大物实验数据处理课件VIP

实验测量不确定度及数据处理，大学物理实验 ，web :高，2016.02.15，实验教学准备，参考资料：大学物理实验(第一卷) 【第三版】落曼发黄宗英主编厦门大学出版社授课时间：每周一上午9:0)培训地点：(翔安校园)嘉庚主楼组4层2层A202、A204、A206、B204、B205、B206、B212、B213、8 大学物理实验理论课内容概述，11，大学物理实验理论课内容概述，12，1，基本概念，实验测量的基本知识，物理测量：使用各种物理仪器和物理方法测量的未知量与已知标准单位的动量比较，即测量单位是多少倍。 如果铜杆的直径是标准单位毫米的15.662倍，则直径测量为15.662mm。定量，注意测量单位！13，1。直接测量和间接测量可以比较直接测量和测量的直接测量和间接测量是直接测量。例如：米长，天平秤质量.仅通过与测量的函数相关的其他量测量的强度(必须用公式计算的数据)的测量称为间接测量。范例：密度、压力.14，2。等精度测量和不等精度测量(根据测量条件)是同一观察者在同一仪器、相同方法、相同环境(4相等)下测量n次的值x1、x2。xn是在相同条件下进行的此类重复测量称为等精度测量。在其他条件(观察者、仪器、方法、环境)下的多个测量称为不等精度测量。15，3。重复测量和单次测量，重复测量：在相同精度条件下多次测量，平均，以减少误差。每个测量都是对整个过程的重新平衡的测量。单一测量：仅执行一次测量。通常用于以下情况：1)测量结果的准确度要求不高，可以粗略估计误差的大小。2)测量误差比仪器误差小得多。3)不能根据条件(例如动态测量)将测量视为重复测量。16，4，仪器，测量以仪器为标准进行了比较。根据测量目的，可以选择不同的精度，适当范围的仪表。装置的额定误差：=装置的出厂公差(系统故障)，装置的精度是指装置的最低读数。(最小分数)仪器最小读数越小，仪器精度越高，但仪器精度越高，测量误差越小。17，表1-1-1通用仪器的主要技术条件和仪器的最大容限，18，大学物理实验理论讲座内容概述，19，实验测量不确定度评价，1，定义：由于测量误差的存在，测量不确定度，称为不确定性，与测量结果相关联的一个参数。第一，不确定性的定义和物理意义、20，2、物理意义的测量不确定性是测量结果的定量表示，测量结果必须伴随不确定性，才有意义。度量不确定性的大小在一定程度上表示度量的可用性(更科学地指示度量的可靠性)。测量结果、(单位)、21、2、不确定性评估(计算)、22、(1)A等级UA、1、直接测量的标准不确定性、算术平均残差、方差、根方差、1)使用贝塞尔公式，24，正态分布有以下规律：单峰性：数字小的误差比数字大的误差发生的概率大。对称：具有相同数值的正负错误发生的概率相同。边界：出现大数字错误的概率趋于零。补偿：偶然误差的算术平均值，随着测量次数的无限，倾向于为零。在相同精度条件下，相同测量目标a类的不确定性可以用算术平均值的标准误差来测量。25，为了达到相同的信任概率，测量偏差范围必须乘以一个t系数，即：但是在实验测量中，数量有限，测量不满足正态分布，而是遵循t分布。26，特定信任概率的误差估计相应地变小，数据的不连续性大。在表1-2-1的三个置信概率下，其他自由度v的tvp值(v=n-1)，27，因此，直接测量不确定度a的计算结果如下：注：不同信任概率p的a类不确定性不同。b类不确定性在测量范围中不能通过统计规律进行评估，(2)b类为UB(单个测量)，28，信任系数，c类为信任系数。1)仪表的误差包括正态分布或近似高斯分布，(p=68.3%)，2)均匀分布，p=68.3%，3)三角分布，p=68.3%，29，(p=)31、测量不确定度显示为一位或两位数。如果间接测量的中间结果(中间流程)不确定性，建议使用两位数。一、一、二、二、以其他数字开头，用有效数字表示；后面的未保留数字始终为“仅限输入”(例如ux=0.32，0.4)。度量遵循有效的数字运算规则，对数字末尾使用“4周6输入，5匹配”规则。3，直接测量不确定度结果编写注意事项(重要！例如，如果度量的平均值为2.1445cm，标准不确定性计算为0.0124cm，则度量单位应为2.1440.013cm，不确定性单位应与度量值匹配。测量值的终点相对于不确定性的终点。32，惠斯顿桥！相对不确定性：无单位，以百分比表示，更好地反映测量的准确性。0-10%，10%-100%两位数，定义：不确定性Ux与整体测量的比率， e 符号表示： e 符号表示3360， e 符号表示3360，第一个有效数字1和2:两个有效数字！4点6分5 minato！有效的数字运算规则！计算u的中间结果是可取的！一般用1-2位有效数字表示！与实验测量一致！各守规则！摘要，34，例如，0到25mm范围，最小分数值为0.01mm，最大允差为0.004mm螺旋测量微米测量钢丝直径6次。数据包括：完全表示d (mm) :3.953、3.953、3.950、3.954、3.952、3.953、直径的a类、b类不确定性、不确定性测量结果。，解决方案：(1)查找a类的不确定性，测量次数为6，表t0.683=1.11，35，测量结果的不确定性为：相对不确定性为：(2)查找b类的不确定性，螺旋微米的误差为正态分布，保证 U0！例如N=A BN=AB，38，2)公共函数不确定性的几何合成，绝对不确定性传递公式：相对不确定性传递公式：算术合成的不确定性传递公式简单但可能的最大偏差，例如N=A BN=AB，39(b)合并相同变量的系数；(c)将微分号码变更为不确定性符号，取得绝对值的总和(算术合成)，或寻找每个项目的平方和(几何合成)。40，3)运算顺序的选择、函数和差异关系-首先计算绝对不确定性，计算相对不确定性，然后计算绝对不确定性。函数首先计算相对不确定性，然后计算绝对不确定性。之后计算相对不确定性，41，大学物理实验理论讲座内容概述，42，有效数字及其运算，43，1。有效数字的确认，1)在测量数据中，1，2，9个数字，每个数字都是有效数字。注意：即使为“0”，测量时也不能随机写入大量或较少的数据。44，3)有效数字的位数从第一个非“0”数字到最后一个数字计算。例如，长度为1.34cm，有效数字为3位数1.34cm=13.4mm=0.0134m(仅限单位变更)960cm=9.60m 616m！4)十进制单位中有效数字的位数与十进制单位的更改无关。5)在一定程度上反映了有效数字的位数是多少，测量结果的准确性。有效位数越多-相对误差越小，准确度越大的有效位数越少-相对误差越大，准确度越小，45，2。科学记数法标准类型，为了计算方便，对较大或较小的数字通常以10n的形式书写(n是正整数)，通常小数点前只有一位。例如，3210001000m是科学记数法(3 . 210 . 01)105米或(3 . 2100 . 010)105米0 . 0005600 . 000001m=(1 . 5600 . 001)10-4m、46、例如，217-14.8=，结果：202，71.32-0.8 6.3 271=，第二，有效数字的运算法则，202.2，347.82，47，可疑数字！(2)乘法和除法法则：乘积和商的位数等于参与运算的有效位数最小的项。示例：结果：66，7996.5=5193.5，结果：结果：48，特殊情况：进行乘法运算时，在运算中使用的数字最少，如果第一个数字为“8”或“9”，则在计算结果中多放一位，例如，49，(3)复合计算法则：从左到右，“乘，除”，然后按“加，减”，加，减，乘，除法则是乘法除法。示例：(4)平均值的有效数字：计算迭代度量四次或更多次的数据的平均值，表示度量结果时，可以采用与度量相同的位数，如果是其他计算中的进程量，还可以获得一个有效数字。50，(5)不合理运算的有效数字：采取比运算中最低有效数字更多的数字(其中常数不参与有效数字的运算)。例如：(6)乘以，平方的法则：乘法，平方的运算中，最终结果的有效位数等于参数的有效位数。，(7)函数操作的有效数字选择规则：更改函数值末尾的单位，以根据函数值的变化确定函数的有效数字位数。51，通常为“小于5”，如果大于5则为输入，如果等于5，则为偶数，如果前面的奇数为奇数(奇数输入) :如果前面的比特为偶数，则为(偶数)房子。示例：第三，数字修正规则尾部舍入规则，注意：2.51位于满足大于5的规则的1之后，因此获取有效数字！52，如果右边还有有效的数字！练习解决问题P30，2。以下数值将替换为有效数字的标准表达式：(1)光通量=(29792458100)米/秒解决方案：(2.99792460.000010)108米/秒(2.997924580.0000100)108米/秒(3)比热c=(0.007300.0005)卡/克罗克解决方案：(1.70.5)10-3卡/克(1.7300.500) 10-3卡/克(注意以下数值创建正确的有效数字(1)8.4670.2解决方案：8.50.2(2)746.0002解决方案：7462(3)0 . 0026540 . 008解决方案：0.00270.0008(4)6523.5870.3解决方案：6523.60.3，55，测量值结束，5 .假设以下每个值的最后一位是估计(可疑)的，请用有效的数字表示正确的答案。(1)1.7321.74=3.01368解决方案：3.01(注意：计算过程中显示可疑数字，示例！(2)10.220.08320.41=0.34862464解决方案：0.35(同一本书！(3)解决方案：2103 (4) 628.77.880.6026解决方案：81(5)(17.34-17.13)14.28=2.9988解决方案：3.0，56，56计算公式结果及其不确定性的表达式(算术合成和几何合成)。N=A 2B C-5D，设置：a=(38.2060.001) cm，b=(13 . 24870 . 0001)CMC=(161 . 250 . 01)cm，d=，测量值的终点与不确定性的终点对齐，不确定性只是不确定性。57，(2)不确定性的几何合成：58，8。双分量(10.200.04) cm和(3.010.03) cm，算术合成和几何合成的两种方法，加上其不确定性的方法是？乘以后，不确定性是如何表达的？解决方案：A=10.200.04cm厘米，B=3 . 010