第一章误差理论与数据处理课件

1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2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3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4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5一、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6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、…）……7三、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

8四、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91、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10--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：20.1mm--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：20.00mm测量值：+0.08mm结果：20.08mm特点：精度高；复杂、成本高、要求高直接测量11Basequantitiesandbaseunits基本量和基本单位Quantitysymbol量符号Time时间 tLength长度 xMass质量 mElectric icurrent电流Thermodynamic Ttemperature热力学温度Amount nofsubstance物质的量Luminou Lintensity发光强度Baseunitsymbol基本单位符号second秒 smetre米 mkilogram千克 kgampere安培 Akelvin开尔文 Kmole摩尔 molcandela坎德拉 cd

Present

definition当前定义-intermsoftheperiodoftheCshyperfinetransition铯原子超精细跃迁的周期-distancetravelledbylightin1/299792458ofasecond光在1/299792458秒时间内运动的距离-intermsofthemassoftheinternationalprototypeK国际原器的质量，K-intermsoftheforcebetweenwirescarryingcurrent带电导线之间的力-intermsofthetemperatureofthetriplepointofwater水的三相点的温度-intermsofnumberofentitiesin12gofcarbon12,12g碳12的原子数-intermsoftheintensityofaspecifiedsource特定光源的强度

张钟华，香山会议报告，2008.1012Basequantitiesandbaseunits基本量和基本单位Quantitysymbol量符号Time时间 tLength长度 xMass质量 mElectric icurrent电流Thermodynamic Ttemperature热力学温度Amount nofsubstance物质的量Luminous Lintensity发光强度Baseunitsymbol基本单位符号Second秒 sMetre米 mKilogram千克 kgAmpere安培 AKelvin开尔文 KMole摩尔 molCandela坎德拉 cd

-intermsoftheperiodoftheCshyperfinetransition铯原子超精细跃迁的周期-distancetravelledbylightin1/299792548ofasecond光在1/299792458秒的时间内运动的距离-intermsofthevalueofthePlanckconstanth，由普朗克常数h的值导出intermsofthevalueoftheelemen-tarychargee，由基本电荷e的值导出intermsofthevalueoftheBoltzmanconstantk，由波尔兹曼常数k的值导出intermsofthevalueoftheAvogadroconstantNA，由阿夫伽德罗常数NA的值导出intermsoftheintensityofaspecifiedsource特定光源的强度

Proposednewdefinition建议新定义张钟华，香山会议报告，2008.101314TheDefinitionofthe“Second”：1s=

9192631770periods

oftheradiationcorrespondingtothetransitionbetweenthetwohyperfinelevelsofthegroundstateofthecaesium133atoms.1s=1/31556925.9747

ofthetropicalyear1s=1/86400of

asolarday

(~1928–1950~1956)(1956~1967)(1967~

)Astronomers’time时间的单位和标准15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,POPMaser原子钟光钟：中性原子、离子16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）17

长度测量18

质量测量19

间接测量如测导线的导电率ρ：测量与被测量有一定函数关系的参量，被测量由计算获得202、开环测量与闭环测量开环测量：反馈测量：特点：简单、直观、明了；测量精度不高特点：精度高；复杂、成本高、要求高传感器输入量x