测量的基础知识1 ppt课件

第三章 不确定度分析 第一节 测试基础知识 一、测量方法的分类 1、按是否直接测定被测量的原则分类 直接测量法：天平测量质量 间接测量法：测量电流、电压 确定功率 2、是否直接和已知同种量进行比较 直接比较测量法 替代测量法,3、按传感器是否被测物体接触 接触测量 非接触测量 二、测量装置及有关术语 准确度等级：测量器具的等级或级别 标称范围：被测量示值的范围 量程：标称范围上下限之差的绝对值 测量范围：测量器具所能测量的被测量值的范围 漂移：随时间的慢变化,第二节 测量误差 一、研究误差的意义 正确认识误差的性质，分析误差产生的原因，以消除或减小误差。 正确测量和实验数据，合理计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近于真值的数据。 正确组织实验过程，合理设计仪器或选用仪器和测量方法，以便在最经济条件下得到理想的结果。,二、测量误差的定义,例：二等标准活塞压力计测量压力：测得值9000.2 高一等级活塞压力计测量压力：测得值9000.5 测量误差= 0.3,三、 测量误差的来源 1、器具误差 测量仪器、设备、装置导致的测量误差： 标准量具的误差、仪器误差、附件误差等 2、方法误差 测量方法存在错误或不足：近似的数学模型等 3、环境误差 测量环境、条件引起的测量误差 空气温度、湿度，大气压力，振动，电磁场干扰等 4、观测误差：读数误差 5、调整误差：零位误差,人员误差,四、误差分类, 系统误差（System error）,对同一被测量多次测量过程中，保持恒定或按确定规律变化,- 有规律可循,再现性 - 偏差（Deviation）,理论分析/实验验证 - 原因和规律 - 减少/消除, 随机误差（Random error）,因许多不确定性因素而随机发生,个体：偶然性（不明确、无规律）；总体：统计规律,随机误差无法消除/修正，概率和统计性处理可以控制减小,已定系统误差：绝对值和符号确定，可以通过修正消除 未定系统误差：绝对值和符号未确定,对同一被测量多次测量过程中，绝对值和符号不可预定方式变化, 粗大误差（Abnormal error） 超出规定条件预期的误差,检测系统各组成环节发生异常和故障等引起,应该剔除含有粗大误差数据,五、误差的表示方法 1、绝对误差 测量所得数据与其相应的真值之差 测量误差 = 测得值 - 真值 绝对误差可以是正或负值,2、相对误差,测量的绝对误差与被测量的真值之比,绝对误差很小,定义：,表示：百分数（%）- 分子分母量纲相同 可以是正或负值,例：水银温度计测量温度：测得值20.3C 高一等级温度计测量温度：测得值20.2C 绝对误差= 0.1C 相对误差=,例：相对误差评定 第一种方法测量L1=100mm，1=10m 相对误差 第二种方法测量L1=100mm，2=8m 相对误差 第三种方法测量L2=80mm，3=7m 相对误差 第一种方法精度最低、第二种方法精度最高,3、引用误差 例：测量范围上限19600N测力计，标定示值14700N处的实际作用力为14778.4N,测量装置的精度等级用引用误差表示： 精度等级0.5级、量程为100mA电流表引用误差为0.5% 全量程最大绝对误差0.5mA 测10mA：相对误差5% 测95mA：相对误差0.53% 结论：一般应尽量避免在1/3量程范围测试,4、分贝误差 单位分贝dB，无量纲,六、测量精度和不确定度,不确定度： 对测量值不能肯定的程度,第四节 测量器具的误差 测量仪器的示值误差：示值与被测真值之差 基本误差：固有误差 允许误差：允许误差极限值 测量器具的准确度：测量结果与真值的接近程度 测量器具的重复性和重复性误差,回程误差：滞后误差 误差曲线：误差与被测量函数关系 校准曲线,示值,实际值,第五节 测量数据处理及测量结果表达式 一、算术平均值,真值x0,x,算术平均（Mean value）,样本平均,- 的估计值,总体期望：无限次测量（不可能实现） - 有限次测量代替,估计（Estimation ) - 有限次样本推测总体参数 - 估计值（）,数学期望 - ,标准偏差,样本平均 - 随机变量 - 数学期望、标准偏差,2） - 估计值 s,样本中各测量数据相对样本平均的分散程度 - 样本标准偏差s,- 总体标准偏差 的估计值,1）样本平均值x -真值 -可靠 - 多次测量提高精密度,样本平均值服从正态分布,总结,二、测量结果的表达式,置信概率,测量结果表达式,例：测量5个样品拉断力pi分别为7890N、8130N、8180N、8200N、8020N，置信概率0.90，表示试验结果,置信概率=0.9,测量结