误差及误差分析-数据的误差处理-PPT课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《误差及误差分析-数据的误差处理-PPT课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 误差 分析 数据 处理 PPT 课件
- 资源描述:
-
1、数据的误差处理数据的误差处理 王晓冬王晓冬 讲讲 师师一、测量及测量的分类一、测量及测量的分类 1、概念概念l测量测量就是以确定被测量对象的量值为目的就是以确定被测量对象的量值为目的的所有操作。的所有操作。l记录下来的测量结果应该包含测量值的大记录下来的测量结果应该包含测量值的大小和单位,二者缺一不可。小和单位,二者缺一不可。2、测量的分类测量的分类l按测量方式分:直接测量和间接测量按测量方式分:直接测量和间接测量直接测量直接测量:待测物理量的大小可以从选定好的测量仪:待测物理量的大小可以从选定好的测量仪器或仪表上直接读出来的测量。相应的待测物理量称器或仪表上直接读出来的测量。相应的待测物理量
2、称为为直接测量量直接测量量。间接测量间接测量:待测物理量需根据直接测量的值,通过一待测物理量需根据直接测量的值,通过一定的函数关系,才能计算出来的测量过程。相应的待定的函数关系,才能计算出来的测量过程。相应的待测量称为测量称为间接测量量间接测量量。l按测量条件分:等精度测量和不等精度测量按测量条件分:等精度测量和不等精度测量 等精度测量等精度测量:在相同的测量方法和条件下,多次测量在相同的测量方法和条件下,多次测量同一个物理量。同一个物理量。不等精度测量不等精度测量:在不同的测量方法和条件下,多次测在不同的测量方法和条件下,多次测量同一个物理量。量同一个物理量。二、误差二、误差l真值真值:被测
3、量物理量所具有的、客观的、真实的被测量物理量所具有的、客观的、真实的数值,记为数值,记为 。0 xl测量值测量值:通过测量所获得的被测物理量的值,记通过测量所获得的被测物理量的值,记为为 。x1、真值、测量值、平均值(最佳估计值)真值、测量值、平均值(最佳估计值)l平均值(最佳估计值)平均值(最佳估计值):在相同条件下,对某物:在相同条件下,对某物理量进行理量进行n次测量,次测量,,这这n个测量结果称个测量结果称为一个为一个测量列测量列,取这,取这n次独立测量值的算术平均次独立测量值的算术平均值,记为值,记为 。即。即 12,nx xxx11niixxn注:在处理测量数据时常用物理量的平均值代
4、替其真值。注:在处理测量数据时常用物理量的平均值代替其真值。2、误差、误差(1)(1)概念概念:测量值与真值之差定义为误差,:测量值与真值之差定义为误差,记为记为 ,即,即i0iixx(3)(3)分类:分类:系统误差和随机误差系统误差和随机误差绝绝对对误误差差真真值值(2)(2)表示方法:表示方法:绝对误差绝对误差=测量值测量值 真值真值 相对误差相对误差=100100系统误差系统误差l概念:概念:在相同的条件下,多次测量同一物理量在相同的条件下,多次测量同一物理量时,若误差的大小及符号都保持不变或按一定时,若误差的大小及符号都保持不变或按一定规律变化,这种误差称为规律变化,这种误差称为系统误
5、差系统误差。l特征:特征:系统误差表现出恒偏大、恒偏小或周期系统误差表现出恒偏大、恒偏小或周期性的特点。增加测量次数系统误差不能减少。性的特点。增加测量次数系统误差不能减少。l来源:来源:仪器、理论、观测等仪器、理论、观测等l处理方法:处理方法:修正已定系统误差;修正已定系统误差;随机误差随机误差l概念概念 :在相同条件下,多次测量同一物理量时,在相同条件下,多次测量同一物理量时,若误差的大小和符号都不确定,这种误差称为若误差的大小和符号都不确定,这种误差称为随随机误差机误差。l特征:特征:随机误差的绝对值和符号以不可预知的方随机误差的绝对值和符号以不可预知的方式变化,随机误差使测量值围绕某一
6、平均值上下式变化,随机误差使测量值围绕某一平均值上下涨落。涨落。l来源:来源:环境、观测者等。环境、观测者等。l处理方法:处理方法:取多次测量的平均值有利于消减随机取多次测量的平均值有利于消减随机误差。误差。测量的精密度、准确度和精确度测量的精密度、准确度和精确度精密度精密度:表示测量结果中的随机误差大小的程度。:表示测量结果中的随机误差大小的程度。精密度高即数据的重复性好,随机误差小。精密度高即数据的重复性好,随机误差小。准确度准确度:表示测量结果中的系统误差大小的程度。:表示测量结果中的系统误差大小的程度。准确度高即测量结果接近真值的程度高,系统误差小。准确度高即测量结果接近真值的程度高,
7、系统误差小。精密度精密度准确度准确度精确度精确度精确度精确度:表示测量结果的重复性及接近真值的程度。:表示测量结果的重复性及接近真值的程度。三、误差的估算三、误差的估算 l定义:定义:测量值测量值 与相同条件下多次测量所得平与相同条件下多次测量所得平均值均值 的差值称为偏差或残差,记为的差值称为偏差或残差,记为 ,即,即 1、偏差(残差)偏差(残差)l说明:说明:一般情况下,我们所说的误差就是指偏一般情况下,我们所说的误差就是指偏差。差。ixi iixx x2、(实验实验)标准偏差标准偏差 21()()1niixxs xn21()()()(1)niixxs xs xn nn算术平均值的实验标准
8、偏差反映了测量结果的不确定算术平均值的实验标准偏差反映了测量结果的不确定度大小。度大小。3、算术平均值、算术平均值 的实验标准偏差的实验标准偏差x四、测量结果的评定四、测量结果的评定(1)不确定度的概念:不确定度的概念:用于表示测量结果可能出现的具有一定置信水用于表示测量结果可能出现的具有一定置信水平的误差范围的量,用平的误差范围的量,用u表示。表示。不确定度表示一个区间,被测量的真值以一定不确定度表示一个区间,被测量的真值以一定的概率存在于此区间中的概率存在于此区间中,此概率称为此概率称为置信率置信率,此区间称为此区间称为置信区间置信区间。(而误差表示测量值偏离而误差表示测量值偏离真值的大小
9、,是个确定的值。真值的大小,是个确定的值。)不确定度可以根据实验、资料、经验等进行评不确定度可以根据实验、资料、经验等进行评定,从而可以定量确定。(而误差无法计算)定,从而可以定量确定。(而误差无法计算)1 1、不确定度的评定方法、不确定度的评定方法(2)对概念的说明:对概念的说明:不确定度的数值一般包含几个分量,按不确定度的数值一般包含几个分量,按不确定度的数值评定方式,可分为不确定度的数值评定方式,可分为 A类不确定度类不确定度用统计方法确定的分量用统计方法确定的分量 B类类不确定度不确定度用其他方法确定的分量用其他方法确定的分量 要计算不确定度,首先要求出所有的要计算不确定度,首先要求出
10、所有的 A类和类和B类分量类分量,然后再合成不确定度。,然后再合成不确定度。引言:不确定度的分量引言:不确定度的分量2、不确定度的计算不确定度的计算1、直接测量量的、直接测量量的A类标准不确定度的计算类标准不确定度的计算 A类标准不确定度用一个测量列的算术平均值类标准不确定度用一个测量列的算术平均值 的实验标准偏差的实验标准偏差 表示,记为表示,记为 ,即,即 使用此式时,测量次数使用此式时,测量次数n应充分多,一般认应充分多,一般认为为n应大于应大于6 6。x)(xS21()()()(1)niiAxxuxs xn n()Aux说明说明2、直接测量量的直接测量量的B类标准不确定度的计算类标准不
11、确定度的计算 如果已知被测量的测量值如果已知被测量的测量值 分散区间的半宽为分散区间的半宽为a,且落在,且落在 至至 区间的概率为区间的概率为100%100%,通过对其分布规律的估计可得出,通过对其分布规律的估计可得出B类标类标准不确定度准不确定度u为:为:是包含因子,取决于测量值的分布规律。是包含因子,取决于测量值的分布规律。ix()xa()xa()Bauxkk(1)如果检定证书、说明书等资料明确给出了不确如果检定证书、说明书等资料明确给出了不确 定度定度 及包含因子及包含因子 时,则时,则 ,B 类类标准不确定度为标准不确定度为()U xk()aU x()()BaU xuxkk【例题例题】
12、校准证书上给出标称值为校准证书上给出标称值为1kg1kg的砝码质的砝码质量量 ,包含因子,包含因子 ,(扩展),(扩展)不确定度为不确定度为U=0.24 mg,由此可确定砝码的,由此可确定砝码的B类类标准不确定度标准不确定度 1000 00032.mg3k0 240 083().().BU mummgk包含因子包含因子k和和半宽半宽a 的确定方式为:的确定方式为:说明说明(2)在缺乏任何信息的情况下,一般使用均匀分布,在缺乏任何信息的情况下,一般使用均匀分布,,而而a 则取仪器的最大允许误差(误差限)则取仪器的最大允许误差(误差限),所以所以B 类标准不确定度为类标准不确定度为 3k()x()
13、()3Baxuxk直接测量量的直接测量量的B B类标准不确定度的估算流程图类标准不确定度的估算流程图()0Aux(1)当进行的测量只有一次时,取当进行的测量只有一次时,取 3、直接测量量的合成标准不确定度直接测量量的合成标准不确定度A类和类和B类不确定度的合成标准不确度类不确定度的合成标准不确度 :()cux22()()()cABu xuxux(2)(2)如果一个测量量的如果一个测量量的B类不确定度由多个部分构成,类不确定度由多个部分构成,则则B类不确定度的合成不确定度为类不确定度的合成不确定度为2212()()().BBBuxuxux说明说明【例题例题】用螺旋测微计测某一钢丝的直径,用螺旋测
14、微计测某一钢丝的直径,6 6次测量值次测量值 分别为:分别为:0.245,0.255,0.249,0.245,0.255,0.249,0.247,0.253,0.251;0.247,0.253,0.251;单位单位mmmm,已知螺旋,已知螺旋测微计的仪器误差为测微计的仪器误差为仪仪=0.004mm=0.004mm,请给出,请给出测量的合成标准不确定度。测量的合成标准不确定度。解解:测量最佳估计值测量最佳估计值 1(0.2450.2550.2490.2470.2530.251)0.2506ymmA A类标准不确定度类标准不确定度 21()()0.0015mm(1)niiAyyus yn n B
15、B类标准不确定度类标准不确定度 0.0040.002333Bumm仪 合成不确定度合成不确定度 22()0.0028mmcABuyuuiy4、间接测量量的不确定度计算间接测量量的不确定度计算间接测量量间接测量量 ,其中其中 为直接测量量。为直接测量量。12(,)NYf XXX12,NXXXY的估计值的估计值y y 的标准不确定度,要由的标准不确定度,要由的标准不确定度适当合成求得,称为估计值的标准不确定度适当合成求得,称为估计值y y 的的合成标准不确定度合成标准不确定度,记为记为 。()cuy12,NXXX【例题例题】某实验的测量式为某实验的测量式为 ,为直接测量量,其中为直接测量量,其中
16、,则间接测量量的合成标准不确定度为则间接测量量的合成标准不确定度为 1243YXX12,XX1()0.03cu xg2()0.05cuxg22()(4 0.03)(3 0.05)0.19cuygg12123(,)NYf XXXaXbXcX(1)对于形如对于形如的函数形式(的函数形式(和差关系和差关系),合成标准不确定度合成标准不确定度的计算方法为的计算方法为:222123123()()()().ccccfffuyuxuxuxxxx(2)(2)对于形如对于形如 的函数形式(的函数形式(积商关系积商关系),则先求其),则先求其相对相对合合成标准不确定度:成标准不确定度:NpNppNXXcXXXXf
17、Y212121),(说明:对于被测量说明:对于被测量Y的平均值的平均值 ,按如下方式计算:,按如下方式计算:y12(,)yf x x合成标准不确定度合成标准不确定度 ()()creluyy uy222312123123()()()()().crelcccuypppuyuxuxuxyxxx【例题例题】圆柱体的体积公式为圆柱体的体积公式为 。设。设已经测得已经测得 ,写出体,写出体积的相对合成标准不确定度表达式。积的相对合成标准不确定度表达式。214Vd h)(duddc)(huhhc 解:解:此体积公式形如此体积公式形如 其中其中 ,。1Xd2Xh12p 21p 121212(,)NpppNNY
18、f XXXcXXX体积的相对合成标准不确定度表达式为体积的相对合成标准不确定度表达式为22()21()()()cccrelu VuVu du hVdh222312123123()()()()().ccccrelpuyppuyu xu xu xyxxx根据根据5、扩展不确定度的计算、扩展不确定度的计算 将合成不确定度将合成不确定度 乘以一个包含因子乘以一个包含因子m,即得扩展不确定度即得扩展不确定度,用用U表示,即表示,即)(yuc()cUmuy在物理实验课程中,包含因子在物理实验课程中,包含因子m一般取一般取2,即,即 2()cUuy此时置信率约为此时置信率约为95%95%说明说明五、测量结果
展开阅读全文