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第1章测量概述误差理论PPT课件
(1) 系统误差
系统误差也称装置误差,它反映了测量值 偏离真值的程度。凡误差的数值固定或按一定 规律变化者,均属于系统误差。
系统误差的产生原因持续存在而不是偶发 的,分为基本误差(仪表本身结构不完善产生的固 有误差)和附加误差(仪表使用条件偏离规定工作 条件,如外磁场干扰)两种。
系统误差是有规律性的,因此可以通过实 验的方法或引入修正值的方法计算修正,也可 以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。
其中, m 为在仪表的量限范围内可能出现的最大
绝对误差, Am为仪表的量程。
仪表的准确度等级和基本误差
例:某指针式电压表的精度为2.5级,用它 来测量电压时可能产生的最大引用相对误差 为2.5% 。
关于仪表的准确度等级:
仪表的准确度等级只表示仪表本身的基本误差。 即测试系统在规定的标准条件下使用时所产生的 误差。
(7)测量误差:测量出来的数值与被测量的实际值的差值;
(8)测量范围:被测量可按规定的准确度进行测量的范围;
(9)量程:测量范围的上限值和下限值的代数差;
(10)灵敏度:测量仪表响应的变化除以对应的激励变化;
(11)分辨力:显示装置能有效辨别的最小的视值差;
(12)回差:当输入量上升和下降时,同一输入的两相应输出值
b.随机误差的评价指标
由于随机误差大部分按正态分布规律出 现的,具有统计意义,通常以正态分布 曲线的两个参数算术平均值和均方根误 差作为评价指标。 (1)算术平均值 (2)标准差
(1)算术平均值
xx1x2 xn
n
xi
n
n i1
a. 系统误差的发现 b. 系统误差的削弱和消除
a. 系统误差的发现
[1] 理论分析及计算 [2] 实验对比法 [3] 残余误差观察法 [4] 残余误差校核法 [5] 计算数据比较法
[1] 理论分析及计算 因测量原理或使用方法不当引入系统误差时,可以通过理 论分析和计算的方法加以修正。
[2] 实验对比法 实验对比法是改变产生系统误差的条件进行不同条件的测 量,以发现系统误差,这种方法适用于发现恒定系统误差。
由此得
A0= x+C
C =A0-x
在实际工作中, (1.3.4)式变为
可
以
用
实
际
值
A
近
似
真
值
A0
,
则
C =A-x=- Δx
修正值与绝对误差大小相等、符号相反,可由上一级 标准给出系统的修正值。
测得值加修正值可以消除该误差的影响。
(2) 相对误差
相对误差是绝对误差与被测量的约定值之比。相 对误差有以下表现形式:
实际相对误差
A
x100% A
引用(满度)相对误差
m
x Am
100%
思考:多档仪表 的满度相对误差 如何计算?
例题
(3) 容许误差
根据技术条件的要求,规定某一类器具误 差不应超过的最大范围。 也称为最大允许误差。
1.3.3 准确度等级
h
m Am
100%
为从全局观点反映一只仪表的误差情况,采用仪表 的最大引用(满度)误差来表示仪表的准确度(有 时也称精度),并以此划分仪表的准确度等级(也 称精度等级),定义为:
实际测量结果还受附加误差的影响,其测量准确 度往往低于仪表的准确度。
为提高测量准确度,必须: (1)选择准确度等级合适的仪表; (2)根据被测量选择量限合适的仪表,最好使
x2Am/3
测量实际相对误差最大值:
A
Am A
S%
1.3.4 测量误差的分类
按照误差出现的规律,可将测量误差分为:
(1)系统误差 (2)随机误差 (3)粗大误差
1.3 测量误差理论
1.3.1 测量基本术语 1.3.2 测量误差的表示方法 1.3.3 准确度等级 1.3.4 测量误差的分类
1.3.1 测量基本术语
(1)等精度测量:同一条件下所进行的一系列重复测量; (2)非等精度测量:影响测量的一切条件不能完全维持不变; (3)真值:被测量本身所具有的真正值; (4)实际值:精度较高的一级标准器具所测得的值; (5)标称值:测量器具上所标出来的数值; (6)示值:由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值;
间的最大误差;
(13)准确度:测量仪表给出接近于真值的响应的能力;
(14)准确度等级:按最大允许误差大小划分的测量仪表示
值误差的档次;
1.3.2 测量误差的表示方法
(1)绝对误差 (2)相对误差 (3)容许误差
(1) 绝对误差
绝对误差是示值与被测量真值之间的差值。设
被测量的真值 则绝对误差为
为A0
a. 正态分布 b. 随机误差的评价指标
a. 正态分布
随机误差是以不可预定的方式变化着的 误差,但在一定条件下服从统计规律
yf
1
2
e 22
2
正态分布的随机误差分布规律
(1)对称性。 绝对值相等的正误差和负误差出现的次数相等。 (2)单峰性。 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多。 (3)有界性。 一定的测量条件下,随机误差的绝对值不会超过一定界限。 (4)抵偿性。 随测量次数的增加,随机误差的算术平均值趋向于零。
,
பைடு நூலகம்
器具的标称
值或示值为x,
xxA0
由精于度一高般一无级法的求标得准真器值具A的0,示在值实,际即应实用际时值常A用代 替记真为值A0。x与A之差称为测量器具的示值误差,
xxA
通常以此值来代表绝对误差。
修正值
为了消除系统误差用代数法加到测量结果上的值称为
修正值,常用C表示。将测得示值加上修正值后可得 到真值的近似值,即
[3] 残余误差观察法 根据测量列的各个残余误差的大小和符号变化规律,直 接由误差数据或误差曲线图形来判断有无系统误差,这种 方法主要适用于发现有规律变化的系统误差。
[4] 残余误差校核法
用于发现累进性和周期性系统误差
[5] 计算数据比较法
对同一量进行多组测量,得到很多数据,通过多组计算 数据比较,若不存在系统误差,其比较结果应满足随 机误差条件,否则可认为存在系统误差。
b.系统误差的削弱和消除
[1] 从产生误差源上消除系统误差 [2] 引入修正值法 [3] 零位式测量法 [4] 替代式测量法 [5] 正负误差补偿法
2
(2) 随机误差
随机误差又称偶然误差,是由许多复杂因素的微小 变化所引起的,一般比较小,只有在精密测量中才 不能忽略。 常用精密度一词来表征随机误差的大小,随机误差 越小,精密度越高。