第6章测量误差的讲义基本知识

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误差分析

误差分析

§1.1误差分析物理实验中,绝大多数实验都涉及到物理量的测量和物理规律的研究,要求学生能应用所选择的合适仪器,尽可能获得令人满意的结果。

一个待测物理量,在客观上具有真值。

但由于受到测量仪器、测量方法、测量条件和观察者生理反应能力、操作水平等因素的限制,测得的结果只可能是一个近似值。

测量值与真值之差称为绝对误差,简称误差。

即误差=测量值-真值在实验中进行测量和数据处理时,都应着眼于减少误差,尽可能使实验结果接近真值。

误差产生的原因是多方面的,从误差的性质和来源上可分为系统误差和偶然误差两大类。

一、系统误差系统误差的特点是:在相同条件下,对同一物理量进行多次测量时,误差的大小和正负总保持不变,或按一定的规律变化,或是有规律地重复。

系统误差主要来自以下三个方面:1.仪器误差这是由于测量仪器不完善或有缺陷,以及没有按规定条件使用而造成的误差。

仪器误差常表现在下面三种情况:(1)示值误差。

如米尺由于变形造成刻度不标准;电表的轴承磨损引起示值不准等。

(2)零值误差。

如千分尺由于磨损致使在零位时,读数不为零;电表在使用之前未调整零位等。

(3)仪器机构和附件误差。

如天平两臂不等长;砝码不准;电桥的标准电阻不准等。

2.方法误差这是由于实验理论、实验方法或实验条件不合要求而引起的误差。

如用伏安法测电阻,采用不同的连接方法,电表的内阻会给测量带来误差;在热学实验中,绝热条件的好坏对测量结果的影响等。

3.人员误差这是由于观测者个人生理和心理上的特点所造成的误差。

如在使用停表计时中,有的人失之过长,有的人失之过短;在电表读数时,有人偏左而有人偏右;在估计读数时,有人习惯偏大而有人习惯偏小等。

系统误差常分为两类,即已定系统误差和未定系统误差。

前者指其误差的符号和绝对值均已确定,而后者是指其误差的符号或绝对值尚未确定。

二、偶然误差在同一条件下,对某一物理量进行多次测量时,每次测量的结果有差异,其差异的大小和符号以不可预定的方式变化着。

【初中物理八年级上册】测量讲义最终版(含题目

【初中物理八年级上册】测量讲义最终版(含题目

测量物理学是一门关于力、热、光、电以及物质结构的科学,它是与生产生活息息相关的基础学科。

通过本节学习,可以了解测量的意义与发展,知道测量的要素是单位和测量工具。

掌握长度、时间、质量的测量方法一、物理量和物理量的单位1、物理量:量度物质的属性和描述其运动状态时所用的各种量值。

物理量分为基本物理量和导出物理量。

2、七个基本物理量及其单位:长度,米;质量,千克;时间,秒;电流,安培;温度,开尔文;物质的量,摩尔;发光强度,坎培拉。

3、基本单位和导出单位:基本物理量的单位叫做基本单位;导出物理量的单位叫做导出单位;基本单位和导出单位一起构成了国际单位制。

二、长度的测量1、长度的国际单位:米,用“m”表示;常用单位:千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)2、测量工具:图甲图乙3、集中长度测量的特殊方法:(1)化曲为直:用软线与待测曲线重合,然后把软线拉直,用刻度尺测量该段软线的长度,如测量地图上某段铁路线的长度。

(2)化直为曲:用已知周长为S的滚轮在较长直线或曲线上滚动n圈,由此可求出直线或曲线的长度:L=nS。

(3)集小成大:把n段相同长度的物体叠合,测出叠合后的总长度L总,由此可求出待测长度为,比如金属丝的直径,一张纸的厚度等等。

(4)配合测量:用刻度尺和三角板相配合测量某一长度,如测圆柱体的直径,硬币的直径等。

三、时间的测量1、古代,人们发明了很多不同的计时方法,如滴漏、沙漏、日晷。

现代人们一般用钟表计时。

2、时间的国际单位:秒,用“s”表示;常用单位:天(d)、时(h)、分钟(min)等。

2、打点计时器是一种测量很短时间的工具,它是利用电流的磁效应制成的计时装置,在交流电6-9伏的条件下正常工作,振针每0.02秒打一个点每秒上下振动50次。

3、打点计时器的介绍4、单摆是一个理想化的模型。

单摆的振动周期与其振幅无关(等时性)。

单摆振动的等时性是意大利物理学家伽利略首先发现的。

测量学测量误差的基本理论课件

测量学测量误差的基本理论课件

测量不确定度表示测量结果的可信程度或不确定性,是衡量测量结果可
靠性的指标。
02
不确定度的评定方法
不确定度的评定方法包括A类和B类两种,A类是基于数据统计的分析方
法,B类是基于经验或专家判断的分析方法。
03
不确定度的报告
在报告测量结果时,应同时报告测量不确定度,以便使用者了解该测量
结果的可信度和可靠性。
测量误差的来源
01
02
03
测量设备误差
由于测量设备的精度限制 、老化、磨损等原因,导 致测量结果存在误差。
测量环境误差
由于环境因素(如温度、 湿度、气压、风速等)的 影响,使得测量结果存在 误差。
测量方法误差
由于测量方法的不完善、 不准确等原因,导致测量 结果存在误差。
测量误差的分类
系统误差
由于某种固定的原因导致 的误差,这种误差具有重 复性和规律性。
测量学测量误差的基本 理论课件
目录 CONTENT
• 测量误差概述 • 系统误差 • 随机误差 • 粗大误差 • 测量误差的传递与合成 • 测量误差的实例分析
01
测量误差概述
测量误差的定义
测量误差
在测量过程中,由于受到各种因素的 影响,使得测量结果与被测量的真实 值之间存在一定的差异。
真实值
被测量的客观存在的值,但由于受到 各种因素的影响,我们无法得到真正 的真实值,只能通过多次测量取平均 值等方法来尽可能接近真实值。
方差法
通过计算测量值的方差来评估随 机误差的大小。
贝塞尔公式法
利用贝塞尔公式计算标准差,以 评估随机误差的大小。
最大残差法
通过比较实际测量值与理论值之 间的最大残差来评估随机误差的

第六章测量误差的基本知识

第六章测量误差的基本知识
因观测次数n总是有限的,故其估值表示:
式中 为真误差绝对值之和。
(3).或然误差ρ
在一定观测条件下,当观测次数n无限增加时, 在真误差列中,若比某真误差绝对值大的误差与 比它小的误差出现的概率相等,则称该真误差为
或然误差,记作ρ。
因观测次数n有限,常将ρ的估值记作ω。或然
误差ω可理解为:将真误差列按绝对值从大到小 排序,当为奇数时,居中的真误差就是ω;当为 偶数时,居中的两个真误差的平均值作为ω。
1 . 外界环境 主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰
度、大气折光、风力等因素的不断变化,会导致 观测结果中带有误差。 2 . 仪器误差 (1) 仪器制造误差 (2) 检校残余误差
3.观测误差
观测者的感官的鉴别能力、技术熟练程度和 劳动态度等也会产生误差。
可见,观测条件不可能完全理想,测量误差的 产生不可避免。但是,在测量工作实践中,可 以采取一定的措施和方法来改善乃至控制观测 条件,从而能够控制测量误差。
n表示对某量的n次观测值并以表示真误差则真误差可定义为观测值与真值之差即若用xi表示x的估值vi表示改正数则xilivivi测量工作是在一定的条件下进行的一般来说外界环境测量仪器和观测者构成观测条件不理想或不断变化是产生测量误差的根本原因
第六章测量误差的基本知识
.2、测量误差的产生
测量工作是在一定的条件下进行的,一般来说, 外界环境、测量仪器和观测者构成观测条件。而 观测条件不理想或不断变化,是产生测量误差的 根本原因。
所以在衡量观测精度时,就不必再作误 差分布表,也不必绘制直方图,只要设 法计算出该组误差所对应的标准差σ值 即可。σ的平方称为方差σ2 ,在概率论 中有严格的定义:方差σ2是随机变量x 与其数学期望E(x)之差的平方的数学期 望,用数学公式表达就是

测量误差与数据处理

测量误差与数据处理

ε=n lim ∞
∑(x −m)
i=1 i
n
2
t
sx =
x
(xi − x)2 ∑
i=1
n

n
n −1
实验中先用贝塞尔公式计算测量列的标准偏差,然后,用t分布因 子对标准偏差进行修正,从而获得测量列的标准偏差.实验中常用 的t因子如表: 当n>6时,ε≈s 证明见后 ε=sχT0.683统误差大
准确度高
正确度好但精密度差 正确度好但精密度
不确定度(uncertainty) 不确定度
不确定度是测量结果带有的一个参数,用以表征合理赋予被测量值的分散性.不确定度提
供了测量分散范围的一个量度,它以很大的可能性包含了真值.它包含有A类不确定 度分量(随机误差统计分析所获)和B类不确定度分量(非统计方法所获).
δ仪
-δ仪 δ
Δ仪
均匀分布
对于正态分布:仪器不确定度 对于正态分布 仪器不确定度 u仪与仪器误差限的关系为 与仪器误差限的关系为:u 仪=kp×δ仪/C 为置信因子, kp为置信因子,在一倍标准偏 差下的置信概率0.683,C=3, 差下的置信概率0.683,C=3, 故uB=δ仪/3.
综上所述,所谓 类不确定度应由贝塞尔公式 算出有限次测量的标准偏差,然后 综上所述 所谓A类不确定度应由贝塞尔公式 算出有限次测量的标准偏差 然后 所谓 类不确定度应由贝塞尔公式S算出有限次测量的标准偏差 用平均标准偏差S 作为A类不确定度 类不确定度u 再由u 乘以因子t 用平均标准偏差 X作为 类不确定度 A = S X 再由 A乘以因子 p来求得扩展不 n 确定度UA.所以 确定度 所以: UA=uA×tP 所以 B类不确定度的评估 类不确定度的评估: 类不确定度的评估

测量误差的基本知识

测量误差的基本知识

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第一节 测量误差概述
根据以上分析,可以概括偶然误差的特征如下: (1)在一定观测条件下的有限次观测中,偶然误差的绝对值 不会超过一定的限值 (2)绝对值较小的误差出现的频率较大,绝对值较大的误差 出现的频率较小。 (3)绝对值相等的正、负误差出现的频率大致相等。 (4)随着观测次数无限增加时,偶然误差的平均值趋近于零。
n 1 该式就是利用观测值的改正数计算等精度观测值中误差的公 式,也称为贝塞尔公式,m代表每一次观测值的精度,故称 为观测值中误差。 m VV
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第四节 等精度独立观测量的最可靠 值与精度评定
3.算术平均值的中误差 设对某量进行了n次观测,每一次观测的中误差为m,则算术 平均值中误差M为:
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第一节 测量误差概述
二、测量误差的来源
测量误差的产生是不可避免的。测量误差主要来自以下三个 方面: (1)仪器条件。 (2)观测者的自身条件。 (3)外界条件。
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第一节 测量误差概述
三、测量误差的分类
测量误差按其对测量结果影响的性质,可分为系统误差和偶 然误差。 (一)系统误差 在相同观测条件下,对某量进行一系列的观测,如果误差的 大小及符号表现出一致性倾向,即按一定的规律变化或保持 为常数,这种误差称为系统误差。
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第四节 等精度独立观测量的最可靠 值与精度评定
二、精度评定
1.观测值的改正数 未知量的最或然值与观测值之差称为观测值的改正数,用V 表示。一列观测值的改正数之和为零,常以此作为计算的检 核。
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第四节 等精度独立观测量的最可靠 值与精度评定
2.观测值中误差 在实际测量工作中,观测量的真值X是不知道的。在等精度观 测中,往往只知道算术平均值x和观测值改正数V。用观测值 的改正数V代替真误差△,来推求观测值的中误差公式。

中考物理一轮复习讲义第6章机械运动考点知识梳理+例题+满分必练

中考物理一轮复习讲义第6章机械运动考点知识梳理+例题+满分必练

第6章机械运动考点·梳理考点1 运动的描述1、机械运动:一个物体相对于另一个物体位置的变化,叫做机械运动。

2、运动和静止的相对性:参照物:在研究一个物体是运动还是静止时,必须选择一个假定不动的物体作为标准,这个被选作标准的物体叫做参照物。

运动和静止的相对性:一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物。

考点2 运动的快慢1、物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量。

2、定义:速度等于运动物体在单位时间内所通过的路程的多少。

3、公式:v =st ,公式中的s 表示路程,t 表示时间,v 表示速度。

4、单位:国际单位:m/s,常用单位:km/h,1 m/s =3.6 km/h 。

5、在匀速直线运动中,物体的速度是一个恒定不变的量,与通过的路程和所用时间无关。

6、平均速度:平均速度用来描述做变速直线运动的物体的平均运动快慢,它的大小等于运动物体通过的路程与通过该段路程所用时间之比,即v =st ,式中s 表示总路程,t 表示总时间。

平均速度的大小与物体通过的路程及所用的时间有关。

平均速度只是大体上反映物体在一段路程中或一段时间内的平均快慢情况。

考点3 长度和时间的测量1、长度的单位:长度的国际单位是米(m),常用单位还有千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等,它们之间的换算关系是:1 km =103m 1 dm =10-1m 1 cm =10-2m 1 mm =10-3m 1 μm=10-6m 1 nm =10-9m2、正确使用刻度尺(1)使用刻度尺前,应观察:零刻度线是否磨损;刻度尺的量程;刻度尺的分度值。

(2)正确使用刻度尺使用刻度尺测量长度时:①刻度尺必须与被测线平行,不能歪斜;②刻度尺的刻度线要紧贴被测物体;③零刻度线磨损了的刻度尺,可以从其他刻度线测起; ④读数时,视线应与尺面垂直;正确记录测量结果:测量结果包括数值和单位。

3、误差;测量值与真实值之间的差异叫误差。

人教版八年级物理第6章-第3节-测量物质的密度辅导教学案(拔高版)

人教版八年级物理第6章-第3节-测量物质的密度辅导教学案(拔高版)

第六章第3节测量物质的密度【课程导入】菊花石其“花”蕴育于几百万年以前,因地质运动而自然形成于岩石中,亦可称“取日月之精华,吸天地之灵气”。

其花型酷似异彩纷呈的秋菊,花呈乳白色且纹理清晰,界线分明,神态逼真,玉洁晶莹。

因石头中蕴含的红柱石晶体酷似菊花得名,又被称之为“会唱歌的石头”。

提出问题:若想知道这块石头的密度,该怎么做呢?【新知讲解】※知识点一:体积的测量质量可以用托盘天平测出.液体的体积可以用量筒或量杯来测量.1、认识量筒和量杯(1)量筒:细而高量杯:上粗下细(2)量筒的刻度均匀,量杯的刻度不均匀,上密下稀。

(3)量筒量杯的单位:升(l)、毫升(ml)1升=1dm3 1毫升=1cm31升=1000毫升(4)量筒或量杯是用来测量体积的工具2、体积的单位:(1)L mL (2)m3 dm3cm33、换算关系:1L=1000mL 1L=1 dm3 1mL=1 cm3 1 m3 = 103dm3 = 106cm3 = 109mm3最大测量值:常用100 mL,200 mL分度: 1 mL, 2 mL,5 mL4、量筒的读法:视线要与凹面(以底部为准)或凸面对齐(以顶部为准)。

用量筒测液体的积.量筒里的水面是凹形的,读数时,应把量筒放在水平桌面上,观察刻度时,视线、刻度线与量筒内液体的凹液面最低处三者保持水平。

(1)使用量筒或量杯前要观察他们的分度值和量程。

(2)使用量筒或量杯时要把它们放在水平桌面上。

(3)读数时,无论液面时上凸还是下凹,视线都要与凸面或凹面在同一直线上。

量程:100ml分度值:1ml读数为:72.9ml5、如何用量筒测沉于水的物体的体积?铝块的体积:V=V2-V1(1)给量筒盛适量的水,记下体积为v1(2)用细线栓住物体,放入量筒中完全沉没,记下此时的体积v2(3)则物体的体积为V=V2-V16、如何用量筒测浮于水面的不规则物体(木块)的体积?(1)将量筒中盛适量的水,记下体积V1;(2)将沉于水中的铁块放入量筒中,记下体积v2;(3)将铁块和木块栓在一起放入量筒中完全浸没后记下此时体积v3;(4)木块的体积为v=v3-v2。

《工程测量》理论教学大纲

《工程测量》理论教学大纲

《工程测量》理论教学大纲课程编码:1811141002课程名称:工程测量学时/学分:32/2关联课程:高等数学、概率论与数理统计适用专业:土木工程开课教研室:土木工程课程类别与性质:专业基础课程、必修一、课时分配与考核权重按照学校的整体要求,基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析,本课程的内容依据高等学校土木工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案,选定绪论、水准测量、角度测量、距离测量、大比例尺地形图测绘等10部分内容,共32学时,2学分。

要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做、线上线下紧密结合等环节,推进考评方式改革,重视过程性评价,突出基于能力的非标准化答案考试。

基于该教学考核评价思路,本课程主要以课程作业、课堂提问、期中测试、期末测试等方式对学生进行考核评价,其中课程作业、课堂提问、期中测试等过程性评价占评价权重的60%,期末考试占评价权重的40%。

课时分配与考核权重一览表二、课程资源库1.参考书(1)陆付民、李利. 工程测量(专著). 中国电力出版社 , 2016(2)宋建学.工程测量[专著] 郑州大学出版社,2015(3)王红英.测量员[专著] 机械工业出版,2016(4)李楠、于淑清、张旭光工程测量西北工业大学出版社 2012.09(5)周建郑建筑工程测量中国建筑工业出版社,2012(6)中华人民共和国国家标准《工程测量规范GB50026-2007》2.期刊《测绘科学技术学报》、《测绘科学》、《测绘学报》、《地球信息科学》、《测绘通报》、《大地测量与地球动力学》、《遥感学报》、《武汉大学学报(信息科学版)》、《Journal of Geodesy and Geomatics Engineering》《Cartography and Geographic Information System》、《GeoInformatica》(1)荣敏,周巍.球近似地形改正的研究分析[J].大地测量学与地形动力学,2015,35(1):58-61.(2)李建成.最新中国陆地数字高程基准模型:重力似大地水准面CNGG2011[J].测绘学报,2012,41(5):651-660(3)罗志才,陈永奇,宁津生.地形对确定高精度局部大地水准面的影响[J].武汉大学学报:信息科学版,2003,28(3):340-344(4)熊威,汪洋,许明元.观测条件对电子水准仪读数的影响[J].地理空间信息,2017,15(1):87-89(5)畅柳,许明元,吕传振,苏广利,王家庆,田晓.华北地区区域水准大气折光影响分析[J].测绘科学,2017, v.42;No.232(10) 65-72(6)金双根, 张勤耘, 钱晓东.全球导航卫星系统反射测量(GNSS+R)最新进展与应用前景[J].测绘学报,2017 Vol. 46 (10): 1389-1398(7)陈成, 金立新, 李厚朴, 刘强.等距离球面高斯投影[J].测绘通报,2017 Vol. 0 (10): 1-6(8)潘一凡,张显峰,童庆禧,孙敏,罗伦.公路路面质量遥感监测研究进展[J].遥感学报,2017 ,21(5):pp796-811(9)WEBB E K.The temperature structure of the lower atmosphere[C]//Proc of REF-EDM Conference.Sydney:Univ NSW,1969:1-9.(10)WANG Y M.Precise computation of the direct and indirect topographic effects of Helmert’s 2nd method of condensation using SRTM30 digital elevation model[J].Journal of Geodetic Science,2011,1(4):305-312.3.网络资源(1)黄声享等.工程测量精品课程.武汉大学/(2)曾永年等. 工程测量精品课程.中南大学/course/867.html(3)岳建平等. 测量学精品课程.河海大学/clx/index.asp(4)李聚方等. 工程测量精品课程. 黄河水利职业技术学院/coursestatic/course_6138.html(5)岑敏仪等.工程测量精品课程.西南交通大学/details?uuid=8a833996-18ac928d-0118-ac928 d93-0010&objectId=oid:8a833996-18ac928d-0118-ac928d93-0011&courseID=A060009三、教学内容及教学基本要求第1—2学时第一章绪论第一节测量学概述第二节地面点位的确定第三节用水平面代替大地水准面的限度第四节测量工作的基本原则1.课前准备(1)熟悉课程教学大纲,对课程的讲授内容和方式有较好的理解;(2)充分利用各类教学资源加强课程的网络资源库建设;(3)充分理解讲义内容,把握和完成知识由一种书本贮存状态到教师传输状态再到学生头脑中的贮存形式的这两次转化;(4)查询、收集本学科相关的前沿技术及其在实际项目中的运用案例;(5)整理好课程教学中用到的模型、教具以及实验室用品等;(6)外部联系,课程教学活动中需要前去参观考察的项目的前期联络。

测量误差基本知识ppt

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3.偶然误差的特性
(1)在一定的观测条件下,偶然误差的绝对值不会超过一定 的限值(有界性); (2)绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多(趋向性); (3)绝对值相等的正误差和负误差出现的机会相等(对称性); (4)当观测次数无限增加时,偶然误差的算术平均值趋近于零
(抵偿性):
1 2 n 0 lim lim n n n n
0.02 1 K1=—— =—— 100 5000
0.02 1 ; K2= —— = —— 200 10000
K2<K1,所以距离S2精度较高。
4.容许误差(极限误差)
根据误差分布的密度函数,误差出现在微分区间d内的概 2 率为: 1 2m2
P ( ) f ( ) d
2 m
§第二节
偶然误差的基本特性
举例: 在某测区,等精度观测了358个三角形的内 角之和,得到358个三角形闭合差i(偶然误 差,也即真误差) ,然后对三角形闭合差i 进行分析。 分析结果表明,当观测次数很多时,偶然 误差的出现,呈现出统计学上的规律性。而 且,观测次数越多,规律性越明显。
用频率直方图表示的偶然误差统计:
(d)

( ( ( k ) f1x1( k ) f 2 x2k ) f n xnk )
对(d)式中的一个式子取平方:(i,j=1~n且i≠j) 2 2 2 f12 x12 f 22 x2 f n2 xn 2 f1 f 2 x1x2

(b)
由于xi 和 是一个很小的量,可代替上式中的dxi 和 dz :
代入(b)得
F F F x1 x2 xn x1 x2 xn
xi
(c)

测量误差的基本知识课件

测量误差的基本知识课件

测量仪器突然出现故 障或受到外界干扰造 成的误差。
粗大误差判别与处理方法
判别方法
常用的判别方法有拉依达准则、肖维勒准则和格拉布斯准则等。这些方法都是 基于统计原理进行判断的,当某个测量值的残差超过一定界限时,就认为该测 量值含有粗大误差。
处理方法
当确认某个测量值含有粗大误差时,应该将其剔除并重新进行测量。如果粗大 误差是由于测量仪器或测量方法的问题引起的,则应该对仪器或方法进行检修 或改进。
方法误差
由于测量方法本身不完善或选 用不当而引起的误差。
人员误差
由于测量人员主观因素、技能 水平等引起的误差。
测量不确定度评定方法
A类评定
通过多次重复测量,利用统计方法计算实验标准 偏差,从而得到测量不确定度。
B类评定
基于经验、资料或其他信息来源,对测量不确定 度进行估计和评定。
合成不确定度
将A类评定和B类评定得到的不确定度进行合成, 得到总的测量不确定度。
提高操作人员技能水平,规范操作过程
加强培训和实践
对操作人员进行专业培训和实践,使其熟练掌握测量原理、操作方法和数据处理 技能,提高测量的准确性和可靠性。
规范操作过程
制定详细的操作规程和注意事项,确保操作人员严格按照规定进行操作,避免人 为误差的产生。
加强数据处理和分析能力,提高结果可靠性
数据处理技能
测量人员生理特点等因素所造成的误差。
随机误差处理方法
增加测量次数 通过增加测量次数,可以减小随机误差的影响。因为随机 误差具有抵偿性,多次测量的平均值会逐渐趋近于真值。
改进测量方法 通过改进测量方法,可以减小随机误差的影响。例如,采 用更精确的仪器、更合理的观测顺序等。
利用统计方法处理数据 通过利用统计方法处理数据,可以估计随机误差的大小, 从而判断测量结果的可靠性。例如,可以利用正态分布的 性质来计算置信区间和置信度等。

测量不确定度讲义

测量不确定度讲义

[规则 1]只涉及量的和或差的线性模型。
例如: y c1x1 c2 x2 cn xn
则合成标准不确定度如下:
uc ( y) c12u2 (x1) c22u2 (x2 ) cn2u2 (xn )
此时,有 ciu(xi ) ui ( y)
则 uc ( y)
n
ui2 ( y)
i 1
合成不确定度表达的简化形式(例)
E
uc ( )
(uc (d d
) )2
(ctguc
( ))2
21
传递公式(传播率)的应用
• 1.计算间接测量量的不确定度 • 2.分析主要误差来源 • 3.在设计性实验中进行误差分配 • 4.帮助正确选择仪器及确定测量条件
22
合成不确定度表达的简化形式1
有时,在输入量彼此独立的线性模型的情况下,合成不确定度的表 达可以采用更为简单的形式。合成标准不确定度的两个简单规则
其实验标准差为s(xi)。则算术平均值的实验标准差应等于实验 标准差s(xi)除以次数n的平方根,相应的标准不确定度为
uA
S ( xi n
)
S(x
)
使用计算器计算A类不确定度
9
【实例】
• 某实验室对某一电流量进行n=10次重复测量,测量值列于下表。 求这10次测量结果的标准不确定度?
• 由贝塞尔公式计算得到测量列的标准偏差s(x)=0.074mA。
联系的参数(GUM)
测量结果的量
值。
• 根据所用到的信息,表征赋予被测量量值分散性的 非负参数。(VIM2.26)
意义 不确定度是一定置信概率下(一般
取95%)的误差限值, 是可能存在的
误差分布范围的半宽度。
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二、 中误差(m) 1Байду номын сангаас 计算公式
m 2
n
2. 例题(1) 对某个量进行两组观测,各组均为等精度观
测,各组的真误差分别如下所示,请评定哪组的 精度高? 第一组:-3"、+2"、-1"、0"、+4" 第二组:+5"、-1"、0"、+1"、+2"
3. 中误差(m)与标准差(σ)的区别
在于观测次数n上! 标准差σ表征了一组等精度观测在n→∞时误差
四、极限误差(Δ极限)和容许误差( Δ容)
1. 极限误差的意义 绝对值大于3σ的真误差出现的概率很小,因此可以认
为± 3σ是真误差实际出现的极限。 在等精度观测中, Δ≥2m 概率4.55% Δ≥3m 概率0.27%
2. 极限误差(容许误差)的设定 在实际测量中,常以2~3倍中误差作为偶然误差的容
Δs
(3)偶然误差(accident error) Δa
总观测误差 Δ=Δg + Δs + Δa
5. 粗差(gross error)
特 征: 1)一种大量级的观测误差; 2)粗差包括测量过程中各种失误引起的误
差; 3)含有粗差的观测值都不能使用,该观测
值必须舍弃并重测。
处理方法: 1)进行必要的重复观测; 2)增加“多余”的观测约束条件; 3)严格遵守相关测量规范。
① 遵守相关测量规范,粗差可以被发现并剔除; ② 系统误差可以被改正; ③ 偶然误差却是不可避免的。
(3)偶然误差的例子分析
(4)偶然误差 的统计规律
1 有限性 一定观测条件下的有限观测中,误差的绝对值不超过一定限值 2 密集性 绝对值小的误差出现的频率大,绝对值大的误差出现的频率小 3 对称性 绝对值相等的正、负误差出现的频率大致相等 4 抵偿性 当观测次数无限增多时,偶然误差平均值的极限为零
2. 定 义 误差Δ的绝对值与相应观测值D的比值。
K
1
D D/
当Δ为中误 差m时,K为 相对中误差
3. 实际距离丈量中的相对真误差(相对较差)
D往-D返=D= 1 D平均 D平均 D平均 /D
4. 为什么只有“距离”需要用相对误差K衡量, 而 “角度”观测则用中误差而不用相对误差?
距离测量误差与观测长度大小有关 测角误差与角度的大小无关
如果仪器的精度不同,或观测方法不同,或外界条件 的变化较大,这就属于不等精度观测,所对应的观测值就 是不等精度观测值。
3. 衡量精度的常用指标 (1)中误差 (mean square error) (2)相对中误差 (relative error) (3)极限误差( limit error, 或称 限差 tolerance)
许值,称为容许误差。即: Δ容= 2m Δ容= 3m
§5-3 误差传播定律
一、误差传播定律 (law of error propagation)
实际测量中,有些量往往不能直接观测得 到,需借助其它的观测量按照一定的函数关系 间接计算得到。由于直接观测的量含有误差, 因而它的函数亦必然存在误差。
各观测量的中误差与其函数的中误差之间的 关系,称为误差传播定律。
第6章测量误差的基本知识
§5-1 测量误差的来源及分类
一、误差(error)
1. 定 义:观测值与其真实值(即“真值”)之间的差异。
公 式:
Δi=Li-X
真值
真误差
观测值
2. 观测误差的来源 误差来源:观测者、仪器(工具)、外界条件 观测条件=观测者+仪器(工具)+外界条件
3. 等精度观测和不等精度观测
二、主要关系式
函数名称
函数关系式
和差函数
mZ m12 m2 2
Z = x1 ± x2
Z = x1 ± x2 ± … ± xn
-σ2
-σ1
+σ1 +σ2
2. 关于等精度观测和不等精度观测的进一步叙述
由于精度是表征误差的特征,而观测条件又是造成误 差的主要来源。
在相同的观测条件下进行的一组观测,尽管每一个观 测值的真误差不一定相等,但它们都对应着同一个误差分 布,即对应着同一个标准差。因此,可以称这组观测为等 精度观测,所得到的观测值为等精度观测值。
6. 系统误差(system error)
定 义:在一定的观测条件下进行一系列观测时, 符号和大小保持不变或按一定规律变化的误差。 系统误差对观测成果具有累积的作用。
处理方法: 1)采取必要的观测措施; 2)找出系统误差的原因和规律,对观测值
进行系统误差的公式改正。
7. 偶然误差(accident error) (1)定 义:在一定的观测条件下进行一系列 观测,如果观测误差的大小和符号均呈现偶然性; 即从表面现象看,误差的大小和符号没有规律性。 (2)研究偶然误差的重要性
[]
n
5. 平均误差(θ)
平均误差就是在一组等精度观测中,各误差绝对 值的平均数。其表达式为:
n
式中 [|Δ|]——误差绝对值的总和。
例题(2)
计算例题(1)的各组平均误差,并比较其精度高 低。
因此,我国的有关规范均统一采用中误差作为衡 量精度的指标。
三、相对误差(K)
1. 相对误差的意义
极高精度的仪
以观测条件来评价是否等精度观测。 器和极为严格
的方法。消耗
4. 对测量误差的准确理解 误区:误差越小越好,甚至为零。
大量的物力和 人力。
正确认识:将误差限制在满足测量目的和要求 的范围内。
5. 观测误差的分类
(1)粗差(gross error)
Δg
(2)系统误差(system error)
(5)偶然误差的正态分布曲线
8. 标准差(standard deviation, σ)
n
lim 2 n
标准差的大小可 以反映观测精度 的高低。
一、精度
§5-2 衡量精度的指标
1. 定义
f (△)
对某一个量的多
次观测中,其误差分 布的密集或离散的程 度。
第1组:±σ1
第2组:±σ2

±σ1<±σ2 所以,第1组精度高
分布的扩散特征,即理论上的观测精度指标;而 中误差m则是一组等精度观测在n为有限次数时的 观测精度指标。
4. 中误差(m)与真误差(Δ)的区别
中误差m反映的是一组观测精度的整体指标, 而真误差Δi是描述每个观测值误差的个体指标。
在一组等精度观测中,各观测值具有相同的 中误差,但各个观测值的真误差往往不等于中误 差,且彼此也不一定相等,有时差别还比较大, 这是由于真误差具有偶然误差特性的缘故。
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