大物实验不确定度.ppt

,第三节实验不确定度,由于误差的存在而被测量值不能确定的程度，是被测量真值在某个量值范围内的评定。,一、不确定度的概念：,误差以一定的概率被包含在量值范围中,真值以一定的概率被包含在量值范围中,不确定度用表示,测量误差与不确定度,不确定度的权威文件是国际标准化组织(ISO)、国际测量局(BIPM)等七个国际组织1993年联合推出的GuidetotheexpressionofUncertaintyinmeasurement不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能确定的程度。不确定度是一定概率下的误差限值。不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机误差分量和未定系统误差的联合分布范围。由于真值的不可知，误差一般是不能计算的，它可正、可负也可能十分接近零；而不确定度总是不为零的正值，是可以具体评定的。,二、不确定度的分类,A类不确定度S：,B类不确定度u：,可以通过统计方法来计算(如偶然误差),不能用统计方法只能用其他方法估算(如仪器误差),A类,A类,A类,B类,B类,B类,B类,B类,B类,AB类不确定度和偶然系统误差的关系,A类:所有的偶然误差,具有随机性质的系统误差也可B类:不包括已定的系统误差,三、直接测量不确定度的计算,1)A类不确定度的计算：,贝塞尔法最大残差法最大误差法极差法,三、直接测量不确定度的计算,1)A类不确定度的计算：,贝塞尔法,Ni的不确定度,的不确定度,2)B类不确定度的估计:,.估计方法,估计法,A.由仪器的准确度表示,.仪器误差的确定：,A.由仪器的准确度表示,B.由仪器的准确度级别来计算,.仪器误差的确定：,B.由仪器的准确度等级计算,电流表（0.5级）,B.由仪器的准确度等级计算,电压表（0.1级）,电流表（0.5级）,电阻箱（读数为2700）,B.由仪器的准确度等级计算,电压表（0.1级）,电流表（0.5级）,B.由仪器的准确度等级计算,电压表（0.1级）,电流表（0.5级）,电阻箱（读数为2700）,A.由仪器的准确度表示,B.由仪器的准确度级别来计算,C.未给出仪器误差时,连续可读仪器,非连续可读仪器,.仪器误差的确定：,最小分度1/2,最小分度,米尺：最小分度为1mm,C.未给出仪器误差时,连续可读仪器,米尺：最小分度为1mm,C.未给出仪器误差时,连续可读仪器,读数显微镜：最小分度为0.01mm,米尺：最小分度为1mm,C.未给出仪器误差时,连续可读仪器,读数显微镜：最小分度为0.01mm,螺旋测微计：最小分度为0.01mm,米尺：最小分度为1mm,C.未给出仪器误差时（均匀用除以）,连续可读仪器,读数显微镜：最小分度为0.01mm,螺旋测微计：最小分度为0.01mm,数字秒表:最小分度=0.01s,C.未给出仪器误差时,非连续可读仪器,数字秒表:最小分度=0.01s,20分度游标卡尺：最小分度=0.05mm,C.未给出仪器误差时,非连续可读仪器,数字秒表:最小分度=0.01s,20分度游标卡尺：最小分度=0.05mm,分光计:最小分度=1,C.未给出仪器误差时,非连续可读仪器,数字秒表:最小分度=0.01s,20分度游标卡尺：最小分度=0.05mm,分光计:最小分度=1,C.未给出仪器误差时,非连续可读仪器,D.根据实际情况估计误差,拉伸法测金属丝杨氏模量,拉伸法测金属丝杨氏模量,A类不确定度分量,B类不确定度分量,3)合成不确定度,用50分度游标卡尺测一圆环的宽度，其数据如下：,由于是多次测量，存在A类不确定度：,任何直接测量都存在B类不确定度：,合成不确定度:,例：,m=15.272;15.276;15.268;15.274;15.270;15.274;15.268;15.274;15.272cm.,求合成不确定度。,解：,四、间接不确定度的计算,1.多元函数的全微分,设N为待测物理量，X、Y、Z为直接测量量,若先取对数再微分，则有:,2.间接测量的不确定度由传递公式计算,其中f为间接测量量N与直接测量量x、y、z之间的函数关系。,(1),(2),dN,dxx,dyy,dzz,.,五、测量结果表达式：,2、取1个或者2个有效数字,注意,3、决定N的有效位即测量平均值的最后一位应与不确定度最后一位对齐。,1、单位,物理意义:真值在.范围内出现的概率是0.683,例如，对某一长度进行多次测量算出的平均值是1.3264cm，不确定度为0.00317cm结果表达式就应当写成,或,cm,cm,而不应写成,cm,cm,六、传递公式的应用,1.计算间接测量量的不确定度,2.分析主要误差来源,3.在设计性实验中进行误差分配,4.帮助正确选择仪器及确定测量条件,例：,根据公式,测量铜圆柱体的密度。,已知：M=45.0380.004(g),D=1.24200.0004(cm),H=4.1830.003(cm).试评定的不确定度.,解：,1.计算测量值,2.先计算相对不确定度,3.求的不确定度,4.测量结果表示：,已测得矩形宽、长结果分别是,求周长L=？,解：,例：,测边长的立方体体积V，要求，问用下列哪种游标卡尺最恰当？,