误差分析与数据处理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,120,页,第,2,章测量误差及数据处理,2.1,测量误差的基本原理,2.2,测量误差的分类和测量结果的表征,2.3,测量误差的估计和处理,2.4,测量不确定度,2.5,测量数据处理,2,1,测量误差的基本原理,2.1.1,测量误差的定义及研究目的,测量的目的,:,获得被测量的真值。,真值,:,在,一定的时间和空间环境,条件下，被测量本身所具有的真实数值,(,没有误差的量值,) A,0,。,测量误差,:,测量结果,与被测量的,真值,在数量上的差异,任何测量仪器的测得值都不可能完全准确地等于被测量的真值。,当测量误差超过一定限度时，由测量工作和测量结果所得出的结论将没有意义。,2,1,测量误差的基本原理,2.1.1,测量误差的定义及研究目的,(,续,),研究测量误差的目的：,正确,认识,误差的,性质和来源,，以减小测量误差；,正确,处理测量数据,，以得到接近真值的结果；,制定合理的测量方案,，组织科学实验，正确地选择测量方法和测量仪器，以便在条件允许的情况下得到理想的结果；,在,设计仪器,时，需要用误差理论进行分析并适当控制这些误差因素，使仪器的测量准确度达到设计要求。,2.1.2,测量误差的来源,（,1,）仪器误差：,由于测量仪器及其附件的设计、制造、检定等不完善，以及仪器使用过程中老化、磨损、疲劳等因素而使,仪器带有的误差,。,（,2,）影响误差：,由于各种,环境因素,（温度、湿度、振动、电源电压、电磁场等）与测量要求的条件不一致而引起的误差。,（,3,）理论误差和方法误差：,由于,测量原理,、近似公式、,测量方法,不合理而造成的误差。,（,4,）人身误差：,由于测量,人员,感官的分辨能力、反应速度、视觉疲劳、固有习惯、缺乏责任心等原因，而在测量中使用操作不当、现象判断出错或数据读取疏失等而引起的误差。,（,5,）测量对象变化误差：,测量过程中由于测量,对象变化,而使得测量值不准确，如引起,动态误差,等。,2.1.3,测量误差的表示方法,测量误差有,绝对误差,和,相对误差,两种表示方法。,1.,绝对误差,（,1,）定义,：,由测量所得到的,被测量值,与其,真值,之差，称为绝对误差,实际应用中常用实际值,A,（高一级以上的测量仪器或计量器具测量所得之值）来代替真值。,绝对误差：,有,大小,，又有,符号,和,量纲,P13,例,1,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,（,2,）修正值,与绝对误差的绝对值大小相等，但符号相反的量值，称为修正值,测量仪器的修正值可以通过上一级标准的检定给出，修正值可以是数值表格、曲线或函数表达式等形式。,被测量的实际值,P13,例,2,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,2.,相对误差,一个量的准确程度，不仅与它的绝对误差的大小，而且与这个量本身的大小有关。,（,1,）相对误差、实际相对误差、示值相对误差,相对误差：,绝对误差,与被测量的,真值,之比,相对误差是两个有相同量纲的量的比值，只有大小和符号，没有单位。,测量,足球场长度,和,重庆到上海距离,，若绝对误差都为,1,米，测量的,准确程度,是否相同？,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,实际相对误差,： 用实际值,A,代替真值,A,0,示值相对误差,： 用测量值,X,代替实际值,A,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,（,2,）满度相对误差（引用相对误差）,用测量仪器在一个,量程范围内,出现的,最大绝对误差,与,测量范围上限值,或,量程满度值,之比来表示的相对误差，称为满度相对误差（或称引用相对误差）,仪表各量程内绝对误差的最大值,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,电工仪表,就是按引用相对误差 之值进行,分级,的。仪表在工作条件下不应超过的最大引用相对误差,我国电工仪表共分七级：,0.1,，,0.2,，,0.5,，,1.0,，,1.5,，,2.5,及,5.0,。,如果仪表为,S,级，则说明该仪表的最大引用相对误差不超过,S%,测量点的最大相对误差,在使用这类仪表测量时，应选择适当的量程，使示值尽可能接近于满度值，指针最好能偏转在,不小于满度值,2/3,以上的区域。,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,例,2,某待测电流约为,100mA,，现有,0.5,级量程为,0,400mA,和,1.5,级量程为,0,100mA,的两个电流表，问用哪一个电流表测量较好？,用,1.5,级量程为,0,100mA,电流表测量,100mA,时的最大相对误差为,解：用,0.5,级量程为,0,400mA,电流表测,100mA,时，最大相对误差为,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,（,3,）分贝误差,相对误差的对数表示,分贝误差是用对数形式（分贝数）表示的一种相对误差，单位为分贝（,dB,）。,电压增益的测得值为 误差为,用对数表示为增益测得值的分贝值,分贝误差,2.1.3,测量误差的表示方法,（续）,2.2,测量误差的分类和测量结果的表征,2.2.1,测量误差的分类,根据测量误差的性质，测量误差可分为随机误差、系统误差、粗大误差三类。,1.,随机误差,定义,:,在同一测量条件下,（指在测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同的条件下），,多次重复测量,同一量值时（等精度测量），每次测量,误差,的绝对值和符号都以,不可预知,的方式,变化,的误差，称为,随机误差,或,偶然误差,。,随机误差主要由对,测量值影响微小但却互不相关的大量因素共同造成,。这些因素主要是噪声干扰、电磁场微变、零件的摩擦和配合间隙、热起伏、空气扰动、大地微震、测量人员感官的,无规律变化,等。,2.2.1,测量误差的分类,（续）,例：对一不变的电压在相同情况下，多次测量得到,1.235V,，,1.234V,，,1.237V,，,1.236V,，,1.235V,，,1.237V,单次测量的随机误差没有规律，,但多次测量的总体却服从统计规律。,可通过数理统计的方法来处理,即求算术平均值,随机误差的定量定义：,测量结果,与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的,平均值,之差,2.2.1,测量误差的分类,（续）,2.,系统误差,定义：在同一测量条件下，多次测量重复同一量时，,测量误差的绝对值和符号都保持不变,，或,在测量条件改变时按一定规律变化,的误差，称为系统误差。,例如仪器的刻度误差和零位误差，或值随温度变化的误差。,产生的主要原因是仪器的制造、安装或使用方法不正确，环境因素（温度、湿度、电源等）影响，测量原理中使用近似计算公式，测量人员不良的读数习惯等。,系统误差表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度。系差越小，测量就越准确。,系统误差的定量定义是：在重复条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的,平均值,与被测量的,真值,之差。即,2.2.1,测量误差的分类,（续）,3.,粗大误差：,粗大误差是一种显然与实际值不符的误差。产生粗差的原因有：,测量操作疏忽和失误,如测错、读错、记错以及实验条件未达到预定的要求而匆忙实验等。,测量方法不当或错误,如用普通万用表电压档直接测高内阻电源的开路电压,测量环境条件的突然变化,如电源电压突然增高或降低，雷电干扰、机械冲击等引起测量仪器示值的剧烈变化等。,含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。,2.2.1,测量误差的分类,（续）,4.,系差和随差的表达式,在剔除粗大误差后，只剩下系统误差和随机误差,各次测得值的绝对误差等于系统误差和随机误差的代数和,。,在任何一次测量中，系统误差和随机误差一般都是同时存在的。,系差和随差之间在一定条件下是可以相互转化,2.2.2,测量结果的表征,准确度,表示系统误差的大小,。系统误差越小，则准确度越高，即测量值与实际值符合的程度越高。,精密度,表示随机误差的影响,。精密度越高，表示随机误差越小。随机因素使测量值呈现分散而不确定，但总是分布在平均值附近。,精确度,用来反映系统误差和随机误差的综合影响,。精确度越高，表示准确度和精密度都高，意味着系统误差和随机误差都小。,2.2.2,测量结果的表征,射击误差示意图,精密度高准确度低,准确度高,精密度低,精确度高,2.2.2,测量结果的表征,（续）,测量值,是粗大误差,2.3,测量误差的估计和处理,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,在测量中，,随机误差是不可避免的,。,随机误差是由大量微小的没有确定规律的因素引起的，比如外界条件（温度、湿度、气压、电源电压等）的微小波动，电磁场的干扰，大地轻微振动等。,多次测量，测量值和随机误差,服从概率统计规律,。,可用,数理统计,的方法，处理测量数据，从而,减少随机误差,对测量结果的影响,。,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,1,）随机变量的数字特征,数学期望,:,反映其平均特性,。其定义如下：,X,为,离散,型随机变量：,X,为,连续,型随机变量：,1.,随机误差的分布规律,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,方差和标准偏差,方差是用来描述随机变量与其数学期望的分散程度。,设随机变量,X,的数学期望为,E(X),，则,X,的方差定义为：,D(X)= E(X,E(X),2,标准偏差,定义为：,标准偏差同样描述随机变量与其数学期望的分散程度，并且与随机变量具有相同量纲。,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,测量中的随机误差通常是多种,相互独立,的因素造成的许多,微小误差,的,总和,。,中心极限定理,：假设被研究的随机变量可以表示为,大量独立,的,随机变量,的,和,，其中,每一个随机变量,对于总和只起,微小作用,，则可认为这个,随机变量服从正态分布,。,为什么测量数据和随机误差大多接近正态分布？,(2),测量误差的正态分布,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,正态分布的概率密度函数和统计特性,随机误差的概率密度函数为：,测量数据,X,的概率密度函数为：,随机误差的数学期望和方差为：,同样测量数据的数学期望,E(X), ，方差,D(X),2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,正态分布时概率密度曲线,随机误差和测量数据的分布形状相同，因为它们的标准偏差相同，只是横坐标相差,随机误差具有：对称性 单峰性 有界性 抵偿性,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,标准偏差意义,标准偏差,是代表,测量数据,和,测量误差分布离散程度,的特征数,。,标准偏差越小，则曲线形状越尖锐，说明数据越集中；,标准偏差越大，则曲线形状越平坦，说明数据越分散。,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,3,）测量误差的非正态分布,常见的非正态分布有,均匀分布,、,三角分布,、,反正弦分布,等。,均匀分布：,仪器中的刻度盘回差、最小分辨力引起的误差等；,“,四舍五入,”,的截尾误差；数字仪表的量化误差；当只能估计误差在某一范围内，而不知其分布时，一般可假定均匀分布。,概率密度,:,均值,:,当 时,标准偏差,:,当,时，,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,2.,有限次测量的数学期望和标准偏差的估计值,求被测量的数字特征，理论上需,无穷多次,测量，但在实际测量中只能进行,有限次,测量，怎么办？,用事件发生的,频度,代替事件发生的概率，当,则,令,n,个可相同的测试数据,x,i,(i=1.2,n),次数都计为,1 ,当 时，则,（,1,）有限次测量的数学期望的估计值,算术平均值,被测量,X,的数学期望，就是当测量次数足够多时，各次测量值的算术平均值,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,规定使用,算术平均值为数学期望的估计值,，并作为最后的测量结果。即：,算术平均值是数学期望的无偏估计值、一致估计值和最大似然估计值。,有限次测量值的算术平均值比测量值更接近真值？,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,2,）算术平均值的标准偏差,故：,算术平均值的标准偏差比总体或单次测量值的标准偏差小 倍,。,*,(,随机误差的抵偿性,),2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,3,）有限次测量数据的标准偏差的估计值,残差,：,实验标准偏差,（,标准偏差的估计值），贝塞尔公式：,算术平均值标准偏差的估计值,：,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,【,例,2.,3.,1】,用温度计重复测量某个不变的温度，得,11,个测量值的序列（见下表）。求测量值的平均值及其标准偏差。,解：平均值,用残差公式 计算各测量值残差列于上表中,实验标准偏差, 标准偏差,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续,3.,测量结果的置信问题,（,1,）置信系数与置信区间：,置信区间,内包含真值的概率称为置信概率。,置信限,：,k,置信系数,（或置信因子）,置信概率是图中阴影部分面积,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,2,）正态分布的置信概率,当分布和,k,值确定之后，则置信概率可定,对于正态分布,当,k=3,时,置信因子,k,置信概率,Pc,1,0.683,2,0.955,3,0.997,区间越宽，,置信概率越大,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,3,）,t,分布的置信限,t,分布与测量次数有关。当,n20,以后，,t,分布趋于正态分布。正态分布是,t,分布的极限分布。,当,n,很小时，,t,分布的中心值比较小，分散度较大，即对于相同的概率，,t,分布比正态分布有更大的置信区间。,(pp41),给定置信概率和测量次数,n,，查表得置信因子,k,t,。,自由度：,v=n-1,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,置信因子,k,t,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,（,4,）非正态分布的置信因子,由于常见的非正态分布都是有限的，设其置信限为误差极限 ，即误差的置信区间为,置信概率为,100,（,P=1),反正弦,均匀,三角,分布,例：均匀分布,有 故,:,2.3.1,随机误差的统计特性及减少方法,(,续）,2.3.2,系统误差的判断及消除方法,（续）,1.,系统误差的特征：,在,同一条件下,，,多次测量,同一量值时，,误差,的,绝对值,和,符号,保持,不变,，或者在,条件改变,时，,误差,按一定的,规律变化,。,多次测量求平均不能减少系差。,2.3.2,系统误差的判断及消除方法,（续）,2.,系统误差的发现方法,（,1,）不变的系统误差,：,校,准、修正和实验比对。,（,2,）变化的系统误差,残差观察法,，适用于,系统误差比随机误差大,的情况,将所测数据及其残差按先后次序列表或作图，观察各数据的残差值的大小和符号的变化。,存在线性变化的系统误差,无明显系统误差,2.3.2,系统误差的判断及消除方法,（续）,马利科夫判据,：,若有,线性系统误差,，,值应明显异于零,( ),当,n,为偶数,时，,当,n,为,奇数,时，,阿贝赫梅特判据,：检验,周期性系差,的存在。,2.3.2,系统误差的判断及消除方法,（续）,3.,系统误差的削弱或消除方法,（,1,）从产生系统误差根源上采取措施减小系统误差,要从测量,原理和测量方法,尽力做到正确、严格。,测量仪器,定期检定和校准,，正确使用仪器。,注意周围,环境,对测量的,影响,，特别是温度的影响较大。,尽量减少或消除测量人员主观原因造成的系统误差。应提高测量人员业务技术水平和工作责任心，改进设备。,（,2,）用修正方法减少系统误差,修正值误差,=,（测量值真值）,实际值测量值修正值,2.3.2,系统误差的判断及消除方法,（续）,（,3,）采用一些专门的测量方法,替代法, 交换法, 对称测量法, 减小周期性系统误差的半周期法,系统误差可忽略不计的准则,是：,系统误差或残余系统误差代数和的绝对值不超过测量结果扩展不确定度的最后一位有效数字的一半。,2.3.3,粗大误差及其判断准则,粗大误差：在一定条件下，测量值明显地偏离实际值所形成的误差。,出现的概率很小，列出可疑数据，分析是否是粗大误差，若是，则应将对应的测量值,剔除,。,1.,粗大误差产生原因以及防止与消除的方法,粗大误差的产生原因,测量人员的主观原因,：操作失误或错误记录；,客观外界条件的原因,：测量条件意外改变、受较大的电磁干扰，或测量仪器偶然失效等。,防止和消除粗大误差的方法,2.3.3,粗大误差及其判断准则,（续）,2.,粗大误差的判别准则,采用统计学方法，基本思想是：给定一置信概率，确定相应的置信区间，凡超过置信区间的误差就认为是粗大误差，并予以剔除。,莱特,(,拉依达,),检验法,格拉布斯检验法,式中，,G,值按重复测量次数,n,及置信概率,Pc,确定,（,N20,）,（,N=20,）,2.3.3,粗大误差及其判断准则,（续）,应注意的问题,所有的,检验法,都是人为主观拟定的，至今,无统一的规定,。当偏离正态分布和测量次数少时检验不一定可靠。,若有多个,可疑数据,同时超过检验所定置信区间，应,逐个剔除,，重新计算，再行判别。若有两个相同数据超出范围时，应逐个剔除。,在一组测量数据中，,可疑数据应很少,。反之，说明系统工作不正常。,对测量值进行系统误差修正，将数据依次列成表格；,求出算术平均值,列出残差 ，并验证,按贝塞尔公式计算标准偏差的估计值,按莱特准则，或格拉布斯准则检查和剔除粗大误差；,判断有无系统误差(马利科夫、阿贝-赫梅特)。如有系统误差，应查明原因，修正或消除系统误差后重新测量；,计算算术平均值的标准偏差和不确定度,写出最后结果的表达式，即 （单位）,。,2.3.4,测量结果的处理步骤,2.3.4,测量结果的处理步骤,（续）,【,例,2.3,.2,】,对某电压进行了,16,次等精度测量，测量数据中已记入修正值，列于表中。要求给出包括误差在内的测量结果表达式。,pp47,2.3.4,测量结果的处理步骤,（续）,2.3.4,测量结果的处理步骤,（续）,取,P=95%,，用,t,分布求置信系数,2.3.4,测量结果的处理步骤,（续）,等精度测量与不等精度测量,等精度测量,：即在,相同,地点、相同的测量方法和相同测量设备、相同测量人员、相同环境,条件,（温度、湿度、干扰等），并在,短时间,内进行的,重复测量,。,不等精度测量,：在,测量条件不相同,时进行的测量，测量结果的,精密度,将,不相同,。,pp32,不等精度测量处理方法：,加权平均,是将非等精密度测量等效为等精密度测量，从而求出非等精密度测量的估计值的方法。,权值与标准偏差的平方成反比。权值,测量结果为加权平均值,2.3.4,测量结果的处理步骤,（续）,2.3.5,误差的合成分析,问题：用间接法测量电阻消耗的功率时，需测量电阻,R,、端电压,V,和电流,I,三个量中的两个量，如何根据电阻、电压或电流的误差来推算功率的误差呢？,绝对误差传递公式,绝对误差传递系数,2.3.5,误差的合成分析,（续）,将绝对误差传递公式两边除以 则得到：,由于,因而有：,相对误差传递公式,2.3.5,误差的合成分析,（续）,常用函数的合成误差：,pp55,1,、积函数的合成误差,2,、商函数的合成误差,2.3.5,误差的合成分析,（续）,常用函数的合成误差：,3,、幂函数的合成误差,4,、和差函数的合成误差,2.3.5,误差的合成分析（续）,例：已知 求电流通过电阻的发热量,Q,的相对误差？,由 有，,2.3.5,误差的合成分析（续）,2.3.6,系统误差的合成,确定性系统误差的合成,对于误差的大小及符号均已确定的系统误差可直接由误差公式进行合成。,当随机误差不计时，,2.3.6,系统误差的合成（续）,系统不确定度的合成,对于,只,知道,误差限,，而,不明确,其,大小,和,符号,的系统误差称为,系统不确定度,，用 表示。相对系统不确定度用,表示。绝对值合成法与方和根合成法,系统不确定度,相对系统不确定度,绝对值合成法,2.3.6,系统误差的合成（续）,系统不确定度的合成,系统不确定度,相对系统不确定度,方和根合成法,Pp61,例,7,2.3.7,误差的分配,问题：当制定测量方案时，已知各参数之间的函数关系及对总误差的要求，如何确定各参数误差的允许界限？,按系统误差相同的原则分配误差,2.3.7,误差的分配（续）,按对总误差影响相同的原则分配误差,2.3.8,微小误差准则,在误差合成中，若误差项比较多，估算起来比较烦琐。如果各误差的大小相差悬殊，而且小误差的数目又不多的话，则在一定条件下可将小误差忽略不计,微小误差准则,。,2.4,测量不确定度,2.4.1,不确定度的概念,不确定度是说明,测量结果可能的分散程度,的参数。可用,标准偏差,表示，也可用,标准偏差的倍数,或,置信区间的半宽度,表示。,1.,术语,（,1,）,标准不确定度,：,用概率分布的,标准偏差表示,的不确定度,A,类,标准不确定度：用,统计方法,得到的不确定度。,B,类,标准不确定度：用,非统计方法,得到的不确定度,2.4.1,不确定度的概念,（续）,（,2,）,合成,标准不确定度,*由各,不确定度分量合成,的标准不确定度。,*因为测量结果是受若干因素联合影响。,（,3,）,扩展,不确定度,*,合成标准不确定度的倍数,表示的测量不确定度，即用包含因子乘以合成标准不确定度得到一个区间半宽度。,*,包含因子的取值决定了扩展不确定度的置信水平。,*通常,测量结果的不确定度都用扩展不确定度表示,2.4.1,不确定度的概念,（续）,2.,不确定度的分类,2.4.1,不确定度的概念,（续）,3.,不确定度的来源,被测量定义,的不完善，实现被测量定义的方法不理想，被测量样本不能代表所定义的被测量。,测量装置或仪器,的分辨力、抗干扰能力、控制部分稳定性等影响。,测量环境,的不完善对测量过程的影响以及测量人员技术水平等影响。,计量标准,和标准物质的值本身的不确定度，在数据简化算法中使用的常数及其他参数值的不确定度，以及在测量过程中引入的,近似值,的影响。,在相同条件下，由随机因素所引起的,被测量本身的不稳定性。,2.4.2,误差与不确定度的区别,测量误差,测量不确定度,客观存在的，但不能准确得到，是一个定性的概念,表示测量结果的分散程度，可根据试验、资料等信息定量评定。,误差是不以人的认识程度而改变,与人们对被测量和影响量及测量过程的认识有关。,随机误差、系统误差是两种不同性质的误差,A,类或,B,类不确定度是两种不同的评定方法，与随机误差、系统误差之间不存在简单的对应关系。,须进行异常数据判别并剔除。,剔除异常数据后再评定不确定度,在最后测量结果中应修正确定的系统误差。,在测量不确定度中不包括已确定的修正值，但应考虑修正不完善引入的不确定度分量。,“,误差传播定律,”,可用于间接测量时对误差进行定性分析。,不确定度传播律更科学，用于定量评定测量结果的合成不确定度,1.,标准不确定度的,A,类评定方法,在同一条件下对被测量,X,进行,n,次测量，测量值为,x,i,(,i,=1,2,n),，,(A),计算样本算术平均值，作为被测量,X,的估计值，并把它作为测量结果,。,(B),计算实验偏差,式中自由度,v,=,n,1.,( C) A,类不确定度,2.4.3,不确定度的评定方法,自由度意义：,自由度数值越大，说明测量不确定度越可信。,2.4.3,不确定度的评定方法,（续）,2.,标准不确定度的,B,类评定方法,B,类方法评定的主要信息来源是以前测量的数据、生产厂的技术证明书、仪器的鉴定证书或校准证书等。,确定测量值的误差区间（,-,），并假设被测量的值的概率分布，由要求的置信水平估计包含因子,k,，则,B,类标准不确定度,u,B,为,其中,a,区间的半宽度；,k,置信因子，通常在,2,3,之间。,分布,三角,梯形,均匀,反正弦,k,(p=1),概率,P%,50,68.27,90,95,95.45,99,99.72,置信因子,0.676,1,1.645,1.960,2,2.576,3,2.4.3,不确定度的评定方法,（续）,表,2,9,正态分布时概率与置信因子的关系,表,2,10,几种非正态分布的置信因子,k,2.4.3,不确定度的评定方法,（续）,2.4.3,不确定度的评定方法,（续）,3.,合成标准不确定度的计算方法,（,1,） 协方差和相关系数的概念,两个随机变量,X,和,Y,，其中一个量的变化导致另一个量的变化，那么这两个量是相关的。,独立肯定不相关，但不相关不一定独立。,协方差的概念,协方差,协方差的估计值,2.4.3,不确定度的评定方法,（续）,相关系数,Q,概念,:,表示两随机变量相关程度,1,Q,1,。,相关系数的估计值,r(x,，,y),正相关,负相关,完全正相关,完全负相关,不相关,0Q1,1Q20,时，,k,=2,3,；,n20,时，查,t,分布表得,k,；均匀分布时,k, 。,测量结果为：,2,章 总 结,（续）,2,系统误差,系统误差的特点是固定不变的或按确定规律变化，主要由测量仪器、测量方法、测量环境和测量人员等因素引起。多次测量不能减少系统误差。,系统误差的发现方法有：校准的方法、残差观察法、马利科夫判据和阿贝赫梅特判据。,系统误差的削弱或消除方法：（,1,）从产生系统误差根源上采取措施；（,2,）修正方法；（,3,）采用专门的测量方法，如替代法、交换法、对称测量法、半周期法。,2,章 总 结,（续）,3,粗大误差,粗大误差是由于测量人员的偶然出错和外界条件的改变、干扰和偶然失效等造成，应采取各种措施，防止产生粗大误差。对测量中的可疑数据可采用莱特检验法或拉布斯检验法判断是否是粗大误差，若是，应剔除不用。,4,测量结果的处理,应区别对待等精度测量和不等精度测量，不等精度测量的测量结果用加权平均值表示，标准偏差越小，权值越大。,对测量数据进行处理时，应首先检查和修正系统误差，判别并剔除粗大误差。,2,章 总 结,（续）,2,章 总 结,（续）,6,合成不确定度,由各不确定度分量合成的标准不确定度，称为合成标准不确定度。其评定方法是：,(1),输入量不相关时，,可写出函数关系式,不能写出函数关系式,(2),输入量相关时,2,章 总 结,（续）,7.,扩展不确定度,扩展不确定度,U,由合成标准不确定度与包含因子的乘积得到：,U,k,u,C,，的选取由置信概率（常取,0.95,或,0.99,）和概率分布（正态、均匀、,t,分布等）确定。,8,测量不确定度的评定步骤,明确被测量的定义和数学模型及测量条件，明确测量原理、方法，以及测量标准、测量设备等；,分析不确定度来源；,分别采用,A,类和,B,类评定方法，评定各不确定度分量。,计算合成标准不确定度；,计算扩展不确定度；,报告测量结果。,2,章 总 结,（续）,9,有效数字处理和测量数据的表示方法,（,1,）数据修约规则：,“,四舍五入，等于五取偶数,”,；,（,2,）有效数字与数据的准确度密切相关，测量结果（或读数）的有效位数应由该测量的不确定度来确定；,（,3,）把测量数据处理成一定的函数关系，通常采用方法有列表法、图示法和经验公式,2,章 总 结,（续）,10,建立公式的步骤和一元线性回归,（,1,）建立公式的步骤是：,列表画曲线,分析曲线，确定曲线的基本形式，,由测量数据确定拟合方程中的系数,求拟合残差和拟合曲线的标准偏差，并进行验证。,(2,）一元线性回归（直线拟合）是用一个直线方程,来表示测量数据之间的相互关系，即求出方程中的两个系数,a,和,b,。,回归方法通常有端点法、平均选点法和最小二乘法。,