误差理论与数据处理(绪论)PPT课件

. 1、误差理论与数据处理，首席：周维虎助教：范百兴，王岩庆日： 2016.3.5，2，周维虎，出生于1962年7月，合肥工业大学精密仪器与机械专业博士。 中国科学院光电研究院研究员，中国科学院大学博士课程教授。 从事精密仪器和计量测试研究30馀年，完成国家级科研项目，获省部级科技奖励5项，申请专利20馀项发明，发表论文90馀篇，编制教材1份，起草国家计量检定规程和规范4份。 简介、3、19791983、19962000、20012004、 学士精密仪器，博士后，合肥工业大学，美国Wisconsin-Milwaukee和Oakland大学，博士精密仪器和机械，合肥工业大学，教育经验，4，工作经验， 5国家发明奖和科技进步奖审查专家中国机械工业科技奖审查专家科技部先进制造领域十三五重大科技任务实施方案编制组专家科技部重大科技仪器设备开发十三五重大科技任务实施方案编制组专家国防973项目，863项目审查专家/检验专家科技部科学仪器重大专业审查专家国家自然基金委重大科学仪器专业审查专家华中科学技术大学、吉林大学、大连理工大学、南京航空航天大学、合肥工业大学等10馀所大学兼任教授，博士教师OpticalExpress，中国激光等10馀所中外期刊审查员，主要社会兼任，6、 主要科研项目获奖的上海世博会信息攻略成果特等奖科技部世博会科技先进个人称号安徽省科技进步奖国防科技二等奖航空航天部科技进步三等奖全国光电测量标准化技术委员会秘书长中国科学院计算光学重点实验室学术委员会委员中国仪器仪表行业协会专家委员北京市光电信息与仪器工程研研究中心学术委员会委员全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会委员中国计量测量学会计器专业委员会常务委员中关村光电产业协会理事/专家委员中国光学工程学会委员中国光学学会光电技术专业委员会中国光学学会上级会员，学术团体职务获奖，7，教育要求本课程为专业核心课(40学时)， 是理工科各专业硕士和博士学科基础课的工程光学、数字信号处理、非线性光学、应用光学、模式识别、光电子技术、现代机械设计等专业课程，主要授课对象为光学、仪器、测绘、计算机、电子、机械、地学等专业课程的研究生， 通过本课程获得测量误差和数据处理的基本训练、常识和修养，内容包括误差理论、测量不确定度、数据处理方法、仪器精度等。 课程说明，8，课程说明，评价形式为平日： 40%，作业2次论文为期末： 60%，回卷考试，预修课程高等数学，线性代数，概率论和数学统计，大学物理，9， 课程说明参考教材费业泰主编误差理论与数据处理机械工业出版社王中宇主编测量误差与不确定度评定科学出版社隋丽芬主编误差理论与测量平差基础测绘出版社马宏主编仪器精度理论北航出版社，10、误差公理、测量结果有误差，误差自始至终存在于所有科学实验和测量过程中， 误差具有普遍性和必然性，11、授课的基本内容误差分析数据处理，12，第一章论述，测定的基本概念误差基本概念和误差分析的语义测定结果的不确定度评价测定数据处理方法设备精度理论，13，1 .测定的基本概念， 1.1测定的定义1.2测定的意义1.3测定的历史1.4测定的分类1.5单位制和基准，14，1.1测定的定义，测定(Measurement )与作为测定单位的基准量进行比较，求出比值的过程。 测量过程的四要素测量对象、测量单位、测量方法(原理设备条件)、测量精度。 15、实验室精密测量了各种机械工件、光学材料、电子器件等反映其特定物理化学特性的大小。工厂现场检验产品性能，商贸部门检验商品。 在部队靶场测试武器系统的性能。 计量部门对测量仪器和仪器的检定、校正、核对、标准物质和标准仪器的值，以及测量设备整体的计量确认活动、实验室整体的认可。 测量范畴可准确定量的实验，均属测量范畴。 1.1测量的定义，16，日常生活无法测量，科学的进步和发展无法测量，在迈克尔逊时代，光和所有的电磁波都被认为必须通过绝对静止的“以太网”传播，但是“以太网”是否存在以及是否具有静止的特性因此，迈克尔逊发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，1887年与莫雷合作，进行了着名的迈克尔逊莫雷实验，证明“以太网”不存在，这是最严重的否定性实验，动摇了古典物理学的基础，推动了物理学的新发展。 1907年，迈克尔逊获得了诺贝尔物理学奖。 AlbertAbrahanMichelson，美国物理学家，1.2测量的意义，17，没有望远镜就没有天文学，没有显微镜就没有细胞学，没有罗盘就没有航海事业，日常生活无法测量，科学的进步和发展无法测量，1.2测量的意义，18，科学从测量开始，进行测量门德雷耶夫，1.2测量的意思，19，测量你感兴趣的东西，用数量表示它的时候，你知道也不能测量的时候，那个知识贫乏，不深刻。 开尔文，1.2测量的意义，20，信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，测量技术是信息技术的重要基础。 钱学森，1.2测量的意义，21，仪表是工业生产的“倍增器”，是高科技和科研的“催化剂”，军事体现了“战斗力”。 王贽，1.2测量的意思，22，为什么测量者的感觉成为问题！ 测量目标：为了获得更准确的信息，将1米定义为首先通过巴黎的子午线上地球赤道到北极点距离的千万分之一。 1889年，第一届国际计量大会将“米原器”定为国际长标准，规定1米为米原器摄氏0度时两端两刻线之间的距离。 1960年，第十一届国际计量大会将氪86同位素灯在规定条件下发出的橙色光在真空中的波长规定为1米。 从1983年开始，米的长度被定义为“光在真空中前进1/2997927秒以内的距离”。 1.3测量的历史，23，1.4测量的实现，24，根据测量量(参数)是否为想要测量的量直接测量和间接测量，在被测量参数位于测量时的状态下静态测量和动态测量，测量中测量要素是否变化等精度测量和不均匀精度测量，其他接触测量和非接触测量， 1.4测定的分类，25国际单位制SI(SystemInternational )，1.5单位制和基准，26，非国际单位制，时间：分钟(min )，小时(h )，日(d )平面角：度()，分钟()，秒()，容积：升(l )质量：吨(t )，原子质量单位(u1.66056550 ) 英里、英寸尺寸功能：电子螺栓(eV )、1.5单位制和基准、27、组合形式单位，例如加速度单位、每米平方秒(m/s2) ； 由辅助单位和基本单位构成，例如角速度单位“弧度每秒(rad/s )”； 由专业名称的导出单位和基本单位构成，例如压力单位“每牛顿平方米(N/m2)”； 以一个单位为分母，分子为1，例如线膨胀系数单位为摄氏1度/； 由国际单位制单位和国家选定的非国际单位制单位构成，例如电力单位“千瓦时间(kwh )”。 两个或多个单位相乘，除以的形式组合而成的新单位。 1.5单位制和标准，28，标准(Reference，Datum )，标准用于再现某些基本测量单位的大小，仅用于检测各种测量仪器的精度，而不直接参与测量。一级标准，又称主要标准和国家标准，具有最高水平的标准。 一个国家只有一个。 二次基准是，副基准、副基准的大小精度由主基准决定，代替主基准而向下交付，或者代替主基准而参加国际核对。 三级标准也称为工作标准的工作标准，用于直接向部下的标准测量仪传递测量值，检测部下的测量标准测量仪的精度。 1.5单位制和标准，29，误差理论是测量科学的基础，准确性的一致性追踪可靠性法制性，30，第一章绪论，测量的基本概念误差基本概念和误差分析的意义测量结果的不确定度评价测量数据处理方法设备精度理论，31， 2 .误差基本概念和误差分析的意义2.1误差的定义2.2误差的分类2.3误差的来源2.4误差分析的目的和意义，32，2.1误差的定义，误差的定义误差(Error)=测量值-真值，问题-真值(TrueValue )是如何得到的？ 真值可能存在的情况理论真值计量学约束真值相对真值(参考值或传递值)，三角形的内角之和始终为180，国际公斤标准为1千克，误差相对于真值，真值指的是普通相对真值或约束真值。 33、例如：作为二等标准活塞压力计测定压力，测定值为9000.2N/cm2，以该压力高水平的精确方法测定值为9000.5N/cm2时，后者可视为相对真值，此时，二等标准活塞压力计的测定误差为9000.2 n/cm2- 900 cm2=-0.3n/cm2的相对真值、2.1误差的定义、34、误差、2.2误差的分类、35、绝对误差=测量值-真值、特征为具有一定大小、符号和单位的量的测量维度，其单位为另外，2.2误差的分类(按表现形式)、36、修正值(correct )是为了消除固定的系统误差而用代数法加到测定结果中的值。 特征量与误差的大小大致相等，但方向相反，修正值本身也有误差。 校正值真值-测量值(-误差)、2.2误差的分类(按表现形式)、37、相对误差(RelativeError )、特征是有大小和符号的无量纲，一般以百分比表示。 2.2误差分类(按表示形式)、38、引用误差是相对误差，其相对误差是引用了特定值，即公称范围的上限(或范围)，所以该误差也称为引用相对误差、全标度误差。引用误差、2.2误差的分类(按表现形式)、39、我国电气仪表、压力表的精度等级s按引用误差分级，即1级表的引用误差为1%。 选定一个仪表的等级s后，此表测量时发生的最大绝对误差为：电气仪表、压力计的等级常用引用误差表示、绝对误差的最大值、范围(公称范围)上限、仪表等级、绝对误差的最大值与该仪表的公称范围(或范围)上限成比例。40、如果选择了仪表，所测量的值越接近标称范围(或范围)的上限，所测量的相对误差越小。 在相对误差、绝对误差的最大值、测定值、引用相对误差、2.2误差的分类(按表现形式)、41、分贝误差、电子学或声学等领域的测定中，一般以对数形式表现相对误差，称为分贝误差。 另外，对于电流、电压系统电气参数，当对于电力系统电气参数，分贝误差为2.2误差的分类(按表现形式)、42、2.2误差的分类(按性质)、系统误差(SystematicError )在相同条件下多次测定相同量的值时，该误差的绝对值和符号不变另外，在随机误差(RandomError )相同的测量条件下多次测量相同大小的值时，绝对值和符号不会按照预定方式变化。 粗大误差(GrossError )明显高于统计规则的预期值。 过失误差，过失误差，或简称粗差。.从43、2.3误差的原因、测量装置误差测量仪器、测量仪器误差、测量方法误差原理误差、测量环境误差温度、湿度、压力等因素引起的测量误差、44、2.4误差分析的目的和意义、测量结果的角度进行分析：明确测量结果的质量，寻求评价测量结果的误差补偿措施，提高测量结果的水平。 意思：以最小投入获得最高生产，从系统分析的角度着手：分析误差传递的特点，评价探索传递过程的系统整体性能，寻求改善性能的方法。 45、第一章绪论、测定的基本概念误差基本概念和误差分析的语义测定结果的不确定度评价测定数据处理方法设备精度理论、46、精度：误差综合(精度)、精度(Precision )精度(Correctness )、1 )随机误差的综合(精度)2)系统误差的综合(精度)、 3 .测量结果的不确定度评价，47，3 .测量结果的不确定度评价，48，被神遗忘的悲情英雄神和他说了最小的笑话，两次都是一次失误的神也和他说了最大的笑话，两次都得到了金牌他可能是被神爱着的孩子， 拥有才能和一流技术的他可能又是被上帝遗弃的孩子，但是总是在接近天堂的时候一个接一个地落入世界2004年雅典奥运会，美国人马修埃蒙斯最后开枪的是0环。 4年后，那一年曾经是“倒霉”的埃蒙斯再次参加奥运会，最后的4.4枚枪支(精确度)再次让出了金牌。 3、测定结果的不确定度评价、49、误差概念和误差分析在评价测定结果时，有时不完整，操作也困难。 评价更合理、操作性更高的测量结果的方法。 求、诞生、不确定度的测定、3 .测定结果的不确定度评定、50、1927年德国物理学家海森堡提出了不确定度关系，又称为不确定度关系。 1973年英国国家物理实验室的J.E.Burns等人指出，在研究测量精度时，应该使用不确定度。 1978年国际计量局提出不确定度意见书，征求各国和国际组织的意见。 不确定度的起源和发展，3 .测定结果的不确定度评定，51，1993年出版了测量不确定度表示指南 (guidettttheexpressionofuncertityinkmeasurement，简称GUM )。 1999年中国人民解放军总装备部颁布了GJB3756-99 测量不确定度的表示及评定。 1999年国家质量技术监督局批准JJF1059-1999 测量不确定度评定与表示。 该规范原则上采用了GUM的基本内容。 1980年，国际计量局提交了实验不确定度建议书INC-1(1980 )。 3、测定结果的不确定度评价、52、a类评价(TypeAE