電子測(cè)量原理之誤差理論與數(shù)據(jù)處理.ppt

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1、測(cè)量誤差的基本概念隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及處理系統(tǒng)誤差的判斷及處理誤差的合成與分配測(cè)量數(shù)據(jù)處理第1章誤差理論與數(shù)據(jù)處理1.1測(cè)量誤差的基本概念1.1.1測(cè)量誤差的定義測(cè)量的目的:獲得被測(cè)量的真值。真值:在一定的時(shí)間和空間環(huán)境條件下，被測(cè)量本身所具有的真實(shí)數(shù)值。測(cè)量誤差:所有測(cè)量結(jié)果都帶有誤差。1.1.2測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因（1）儀器誤差：由于測(cè)量?jī)x器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等不完善，以及儀器使用過(guò)程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。（2）影響誤差：由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動(dòng)、電源電壓、電磁場(chǎng)等）與測(cè)量要求的條件不一致而引起的誤差。（3）理論誤差和方法誤差

2、：由于測(cè)量原理、近似公式、測(cè)量方法不合理而造成的誤差。（4）人身誤差：由于測(cè)量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺(jué)疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任心等原因，而在測(cè)量中使用操作不當(dāng)、現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差。（5）測(cè)量對(duì)象變化誤差：測(cè)量過(guò)程中由于測(cè)量對(duì)象變化而使得測(cè)量值不準(zhǔn)確，如引起動(dòng)態(tài)誤差等。1.1.3測(cè)量誤差的分類(lèi)1.按誤差表示方法分絕對(duì)誤差相對(duì)誤差2.按誤差性質(zhì)分系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差粗大誤差1.1.3測(cè)量誤差的分類(lèi)（續(xù)）1.按誤差來(lái)源分儀器誤差使用誤差人身誤差方法誤差理論誤差影響誤差1.1.4測(cè)量誤差的表示方法測(cè)量誤差有絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差兩種表示方法。1.絕對(duì)誤

3、差（1）定義：由測(cè)量所得到的被測(cè)量值與其真值之差，稱(chēng)為絕對(duì)誤差有大小，又有符號(hào)和量綱實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)際值A(chǔ)（高一級(jí)以上的測(cè)量?jī)x器或計(jì)量器具測(cè)量所得之值）來(lái)代替真值。絕對(duì)誤差：1.1.4測(cè)量誤差的示方法（續(xù)）（2）修正值與絕對(duì)誤差的絕對(duì)值大小相等，但符號(hào)相反的量值，稱(chēng)為修正值測(cè)量?jī)x器的修正值可以通過(guò)上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出，修正值可以是數(shù)值表格、曲線或函數(shù)表達(dá)式等形式。被測(cè)量的實(shí)際值1.1.4測(cè)量誤差的示方法（續(xù)）2.相對(duì)誤差一個(gè)量的準(zhǔn)確程度，不僅與它的絕對(duì)誤差的大小，而且與這個(gè)量本身的大小有關(guān)。例：測(cè)量足球場(chǎng)的長(zhǎng)度和成都市到綿陽(yáng)市的距離，若絕對(duì)誤差都為1米，測(cè)量的準(zhǔn)確程度

4、是否相同？相對(duì)誤差、引用誤差、分貝誤差相對(duì)誤差：亦被稱(chēng)為相對(duì)真誤差，它指絕對(duì)誤差與被測(cè)真值的比。通常用百分?jǐn)?shù)表示：相對(duì)誤差是兩個(gè)有相同量綱的量的比值，只有大小和符號(hào)，沒(méi)有單位。1.1.4測(cè)量誤差的示方法（續(xù)）引用誤差：滿度相對(duì)誤差（引用相對(duì)誤差）用測(cè)量?jī)x器在一個(gè)量程范圍內(nèi)出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差與該量程值（上限值－下限值）之比來(lái)表示的相對(duì)誤差，稱(chēng)為滿度相對(duì)誤差（或稱(chēng)引用相對(duì)誤差）儀表各量程內(nèi)絕對(duì)誤差的最大值1.1.4測(cè)量誤差的示方法（續(xù)）分貝誤差——相對(duì)誤差的對(duì)數(shù)表示分貝誤差是用對(duì)數(shù)形式（分貝數(shù)）表示的一種相對(duì)誤差，單位為分貝（dB）。電壓增益的測(cè)得值為誤差為用對(duì)數(shù)表示為增

5、益測(cè)得值的分貝值分貝誤差1.1.5系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差1系統(tǒng)誤差定義：在相同條件下多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持恒定，或在條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差叫系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差簡(jiǎn)稱(chēng)“系差”，用ε來(lái)表示。產(chǎn)生原因：測(cè)量?jī)x器設(shè)備在設(shè)計(jì)和制作上有缺陷、測(cè)量時(shí)環(huán)境條件與儀器要求不一致、測(cè)量方法不完善、測(cè)量設(shè)備的安裝、放置和使用不當(dāng)、測(cè)量人員的不良習(xí)慣及生理上的限制。1.1.5系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（續(xù)）特點(diǎn)：恒差系：就是當(dāng)測(cè)量條件一經(jīng)確定，系統(tǒng)誤差就是一個(gè)客觀上恒定的值，多次測(cè)量取平均值并不能改變其大小。變系差：就是在測(cè)量條件改變時(shí)，一般來(lái)說(shuō)系統(tǒng)誤差是變化的，其規(guī)律有累進(jìn)性的

6、，也有周期性的，還有復(fù)雜規(guī)律變化的。1.1.5系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（續(xù)）2.隨機(jī)誤差定義：在相同條件下多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)均以不可預(yù)定方式變化的誤差。隨機(jī)誤差簡(jiǎn)稱(chēng)“隨差”，一般是絕對(duì)誤差形式。產(chǎn)生原因：主要是那些對(duì)測(cè)量影響微小而又互不相關(guān)的多種因素共同造成的，也就是隨機(jī)因素的影響。特點(diǎn)是:在多次測(cè)量中，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的界限，即有界性；絕對(duì)值相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相同，即對(duì)稱(chēng)性；隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值隨著測(cè)量次數(shù)的無(wú)限增加而趨于零，也就是說(shuō)多次測(cè)量中隨機(jī)誤差有相互抵消的特性，即抵償性。1.1.5系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（續(xù)）3粗大誤差定義：在一定測(cè)

7、量條件下，測(cè)量示值明顯偏離被測(cè)實(shí)際值所形成的誤差。粗大誤差又叫疏失誤差。產(chǎn)生原因：有測(cè)量條件突然變化的客觀原因，如測(cè)量過(guò)程中供電電源的瞬時(shí)跳變；也有測(cè)量人員疏忽的原因，如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)等。1.1.5系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（續(xù)）4誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響及測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)測(cè)量誤差的系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差同時(shí)存在時(shí)，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可用圖1-1來(lái)表示。圖1-1三種誤差同時(shí)存在的情況1.1.5系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差（續(xù)）圖中表示真值，小黑點(diǎn)表示各次測(cè)量值，表示的平均值，表示隨機(jī)誤差，ε表示系統(tǒng)誤差（恒系差），表示壞值。由圖可知：壞值的存在，將嚴(yán)重影響平均值（圖中是