试验误差与数据出炉教学内容.ppt

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1、试验误差与数据出炉4.1测量不确定度的基本概念4.1.1定义测量不确定度：表征测量范围的一个评定,也就是给出一个区间，真值以一定的概率落在这个区间中。不确定度越小，说明测量结果质量越高，使用价值越大。2标准差标准不确定度u扩展不确定度U即（1）表示方法（5）表示形式（4）完整的测量结果（2）不确定度分量组成标准差的倍数或说明置信水平的区间半宽度A类分量B类分量绝对不确定度相对不确定度测量不确定度测量结果的最佳值34.1.2不确定度与误差的区别与联系（1）定义误差：测量结果偏离真值的大小及方向,是一个确定值不确定度：可以定量计算误差：客观存在，不能

2、定量计算。误差：随机误差与系统误差不确定度：A类分量和B类分量（3）可操作性（4）分类（2）数值符号误差则可正可负测量不确定度恒为正不确定度：测量值的分散性（5）结果修正已定系统误差：可修正不确定度：不能修正总之，误差与测量不确定度既有区别，又有联系。误差理论是估算不确定度的基础，不确定度是误差理论的补充。44.1.3不确定度的来源1、被测量的定义不完善或不完整。例如，定义一根标称值为1m的钢棒的长度。（不完整）标称值为1m的钢棒在25.0摄氏度和一个标准大气压时的长度。（比较完整）2、复现被测量定义的方法不理想。例如，当上述条件达不到时，或压力

3、和温度本身的测量存在不确定度，使测量结果引入不确定度。3、取样代表性不够所引起的测量不确定度例如，测量一批钢丝的直径。4、对测量过程受环境的影响认识不周全。例如，1中定义钢棒的长度。不仅受温度和压力的影响，还有其它的因素被忽略，如湿度、支撑方式等。55、测量仪器计量性能上的局限性。例如，数字仪器不确定度来源之一是其指示装置的分辨力。一台数字称重仪其分辨力为1g，真值为（x-0.5g，x+0.5g），示值均为x，引起不确定度。6、赋予计量标准的值和标准物质的值不准确。例如，天平称质量，结果的不确定度包含砝码不准确所引起的不确定度；卡尺测长度，结果包

4、含该卡尺校准时所用的标准仪器的不确定度。7、引用的数据或其他参量的不确定度。例如，测量黄铜棒的长度，若其长度随温度变化，其线胀系数可通过手册查到，同时该值也具有一定的不确定度，对测量结果也有一定的影响。68、在表面看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。不管如何控制环境条件或者其它的影响因素，测量结果总有一定的分散性，是一种客观存在。9、测量人员的人为因素。对于非显示仪表，读数时要在最小刻度下估读一位，由于人的分辨能力、个人习惯及所处的位置不同，得到不同的结果。分析不确定度的来源时，应做到不重复、不遗漏、全面考虑，特别是应考虑对结果影响大的

5、不确定度来源。7按评定方法，可以分为A类评定和B类评定。4.1.4测量不确定度评定方法分类1、Ａ类评定：对样本观测列用统计分析的方法进行不确定度的评定，又称不确定度Ａ类分量。特点：对被测量进行多次测量。2、Ｂ类评定：用非统计方法评定的不确定度，称为不确定度Ｂ类分量。说明：将不确定度分为A类和B类，仅仅是为了便于研究和计算，两种方法并不存在本质区别。8测量不确定度的评定不确定度的评定过程可用图来表示。建模标准不确定度评定A类评定B类评定合成标准不确定度扩展不确定度不确定度报告不确定度评定过程图94.2数学模型的建立建模的目的：建立测量结果的模型，明

6、确测量结果的不确定度来源。模型的要求：应包含影响测量结果的全部量。既包含影响计算测量结果的量，又包含影响测量结果不确定度的量。1、对数学模型的要求10好的数学模型满足的条件：（1）包含影响计算测量结果的全部输入量；（2）不遗漏影响测量结果的不确定度分量；（3）不重复计算任何对测量结果有影响的不确定度分量。（4）选取的输入量不同，数学模型可以写成不同的形式。不同的输入量之间相关性不同，应选择合适的模型，避免相关性计算。112、数学模型的建立测量原理初步的数学模型影响不确定度的输入量完善的数学模型12（1）直接测量过程的数学模型输出量被测量输入量被测

7、量例如，用卡尺测长度。注意：当测量准确度要求较高，必须考虑被测量之外的影响量时，数学模型应变为间接测量过程的模型。（2）间接测量过程的数学模型数学模型由于模型可能不完善，相关量应充分反映实际情况的变化，尽可能采用长期积累的经验建立模型。13数学模型的不唯一性。例如，测量电阻。伏安法内接法外接法利用平衡电桥测电阻3、最佳估计值的确定14确定方法有两种：第一种：第二种：其中：当f是输入量的线性函数时，两种结果相同；当f是输入量的非线性函数时，两种结果不同；第一种较优越。15例：测量面积，假设长宽分别进行了两次测量，其结果分别为则：通常所以，以第一种计

8、算结果为优。16在数学模型中，输入量可以是：（1）由当前直接测定的量。它们的值与不确定度可得自单一观测、重复观测、依据经验对信息的估计，