感测技术 第2章课件.ppt

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1、第2章检测系统的误差合成2.1测量误差的基本概念2.2随机误差及其处理2.3系统误差的处理2.4测量粗大误差的存在判定准则2.5测量系统的误差计算方法2.6测量系统最佳测量方案的确定下页返回在人们对几何量、机械量及其他物理量进行检测中，首先要借助一定的检测手段取得必要的测量数据，然后对所测得的数据进行分析从而获得测量结果。但因测量设备、仪表、测量对象、以及测量方法和测量者本身都不同程度受到本身和周周各种不断变化因素的影响；另一方面，被测量对测量系统施加作用之后，才能使测量系统给出测量结果，也就是说，测量过程

2、一般都会改变被测对象原有的状态。故测量结果反映的并不是被测对象的真实情况，往往不可避免地总存在测量误差，可以说误差存在于一切科学实验和测量过程中。在科技迅速发展的当今社会，人们对产品的精度要求越来越高，对测量技术的精确度寄以更高的期望，因此研究测量误差，了解其特性，熟悉相应的处理原则，有效地减少和消除测量误差的影响，进而做出相应的科学判断与决策具有重大的理论意义和实用应用价值。下页上页返回2.1测量误差的基本概念2.1.1测量误差的名词术语（1）真值指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客

3、观存在，但不可测量的，是一个理想的概念。在测量中，一方面无法获得真值，而另一方面又往往需要运用真值。因此，在实际计量和测量工作中，经常使用“约定真值”和“相对真值”。约定真值是指对给定的目的而言，他被认为充分接近于真值，因而可以代替真值来使用。在实际测量中，被测量的实际值、已修正过的算术平均值均可作为约定真值。相对真值叫实际值，是在满足规定准确度时用来代替真值使用的值。下页上页返回（2）标称值计量或测量器具上标注的量值。如标准砝码上标出的1kg，受制造、测量及环境条件变化的影响，标称值并不一定等于他的实际值

4、。为此，通常在给出标称值的同时也给出他的误差范围或精度等级。（3）示值由测量仪器给出或提供的量值，也称测量值。（4）测量结果由测量所得的测量值。在测量结果的表述中，还应包括测量不确定度和有关影响量的值。（5）测量结果的精度反映测量结果与真值接近程度的量。他与误差大小相对应，即：误差大，精度低；误差小，精度高。也就是说精度是从另一角度评价测量误差大小的量，可细分为：（1）准确度（反映测量中系统误差的大小，即测量结下页上页返回偏离真值的程度），（2）精密度（反映测量中随机误差的大小，即测量结果的分散程度），（3

5、）精确度（反映测量中系统误差与随机误差综合影响的程度）。其中，精密度与准确度的区别由图2.1可知，曲线1表示准确却不精密（δ小，σ大）的测量，曲线2表示精密却不准确（δ小，σ大）的测量。要同时兼顾准确度和精密度，才能成为精确的测量。下页上页返回图2.1测量的准确度与精密度下页上页返回（6）测量不确定度表征被测量的真值在某量值范围内不能肯定程度的一个估计。即不确定度就是测量误差极限估计值的评价。通常采用统计方法和非统计方法估计不确定度。（7）测量误差测量结果与被测量真值之差，即：测量误差=测量结果—真值。下页

6、上页返回2.1.2测量误差的分类为便于分析与处理误差，按照其特点与性质，可将误差分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类。（1）系统误差在相同条件下，对同一被测量进行多次重复测量时，出现某种保持恒定或按一定规律变化着的误差称为系统误差。系统误差根据其变化规律又可分为已定系统误差（误差大小和符号已知）和未定系统误差（误差大小和符号未知，但可以估计其范围）。其中，在测量中，已定系统误差可以通过修正来消除，且应当消除此类误差。系统误差按误差的规律可分为不变系统误差（误差大小和方向为固定值）和变化系统误差（误差大小和

7、方向为变化的）。其中，变化系统误差按其变化规律又可分为线性系统误差、周期性系统误差和复杂规律系统误差等（如图2.2所示）。下页上页返回2.1.2测量误差的分类图2.2系统误差a—变系统误差；b—线性系统误差；c—非线性系统误差；d—周期性系统误差；e—复杂规律系统误差dtΔabce下页上页返回（2）随机误差在相同条件下，对同一被测量进行多次重复测量时，受偶然因素影响而出现误差的绝对值和符号以不可预知的方式变化着，则此类误差称为随机误差。引起随机误差的原因都是一些微小因素，只能用概率论和数理统计方法计算它出现

8、可能性的大小。随机误差不可能修正，但在了解其统计规律性之后，可以控制和减少它们对测量结果的影响。下页上页返回随机误差具有以下特性：1）绝对值相等、符号相反的误差在多次重复测量中出现的可能性相等；2）在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超出某一限度；3）绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差在多次重复测量中出现的机会多；4）随机误差的算术平均值随测量次数的增加而趋于零。下页上页返回（3）粗大误差在测量结果中有明显