误差理论与数据处理.ppt

1,教材： 费业泰 主编误差理论与数据处理(第5版)， 机械工业出版社，2004年。 主要参考书： 沙定国 主编误差分析与测量不确定度评定， 中国计量出版社，2003 刘智敏 著不确定度原理， 中国计量出版社，1993 Data Reduction and Errror Analysis for the Physical Science, By Philip R. Bevington,New York: MaGrew-Hill, 1992 (2nd Ed.),误差分析与数据处理,2,教学内容,第一章 绪论 4 第二章 误差的基本性质与处理 6 第三章 误差的合成与分配 2 第四章 测量不确定度 2 第五章 线性参数的最小二乘法 4 第六章 回归分析 4 第七章 动态测试数据处理基本方法 2 第八章 动态测量误差及其评定 2 专题、复习、讨论 4,考核：作业15%+课程论文15%+闭卷考试70% 作业：周二交 课程论文：误差分析、数据处理报告,3,课程目的,正确认识误差的性质，分析误差产生的原因,减小或抑制误差,正确处理实验数据，合理计算所得结果,给出科学可信的实验结果,正确组织实验过程，合理设计、选用仪器或测量方法,根据目标确定最佳方案,4,第一章 绪论,1、研究误差的意义 2、误差的基本概念 3、误差与精度 4、有效数字与数据运算,5,第一章 绪论,什么是测量？,第一节 研究误差的意义,误差的起因: 测量过程中，由于实验方法的不完善、实验设备的不完善、周围环境的影响、人们认识能力所限，实验所得数据和被测量的真值之间存在差异。,进行误差研究提高实验精度认识客观真理,6,一、测量的作用和地位,科学研究的先行官,“现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展”,俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的”,近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达38人,工业、国防,7,定义：,被测信息：,传感器、检测仪器、检测装置、检测系统,全部操作：,检测过程：,确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作,二、测量的基本概念,信号采集、信号处理、信号显示、信号输出,物理量（光、电、力、热、磁、声、）,被测对象：,宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ）,检测器具：,化学量（PH、成份）,生物量（酶、葡萄糖、）, ,8,三、测量系统构成,力 位移 速度 加速度 压力 流量 温度,电阻式 电容式 电感式 压电式 热电式 光电式 磁电式,电桥 放大器 滤波器 调制器 解调器 运算器 阻抗变换器,笔式记录仪 光线示波器 磁带记录仪 电子示波器 半导体存储器 显示器 磁卡,数据处理器 频谱分析仪 FFT 实时信号分析仪 计算机,被测对象,传感器,中间变换 测量装置,显示及 记录装置,实验结果 处理装置,9,四、测量方法分类,1. 直接测量 （绝对测量、相对测量） 间接测量 2. 开环测量与闭环测量 3. 偏差法、零位法、微差法,10,1、直接测量与间接测量,直接测量：直接将被测量与标准量进行比较,标准量,标准计量单位（如米尺、光栅尺、激光） 绝对测量,定值标准量（如某一固定尺寸） 相对测量,11,- 绝对测量：,采用仪器、设备、手段测量被测量，直接得到测量值,测量结果：20.1 mm,- 相对测量：,将被测量直接与基准量比较，得到偏差值,特点：简单、直观、明了； 测量精度不高,基准量：20.00 mm,测量值：+0.08 mm,结 果：20.08 mm,特点：精度高；复杂、成本高、要求高,直接测量,12,Base quantities and base units 基本量和基本单位,Quantity symbol 量 符号 Time时间 t Length长度 x Mass质量 m Electric i current电流 Thermodynamic T temperature热力学温度 Amount n of substance物质的量 Luminou L intensity发光强度,Base unit symbol 基本单位 符号 second秒 s metre米 m kilogram千克 kg ampere安培 A kelvin开尔文 K mole摩尔 mol candela坎德拉 cd,Present definition 当前定义 - in terms of the period of the Cs hyperfine transition铯原子超精细跃迁的周期 - distance travelled by light in 1/299 792 458 of a second 光在 1/299 792 458 秒时间内运动的距离 - in terms of the mass of the international prototype K 国际原器的质量， K - in terms of the force between wires carrying current带电导线之间的力 - in terms of the temperature of the triple point of water水的三相点的温度 - in terms of number of entities in 12 g of carbon 12, 12 g碳12的原子数 - in terms of the intensity of a specified source 特定光源的强度,张钟华，香山会议报告，2008.10,13,Base quantities and base units 基本量和基本单位,Quantity symbol 量 符号 Time时间 t Length长度 x Mass质量 m Electric i current 电流 Thermodynamic T temperature热力学温度 Amount n of substance物质的量 Luminous L intensity发光强度,Base unit symbol 基本单位 符号 Second秒 s Metre米 m Kilogram千克 kg Ampere安培 A Kelvin开尔文 K Mole摩尔 mol Candela坎德拉 cd,- in terms of the period of the Cs hyperfine transition铯原子超精细跃迁的周期 - distance travelled by light in 1/299792548 of a second 光在1/299 792 458 秒的时间内运动的距离 - in terms of the value of the Planck constant h， 由普朗克常数h的值导出 in terms of the value of the elemen- tary charge e，由基本电荷e的值导出 in terms of the value of the Boltzman constant k，由波尔兹曼常数k的值导出 in terms of the value of the Avogadro constant NA，由阿夫伽德罗常数NA的值导出 in terms of the intensity of a specified source 特定光源的强度,Proposed new definition 建议新定义,张钟华，香山会议报告，2008.10,14,15,The Definition of the “Second”：,1s = 9192631770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atoms.,1s = 1 / 31556925.9747 of the tropical year,1s = 1 / 86400 of a solar day,( 1928 1950 1956 ),( 1956 1967 ),( 1967 ),Astronomers time,时间的单位和标准,16,原子钟的发展,铷钟 铯钟：大铯钟,小铯钟,光抽运 氢钟：主动型和被动型 微波离子钟 喷泉原子钟 CPT, POP Maser原子钟 光钟：中性原子、离子,17,长度的单位和标准,早期：从北极通过巴黎至赤道的子午线长的一千万分之一为1米 1875：米原器 材料：铂铱合金 不易复制，受温度影响 1960：氪86原子橙色谱线在真空中波长的1,650,763.73倍(原子米) 1983：光在真空中运行299,792,458分之一秒所经过的距离（前提：把真空中光速作为一个物理常数规定下来，并令它等于299,792,458米/秒）,18,长度测量,19,质量测量,20,间接测量,如测导线的导电率：,测量与被测量有一定函数关系的参量，被测量由计算获得,21,2、开环测量与闭环测量,开环测量：,反馈