2-1测量误差的基本概念.ppt

1、过程检测技术及仪表 第二章测量误差与数据处理,2.1 测量误差的基本概念,索引,一、测量误差存在的必然性和普遍性 二、有关测量的几个基本概念 三、测量误差的定义 四、误差的表示方法 五、测量误差的来源 六、测量误差的类型 七、测量的准确度、精密度和精确度,一、测量误差存在的必然性和普遍性,测量结果与被测量的真实量值之间的差异，称为测量误差，简称误差。 在测量过程中各种各样的测量误差的产生是不可避免的，测量误差始终自始至终存在于测量过程中，一切测量结果都存在误差，因此，误差的存在具有必然性和普遍性。,一、测量误差存在的必然性和普遍性,随着科学技术的发展和我们认识水平的不断提高，可以将测量误差控制

2、得越来越小，但是测量误差的存在仍是不可避免的。,二、有关测量的几个基本概念,真值 真值是指某一被测量在一定条件下客观存在的、实际具有的量值。 由于测量误差的普遍存在，一般情况下被测量的真值是不可能得到的，但却是实际存在的。,二、有关测量的几个基本概念,约定真值 由于被测量的真值不能通过测量得到，为解决测量中的真值问题，只能用约定的办法来确定真值。 约定真值就是指人们定义的，得到国际上公认的某个物理量的标准值。,二、有关测量的几个基本概念,实际值 在满足实际需要的前提下，相对于实际测量所考虑的准确程度，其测量误差可以忽略的测量结果，称为实际值。,二、有关测量的几个基本概念,测量值和指示值 通过测

3、量所得到的量值称为测量值。 测量值是被测量真值的近似值。 由测量装置的显示器显示出来的测量值，称为指示值，简称示值。,三、测量误差的定义,测量误差，简称误差，它的定义为被测量的测量值与真值之差。 即 误差测量值真值,四、误差的表示方法,误差常用的表示方法有三种： 绝对误差 相对误差 引用误差,1绝对误差,绝对误差的定义为被测量的测量值x与真值之差，即 绝对误差具有与被测量相同的单位。其值可为正，亦可为负。 由于被测量的真值往往无法得到，因此常用实际值A来代替真值，因此有,1绝对误差,在用于校准仪表和对测量结果进行修正时，常常使用的是修正值。 修正值C定义为 修正值的值为绝对误差的负值。 修正值

4、用来对测量值进行修正，测量值加上修正值等于实际值，即xCA。通过修正使测量结果得到更准确的数值。,2相对误差,相对误差的定义为绝对误差与真值的比值，用百分数来表示，即 用实际值A代替真值来计算的相对误差称为实际相对误差，用A来表示，即,2相对误差,用测得值x代替真值来计算的相对误差称为示值相对误差，用x来表示，即 在实际应用中，因测量值与实际值相差很小，即Ax，故Ax，一般A与x不加以区别。,3引用误差,引用误差定义为绝对误差与测量装置的量程B的比值，用百分数来表示，即 测量装置的量程B是指测量装置测量范围上限xmax与测量范围下限xmin之差，即 引用误差实际上是采用相对误差形式来表示测量装

5、置所具有的测量准确程度。,3引用误差,测量装置测量范围内的最大引用误差，称为引用误差限Rm，它等于测量装置测量范围内最大的绝对误差max与量程B之比的绝对值，即,3引用误差,测量装置应保证在规定的使用条件下其引用误差限不超过某个规定值，这个规定值称为仪表的允许误差。 允许误差能够很好地表征测量装置的测量准确程度，它是测量装置最主要的质量指标之一。,五、测量误差的来源,测量误差的来源，归纳起来有如下几个方面： 测量方法误差： 依据的测量原理不严密，所采用的测量方法不完善等。 测量装置误差： 测量装置性能指标达不到要求，安装不符合要求，使用不当，内部噪声，元器件老化等。,五、测量误差的来源,测量环

6、境误差： 测量环境与要求的基准条件不一致。 测量人员误差： 操作人员素质条件差异，疏忽大意等。 数据处理误差： 数据处理方法不合理，处理过程出错。,六、测量误差的类型,通常根据研究的不同目的，将测量误差按不同的角度进行分类。 根据测量误差的性质和表现形式，可将误差分为系统误差、随机误差和粗大误差。 根据测量装置使用的条件，可将误差分为基本误差和附加误差。 根据被测量随时间变化的速度，可将误差分为静态误差和动态误差。,1系统误差、随机误差和粗大误差,系统误差 在相同的条件下，对同一被测量进行多次重复测量时，所出现的数值大小和符号都保持不变的误差，或者在条件改变时，按某一确定规律变化的误差，称为系

7、统误差。 系统误差的主要特性是规律性。,1系统误差、随机误差和粗大误差,随机误差 在相同的条件下，对同一被测量进行多次重复测量时，所出现的数值大小和符号都以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。 随机误差的主要特性是随机性。,1系统误差、随机误差和粗大误差,粗大误差 明显地偏离被测量真值的测量值所对应的误差，称为粗大误差。 在实际测量中，系统误差和随机误差之间不存在明显的界限，两者在一定条件下可以相互转化。,2基本误差和附加误差,基本误差 测量装置在规定的条件下使用时所产生的误差，称为基本误差。 附加误差 在实际使用中，由于外界条件变动，使测量装置不在规定的条件下使用，这将产生额外的误差，这

8、个额外的误差称为附加误差。,3静态误差和动态误差,静态误差 在测量过程中，被测量稳定不变，所产生的误差称为静态误差。 动态误差 在测量过程中，被测量随时间发生变化，所产生的误差称为动态误差。 在实际的测量过程中，被测量往往是在不断地变化的。当被测量随时间的变化很缓慢时，这时所产生的误差也可认为是静态误差。,七、测量的准确度、精密度和精确度,为了定性地描述测量结果的精确程度，常引用测量的准确度、精密度和精确度这三个概念。,七、测量的准确度、精密度和精确度,测量的准确度 测量的准确度表征了测量值和被测量真值的接近程度。准确度越高则表征测量值越接近真值。 准确度反映了测量结果中系统误差的大小程度，准

9、确度越高，则表示系统误差越小。,七、测量的准确度、精密度和精确度,测量的精密度 测量的精密度表征了多次重复对同一被测量测量时，各个测量值分布的密集程度。精密度越高则表征各测量值彼此越接近，即越密集。 精密度反映了测量结果中随机误差的大小程度，精密度越高，则表示随机误差越小。,七、测量的准确度、精密度和精确度,测量的精确度 测量的精确度是准确度和精密度的综合，精确度高则表征了准确度和精密度都高。 精确度反映了系统误差和随机误差对测量结果的综合影响，精确度高，则反映了测量结果中系统误差和随机误差都小。,七、测量的准确度、精密度和精确度,对于具体的测量，精密度高的，准确度不一定高；准确度高的，精密度也不一定高；但是精确度高的，精密度和准确度都高。 下面用打靶来形象地说明精密度、准确度和精确度。,七、测量的准确度、精密度和精确度,图示的弹着点分散，但比较接近靶心。 相当于测量值分散性大，表明随机误差大，精密度低；但测量值比较接近被测量真值，表明系统误差小，准确度高。,七、测量的准确度、精密度和精确度,图示的弹着点密集，但偏离靶心较大。 相当于测量值密集，表明随机误差小，测量精密度高；但测量值偏离被测量真值较大，表明系统误差大，准确度低。,七、测量的准确度、精密度和精确度,图示的弹着点密集且比较接