任务三 测量误差与分析处理

教学内容任务三测量误差与分析处理课时4教学目标知识目标1.了解测量误差的表示方法；2.了解测量误差的来源；3.了解测量误差的分类。能力目标1.理解减小随机误差、系统误差及剔除粗大误差的方法；2.掌握测量数据的综合处理。素质目标1.学习过程中要善于发现问题，逐步培养解决问题的能力；2.学习过程中要培养勤学苦练，精益求精的工匠精神。教学重点掌握测量误差的概念及分类教学难点掌握测量误差的概念及分类教学策略教法学法讲解，分析讨论，动画观看，ppt展示教学手段教具准备课件，多媒体，ppt，图片，动画，视频教学过程教学要点及教师活动学生活动教学引入思考问题，回答问题教学过程教学要点及教师活动学生活动一、测量误差的表示方法测量值：人们借助专门的测量装置，通过合适的实验方法，把被测对象直接或间接地与同类忆知单位的标准量进行比较，所得结果就是测量值。测量结果包括三部分：测量值、测量单位及测量误差。真值：在一定条件下，被测物理量客观存在的实际值称为真值。真值是一个理想状态下的值，一般来说，是无法精确得到的。测量误差：测量仪器仪表的测得值与被测量真值之间的差异，称为测量误差。测量误差的表示方法主要有绝对误差、相对误差、引用误差和基本误差四种。1.绝对误差绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的差值。2.相对误差相对误差等于某一点的绝对误差△x与标准表在这一点的指示值x0之比。3.引用误差引用误差指仪器仪表某一刻度点的绝对误差与仪表满量程之比。4.基本误差基本误差是指测量仪器在规定使用条件下可能产生的最大误差范围。基本误差有时称为仪器误差。它是衡量电子测量仪器质量的最重要的指标。(1)工作误差:是在额定工作条件下仪器误差的极限值，即来自仪器外部的各种影响量和仪器内部的影响特性为任意可能的组合时，仪器误差的最大极限值。(2)固有误差:是当仪器的各种影响量和影响特性处在基准条件下时，仪器所具有的误差。二、测量误差产生的来源1.外界条件主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。2.仪器条件仪器在加工和装配等工艺过程中，不能保证仪器的结构能满足各种几何关系，这样的仪器必然会给测量带来误差。3.观测者的自身条件由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同，也会在仪器对中、整平和瞄准等方面产生误差。三、测量误差的分类1.系统误差在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。系统误差一般具有累积性。系统误差的分析：(1)所用传感器、测量仪表或组成元件是否准确可靠；(2)测量方法是否完善;(3)传感器或仪表安装、调整或放置是否正确合理；(4)传感器或仪表工作场所的环境条件是否符合规定条件；(5)测量者的操作是否正确。2.粗大误差粗大误差也叫过失误差。在一定条件下，当测量结果明显偏离其实际值时所对应的误差称为粗大误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。粗大误差的分析：(1)测量人员的主观原因：操作失误或错误记录；(2)客观外界条件的原因：测量条件意外改变、受较大的电磁干扰，或测量仪器偶然失效等。3.随机误差对某物理量进行等精度测量时，多次测量的误差的绝对值时大时小，符号时正时负，无确定规律，这种误差叫随机误差，又称偶然误差。随机误差的分布规律，可以在大量重复测量数据的基础上总结出来，它符合统计学上的规律性，具有以下的几个特点：(1)绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多；(2)绝对值相等的正误差与负误差出现的机会相等；(3)绝对值很大的误差出现的机会很小，可以认为在—定的测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限；(4)随着测量次数的无限增加，随机误差的算术平均值趋于零。四、测量误差的处理1.系统误差的处理(1)消除系统误差产生的根源。(2)在测量结果中加修正值。确定出较为准确的修正公式、修正曲线或修正表格，以便修正测量结果。(3)在测量过程中采取补偿措施。例如：在用热电偶测温时，采用冷端温度补偿器或冷端温度补偿元件来消除由于热电偶冷端温度变化所造成的系统误差。2.粗大误差的处理含有粗大误差的测量值称为坏值，一经发现，其数据无效，应当删除。3.随机误差的处理随机误差的处理:随机误差的算术平均值可作为等精度多次测量的结果。其算术平均值为：4.测量误差的处理(1)先判断测量数据中是否含有过失误差，如有，则必须剔除。(2)再看数据中是否存在系统误差，对系统误差可设法消除或加以修正。(3)确定不存在粗大误差和系统误差，对随机误差进行计算。计算其算术平均值。记忆测量误差的表示方法。学生看ppt及课本认识测量误差的表示方法。分组讨论测量误差的来源。学生看ppt及课本认识测量误差的分类。思考如何消除测量误差。教学反馈及检测测量误差的分析与处理用米尺测量一物体的长度,测量数据见表1-3-1,试求此物体的测量真值。此米尺出厂自带+0.01cm误差。表1-3-1某物体长度测量值(单位:cm)测量序号12345678910测量值10.059.9512.049.9210.029.9510.0810.0110.039.96第一步：分析上述十组数据中是否有粗大误差，经分析，第三组数据12.04与其它数据差别较大，为粗大误差。剔除此数据。第二步：分析上述数据是否有系统误差。此米尺出厂带系统误差为+0.01cm则剩余9组数据各减0.01cm，数据变为以下：测量序号12345678910测量值10.049.94-9.9110.019.9410.0710.0010.029.95第三步：上述数据为只剩随机误差的数据，则对随机误差进行分析计算。计算9组数据的算术平均值。（1）观察测量的