测量误差与实验数据处理.ppt

《测量误差与实验数据处理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、大学物理实验测量误差与实验数据处理2008.1锦州师范高等专科学校物理系测量与误差就是借助一定的仪器或量具，通过一定的实验方法将待测量与一个选作单位的同类量进行比，其倍数即为该待测量的测量值。测量组成测量值=读数值(有效数字)+单位测量值单位单位：采用国际单位制（SI制-1971）七个基本单位单位：长度（米/m）、质量（千克/kg）、时间（秒/s）电流强度（安培/A）、温度（开尔文/K）、物质的量（摩尔/mol）、发光强度（坎德拉/cd）两个辅助单位：平面角（弧度/rad）、立体角（球面度/sr）一、测量：2008.1锦州师范高等专科学校物理系测量的分

2、类直接测量：直接将待测物理量与选定的同类物理量的标准单位相比较得到测量值。比如用游标卡尺测量某一圆柱体的外径；用秒表测量时间等。间接测量：利用直接测量的量与被测量之间的已知函数关系，求得该被测物理量。例如，通过测量流过某一电阻的电流和其两端的电压而求得的电阻值即为间接测量量，而电流和电压为直接测量量。直接测量和间接测量的关系对某一物理量进行测量时，采用一种方法时，可能为直接测量量，而采用另一种方法是由可谓间接测量量。当时用万用表测量电阻时得到的测量值就为直接测量值，而非间接测量值了。1.直接测量和间接测量2008.1锦州师范高等专科学校等精度测量：2.

3、等精度测量和非等精度测量在相同的条件下，对某一物理量进行多次测量得到的一组测量值称作等精度测量。相同的条件：指同一时间地点、同一人、相同的测量仪器和测量环境等条件。非等精度测量：在不同测量的条件下，对某一物理量进行多次测量，所得的测量值的精确程度不能认为是相同的，称作非等精度测量。2008.1锦州师范高等专科学校物理系三、误差及其分类误差定义：测量值与真实值之差称为误差，即误差＝测量值－真值测量误差又称绝对误差。真实值无法知晓？1.根据误差的表示方式，误差分为：（1）绝对误差：（2）相对误差：把绝对误差与真实值之比叫相对误差，即2008.1锦州师范高等

4、专科学校物理系三、误差及其分类根据误差产生的原因及误差的性质分为：1.系统误差：2.随机误差（偶然误差）3.过失误差（粗差）2008.1锦州师范高等专科学校物理系1.系统误差(1)定义：在同一条件下，多次测量同一量值时，误差绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差。(2)性质：带有系统性和方向性(3)产生的原因：测量仪器方面的因素。测量方法方面的因素：环境方面的因素。测量人员方面的因素。2008.1锦州师范高等专科学校物理系(4)系统误差服从的规律①不变的系统误差:误差的符号和大小都固定不变②线性变化的系统误差:误差值随某些因素作线性

5、变化的系统误差③周期性变化的系统误差:测量值随某些因素按周期性变化的误差，称为周期性变化④复杂规律变化的系统误差:误差是按确定的且复杂规律变化如电阻与温度的关系可用下式表述式中，为温度为时的电阻；为温度为时的电阻；和分别为电阻的一次和二次温度系数。2008.1锦州师范高等专科学校物理系(5)系统误差的发现在测量过程中形成系统误差的因素是复杂的，目前还没有能够适用于发现各种系统误差的普遍方法，只有根据具体测量过程和测量仪器进行全面的仔细分析，针对不同情况合理选择一种或几种方法加以校验，才能最终确定有无系统误差。常用方法有：①实验对比法：主要适用于发现固定

6、系统误差，其基本思想是改变产生系统误差的条件，进行不同条件的测量。②理论分析法：主要进行定性分析来判断是否有系统误差。如分析仪器所要求的工作条件是否满足，实验依据的理论公式所要求的条件在测量过程中是否满足，如果这些要求没有满足，则实验必有系统误差。③数据分析法：主要进行定量分析来判断是否有系统误差。一般可采用残余误差观察法、残余误差校验法、不同公式计算标准差比较法、计算数据比较法、检验法、秩和检验法等方法。2008.1锦州师范高等专科学校物理系(6)系统误差的减小和消除由于测量方法、测量对象、测量环境及测量人员不尽相同，因而没有一个普遍适用的方法来减小

7、或消除系统误差。下面介绍几种减小和消除系统误差的方法和途径。这是消除系统误差最根本的方法，通过对实验过程中的各个环节进行认真仔细分析，发现产生系统误差的各种因素。①从产生系统误差的根源上消除措施：采用近似性较好又比较切合实际的理论公式，尽可能满足理论公式所要求的实验条件；选用能满足测量误差所要求的实验仪器装置，严格保证仪器设备所要求的测量条件；采用多人合作，重复实验的方法。②引入修正项消除系统误差③采用能消除系统误差的方法进行测量对于某种固定的或有规律变化的系统误差，可以采用交换法、抵消法、补偿法、对称测量法、半周期偶数次测量法等特殊方法进行清除。20

8、08.1锦州师范高等专科学校物理系2.随机误差(1)定义：由于感官灵敏度和仪器精密程度的限制，