第七章试样测试数据的处理

1、第七章试样测试数据的处理第七章试样测试数据的处理一、测量误差一、测量误差（一）误差的表示（一）误差的表示1绝对误差绝对误差 ：测量值：测量值 和真值和真值 之间的差值，其表示式为：之间的差值，其表示式为：n事实上真值是未知的，一般可用量具或高一级准确度的仪器进行校核事实上真值是未知的，一般可用量具或高一级准确度的仪器进行校核得到仪器测量误差范围得到仪器测量误差范围 ，再由测量值估计真值所在的区间。即：，再由测量值估计真值所在的区间。即：n实际计算时，可以用所测数据的算术平均值代表真值。实际计算时，可以用所测数据的算术平均值代表真值。2相对误差相对误差 ：绝对误差：绝对误差 与真值与真值 的比值

2、，其表示式为的比值，其表示式为 xx00 xxxxx0rx0%1000 xr（二）误差的来源（二）误差的来源1测量方法与仪器误差：测量方法与仪器误差：是指由于仪器设计所依据的理论不完善，或假设是指由于仪器设计所依据的理论不完善，或假设条件与实际测量情况不一致所造成的误差，以及由于仪器结构不完善、条件与实际测量情况不一致所造成的误差，以及由于仪器结构不完善、仪器校正与安装不良所造成的误差。仪器校正与安装不良所造成的误差。n由仪器结构上的原因，可能出现的误差主要有以下几种：由仪器结构上的原因，可能出现的误差主要有以下几种：（1）零值误差：）零值误差：仪器零点未调好，测量结果在整个范围内绝对误差为一

3、常仪器零点未调好，测量结果在整个范围内绝对误差为一常数。数。（2）校准误差：）校准误差：仪器刻度未校准，指示结果系统偏大或偏小，相对误差为仪器刻度未校准，指示结果系统偏大或偏小，相对误差为一常数。一常数。（3）非线性误差：）非线性误差：仪器输入量与输出量之间不符合线性转换关系。仪器输入量与输出量之间不符合线性转换关系。（4）迟滞误差：）迟滞误差：仪器输入量由小到大或由大到小，在同一测量点出现输出仪器输入量由小到大或由大到小，在同一测量点出现输出量的差异；或是仪器进程示值与回程示值之间的差异（简称进回程差）。量的差异；或是仪器进程示值与回程示值之间的差异（简称进回程差）。（5）示值变动性：）示值

4、变动性：对同一被测对象进行多次重复测量，测量结果的不一致对同一被测对象进行多次重复测量，测量结果的不一致性。性。（6）温差和时差：）温差和时差：温差是指不同温度条件下仪器性能的变化；时差是指在温差是指不同温度条件下仪器性能的变化；时差是指在相同测量条件下，仪器性能随时间的变化。相同测量条件下，仪器性能随时间的变化。 2环境条件误差环境条件误差n是指测量环境条件变化，如温湿度改变、电磁场影响、外来机是指测量环境条件变化，如温湿度改变、电磁场影响、外来机械振动、电源干扰等所产生的误差。其中环境温湿度变化还会械振动、电源干扰等所产生的误差。其中环境温湿度变化还会引起试样本身物理机械性能的变化。引起试

5、样本身物理机械性能的变化。3人员操作误差人员操作误差n是指由于试验人员操作方法不规范所造成的误差，包括读数视是指由于试验人员操作方法不规范所造成的误差，包括读数视差等。差等。4试样误差试样误差n是指由于总体中个体性质的离散性，取样方法不当、取样代表是指由于总体中个体性质的离散性，取样方法不当、取样代表性不够和试验个体数不足等产生的误差。性不够和试验个体数不足等产生的误差。n试样误差是除仪器误差外，另外一个影响测量结果准确性的重试样误差是除仪器误差外，另外一个影响测量结果准确性的重要因素，它取决于试样量的大小和抽样方法。要因素，它取决于试样量的大小和抽样方法。（三）误差的分类（三）误差的分类1系

6、统误差：系统误差：是指测量过程中保持恒定或遵循某种变化规律的误差，是指测量过程中保持恒定或遵循某种变化规律的误差，如仪器零位误差、校正误差等。如仪器零位误差、校正误差等。n系统误差的特点：带有规律性，一般可以修正或消除。系统误差决定系统误差的特点：带有规律性，一般可以修正或消除。系统误差决定了测量的正确度，系统误差越小，测量结果的正确度越高。了测量的正确度，系统误差越小，测量结果的正确度越高。n系统误差消除方法有：系统误差消除方法有：（1）校正值法：）校正值法：预先对系统误差进行研究，掌握系统误差的规律，以预先对系统误差进行研究，掌握系统误差的规律，以确定相应校正方法。如仪器刻度不准，可预先用

7、量具或准确度较高一确定相应校正方法。如仪器刻度不准，可预先用量具或准确度较高一级的仪器进行校核，得出测量范围内各测量点的误差校正值；环境温级的仪器进行校核，得出测量范围内各测量点的误差校正值；环境温湿度对测量对象的影响，可乘以温度修正系数或相对湿度修正系数加湿度对测量对象的影响，可乘以温度修正系数或相对湿度修正系数加以消除；利用标准样品进行测试校准，在测量结果中乘以修正系数。以消除；利用标准样品进行测试校准，在测量结果中乘以修正系数。（2）正负误差补偿法：）正负误差补偿法：进行两次测量，使系统误差一次为正值，一次进行两次测量，使系统误差一次为正值，一次为负值，取两次测量结果平均，使结果与系统误

8、差无关。如天平两臂为负值，取两次测量结果平均，使结果与系统误差无关。如天平两臂长度不完全相等，称量时若将物体和砝码左右盘交换位置，取两次读长度不完全相等，称量时若将物体和砝码左右盘交换位置，取两次读数平均则可得到物体的真实质量。数平均则可得到物体的真实质量。（3）替代法：）替代法：将被测量用已知标准量置换，使置换后的仪器指示值或将被测量用已知标准量置换，使置换后的仪器指示值或平衡状态保持不变，则被测量等于已知标准量。平衡状态保持不变，则被测量等于已知标准量。 2随机误差随机误差n随机误差：又称偶然误差，是对同一被测对象进行多次重复测随机误差：又称偶然误差，是对同一被测对象进行多次重复测量，测量

9、结果不一致误差。量，测量结果不一致误差。n特点：每一次测量结果误差出现的大小和正负都是随机的，但特点：每一次测量结果误差出现的大小和正负都是随机的，但多次测量结果误差的分布仍符合一定的统计规律。多次测量结果误差的分布仍符合一定的统计规律。n进行多次重复测量取平均，可减小随机误差，并对可能出现的进行多次重复测量取平均，可减小随机误差，并对可能出现的误差范围进行估计。随机误差决定了测量的精密度，随机误差误差范围进行估计。随机误差决定了测量的精密度，随机误差越小，测量结果的精密度越高。越小，测量结果的精密度越高。3粗大误差粗大误差n粗大误差：又称疏忽误差，是指明显偏离实际值的误差。粗大误差：又称疏忽

10、误差，是指明显偏离实际值的误差。n是在测量过程中，由于失误或异常试样所造成的误差，没有任是在测量过程中，由于失误或异常试样所造成的误差，没有任何规律可循，纯属偶然引起。一旦发现测量结果中存在粗大误何规律可循，纯属偶然引起。一旦发现测量结果中存在粗大误差，必须从测量结果中剔除。差，必须从测量结果中剔除。 二、异常值的判断和处理二、异常值的判断和处理（一）异常值的处理方式（一）异常值的处理方式n异常值：异常值：在试验结果数据中，有时会发现个别数据比其他在试验结果数据中，有时会发现个别数据比其他数据明显过大或过小，这种数据称为异常值。数据明显过大或过小，这种数据称为异常值。n异常值的处理一般有以下几

11、种方式：异常值的处理一般有以下几种方式：（1）异常值保留在样本中，参加其后的数据分析。）异常值保留在样本中，参加其后的数据分析。（2）剔除异常值，即把异常值从样本中排除。）剔除异常值，即把异常值从样本中排除。（3）剔除异常值，并追加适宜的测试值计入。）剔除异常值，并追加适宜的测试值计入。（4）找到实际原因后修正异常值。）找到实际原因后修正异常值。（二）异常值的判断（二）异常值的判断n异常值判断：异常值判断：首先应从技术上寻找原因，如技术条件、观测、运算是否首先应从技术上寻找原因，如技术条件、观测、运算是否有误，试样是否异常，如确信是不正常原因造成的应舍弃或修正，否则有误，试样是否异常，如确信是

12、不正常原因造成的应舍弃或修正，否则可以用统计方法判断。对于检出的可以用统计方法判断。对于检出的高度异常值高度异常值应舍弃，应舍弃，一般检出异常值一般检出异常值可根据问题的性质决定取舍。判断一般检出异常值和高度异常值要依据可根据问题的性质决定取舍。判断一般检出异常值和高度异常值要依据检出水平和剔除水平。检出水平和剔除水平。n异常值检验方法：异常值检验方法：奈尔（奈尔（Nair）检验法、格拉布斯（）检验法、格拉布斯（Grubbs）检验法、）检验法、狄克逊（狄克逊（Dixon）检验法和偏度）检验法和偏度-峰度检验法等。峰度检验法等。 测量值由小到大排列测量值由小到大排列按单侧或双侧情形计算统计量的值

13、按单侧或双侧情形计算统计量的值根据检出水根据检出水平查表得临界值平查表得临界值将统计量的值与临界值进行比较，由此判断最大值或将统计量的值与临界值进行比较，由此判断最大值或最小值是否为异常值最小值是否为异常值再根据剔除水平查表得临界值，进一步判断该异再根据剔除水平查表得临界值，进一步判断该异常值是否为高度异常。常值是否为高度异常。n在允许检出异常值个数大于在允许检出异常值个数大于1的情况下，可重复使用判断异常值的规则，的情况下，可重复使用判断异常值的规则，即将检出的异常值剔除后余下的测量值可继续检验，直到不能检出异常即将检出的异常值剔除后余下的测量值可继续检验，直到不能检出异常值，或检出的异常值

14、个数超过上限为止。值，或检出的异常值个数超过上限为止。 三、数字修约三、数字修约GB/T81702008 数据修约规则与极限数值的标示和判定数据修约规则与极限数值的标示和判定 （1）拟舍弃数字的最左一位数字小于）拟舍弃数字的最左一位数字小于5时，则舍去；拟舍弃数字的最左一时，则舍去；拟舍弃数字的最左一位数字大于位数字大于5（或等于（或等于5，且其右边的数字并非全部为，且其右边的数字并非全部为0）时，则进）时，则进1。n如修约到两位小数：如修约到两位小数：2.37412.37，2.37612.38，2.37512.38（2）拟舍弃数字的最左一位数字为）拟舍弃数字的最左一位数字为5，其右边的数字全部为零时，若所保，其右边的数字全部为零时，若所保留的末位数字为奇数则进留的末位数字为奇数则进1，为偶数则舍弃。，为偶数则舍弃。n如修约到一位小数：如修约到一位小数：13.2513.2，13.3513.4（3）不允许连续修约。应根据拟舍弃数字中最左一位数字的大小，按上述）不允许连续修约。应根据拟舍弃数字中最左一位数字的大小，按上述规则一