测量误差及其数据处理

测量误差及其数据处理第1页，课件共17页，创作于2023年2月思考：1、该选取什么工具进行测量？2、我们的测量结果一定准确吗？第2页，课件共17页，创作于2023年2月一、测量误差概念

测量的目的:获得被测量的真值。

实践证明，无论测量器具如何精密，测量方法如何完善，都不可避免地会产生测量误差，所以任何测量值都不可能绝对精确，只能在某种程度上近似于它的真实值。测量误差是指它们之间的差值。真值:

在一定的时间和空间环境条件下，被测量本身所具有的真实数值。测量误差

:第3页，课件共17页，创作于2023年2月二、测量误差的来源（1）仪器误差：由于测量仪器及其附件的设计、制造、检定等不完善，以及仪器使用过程中老化、磨损、疲劳等因素而使仪器带有的误差。（2）影响误差：由于各种环境因素（温度、湿度、振动、电源电压、电磁场等）与测量要求的条件不一致而引起的误差。（3）理论误差和方法误差：由于测量原理、近似公式、测量方法不合理而造成的误差。第4页，课件共17页，创作于2023年2月（4）人员误差：由于测量人员感官的分辨能力、反应速度、视觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。（5）测量对象变化误差：测量过程中由于测量对象变化而使得测量值不准确，如引起动态误差等。第5页，课件共17页，创作于2023年2月二、测量误差的分类系统误差、随机误差和粗大误差三大类。

(一)系统误差定义：对同一个被测值在相同条件下进行重复测量、误差的绝对值和符号（大小和方向）不变，或在条件改变时按某种确定规律而变化的误差。特点：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的办法不能改变或消除；当条件改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。第6页，课件共17页，创作于2023年2月

产生的主要原因是仪器的制造、安装或使用方法不正确，环境因素（温度、湿度、电源等）影响，测量原理中使用近似计算公式，测量人员不良的读数习惯等。分类：定值系统误差：在测量中对每次测量数据的影响都是相同的。例如，游标卡尺的零位误差。变值系统误差：在测量时对测量结果的影响按一定规律变化。例如，测量中温度变化引起的误差。第7页，课件共17页，创作于2023年2月

（二）随机误差

1．定义：在实际相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式[有时大(小)，有时为负(正)]变化着的误差称为随机误差。（没规律、不能预先确定）随机误差无规律。只有通过大量观测，才能确定其统计规律。随机误差主要由对测量值影响微小但却互不相关的大量因素共同造成。这些因素主要是噪声干扰、电磁场微变、零件的摩擦和配合间隙、热起伏、空气扰动、大地微震、测量人员感官的无规律变化等。第8页，课件共17页，创作于2023年2月2.随机误差的特点:在多次等精度测量中

有界性；对称性；（正负值出现的几率相等）具有抵偿性。AXn上界实际值(无系差)下界第9页，课件共17页，创作于2023年2月3.精度：表现了测量结果的分散性，在误差理论中，经常用精密度(PRECISION)一词来表征随机误差的大小。(a)(b)(c)(a)弹着点很分散-----正确度、精密度低(b)弹着点很集中但偏向一方-----正确度低精密度高(c)弹着点集中靶心----正确度、精密度都高，即准确度高分析：正确、精密、准确及精确。第10页，课件共17页，创作于2023年2月（三）粗大误差粗大误差又称粗差、巨差或差错。它是指那些在一定条件下测量结果显著地偏离其实际值时所对应的误差。

产生原因：1）测量方法不当，例如用中等测量精度的游标卡尺测量高等精度的工件。2）测量操作疏忽和失误，如未按规程操作、读数错误、记录及计算错误等。

3）测量条件的突然变化，如雷击干扰、机械冲击等。含有粗差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。第11页，课件共17页，创作于2023年2月三、研究误差的目的任何测量仪器的测量值都不可能完全准确的等于被测量的真值。测量误差自始至终存在于一切科学实验和各种测量活动中。为了充分认识并进而减小或消除误差，必须对测量过程和科学实验中始终存在的误差进行研究。研究误差的意义在于：正确认识误差的性质，分析误差产生的原因

（从根本上，消除或者减小误差。）2.正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果。

（通过计算得到更接近真值的数据）3.正确组织实验过程，合理设计、选用仪器或者测量方法。

（根据目标确定最佳系统）第12页，课件共17页，创作于2023