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2.1測(cè)量誤差
2.2測(cè)量數(shù)據(jù)的處理
2.3測(cè)量不確定度
第2章測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理1220V交流電壓測(cè)量結(jié)果測(cè)量結(jié)果表示?測(cè)量水平評(píng)價(jià)?序號(hào)12345結(jié)果220.1220.3219.8220.2219.6第2章測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理22.1
測(cè)量誤差
2.1.1測(cè)量誤差的概念及分類(lèi)根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì),測(cè)量誤差可分為隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差三類(lèi)。
1.隨機(jī)誤差定義:在同一測(cè)量條件下(指在測(cè)量環(huán)境、測(cè)量人員、測(cè)量技術(shù)和測(cè)量?jī)x器都相同的條件下),多次重復(fù)測(cè)量同一量值時(shí)(等精度測(cè)量),每次測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都以不可預(yù)知的方式變化的誤差,稱(chēng)為隨機(jī)誤差或偶然誤差,簡(jiǎn)稱(chēng)隨差。隨機(jī)誤差主要由對(duì)測(cè)量值影響微小但卻互不相關(guān)的大量因素共同造成。這些因素主要是噪聲干擾、電磁場(chǎng)微變、零件的摩擦和配合間隙、熱起伏、空氣擾動(dòng)、大地微震、測(cè)量人員感官的無(wú)規(guī)律變化等。3隨機(jī)誤差定義:測(cè)量結(jié)果與在重復(fù)性條件下,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值之差例:對(duì)一不變的電壓在相同情況下,多次測(cè)量得到1.235V,1.237V,1.234V,1.236V,1.235V,1.237V。單次測(cè)量的隨差沒(méi)有規(guī)律,但多次測(cè)量的總體卻服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。可通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)處理,即求算術(shù)平均值1.隨機(jī)誤差2.1.1測(cè)量誤差的概念及分類(lèi)4定義:在同一測(cè)量條件下,多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí),測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都保持不變,或在測(cè)量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差,稱(chēng)為系統(tǒng)誤差。例如儀器的刻度誤差和零位誤差,或值隨溫度變化的誤差。產(chǎn)生的主要原因是儀器的制造、安裝或使用方法不正確,環(huán)境因素(溫度、濕度、電源等)影響,測(cè)量原理中使用近似計(jì)算公式,測(cè)量人員不良的讀數(shù)習(xí)慣等。系統(tǒng)誤差表明了一個(gè)測(cè)量結(jié)果偏離真值或?qū)嶋H值的程度。系差越小,測(cè)量就越準(zhǔn)確。系統(tǒng)誤差定義:在重復(fù)性條件下,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量的真值之差:2.系統(tǒng)誤差2.1.1測(cè)量誤差的概念及分類(lèi)5定義:粗大誤差是一種顯然與實(shí)際值不符的誤差。產(chǎn)生粗差的原因有:①測(cè)量操作疏忽和失誤如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)以及實(shí)驗(yàn)條件未達(dá)到預(yù)定的要求而匆忙實(shí)驗(yàn)等。②測(cè)量方法不當(dāng)或錯(cuò)誤如用普通萬(wàn)用表電壓檔直接測(cè)高內(nèi)阻電源的開(kāi)路電壓③測(cè)量環(huán)境條件的突然變化如電源電壓突然增高或降低,雷電干擾、機(jī)械沖擊等引起測(cè)量?jī)x器示值的劇烈變化等。含有粗差的測(cè)量值稱(chēng)為壞值或異常值,在數(shù)據(jù)處理時(shí),應(yīng)剔除掉。3.粗大誤差2.1.1測(cè)量誤差的概念及分類(lèi)6
在剔除粗大誤差后,只剩下系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差各次測(cè)得值的絕對(duì)誤差等于系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的代數(shù)和。在任何一次測(cè)量中,系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差一般都是同時(shí)存在的。系差和隨差之間在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化4.系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的表達(dá)式2.1.1測(cè)量誤差的概念及分類(lèi)72.1.3測(cè)量誤差的表示方法測(cè)量值
是粗大誤差82.1.3測(cè)量誤差的表示方法準(zhǔn)確度
表示系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小,則準(zhǔn)確度越高,即測(cè)量值與實(shí)際值符合的程度越高。精密度
表示隨機(jī)誤差的影響。精密度越高,表示隨機(jī)誤差越小。隨機(jī)因素使測(cè)量值呈現(xiàn)分散而不確定,但總是分布在平均值附近。精確度
用來(lái)反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響。精確度越高,表示正確度和精密度都高,意味著系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。射擊誤差示意圖
92.2測(cè)量數(shù)據(jù)的處理2.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法在測(cè)量中,隨機(jī)誤差是不可避免的。隨機(jī)誤差是由大量微小的沒(méi)有確定規(guī)律的因素引起的,比如外界條件(溫度、濕度、氣壓、電源電壓等)的微小波動(dòng),電磁場(chǎng)的干擾,大地輕微振動(dòng)等。多次測(cè)量,測(cè)量值和隨機(jī)誤差服從概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律。可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法,處理測(cè)量數(shù)據(jù),從而減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。102.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法(1)隨機(jī)變量的數(shù)字特征①
數(shù)學(xué)期望:反映其平均特性。其定義如下:X為離散型隨機(jī)變量:
X為連續(xù)型隨機(jī)變量:
1.隨機(jī)誤差的分布規(guī)律112.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法
②方差和標(biāo)準(zhǔn)偏差方差是用來(lái)描述隨機(jī)變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度。設(shè)隨機(jī)變量X的數(shù)學(xué)期望為E(X),則X的方差定義為:
D(X)=E(X-E(X))2
標(biāo)準(zhǔn)偏差定義為 標(biāo)準(zhǔn)偏差同樣描述隨機(jī)變量與其數(shù)學(xué)期望的分散程度,并且與隨機(jī)變量具有相同量綱。122.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法測(cè)量中的隨機(jī)誤差通常是多種相互獨(dú)立的因素造成的許多微小誤差的總和。中心極限定理:假設(shè)被研究的隨機(jī)變量可以表示為大量獨(dú)立的隨機(jī)變量的和,其中每一個(gè)隨機(jī)變量對(duì)于總和只起微小作用,則可認(rèn)為這個(gè)隨機(jī)變量服從正態(tài)分布。為什么測(cè)量數(shù)據(jù)和隨機(jī)誤差大多接近正態(tài)分布?(2)測(cè)量誤差的正態(tài)分布132.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法正態(tài)分布的概率密度函數(shù)和統(tǒng)計(jì)特性隨機(jī)誤差的概率密度函數(shù)為:測(cè)量數(shù)據(jù)X的概率密度函數(shù)為:
隨機(jī)誤差的數(shù)學(xué)期望和方差為:同樣測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)期望E(X)=,方差D(X)=142.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法
隨機(jī)誤差和測(cè)量數(shù)據(jù)的分布形狀相同,因?yàn)樗鼈兊臉?biāo)準(zhǔn)偏差相同,只是橫坐標(biāo)相差隨機(jī)誤差具有:①對(duì)稱(chēng)性②單峰性③有界性④抵償性
正態(tài)分布時(shí)概率密度曲線15標(biāo)準(zhǔn)偏差是代表測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量誤差分布離散程度的特征數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)偏差越小,則曲線形狀越尖銳,說(shuō)明數(shù)據(jù)越集中;標(biāo)準(zhǔn)偏差越大,則曲線形狀越平坦,說(shuō)明數(shù)據(jù)越分散。標(biāo)準(zhǔn)偏差
意義2.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法162.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法常見(jiàn)的非正態(tài)分布有均勻分布、三角分布、反正弦分布等。均勻分布:儀器中的刻度盤(pán)回差、最小分辨力引起的誤差等;“四舍五入”的截尾誤差;當(dāng)只能估計(jì)誤差在某一范圍內(nèi),而不知其分布時(shí),一般可假定均勻分布。
概率密度:均值:當(dāng)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)偏差:
當(dāng)
時(shí),(3)測(cè)量誤差的非正態(tài)分布17數(shù)學(xué)期望E(X)是當(dāng)測(cè)量次數(shù)有限時(shí),各次測(cè)量值的算術(shù)平均值2.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法2.有限次測(cè)量的數(shù)學(xué)期望和標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值
求被測(cè)量的數(shù)字特征,理論上需無(wú)窮多次測(cè)量,
但在實(shí)際測(cè)量中只能進(jìn)行有限次測(cè)量,怎么辦?用事件發(fā)生的頻度代替事件發(fā)生的概率,當(dāng)
則:令n個(gè)可相同的測(cè)試數(shù)據(jù)xi(i=1.2…,n)
次數(shù)都計(jì)為1,則(1)有限次測(cè)量的數(shù)學(xué)期望的估計(jì)值——算術(shù)平均值182.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法規(guī)定使用算術(shù)平均值為數(shù)學(xué)期望的估計(jì)值,并作為最后的測(cè)量結(jié)果。即:
有限次測(cè)量值的算術(shù)平均值比測(cè)量值更接近真值?
192.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法
故:算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差比總體或單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差小倍。原因是隨機(jī)誤差的抵償性。
*(2)算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差202.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法算術(shù)平均值:殘差:實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差(標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值),貝塞爾公式:算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值:(3)有限次測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值21【例2.1】用溫度計(jì)重復(fù)測(cè)量某個(gè)不變的溫度,得11個(gè)測(cè)量值的序列(見(jiàn)下表)。求測(cè)量值的平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。解:①平均值
②用公式計(jì)算各測(cè)量值殘差列于上表中③實(shí)驗(yàn)偏差④標(biāo)準(zhǔn)偏差222.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法3.測(cè)量結(jié)果的置信問(wèn)題(1)置信概率與置信區(qū)間:置信區(qū)間內(nèi)包含真值的概率稱(chēng)為置信概率。置信限:k——置信系數(shù)(或置信因子)
置信概率是圖中陰影部分面積232.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法(2)正態(tài)分布的置信概率當(dāng)分布和k值確定之后,則置信概率可定
正態(tài)分布,當(dāng)k=3時(shí)置信因子k置信概率Pc10.68320.95530.997區(qū)間越寬,置信概率越大242.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法t分布與測(cè)量次數(shù)有關(guān)。當(dāng)n>20以后,t分布趨于正態(tài)分布。正態(tài)分布是t分布的極限分布。當(dāng)n很小時(shí),t分布的中心值比較小,分散度較大,即對(duì)于相同的置信概率,t分布比正態(tài)分布有更大的置信區(qū)間。給定置信概率和測(cè)量次數(shù)n,查表得置信因子kt。定義自由度:v=n-1(3)t分布的置信限252.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法(3)t分布的置信限262.2.1隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法(4)非正態(tài)分布的置信因子由于常見(jiàn)的非正態(tài)分布都是有限的,設(shè)其置信限為誤差極限,即誤差的置信區(qū)間為置信概率為100%。(P=1)反正弦均勻三角分布例:均勻分布
有故:27【例2.2】求例2.1中溫度的測(cè)量結(jié)果,要求置信概率取0.95。282.2.2
系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法1.系統(tǒng)誤差的特征:
在同一條件下,多次測(cè)量同一量值時(shí),誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持不變,或者在條件改變時(shí),誤差按一定的規(guī)律變化。多次測(cè)量求平均不能減少系差。292.2.2
系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法2.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法(1)不變的系統(tǒng)誤差:校準(zhǔn)、修正和實(shí)驗(yàn)比對(duì)。(2)變化的系統(tǒng)誤差①
殘差觀察法,適用于系統(tǒng)誤差比隨機(jī)誤差大的情況
將所測(cè)數(shù)據(jù)及其殘差按先后次序列表或作圖,觀察各數(shù)據(jù)的殘差值的大小和符號(hào)的變化。存在線性變化的系統(tǒng)誤差無(wú)明顯系統(tǒng)誤差302.2.2
系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法②馬利科夫判據(jù):若有累進(jìn)性系統(tǒng)誤差,D值應(yīng)明顯異于零。 當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),
當(dāng)n為奇數(shù)時(shí),③阿貝-赫梅特判據(jù):檢驗(yàn)周期性系差的存在。2.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)方法312.2.2
系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法3.系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法(1)從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差根源上采取措施減小系統(tǒng)誤差(2)用修正方法減少系統(tǒng)誤差修正值=-誤差=-(測(cè)量值-實(shí)際值)
實(shí)際值=測(cè)量值+修正值(3)采用一些專(zhuān)門(mén)的測(cè)量方法
①替代法②交換法③對(duì)稱(chēng)測(cè)量法④減小周期性系統(tǒng)誤差的半周期法322.2.2
系統(tǒng)誤差的判斷及消除方法系統(tǒng)誤差可忽略不計(jì)的準(zhǔn)則:
系統(tǒng)誤差或殘余系統(tǒng)誤差代數(shù)和的絕對(duì)值不超過(guò)測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度的最后一位有效數(shù)字的一半。3.系統(tǒng)誤差的削弱或消除方法332.2.3粗大誤差及其判斷準(zhǔn)則1.粗大誤差產(chǎn)生原因以及防止與消除的方法粗大誤差的產(chǎn)生原因
①測(cè)量人員的主觀原因:操作失誤或錯(cuò)誤記錄;②客觀外界條件的原因:測(cè)量條件意外改變、受較大的電磁干擾,或測(cè)量?jī)x器偶然失效等。防止和消除粗大誤差的方法重要的是采取各種措施,防止產(chǎn)生粗大誤差。342.2.3粗大誤差及其判斷準(zhǔn)則2.粗大誤差的判別準(zhǔn)則統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法的基本思想是:給定一置信概率,確定相應(yīng)的置信區(qū)間,凡超過(guò)置信區(qū)間的誤差就認(rèn)為是粗大誤差,并予以逐個(gè)剔除。課本P24萊特檢驗(yàn)法
格拉布斯檢驗(yàn)法
式中,G值按重復(fù)測(cè)量次數(shù)n及置信概率Pc確定35【例2.3】對(duì)某電爐的溫度進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量,所得結(jié)果列于表2.11,試檢查測(cè)量數(shù)據(jù)中有無(wú)粗大誤差。解:①計(jì)算得s=0.033
計(jì)算殘差填入表2.12,最大,是可疑數(shù)據(jù)。②用萊特檢驗(yàn)法
3·
s
=3×0.033=0.099
故可判斷是粗大誤差,應(yīng)予剔除。再對(duì)剔除后的數(shù)據(jù)計(jì)算得:s
′=0.0163·s
′=0.048各測(cè)量值的殘差V′填入表3-7,殘差均小于3s
′故14個(gè)數(shù)據(jù)都為正常數(shù)據(jù)。36等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量2.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
等精度測(cè)量:即在相同地點(diǎn)、相同的測(cè)量方法和相同測(cè)量設(shè)備、相同測(cè)量人員、相同環(huán)境條件(溫度、濕度、干擾等),并在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的重復(fù)測(cè)量。不等精度測(cè)量:在測(cè)量條件不相同時(shí)進(jìn)行的測(cè)量,測(cè)量結(jié)果的精密度將不相同。372.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
①對(duì)測(cè)量值進(jìn)行系統(tǒng)誤差修正,將數(shù)據(jù)依次列成表格;②求出算術(shù)平均值:③列出殘差,驗(yàn)證:④按貝塞爾公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值:⑤按萊特準(zhǔn)則,或格拉布斯準(zhǔn)則檢查和剔除粗大誤差;⑥判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差。如有系統(tǒng)誤差,應(yīng)查明原因,修正或消除系統(tǒng)誤差后重新測(cè)量;⑦計(jì)算算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差:⑧寫(xiě)出最后結(jié)果的表達(dá)式,即(單位)。382.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
【例2.4】對(duì)某電壓進(jìn)行了16次等精度測(cè)量,測(cè)量數(shù)據(jù)中已記入修正值,列于表中。要求給出包括誤差在內(nèi)的測(cè)量結(jié)果表達(dá)式。392.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
402.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
412.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
422.不等精度測(cè)量處理方法:權(quán)值與標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方成反比。
權(quán)值
測(cè)量結(jié)果為加權(quán)平均值測(cè)量結(jié)果方差等精度測(cè)量與不等精度測(cè)量2.2.4測(cè)量結(jié)果的處理步驟
43442.2.5誤差的合成分析問(wèn)題:用間接法測(cè)量電阻消耗的功率時(shí),需測(cè)量電阻R、端電壓V和電流I三個(gè)量中的兩個(gè)量,如何根據(jù)電阻、電壓或電流的誤差來(lái)推算功率的誤差呢?452.2.5誤差的合成分析462.2.5誤差的合成分析在實(shí)際應(yīng)用中,由于分項(xiàng)誤差符號(hào)不定,有時(shí)就采用保守的辦法來(lái)估算誤差,即將式中各分項(xiàng)取絕對(duì)值后再相加.472.3測(cè)量不確定度2.3.1不確定度的概念不確定度是衡量測(cè)量結(jié)果不確定程度的參數(shù)??捎脴?biāo)準(zhǔn)偏差表示,也可用標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬度表示。1.術(shù)語(yǔ)(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:用概率分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的不確定度
①A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:用統(tǒng)計(jì)方法得到的不確定度。②B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:用非統(tǒng)計(jì)方法得到的不確定度
482.3.1不確定度的概念③合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度*由各不確定度分量合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。(2)擴(kuò)展不確定度*由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的倍數(shù)表示的測(cè)量不確定度,即用包含因子乘以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度得到一個(gè)區(qū)間半寬度。
*包含因子的取值決定了擴(kuò)展不確定度的置信水平。*通常測(cè)量結(jié)果的不確定度都用擴(kuò)展不確定度表示。
492.3.1不確定度的概念2.不確定度的分類(lèi)502.3.2
不確定度的評(píng)定方法1.標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類(lèi)評(píng)定方法在同一條件下對(duì)被測(cè)量X進(jìn)行n次測(cè)量,測(cè)量值為xi(i=1,2,…,n),(A)計(jì)算樣本算術(shù)平均值:
作為被測(cè)量X的估計(jì)值,并把它作為測(cè)量結(jié)果。(B)計(jì)算實(shí)驗(yàn)偏差:式中自由度v=n-1。(C)A類(lèi)不確定度:
自由度意義:自由度數(shù)值越大,說(shuō)明測(cè)量不確定度越可信。512.3.2
不確定度的評(píng)定方法2.標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)評(píng)定方法B類(lèi)方法評(píng)定的主要
信息來(lái)源是以前測(cè)量的數(shù)據(jù)、生產(chǎn)廠的技術(shù)說(shuō)明書(shū)、儀器的鑒定證書(shū)或校準(zhǔn)證書(shū)等。確定測(cè)量值的誤差區(qū)間(α,-α),并假設(shè)被測(cè)量的值的概率分布,由要求的置信水平估計(jì)包含因子k,則B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB為
其中α——區(qū)間的半寬度;k——置信因子,通常在2~3之間。522.3.2
不確定度的評(píng)定方法分布三角梯形均勻反正弦
k(p=1)概率P%5068.27909595.459999.73置信因子0.67611.6451.96022.5763表2.16幾種非正態(tài)分布的置信因子k
表2.15正態(tài)分布時(shí)概率與置信因子的關(guān)系2.標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)評(píng)定方法532.3.2
不確定度的評(píng)定方法542.3.2
不確定度的評(píng)定方法3.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算方法(1)協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)的概念描述兩個(gè)隨機(jī)變量X和Y相關(guān)性的參數(shù)為協(xié)方差或相關(guān)系數(shù)。①協(xié)方差的概念協(xié)方差協(xié)方差的估計(jì)值
552.3.2
不確定度的評(píng)定方法②相關(guān)系數(shù)Q概念:表示兩隨機(jī)變量相關(guān)程度 (-1≤Q≤1)相關(guān)系數(shù)的估計(jì)值r(x,y)正相關(guān)負(fù)相關(guān)完全正相關(guān)完全負(fù)相關(guān)不相關(guān)0<Q<1-1<Q<0Q=1Q=-1Q=0562.3.2
不確定度的評(píng)定方法(2)輸入量相關(guān)時(shí),用不確定度傳播律(3)輸入量不相關(guān)時(shí)不確定度的合成
可寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式Y(jié)=f(X1,X2,……,XN)
式中稱(chēng)為靈敏系數(shù)
②不能寫(xiě)出函數(shù)關(guān)系式57582.3.2
不確定度的評(píng)定方法4.擴(kuò)展不確定度的確定方法擴(kuò)展不確定度U由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uC與包含因子k的乘積得到:
U=k
·
uC
測(cè)量結(jié)果表示為
Y=y±U
,即
Y=y±kuc
y是被測(cè)量Y的最佳估計(jì)值
,k由置信概率(常取0.95或0.99)和概率分布
(正態(tài)、均勻、t分布等)確定。算術(shù)平均值592.3.2
不確定度的評(píng)定方法根據(jù)要求的置信概率Pc和計(jì)算得到的自由度veff,查t分布的t值,得k
。
自由度的計(jì)算步驟如下:
a)求A類(lèi)不確定度分量的自由度
b)求B類(lèi)不確定度分量的自由度
c)求合成不確定度的自由度
602.3.3測(cè)量不確定度的評(píng)定步驟對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)或檢定后,要出具校準(zhǔn)或檢定證書(shū);對(duì)某個(gè)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量后也要報(bào)告測(cè)量結(jié)果,并說(shuō)明測(cè)量不確定度。①明確被測(cè)量的定義和數(shù)學(xué)模型及測(cè)量條件,明確測(cè)量原理、方法,以及測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量設(shè)備等;②分析不確定度來(lái)源;③分別采用A類(lèi)和B類(lèi)評(píng)定方法,評(píng)定各不確定度分量。A類(lèi)評(píng)定時(shí)要剔除異常數(shù)據(jù);④計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度;⑤計(jì)算擴(kuò)展不確定度;⑥報(bào)告測(cè)量結(jié)果。Y=y±kuc612.3.3測(cè)量不確定度的評(píng)定步驟【例2.10】
用電壓表直接測(cè)量一個(gè)標(biāo)稱(chēng)值為200Ω的電阻兩端的電壓,以便確定該電阻承受的功率。測(cè)量所用的電壓表的技術(shù)指標(biāo)由使用說(shuō)明書(shū)得知,其最大允許誤差為±1%,經(jīng)計(jì)量鑒定合格,證書(shū)指出它的自由度為10
(當(dāng)證書(shū)上沒(méi)有有關(guān)自由度的信息時(shí),就認(rèn)為自由度是無(wú)窮大。)。標(biāo)稱(chēng)值為200Ω的電阻經(jīng)校準(zhǔn),校準(zhǔn)證書(shū)給出其校準(zhǔn)值為199.99Ω,校準(zhǔn)值的
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