测量的基础知识11.ppt

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 Systemerror 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 Randomerror 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 Abnormalerror 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 3 C高一等级温度计测量温度 测得值20 2 C绝对误差 0 1 C相对误差 例 相对误差评定第一种方法测量L1 100mm 1 10 m相对误差第二种方法测量L1 100mm 2 8 m相对误差第三种方法测量L2 80mm 3 7 m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 Meanvalue 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 测量结果 测量结