗大误差三类误差的来源、性质、数 据处理的方法以及消除或减小的措施。特 别是在随机误差的数据处理中,掌握等精 度测量和了解不等精度测量的不同数据处 理方法。通过学习本章内容,使学生能够 根据不同性质的误差选取正确的数据处理 方法并进行合理的数据处理。
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
vi li 11x 22000.74mm 22000.737mm 0.003mm
i 1
用第二种规则校核,则有:
n 11 0.5 0.5 5, A 0.001mm 2 2 11 n vi 0.003mm 0.5 A 0.005mm 2 i 1
第一节 随机误差(P11-P12)
(二)算术平均值的计算校核 算术平均值及其残余误差的计算是否正确,可用求得的残余 误差代数和来校核。 由 i l i x v l nx,式中的 x 是直接计算得到的, 当求得的 为未经凑整的准确数时,则有: x
n n i 1 i i 1 i
x0
vi li x
0 +0.05 -0.04 +0.05 -0.07 -0.02 0 +0.01 0 +0.01
x 1879.65 0.01 = 1879.64
l
i 1
10
i
10
0.01
v
i 1
n
i
0.01
解:任选参考值 l 0 =1879.65,计算差值 l i 和 x 0 列于表中,很容易求 得算术平均值: x = 1879.64 (mm)
第二章 误差的基本性质与处理
教学目标
本章分别详细阐述随机误差、系统误 差、粗大误差三类误差的来源、性质、数 据处理的方法以及消除或减小的措施。特 别是在随机误差的数据处理中,掌握等精 度测量和了解不等精度测量的不同数据处 理方法。通过学习本章内容,使学生能够 根据不同性质的误差选取正确的数据处理 方法并进行合理的数据处理。
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
误差理论与数据处理-第一章误差的基本概念ppt课件.ppt
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第二节 测量误差的定义及基本概念
一、测量误差
定义
δ=x-a
测量误差
被测量 的真值
测量结果
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
根据测量条件是否发生变化分类
等权测量
指在测量过程中,测量仪器、测量方法、测量条 件和操作人员都保持不变。因此,对同一被测量进 行的多次测量结果可认为具有相同的信赖程度,应 按同等原则对待。
不等权测量
指测量过程中测量仪器、测量方法、测量条件或 操作人员某一因素或某几因素发生变化,使得测量结 果的信赖程度不同。对不等权测量的数据应按不等权 原则进行处理。
δ≤2.5%×[0.1-(-0.1)]=0.005(MPa) 引用误差专用于仪器仪表误差的描述。
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三节 测量误差的来源
为了减小测量误差,提高测量准确度,就必须了解误差 来源。而误差来源是多方面的,在测量过程中,几乎所有 因素都将引入测量误差。
测量方法误差
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
按测量结果的获取方式分类
直接测量
指被测量与该标准量直接进行比较的 测量,指该被测量的测量结果可以直接 由测量仪器输出得到,而不再需要经过
误差理论与平差基础课件 第3、4章
求函数向量 x = [ x1
x 2 ]T 的方差。
-5-
第三章 协方差传播律 三、两个函数 y ,
r ,1
r ,t
t ,1
z 的互协方差阵
⎡ 4 0 0⎤ ⎢0 2 0⎥ 例3设有观测向量L,已知其协方差阵为,D = ⎢ ⎥ 3, 3 ⎢ 0 0 3⎥ ⎣ ⎦ 求下列函数的协方差。
DYZ = FDXX K T
T DYY = FDXX F T = DYY r ×r
-4-
第三章 协方差传播律
例1已知 L1 ...L3
⎤ ⎡3 DL = ⎢ 2 ⎥ ⎥ ⎢ 3, 3 ⎢ 4⎥ ⎦ ⎣
求函数 x = 5L1 − L2 + 2 L3 − 7 的方差。
例2已知 L1 ...L3
⎡ 3 − 1 1⎤ DL = ⎢− 1 2 0⎥ ⎥ ⎢ 3, 3 ⎢ 1 0 4⎥ ⎦ ⎣ x 2 = − L2 + 3L3 − 2 函数 x1 = 2 L1 − L2 + 5,
单位权中误差 比例因子 权为1的观测值对应的中误差
3
测量中常用的方法
(1)水准测量的权 (2)同精度观测值的算术平均值的权 (3)距离丈量的权 (4)三角高程测量的权
-15-
第三章 协方差传播律 九、协因数和协因数传播律 1 2 3 4 5
协因数 协因数阵 协因数阵的特点 互协因数阵 权阵
-16-
第三章 协方差传播律--协因数和协因数传播律
当观测值互不相关时,权阵为对角阵,主对角 线上的元素为观测值的权。
L = [ L1 ......Ln ]T
2 ⎡σ L1 ⎢ 2 ⎢σ 0 1 = 2 DL = ⎢ ... σ0 ⎢ ⎢ 0 ⎢ ⎣
QLL
误差理论PPT课件
图1-1 对正态分布的影响示意图
图1-2 对正态分布的影响示意图
第22页/共42页
在已经消除系统误差条件下的等精度重复测量中, 当测量数据足够多,其测量随机误差大都呈正态分 布规律,因而完全可以参照高斯方程对测量随机误 差进行比较分析。这时测量随机误差的正态分布概 率密度函数为
f (x)
( x )2
物理量进行多次重复测量,测量仪器读数的平均 值为L’,基准仪器读数的平均值为L0’,则Δ= L’L0’,看作是测量仪器对该物理量测量时的误差。
第12页/共42页
三、系统误差的综合 1.代数综合法
如果能估计出各系统误差分量Δi的大小和符号: 绝对误差: Δ= Δ1+ Δ2+…+ Δn 相对误差:δ=δ1+ δ2+…+ δn
第31页/共42页
置测信量区值间取与为真值的X若(0 干或倍数,学即期:望 )偏差 x 的
望 的估计值,不是真值。既然是估计值,就
一定存在差值,而且这偏差值是随机误差。那么, 如何评价算术平均值的随机误差(离散度)的大小? 和其它随机变量一样,算术平均值也是用其方差 或标准差来评价。我们先分析算术平均值的方差:
第29页/共42页
2
X
X
2
1 n
n i 1
2
X
i
1 n2
估计值 ˆ X 与ˆ 2 X 来代替上两式中的 X 2 X
第30页/共42页
(4)(正态分布时)测量结果的置信度 由上述可知,可用测量值 Xi 的算术平均值 X
作为数学期望 的估计值,即真值 X0 的近似值。 其分布离散程度可用贝塞尔公式等方法求出的重复
性标准差 ˆ x(标准偏差的估计值)来表征
误差理论与数据处理课件(全)
个数K 46 41 33 21 16 13 5 2 0 177
+△ 频率K/n 0.128 0.115 0.092 0.059 0.045 0.036 0.014 0.006
0 0.495
(K/n)/d△ 0.640 0.575 0.460 0.295 0.225 0.180 0.070 0.030 0
(四)复杂规律变化的系统误差
(一)实验对比法 (二)残余误差观测法
(五)计算数据比较法
(一)从产生误差根源上消除系统误差 (二)用修正方法消除系统误差 (三)不变系统误差消除法 1。替代法 2。抵消发 3。交换法
一、粗大误差产生的原因 (1)测量人员的主观原因 (2)客观外界条件的原因
第一节:研究误差的意义 1、始终存在着误差 意义:
1)正确认识误差的性质,分析误差产生 的原因,以消除和减少误差。
2)正确处理测量和实验数据 3)正确组织实验过程
由于误差的存在,使测量数据之间产生矛 盾。
( )实际 180
( )理论 180
测量仪器:i角误差、2c误差 观测者:人的分辨力限制 外界条件:温度、气压、大气折光等
……
2.40~2.60 >2.60
和
个数K 40 34 31 25 20 16 …… 1 0 210
—△ 频率K/n 0.095 0.081 0.074 0.059 0.048 0.038
(4)( AT )1 ( A1)T
(5)对称矩阵的逆仍为对称矩阵。
(6)对角矩阵的逆仍为对角矩阵且:
A1 (diag (a11, a22,ann ))1 diag( 1 , 1 1 )
a11 a22 ann
(1)伴随矩阵法:
设Aij为A的第i行j列元素aij的代数余子式,则由 n*n个代数余子式构成的矩阵为A的伴随矩阵 的转置矩阵A*称为A的伴随矩阵。
《自动控制理论教学课件》六误差分析
总结词
基于误差分析的控制系统优化设计旨在通过调整系统参数或结构,降低误差对系统性能的影响。
详细描述
通过深入分析误差对系统性能的影响,可以针对性地优化系统设计。例如,调整控制策略、改进传感器技术、优 化算法等,以提高系统的精度、稳定性和可靠性。同时,这种优化方法有助于降低系统的制造成本和维护成本, 提高经济效益。
动态误差的分析与计算
分析方法
采用系统传递函数、状态方程等方法,分析系统动态误差产生的 原因和规律。
计算步骤
确定输入信号、计算理想输出响应、计算实际输出响应、计算动 态误差。
动态误差的评价指标
峰值时间
指系统输出响应达到峰值所需的时间。
调节时间
指系统输出响应从开始偏离稳态值到恢复到规定范围内的所需时间。
误差的优化分配
通过数学模型和优化算法,对各环节的误差进行优化分配,使系统 性能达到最优。
误差分配的依据
根据各环节的特性、重要性、可控性等因素,综合考虑进行误差分 配。
05
动态误差与静态误差
动态误差的概念及特性
动态误差
指系统在输入信号作用下,系统输出 响应随时间变化的误差。
特性
与系统动态性能有关,通常在系统稳 定后逐渐减小并趋于零。
组合测量法
将多个测量结果组合起来,通过数学运算得到更 精确的测量结果。
采用误差分离技术
01
02
03
误差分离技术
通过一定的方法将原始信 号中的误差成分分离出来, 从而减小误差对测量结果 的影响。
硬件分离
利用硬件设备将误差信号 与原始信号分离,如滤波 器、隔离器等。
软件分离
利用数字信号处理技术, 通过算法将误差信号从原 始信号中分离出来。
基于误差分析的控制系统优化设计旨在通过调整系统参数或结构,降低误差对系统性能的影响。
详细描述
通过深入分析误差对系统性能的影响,可以针对性地优化系统设计。例如,调整控制策略、改进传感器技术、优 化算法等,以提高系统的精度、稳定性和可靠性。同时,这种优化方法有助于降低系统的制造成本和维护成本, 提高经济效益。
动态误差的分析与计算
分析方法
采用系统传递函数、状态方程等方法,分析系统动态误差产生的 原因和规律。
计算步骤
确定输入信号、计算理想输出响应、计算实际输出响应、计算动 态误差。
动态误差的评价指标
峰值时间
指系统输出响应达到峰值所需的时间。
调节时间
指系统输出响应从开始偏离稳态值到恢复到规定范围内的所需时间。
误差的优化分配
通过数学模型和优化算法,对各环节的误差进行优化分配,使系统 性能达到最优。
误差分配的依据
根据各环节的特性、重要性、可控性等因素,综合考虑进行误差分 配。
05
动态误差与静态误差
动态误差的概念及特性
动态误差
指系统在输入信号作用下,系统输出 响应随时间变化的误差。
特性
与系统动态性能有关,通常在系统稳 定后逐渐减小并趋于零。
组合测量法
将多个测量结果组合起来,通过数学运算得到更 精确的测量结果。
采用误差分离技术
01
02
03
误差分离技术
通过一定的方法将原始信 号中的误差成分分离出来, 从而减小误差对测量结果 的影响。
硬件分离
利用硬件设备将误差信号 与原始信号分离,如滤波 器、隔离器等。
软件分离
利用数字信号处理技术, 通过算法将误差信号从原 始信号中分离出来。
普通物理实验误差理论讲解课件
解:测得值的最佳估计值为
L L 250.09mm
3
测量列的标准偏差为
6
(Li L)2
S i1
0.03mm
61
7.仪器误差限-仪器的最大允许误差
长度测量工具取其最小分度值的一半(游标卡 尺,螺旋测微器有另外的约定); 取天平的最小分度为仪器误差限;
取秒表的最小分度为仪器误差限;
4
水银、酒精温度计的仪器误差限取最小分度的值一半;
应取几位有效位数。
1.有效数字的概念
有效数字由准确数字和存疑数字组成。
20
读有效数字时要注意:
(1)一般在最小分度内估计一位(除特殊例外); (2)有效数字的位数与小数点无关;
例: 0.0123 ——三位 12.3000 ——六位
(3)常用科学记数法。 例: 332.60m=0.33260km=3.3260×102m=3.3260×104cm
读得螺旋测微计的零位x0为:0.006, 单位mm,已知 螺旋测微计的仪器误差为Δ仪=0.004mm,请给出完整 的测量结果。
解:测得值的最佳估计值为
x x x0 0.250 0.006 0.244(mm)
6
测量列的标准偏差
( xi x)2
S i1
0.002mm
61
U
U
2 A
UB2
用计算器进行计算时,中间结果可不作修约或适当多取 几位(不能任意减少),但最后一定要修约。
5.测量结果表达式中的有效位数 总不确定度U的有效位数:一般取一位.前两位
都小于5时,可取两位.
例 :估算结果 U=0.548mm时,取为U=0.6mm U=1.37 时, 取为U=1.4
27
6.测量结果表达式中的有效位数
第1章误差理论与数据处理绪论PPT课件
20
误差的来源
▪ 测量装置误差 计量器具误差、测量仪器误差
▪ 测量方法误差 原理性误差
▪ 测量环境误差 温度、湿度、压力等因素引起
▪ 测量人员误差
21
误差分析的目的及意义
▪ 从测量结果的角度分析: 明确测量结果的质量,对测量结果进行评价 寻求误差补偿的措施,提高测量结果的水平
▪ 从系统分析的角度着手 分析误差传递的特点,对传递过程进行探索 评价系统的总体性能,寻求改善性能的方法
绪论
钱政 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
1
几点说明
▪ 考试形式? – 闭卷考试
▪ 成绩比例? – 20%的作业;80%卷面成绩
▪ 答疑安排? – 日常答疑——新主楼B座702房间,82339267 – 考前不安排答疑
▪ 参考教材? – 测试误差分析与数据处理(北航出版社)
2
几个问题
▪ 为什么学习这门课程? – 误差分析与数据处理的作用?
14
组合形式单位
▪ 两个或两个以上的单位用乘、除的形式组合而成 的新单位
由基本单位构成,如加速度单位,“米每二次方 秒(m/s2)”;
由辅助单位和基本单位构成,如角速度单位“弧 度每秒(rad/s)”;
由专门名称的导出单位和基本单位构成,如压力 单位“牛顿每平方米(N/m2)”;
由一个单位作分母,而分子为1构成;如线膨胀 系数单位“每摄氏度(1/℃)”;
总和
测量结果=测量数值× 测量单位 ▪ 完整的测量过程包括:被测量、测量单位、测量
方法、测量精度
8
测量与测试
▪ 测试的概念 – 带有试验性质的测量
▪ 测试的目的 – 获取被测对象的信息
▪ 测试的过程 – 借助专门的设备、仪器或测试系统,通过适当的 实验方法与必需的信号分析及数据处理,由测得 信号获取与研究对象有关信息量值的过程。
误差的来源
▪ 测量装置误差 计量器具误差、测量仪器误差
▪ 测量方法误差 原理性误差
▪ 测量环境误差 温度、湿度、压力等因素引起
▪ 测量人员误差
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误差分析的目的及意义
▪ 从测量结果的角度分析: 明确测量结果的质量,对测量结果进行评价 寻求误差补偿的措施,提高测量结果的水平
▪ 从系统分析的角度着手 分析误差传递的特点,对传递过程进行探索 评价系统的总体性能,寻求改善性能的方法
绪论
钱政 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院
1
几点说明
▪ 考试形式? – 闭卷考试
▪ 成绩比例? – 20%的作业;80%卷面成绩
▪ 答疑安排? – 日常答疑——新主楼B座702房间,82339267 – 考前不安排答疑
▪ 参考教材? – 测试误差分析与数据处理(北航出版社)
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几个问题
▪ 为什么学习这门课程? – 误差分析与数据处理的作用?
14
组合形式单位
▪ 两个或两个以上的单位用乘、除的形式组合而成 的新单位
由基本单位构成,如加速度单位,“米每二次方 秒(m/s2)”;
由辅助单位和基本单位构成,如角速度单位“弧 度每秒(rad/s)”;
由专门名称的导出单位和基本单位构成,如压力 单位“牛顿每平方米(N/m2)”;
由一个单位作分母,而分子为1构成;如线膨胀 系数单位“每摄氏度(1/℃)”;
总和
测量结果=测量数值× 测量单位 ▪ 完整的测量过程包括:被测量、测量单位、测量
方法、测量精度
8
测量与测试
▪ 测试的概念 – 带有试验性质的测量
▪ 测试的目的 – 获取被测对象的信息
▪ 测试的过程 – 借助专门的设备、仪器或测试系统,通过适当的 实验方法与必需的信号分析及数据处理,由测得 信号获取与研究对象有关信息量值的过程。
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教学安排
本学期教学计划26学时,其中讲课6学时( 2次),实验20(8次)学时。
第1章 测量误差及数据处理
§1.1 测量与误差 §1.2 误差处理 §1.3 仪器误差 §1.4 测量结果的不确定度估计 §1.5 有效数字及其运算法则 §1.6 实验数据处理的基本方法
§1.1 测量与误差
§1.1.1 测量
1. 测量的基本概念 测量是利用仪器设备通过一定测量方法,将待测物理 量与一个选做为标准的同类物理量进行比较,确定待测物 理量大小的过程。
测量的目的:获得测量值(数据)。
例如:用最小刻度为mm的米尺测量 物体的长度。
90.70cm
测量三个要素
(1)测量方法;(2)仪器设备;(3)测量结果
比较法
米尺
90.70cm
相对误差分别为:E1=0.8%, E2=1.0% 。
§1.1.3 误差的分类
按产生的原因和性质分类:
随机误差 系统误差 粗大误差
误差的分类
(1)系统误差
(2)随机误差
在相同条件下,对同一测 在相同条件下,对同一测
量量的多次测量过程中,保 量量的多次测量过程中,每
持恒定(大小、正负不变) 次测量的误差可能是正或负,
(1)直接测量 用标准量与待测量直接进 行比较。 例如:用直尺测量长度; 以表计时间; 天平称质量; 安培表测电流;等等。
(2)间接测量
经过直接测量与待测量有 函数关系的物理量,再经过 运算得到待测物理量的测量 方法。
例如:用钢卷尺测量桌子 的面积
S=a×b=S(a,b)
在物理量的测量中,绝大多数是间接测量, 但是,直接测量是一切测量的基础。
非等精度测量 测量的所有数据,可信赖 程度不同,数据处理过程中 的地位不同,按与误差 (1)真值:物理量在客观上存 在着的确定数值。
真值是一个抽象的概念,一般无 法得到。真值及其变化规律的未知 性,正是科学实验的意义所在。
实际应用中真值约定的方式:
物理实验报告一般应包括以下几项内容: (1)实验名称。 (2)实验目的。 (3)实验仪器。
(4)实验原理。
简要叙述实验的物理思想和依据的物理规 律,主要计算公式;电学和光学实验应画出 相应的电路图或光路图。
(5)实验内容及步骤。 根据实际的实验过程写明实验的关键步骤。 (7)注意事项。 (8)数据处理及分析。
或按特定规律变化的误差。 也可能是比较大或小,这是
来源:1)仪器误差;2)理论 难以预测的,而且毫无规律
误差;3)观测误差;4)环 而言。
境条件。
但是,如果测量次数很多
时,误差的出现又符合一定
2.测量值 120.50cm
一个物理量的测量值必须由数值和单位组成,两者缺 一不可。
测量值=数值+单位
测量数值只有赋予了单位才有具体的物理意义
例如: (1)120.50,不知道表示什么物理量; (2)120.50cm,表示长度; (3)120.50Kg,表示质量。
3. 测量的分类
按测量结果获得方法:测量可分为直接测量和间接测量
理论真值;公认真值;计量约 定真值;标准相对真值;等等。
(2)误差
误差=测量值-真值
2. 误差的基本性质 普遍性:
存在一切测量之 中,贯穿于测量始终。 不可知性:
一般真值是未知 的,误差就无法知道。
测量不能得到真值, 但可以减小测量误差,
估算误差范围。
2. 误差的表示形式
(1)(绝对)误差 用绝对大小给出的误差,
3. 测量的分类
按测量条件:测量可分为等精度测量和不等精度测量
(1)等精度测量 相同测量条件下,对同一 被测量进行重复性测量。 相同测量条件: 同一测量水平的观测者 同一精度的仪器 同样的实验方法 同样的实验环境
(2)非等精度测量 不相同测量条件下,对同 一被测量进行重复性测量。
等精度测量 测量的所有数据,可信赖 程度相同,数据处理过程中 的地位相同,一视同仁。
2.实验操作
等 (1)上课需带实验讲义、笔、尺、计算器 工具。
(2)预习报告必须于课前交给教师审批,预 习报告合格者允许进行实验;没有预习或预习 不符合要求者,不得进行实验。
(3)操作前,认真听取教师简要讲述,必 须在了解仪器的工作原理、使用方法、注意事 项的基础上,方可进行实验。
(4)实验操作过程中,应做到严格、细致、 准确、稳妥、实事求是,绝不能拼凑数据。
误差理论 课件
物理实验基本程序和要求
1.实验预习
(1)实验前仔细阅读实验教材。要求以理解 教材中将要做的实验目的、原理为主,了解 实验所用的仪器以及实验内容与要求,明白 实验所要观测的是哪些物理量。
(2)写出预习报告(内容包括实验题目、目 的、原理、主要计算公式、原理简图)。
(3)准备原始实验数据记录表格。
表示为
测量值
真值
δ=x-x0
绝对误差反映了测量值偏 离真值的大小和方向,可正 可负,有单位。
(2)相对误差 绝对误差与被测量真值的 比值,表示为
E= δ /x0×100%
相对误差反映了测量精 度的高低,无单位,用百分 数表示。
例如:
测量两个物体的长度分别为L1=100.0mm,L2=80.0mm; 绝对误差分别为δ1=0.8mm,δ2=0.8mm。
实验报告要用统一的实验报告册书写, 字体要工整,文句要简明。原始数据要附在 报告中一并交给教师审阅,没有原始数据的 实验报告是无效的。
实验室规则
1.学生进入实验室需带上预习报告和记录实验 数据的表格,经教师检查同意后,方可进行实验。
2.遵守课堂纪律,保持安静的实验环境。 3.使用电源时,务必经过教师检查线路后方能 接通电源。 4.爱护仪器。进入实验室不能擅自搬弄仪器, 实验中严格按教材或仪器说明书操作,如有损坏 照章赔偿。公用工具用完后应立即放回原处。 5.做完实验,经教师审查测量数据并签字后, 学生应将仪器整理还原,将桌面和凳子收拾整齐 后离开实验室。 6.按要求及时上交实验报告。
(5)认真记录测量数据,实验记录中的每 一个数据的位数都应符合有效数字的表达规 范,如发现记录的数据有错误,可在错误的 数据上画一直线或打叉。
(6)完成实验后要将实验数据交给教师审 查签字,达到要求后,再将实验仪器整理还 原,方可离开实验室。
(7)离开实验室后不允许修改记录的数据。
3.撰写实验报告