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误差理论与数据处理复习题

1-1. 测得某三角块的三个角度之和为 180°00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差。

【解】绝对误差=测得值-真值=180°00’02”-180°=2” 相对误差=绝对误差/真值=2”/(180×60×60”)=3.086×10-4 %1-7. 为什么在使用微安表等各种电表时,总希望指针在全量程的 2/3 范围内使用? 【答】我国电工仪表、压力表的准确度等级是按照引用误差进行分级的。

当一个仪表的等级 s 选定后,用此表测量某一被测量时,所产生的最大相对误差为:式中:Δxm 为仪表某标称量程内的最大绝对误差,x 为被测量,xm 为标称量程上限。

选定仪表后, 被测量x 的值越接近于标称量程上限,测量的相对误差rx 越小,测量越准确。

1-8. 用两种方法分别测量L1=50mm ,L2=80mm 。

测得值各为 50.004mm ,80.006mm 。

试评定两种 方法测量精度的高低。

【解】两种测量方法进行的测量绝对误差分别为:δ1=50.004-50=0.004(mm ); δ2=80.006-80=0.006(mm ) 两种测量方法的相对误差分别为:δ1/L1=0.004/50=0.008 % 和 δ2/L2=0.006/80=0.0075 % 显然,测量L2尺寸的方法测量精度高些。

2-6测量某电路电流共5次,测得数据(单位为mA )为168.41,168.54,168.59,168.40,168.50。

试求算术平均值及其标准差、或然误差和平均误差。

168.41168.54168.59168.40168.505x ++++=168.488()mA =)(082.015512mA vi i=-=∑=σ0.037()5x mA nσ=== 或然误差:0.67450.67450.0370.025()x R mA σ==⨯= 平均误差:0.79790.79790.0370.030()x T mA σ==⨯=2-7在立式测长仪上测量某校对量具,重量测量5次,测得数据(单位为mm )为20.0015,20.0016,20.0018,20.0015,20.0011。

若测量值服从正态分布,试以99%的置信概率确定测量结果。

20.001520.001620.001820.001520.00115x ++++=20.0015()mm =5210.0002551ii vσ===-∑正态分布 p=99%时,t 2.58= lim x x t δσ=± 2.585=± 0.0003()mm =±测量结果:lim (20.00150.0003)x X x mm δ=+=±2.82-9用某仪器测量工件尺寸,在排除系统误差的条件下,其标准差mm 004.0=σ,若要求测量结果的置信限为mm 005.0±,当置信概率为99%时,试求必要的测量次数。

正态分布 p=99%时,t 2.58=lim x n δ=±2.580.0042.0640.0054.265n n n ⨯====取2-10 用某仪器测量工件尺寸,已知该仪器的标准差σ=0.001mm ,若要求测量的允许极限误差为±0.0015mm ,而置信概率P 为0.95时,应测量多少次?解:根据极限误差的意义,有0015.0≤±=±ntt x σσ根据题目给定得已知条件,有5.1001.00015.0=≤nt查教材附录表3有若n =5,v =4,α=0.05,有t =2.78,24.1236.278.2578.2===nt若n =4,v =3,α=0.05,有t =3.18,59.1218.3418.3===nt即要达题意要求,必须至少测量5次。

2-12某时某地由气压表得到的读数(单位为Pa)为102523.85,102391.30,102257.97,102124.65,101991.33,101858.01,101724.69,101591.36,其权各为1,3,5,7,8,6,4,2,试求加权算术平均值及其标准差。

)(34.1020288181Pa pxp x i ii ii ==∑∑==)(95.86)18(81812Pa p vp i ii xi i x ≈-=∑∑==σ第三章第四章4.64-4某校准证书说明,标称值10Ω的标准电阻器的电阻R 在20C时为Ω±Ωμ129000742.10(P=99%),求该电阻器的标准不确定度,并说明属于哪一类评定的不确定度。

由校准证书说明给定∴属于B 类评定的不确定度R 在[10.000742Ω-129μΩ,10.000742Ω+129μΩ]范围内概率为99%,不为100%∴不属于均匀分布,属于正态分布 129a =当p=99%时, 2.58p K =∴12950()2.58R p a U K μ===Ω 第五章5-1测量方程为3 2.920.923 1.9x y x y x y +=⎧⎪-=⎨⎪-=⎩试求x 、y 的最小二乘法处理及其相应精度。

误差方程为1232.9(3)0.9(2)1.9(23)v x y v x y v x y =-+⎧⎪=--⎨⎪=--⎩列正规方程1112111121222111nn n i i i i i i i i i n n n i i i i i i i i i a a x a a y a l a a x a a y a l ======⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩∑∑∑∑∑∑代入数据得 14513.4514 4.6x y x y -=⎧⎨-+=-⎩解得 ⎩⎨⎧==015.0962.0y x 将x 、y 代入误差方程式1232.9(30.9620.015)0.0010.9(0.96220.015)0.0321.9(20.96230.015)0.021v v v =-⨯+=-⎧⎪=--⨯=-⎨⎪=-⨯-⨯=⎩测量数据的标准差为0.038σ===求解不定乘数 11122122d d d d ⎡⎤⎢⎥⎣⎦11121112212221221451514014505141d d d d d d d d -=⎧⎨-+=⎩-=⎧⎨-+=⎩ 解得 082.02211==d dx 、y 的精度分别为01.011==d x σσ 01.022==d y σσ第五章 线性参数的最小二乘法处理5-1测量方程为3 2.920.923 1.9x y x y x y +=⎧⎪-=⎨⎪-=⎩试求x 、y 的最小二乘法处理及其相应精度。

误差方程为1232.9(3)0.9(2)1.9(23)v x y v x y v x y =-+⎧⎪=--⎨⎪=--⎩列正规方程1112111121222111nn n i i i i i i i i i n n n i i i i i i i i i a a x a a y a l a a x a a y a l ======⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩∑∑∑∑∑∑代入数据得 14513.4514 4.6x y x y -=⎧⎨-+=-⎩解得 ⎩⎨⎧==015.0962.0y x 将x 、y 代入误差方程式1232.9(30.9620.015)0.0010.9(0.96220.015)0.0321.9(20.96230.015)0.021v v v =-⨯+=-⎧⎪=--⨯=-⎨⎪=-⨯-⨯=⎩测量数据的标准差为0.038σ===求解不定乘数 11122122d d d d ⎡⎤⎢⎥⎣⎦11121112212221221451514014505141d d d d d d d d -=⎧⎨-+=⎩-=⎧⎨-+=⎩ 解得 082.02211==d dx 、y 的精度分别为01.011==d x σσ 01.022==d y σσ5-7不等精度测量的方程组如下:1233 5.6,148.1,220.5,3x y p x y p x y p -=-=⎧⎪+==⎨⎪-==⎩试求x 、y 的最小二乘法处理及其相应精度。

列误差方程1122335.6(3),18.1(4),20.5(2),3v x y p v x y p v x y p =---=⎧⎪=-+=⎨⎪=--=⎩正规方程为3331112111133321222111i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i p a a x p a a y p a l p a a x p a a y p a l ======⎧+=⎪⎪⎨⎪+=⎪⎩∑∑∑∑∑∑ 代入数据得4562.21431.5x y x y -=⎧⎨-+=⎩解得 ⎩⎨⎧==352.2434.1y x 将x 、y 代入误差方程可得⎪⎩⎪⎨⎧-===016.0012.0022.0321v v v 则测量数据单位权标准差为039.023312=-=∑=i ii v p σ求解不定乘数 11122122d d d d ⎡⎤⎢⎥⎣⎦1112111221222122451140450141d d d d d d d d -=⎧⎨-+=⎩-=⎧⎨-+=⎩ 解得 ⎩⎨⎧==072.0022.02211d dx 、y 的精度分别为006.011==d x σσ 010.022==d y σσ6.26.8。

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