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1、本文格式为Word版,下载可任意编辑测量数据的随机误差估计 1测量真值估量 在实际工程测量中,测量次数n不行能无穷大,而测量其值X0通常也不行能已知。依据对已消退系统误差的有限次等精度测量数据样本X1、X2、,Xi、,Xn,求其算术平均值,即 (1) 是被测参量真值X0(或数学期望)的最佳估量值,也是实际测量中比较简单得到的真值近似值。 2测量值的均方根误差估量 对已消退系统误差的一组n个(有限次)等精度测量数据X1、X2、,Xi、,Xn,采纳其算术平均值近似代替测量真值X0后,总会有偏差,偏差的大小,目前常使用贝塞尔(Besse1)公式来计算 (2) 式中,Xi为第i次测量值;n为测量次数,

2、这里为一有限值;为全部n次测量值的算术平均值,简称测量均值;Vi为第i次测量的残差;Vi为标准偏差的估量值,亦称试验标准偏差。 3算术平均值的标准差 严格地讲,贝塞尔公式只有当n时,=、=X0=才成立。 可以证明(具体证明参阅概率论或误差理论中的相关部分)算术平均值的标准差为 (3) 在实际工作中,测量次数n只能是一个有限值,为了不产生误会,建议用算术平均值的标准差和方差的估量值()与()来代替式(的()与2()。 以上分析表明,算术平均值的方差仅为单次测量值Xi方差的n,也就是说,算术平均值x的离散度比测量数据Xi的离散度要小。所以,在有限次等精度重复测量中,用算术平均值估量被测量值要比用测

3、量数据序列中任何一个都更为合理和牢靠。 式(3)还表明,在n较小时,增加测量次数n,可明显减小测量结果的标准偏差,提高测量的精密度。但随着n的增大,减小的程度愈来愈小;当n大到肯定数值时()就几乎不变了。另外,增加测量次数凡不仅数据采集和数据处理的工作量快速增加,而且因测量时间不断增大而使“等精度”的测量条件无法保持,由此产生新的误差。所以,在实际测量中,对一般被测参量,测量次数n 一般取424次。若要进一步提高测量精密度,通常需要从选择精度等级更高的测量仪器,采纳更为科学的测量方案、改善外部测量环境等方面入手。 4(正态分布时)测量结果的置信度 由上述可知,可用测量值Xi的算术平均值作为数学

4、期望的估量值,即真值X0的近似值。的分布离散程度可用贝塞尔公式等方法求出的重复性标准差(标准偏差的估量值)来表征,但仅知道这些还是不够的,还需要知道真值X0落在某一数值区间的“确定程度”,即估量真值凰能以多大的概率落在某一数值区间。 以上就是数理统计学中数值区间估量问题。该数值区间称为置信区间,其界限称为置信限。该置信区间包含真值的概率称为置信概率,也可称为置信水平。这里置信限和置信概率综合体现测量结果的牢靠程度,称为测量结果的置信度。明显,对同一测量结果而言,置信限愈大,置信概率就愈大;反之亦然。 对于正态分布,由于测量值在某一区间消失的概率与标准差的大小亲密相关,故一般把测量值Xi与真值X0(或数学期望)偏差戈的置信区间取为的若干倍,即 x=±k(4) 式中,k为置信系数(或称置信因子),可被看作是描述在某一个置信概率状况下,标准偏差与误差限之间的一个系数。它的大小不但与概率有关,而且与概率分布有关。 对于正态分布,测量误差x落在某区间的概率表达式 (5) 为表示便利,这里令=x-则有 (6) 置信系数k值确定之后,则置信概率便可确定。由式(6),当k分别选取1、2、3时,即测量误差x分别落入正态分布置信区间±

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