光電檢測(cè)原理與技術(shù)--第2章 光電檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)

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1、第2章??光電檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)2.1檢測(cè)量的誤差與數(shù)據(jù)處理光電檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)2.1檢測(cè)量的誤差與數(shù)據(jù)處理2.2輻射度量和光度量基礎(chǔ)2.3光電檢測(cè)器件的特性參數(shù)2.1檢測(cè)量的誤差及數(shù)據(jù)處理一、前言二、測(cè)量過(guò)程與誤差的基本概念三、隨機(jī)誤差四、系統(tǒng)誤差1、研究誤差的意義（1）、確定測(cè)量誤差是整個(gè)測(cè)量過(guò)程不可缺少的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于不知其測(cè)量誤差的測(cè)量結(jié)果，往往是無(wú)法應(yīng)用從而也是無(wú)意義的。例：機(jī)加工中，制造與某個(gè)孔相配合的軸。（2）、誤差理論是保證和提高測(cè)量準(zhǔn)確性必要的理論依據(jù)。生產(chǎn)中大量的測(cè)量是為了檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格，因此要求檢

2、驗(yàn)手段即所用的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法有一定的準(zhǔn)確性?？茖W(xué)研究中要求盡量減小誤差。（3）、誤差理論是合理選用、設(shè)計(jì)儀器的必要理論基礎(chǔ)。合理選用儀器要求在滿足準(zhǔn)確度的前提下，盡量使測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效。一、前言設(shè)計(jì)儀器時(shí)，應(yīng)用誤差理論來(lái)分析并適當(dāng)?shù)目刂七@些誤差因素，使儀器的測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（4）、合理進(jìn)行不確定度的評(píng)定和表示是現(xiàn)代科技交流和國(guó)際貿(mào)易的迫切需要。經(jīng)濟(jì)全球化、國(guó)際貿(mào)易日益頻繁，要求統(tǒng)一測(cè)量不確定度的評(píng)定和表示方法，從而可以相互比對(duì)，達(dá)成共識(shí)。對(duì)于從事各種實(shí)驗(yàn)和研究的科技工作者，特別是從事計(jì)量科學(xué)

3、、產(chǎn)品質(zhì)量檢定、質(zhì)量管理和精密測(cè)試的人員，這都是一門必不可少、十分重要的課程。2、測(cè)量是誤差與數(shù)據(jù)處理理論的前提（1）、測(cè)量是人類認(rèn)識(shí)、改造物質(zhì)世界的重要手段之一。（2）、現(xiàn)代社會(huì)中，測(cè)量對(duì)促科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。庫(kù)克（英）：“測(cè)量是技術(shù)生命的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。門捷列夫（俄）：“科學(xué)自測(cè)量開(kāi)始，沒(méi)有測(cè)量，便沒(méi)有精密的科學(xué)。3、誤差公理誤差公理：測(cè)量結(jié)果都有誤差，誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測(cè)量過(guò)程中。測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量人員、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量對(duì)象等都會(huì)產(chǎn)生誤差。例：用臺(tái)式血壓計(jì)測(cè)量人體血壓。1、測(cè)量過(guò)程與

4、標(biāo)準(zhǔn)(1)測(cè)量：借助于專門設(shè)備，以確定被測(cè)對(duì)象的量值為目的所進(jìn)行的操作。它是一個(gè)比較過(guò)程，即通過(guò)一定的實(shí)驗(yàn)方法將被測(cè)量與一個(gè)作為比較單位的標(biāo)準(zhǔn)量相比較的過(guò)程。測(cè)量包括測(cè)量過(guò)程和測(cè)量結(jié)果。測(cè)量過(guò)程包括執(zhí)行測(cè)量所需要的一切操作。包括建立單位、選擇測(cè)量工具、設(shè)計(jì)測(cè)量方法、研究分析測(cè)量結(jié)果、分析產(chǎn)生誤差的原因及如何消除誤差。例：測(cè)量一電阻的阻值。二、測(cè)量過(guò)程與誤差的基本概念測(cè)量結(jié)果包括比值、測(cè)量單位和精度評(píng)定。例：測(cè)量一工件的長(zhǎng)度為90.2mm,不確定度為0.1mm。(a)、測(cè)量的比較標(biāo)準(zhǔn)有以下三類：真值A(chǔ)0,指定值A(chǔ)

5、s,實(shí)用值A(chǔ)(a)真值A(chǔ)0：某一物理量在一定條件下（某一時(shí)刻、某一位置或狀態(tài)下）所具有的客觀的、不隨測(cè)量方法改變的真實(shí)數(shù)（量）值。真值是一個(gè)理想的概念，一般無(wú)法得到。一般來(lái)說(shuō)，真值是未知的，但絕不意味著真值一定不知道。理論真值，通過(guò)理論方法獲得的真值。例如：三角形內(nèi)角之和為180o；平面直角理論值為90o，理想電容或電感構(gòu)成的電路，電壓與電流的相位差為90o。（b）指定值（計(jì)量學(xué)約定值)：國(guó)際計(jì)量機(jī)構(gòu)內(nèi)部約定的真值（例如：七個(gè)國(guó)際基本單位量的確定等。長(zhǎng)度m質(zhì)量kg時(shí)間s電流A熱力學(xué)溫度K發(fā)光強(qiáng)度cd物質(zhì)的量mo

6、l）和國(guó)家設(shè)立的盡可能維持不變的實(shí)物基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)原器所規(guī)定的值。（c）實(shí)用值：實(shí)際檢測(cè)過(guò)程不可能與國(guó)家基準(zhǔn)進(jìn)行比較測(cè)量。因此采用劑量標(biāo)準(zhǔn)傳遞的方法將指定值、基準(zhǔn)值傳遞給各級(jí)計(jì)量站。(1)、誤差的來(lái)源誤差的來(lái)源應(yīng)從測(cè)量的共性中去尋找。在測(cè)量過(guò)程中，誤差產(chǎn)生的原因主要可歸納為：測(cè)量裝置、測(cè)量方法、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量人員和被測(cè)量自身等幾個(gè)方面的來(lái)源。2、誤差的產(chǎn)生及分類常用的誤差表示方法有絕對(duì)誤差法、相對(duì)誤差法和引用誤差法，分貝誤差。a、絕對(duì)誤差(Absoluteerror)(a)、定義：被測(cè)量的測(cè)量值與其真值之差；或者為

7、用絕對(duì)大小給出的誤差為該量的絕對(duì)誤差。簡(jiǎn)稱誤差。絕對(duì)誤差=測(cè)量值-真值其中為絕對(duì)誤差；為測(cè)得值；為被測(cè)量的真值。(2)、誤差的表示方法(b)、關(guān)于絕對(duì)誤差（I）一般所說(shuō)的誤差就是絕對(duì)誤差；（II）絕對(duì)誤差具有確定的大小、計(jì)量單位和“+”、“-”號(hào)。反映測(cè)量值偏離真值的大小與方向，通常用于同一量級(jí)的同種量的測(cè)量結(jié)果的誤差比較。（III）絕對(duì)誤差數(shù)值大小與所取單位有關(guān)。例：某加工車間加工一批直徑為50mm的軸，抽檢兩根軸的直徑分別為49.9mm和49.8mm，兩根軸的絕對(duì)誤差為(c)、修正值（Correction)

8、修正值=-絕對(duì)誤差=真值-測(cè)量值例：一個(gè)10g的三等標(biāo)準(zhǔn)砝碼，經(jīng)二等砝碼計(jì)量檢定得到誤差為-0.002g，砝碼的實(shí)際值（真值）為例：用某電壓表測(cè)量電壓，電壓表的示值為226V，查該表的檢定證書，得知該電壓表在220V附近的誤差為5V，則修正后的結(jié)果為:226+（-5）=221Vb、相對(duì)誤差(Relativeerror)（a）、定義：絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值的比值。相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差/真值因