第七章試樣測(cè)試數(shù)據(jù)的處理

1、第七章試樣測(cè)試數(shù)據(jù)的處理第七章試樣測(cè)試數(shù)據(jù)的處理一、測(cè)量誤差一、測(cè)量誤差（一）誤差的表示（一）誤差的表示1絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差 ：測(cè)量值：測(cè)量值 和真值和真值 之間的差值，其表示式為：之間的差值，其表示式為：n事實(shí)上真值是未知的，一般可用量具或高一級(jí)準(zhǔn)確度的儀器進(jìn)行校核事實(shí)上真值是未知的，一般可用量具或高一級(jí)準(zhǔn)確度的儀器進(jìn)行校核得到儀器測(cè)量誤差范圍得到儀器測(cè)量誤差范圍 ，再由測(cè)量值估計(jì)真值所在的區(qū)間。即：，再由測(cè)量值估計(jì)真值所在的區(qū)間。即：n實(shí)際計(jì)算時(shí)，可以用所測(cè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值代表真值。實(shí)際計(jì)算時(shí)，可以用所測(cè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值代表真值。2相對(duì)誤差相對(duì)誤差 ：絕對(duì)誤差：絕對(duì)誤差 與真值與真值 的比值

2、，其表示式為的比值，其表示式為 xx00 xxxxx0rx0%1000 xr（二）誤差的來源（二）誤差的來源1測(cè)量方法與儀器誤差：測(cè)量方法與儀器誤差：是指由于儀器設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論不完善，或假設(shè)是指由于儀器設(shè)計(jì)所依據(jù)的理論不完善，或假設(shè)條件與實(shí)際測(cè)量情況不一致所造成的誤差，以及由于儀器結(jié)構(gòu)不完善、條件與實(shí)際測(cè)量情況不一致所造成的誤差，以及由于儀器結(jié)構(gòu)不完善、儀器校正與安裝不良所造成的誤差。儀器校正與安裝不良所造成的誤差。n由儀器結(jié)構(gòu)上的原因，可能出現(xiàn)的誤差主要有以下幾種：由儀器結(jié)構(gòu)上的原因，可能出現(xiàn)的誤差主要有以下幾種：（1）零值誤差：）零值誤差：儀器零點(diǎn)未調(diào)好，測(cè)量結(jié)果在整個(gè)范圍內(nèi)絕對(duì)誤差為一

3、常儀器零點(diǎn)未調(diào)好，測(cè)量結(jié)果在整個(gè)范圍內(nèi)絕對(duì)誤差為一常數(shù)。數(shù)。（2）校準(zhǔn)誤差：）校準(zhǔn)誤差：儀器刻度未校準(zhǔn)，指示結(jié)果系統(tǒng)偏大或偏小，相對(duì)誤差為儀器刻度未校準(zhǔn)，指示結(jié)果系統(tǒng)偏大或偏小，相對(duì)誤差為一常數(shù)。一常數(shù)。（3）非線性誤差：）非線性誤差：儀器輸入量與輸出量之間不符合線性轉(zhuǎn)換關(guān)系。儀器輸入量與輸出量之間不符合線性轉(zhuǎn)換關(guān)系。（4）遲滯誤差：）遲滯誤差：儀器輸入量由小到大或由大到小，在同一測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)輸出儀器輸入量由小到大或由大到小，在同一測(cè)量點(diǎn)出現(xiàn)輸出量的差異；或是儀器進(jìn)程示值與回程示值之間的差異（簡(jiǎn)稱進(jìn)回程差）。量的差異；或是儀器進(jìn)程示值與回程示值之間的差異（簡(jiǎn)稱進(jìn)回程差）。（5）示值變動(dòng)性：）示值

4、變動(dòng)性：對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的不一致對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果的不一致性。性。（6）溫差和時(shí)差：）溫差和時(shí)差：溫差是指不同溫度條件下儀器性能的變化；時(shí)差是指在溫差是指不同溫度條件下儀器性能的變化；時(shí)差是指在相同測(cè)量條件下，儀器性能隨時(shí)間的變化。相同測(cè)量條件下，儀器性能隨時(shí)間的變化。 2環(huán)境條件誤差環(huán)境條件誤差n是指測(cè)量環(huán)境條件變化，如溫濕度改變、電磁場(chǎng)影響、外來機(jī)是指測(cè)量環(huán)境條件變化，如溫濕度改變、電磁場(chǎng)影響、外來機(jī)械振動(dòng)、電源干擾等所產(chǎn)生的誤差。其中環(huán)境溫濕度變化還會(huì)械振動(dòng)、電源干擾等所產(chǎn)生的誤差。其中環(huán)境溫濕度變化還會(huì)引起試樣本身物理機(jī)械性能的變化。引起試

5、樣本身物理機(jī)械性能的變化。3人員操作誤差人員操作誤差n是指由于試驗(yàn)人員操作方法不規(guī)范所造成的誤差，包括讀數(shù)視是指由于試驗(yàn)人員操作方法不規(guī)范所造成的誤差，包括讀數(shù)視差等。差等。4試樣誤差試樣誤差n是指由于總體中個(gè)體性質(zhì)的離散性，取樣方法不當(dāng)、取樣代表是指由于總體中個(gè)體性質(zhì)的離散性，取樣方法不當(dāng)、取樣代表性不夠和試驗(yàn)個(gè)體數(shù)不足等產(chǎn)生的誤差。性不夠和試驗(yàn)個(gè)體數(shù)不足等產(chǎn)生的誤差。n試樣誤差是除儀器誤差外，另外一個(gè)影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的重試樣誤差是除儀器誤差外，另外一個(gè)影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素，它取決于試樣量的大小和抽樣方法。要因素，它取決于試樣量的大小和抽樣方法。（三）誤差的分類（三）誤差的分類1系

6、統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差：是指測(cè)量過程中保持恒定或遵循某種變化規(guī)律的誤差，是指測(cè)量過程中保持恒定或遵循某種變化規(guī)律的誤差，如儀器零位誤差、校正誤差等。如儀器零位誤差、校正誤差等。n系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：帶有規(guī)律性，一般可以修正或消除。系統(tǒng)誤差決定系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：帶有規(guī)律性，一般可以修正或消除。系統(tǒng)誤差決定了測(cè)量的正確度，系統(tǒng)誤差越小，測(cè)量結(jié)果的正確度越高。了測(cè)量的正確度，系統(tǒng)誤差越小，測(cè)量結(jié)果的正確度越高。n系統(tǒng)誤差消除方法有：系統(tǒng)誤差消除方法有：（1）校正值法：）校正值法：預(yù)先對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行研究，掌握系統(tǒng)誤差的規(guī)律，以預(yù)先對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行研究，掌握系統(tǒng)誤差的規(guī)律，以確定相應(yīng)校正方法。如儀器刻度不準(zhǔn)，可預(yù)先用

7、量具或準(zhǔn)確度較高一確定相應(yīng)校正方法。如儀器刻度不準(zhǔn)，可預(yù)先用量具或準(zhǔn)確度較高一級(jí)的儀器進(jìn)行校核，得出測(cè)量范圍內(nèi)各測(cè)量點(diǎn)的誤差校正值；環(huán)境溫級(jí)的儀器進(jìn)行校核，得出測(cè)量范圍內(nèi)各測(cè)量點(diǎn)的誤差校正值；環(huán)境溫濕度對(duì)測(cè)量對(duì)象的影響，可乘以溫度修正系數(shù)或相對(duì)濕度修正系數(shù)加濕度對(duì)測(cè)量對(duì)象的影響，可乘以溫度修正系數(shù)或相對(duì)濕度修正系數(shù)加以消除；利用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)試校準(zhǔn)，在測(cè)量結(jié)果中乘以修正系數(shù)。以消除；利用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行測(cè)試校準(zhǔn)，在測(cè)量結(jié)果中乘以修正系數(shù)。（2）正負(fù)誤差補(bǔ)償法：）正負(fù)誤差補(bǔ)償法：進(jìn)行兩次測(cè)量，使系統(tǒng)誤差一次為正值，一次進(jìn)行兩次測(cè)量，使系統(tǒng)誤差一次為正值，一次為負(fù)值，取兩次測(cè)量結(jié)果平均，使結(jié)果與系統(tǒng)誤

8、差無關(guān)。如天平兩臂為負(fù)值，取兩次測(cè)量結(jié)果平均，使結(jié)果與系統(tǒng)誤差無關(guān)。如天平兩臂長(zhǎng)度不完全相等，稱量時(shí)若將物體和砝碼左右盤交換位置，取兩次讀長(zhǎng)度不完全相等，稱量時(shí)若將物體和砝碼左右盤交換位置，取兩次讀數(shù)平均則可得到物體的真實(shí)質(zhì)量。數(shù)平均則可得到物體的真實(shí)質(zhì)量。（3）替代法：）替代法：將被測(cè)量用已知標(biāo)準(zhǔn)量置換，使置換后的儀器指示值或?qū)⒈粶y(cè)量用已知標(biāo)準(zhǔn)量置換，使置換后的儀器指示值或平衡狀態(tài)保持不變，則被測(cè)量等于已知標(biāo)準(zhǔn)量。平衡狀態(tài)保持不變，則被測(cè)量等于已知標(biāo)準(zhǔn)量。 2隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差n隨機(jī)誤差：又稱偶然誤差，是對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)隨機(jī)誤差：又稱偶然誤差，是對(duì)同一被測(cè)對(duì)象進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，測(cè)量

9、結(jié)果不一致誤差。量，測(cè)量結(jié)果不一致誤差。n特點(diǎn)：每一次測(cè)量結(jié)果誤差出現(xiàn)的大小和正負(fù)都是隨機(jī)的，但特點(diǎn)：每一次測(cè)量結(jié)果誤差出現(xiàn)的大小和正負(fù)都是隨機(jī)的，但多次測(cè)量結(jié)果誤差的分布仍符合一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。多次測(cè)量結(jié)果誤差的分布仍符合一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。n進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量取平均，可減小隨機(jī)誤差，并對(duì)可能出現(xiàn)的進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量取平均，可減小隨機(jī)誤差，并對(duì)可能出現(xiàn)的誤差范圍進(jìn)行估計(jì)。隨機(jī)誤差決定了測(cè)量的精密度，隨機(jī)誤差誤差范圍進(jìn)行估計(jì)。隨機(jī)誤差決定了測(cè)量的精密度，隨機(jī)誤差越小，測(cè)量結(jié)果的精密度越高。越小，測(cè)量結(jié)果的精密度越高。3粗大誤差粗大誤差n粗大誤差：又稱疏忽誤差，是指明顯偏離實(shí)際值的誤差。粗大誤差：又稱疏忽

10、誤差，是指明顯偏離實(shí)際值的誤差。n是在測(cè)量過程中，由于失誤或異常試樣所造成的誤差，沒有任是在測(cè)量過程中，由于失誤或異常試樣所造成的誤差，沒有任何規(guī)律可循，純屬偶然引起。一旦發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果中存在粗大誤何規(guī)律可循，純屬偶然引起。一旦發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果中存在粗大誤差，必須從測(cè)量結(jié)果中剔除。差，必須從測(cè)量結(jié)果中剔除。 二、異常值的判斷和處理二、異常值的判斷和處理（一）異常值的處理方式（一）異常值的處理方式n異常值：異常值：在試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)個(gè)別數(shù)據(jù)比其他在試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)個(gè)別數(shù)據(jù)比其他數(shù)據(jù)明顯過大或過小，這種數(shù)據(jù)稱為異常值。數(shù)據(jù)明顯過大或過小，這種數(shù)據(jù)稱為異常值。n異常值的處理一般有以下幾

11、種方式：異常值的處理一般有以下幾種方式：（1）異常值保留在樣本中，參加其后的數(shù)據(jù)分析。）異常值保留在樣本中，參加其后的數(shù)據(jù)分析。（2）剔除異常值，即把異常值從樣本中排除。）剔除異常值，即把異常值從樣本中排除。（3）剔除異常值，并追加適宜的測(cè)試值計(jì)入。）剔除異常值，并追加適宜的測(cè)試值計(jì)入。（4）找到實(shí)際原因后修正異常值。）找到實(shí)際原因后修正異常值。（二）異常值的判斷（二）異常值的判斷n異常值判斷：異常值判斷：首先應(yīng)從技術(shù)上尋找原因，如技術(shù)條件、觀測(cè)、運(yùn)算是否首先應(yīng)從技術(shù)上尋找原因，如技術(shù)條件、觀測(cè)、運(yùn)算是否有誤，試樣是否異常，如確信是不正常原因造成的應(yīng)舍棄或修正，否則有誤，試樣是否異常，如確信是

12、不正常原因造成的應(yīng)舍棄或修正，否則可以用統(tǒng)計(jì)方法判斷。對(duì)于檢出的可以用統(tǒng)計(jì)方法判斷。對(duì)于檢出的高度異常值高度異常值應(yīng)舍棄，應(yīng)舍棄，一般檢出異常值一般檢出異常值可根據(jù)問題的性質(zhì)決定取舍。判斷一般檢出異常值和高度異常值要依據(jù)可根據(jù)問題的性質(zhì)決定取舍。判斷一般檢出異常值和高度異常值要依據(jù)檢出水平和剔除水平。檢出水平和剔除水平。n異常值檢驗(yàn)方法：異常值檢驗(yàn)方法：奈爾（奈爾（Nair）檢驗(yàn)法、格拉布斯（）檢驗(yàn)法、格拉布斯（Grubbs）檢驗(yàn)法、）檢驗(yàn)法、狄克遜（狄克遜（Dixon）檢驗(yàn)法和偏度）檢驗(yàn)法和偏度-峰度檢驗(yàn)法等。峰度檢驗(yàn)法等。 測(cè)量值由小到大排列測(cè)量值由小到大排列按單側(cè)或雙側(cè)情形計(jì)算統(tǒng)計(jì)量的值

13、按單側(cè)或雙側(cè)情形計(jì)算統(tǒng)計(jì)量的值根據(jù)檢出水根據(jù)檢出水平查表得臨界值平查表得臨界值將統(tǒng)計(jì)量的值與臨界值進(jìn)行比較，由此判斷最大值或?qū)⒔y(tǒng)計(jì)量的值與臨界值進(jìn)行比較，由此判斷最大值或最小值是否為異常值最小值是否為異常值再根據(jù)剔除水平查表得臨界值，進(jìn)一步判斷該異再根據(jù)剔除水平查表得臨界值，進(jìn)一步判斷該異常值是否為高度異常。常值是否為高度異常。n在允許檢出異常值個(gè)數(shù)大于在允許檢出異常值個(gè)數(shù)大于1的情況下，可重復(fù)使用判斷異常值的規(guī)則，的情況下，可重復(fù)使用判斷異常值的規(guī)則，即將檢出的異常值剔除后余下的測(cè)量值可繼續(xù)檢驗(yàn)，直到不能檢出異常即將檢出的異常值剔除后余下的測(cè)量值可繼續(xù)檢驗(yàn)，直到不能檢出異常值，或檢出的異常值

14、個(gè)數(shù)超過上限為止。值，或檢出的異常值個(gè)數(shù)超過上限為止。 三、數(shù)字修約三、數(shù)字修約GB/T81702008 數(shù)據(jù)修約規(guī)則與極限數(shù)值的標(biāo)示和判定數(shù)據(jù)修約規(guī)則與極限數(shù)值的標(biāo)示和判定 （1）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時(shí)，則舍去；擬舍棄數(shù)字的最左一時(shí)，則舍去；擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于位數(shù)字大于5（或等于（或等于5，且其右邊的數(shù)字并非全部為，且其右邊的數(shù)字并非全部為0）時(shí)，則進(jìn)）時(shí)，則進(jìn)1。n如修約到兩位小數(shù)：如修約到兩位小數(shù)：2.37412.37，2.37612.38，2.37512.38（2）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字為5，其右邊的數(shù)字全部為零時(shí)，若所保，其右邊的數(shù)字全部為零時(shí)，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)則進(jìn)留的末位數(shù)字為奇數(shù)則進(jìn)1，為偶數(shù)則舍棄。，為偶數(shù)則舍棄。n如修約到一位小數(shù)：如修約到一位小數(shù)：13.2513.2，13.3513.4（3）不允許連續(xù)修約。應(yīng)根據(jù)擬舍棄數(shù)字中最左一位數(shù)字的大小，按上述）不允許連續(xù)修約。應(yīng)根據(jù)擬舍棄數(shù)字中最左一位數(shù)字的大小，按上述規(guī)則一