测量误差理论ppt课件.ppt

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1、第二章测量误差理论1为了更好地掌握传感器,需要对测量的基本概念;测量系统的特性;测量误差及数据处理等方面的理论及工程方法进行学习和研究,只有了解和掌握了这些基本理论,才能更有效地完成检测任务。在工程实践和科学实验中提出的检测任务是正确及时地掌握各种信息,大多数情况下是要获取被测对象信息的大小,即被测量的大小。这样，信息采集的主要含义就是测量,取得测量数据。2人们在对自然界的各种现象进行测量和研究，由于受到认识能力、测量仪器的性能、实验方法的不完善等因素的影响，测量的数据与被测量的真值之间存在着差

2、异，这些差异在数值上即表现为误差。误差存在的必然性和普遍性已为大量实践所证明:任何测量均有误差，为了认识并减小误差，必须对测量过程和科学实验中的误差进行研究。3测量误差理论包括:基本误差理论、数据处理方法、不确定度评定规范三大部分内容。目前，误差理论与数据处理已经发展成为一门独立的学科，属于理论计量学范畴。本章的有关内容均符合最新的相关国家计量技术规范。4第一节测量与测量误差的基本概念5测量是以确定量值为目的的一组操作。测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较,确定被测量对标准量的倍数。或式中：x

3、——被测量值;u——标准量,即测量单位;n——比值（纯数）,含有测量误差。一、测量的定义和分类它可表示为:6测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作。测量的基本方法是比较。从本质上来讲，测量就是将未知量与一个假定已知量比较的过程。后者称为“标准”。关于测量7由测量所获得的被测的量值叫测量结果。测量结果可用一定的数值表示,也可以用一条曲线或某种图形表示。但无论其表现形式如何,测量结果应包括两部分：比值和测量单位。如：确切地讲,测量结果还应包括误差部分。8关于测量方法根据获得测量值的方法可分为间接

4、测量、直接测量;在使用仪表或传感器进行测量时,首先对与测量有确定函数关系的几个量进行测量,将被测量代入函数关系式,经过计算得到所需要的结果,这种测量称为间接测量。间接测量测量手续较多,花费时间较长,一般用在直接测量不方便或者缺乏直接测量手段的场合。间接测量法：9通过直接测量的量值与被测量量值之间的已知函数关系，确定被测量的值。例如：10直接测量法：直接获取被测量值的测量方法。在使用仪表或传感器进行测量时,对仪表读数不需要经过任何运算就能直接表示测量所需要的结果的测量方法称为直接测量。例如,用磁电式电流

5、表测量电路的某一支路电流,用弹簧管压力表测量压力等,都属于直接测量。11被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。被测物体的重量等于标准砝码的重量直接测量12量与测量，就是信号与测量系统的关系。被测的物理量——信号作用于一个测试系统，而该系统在输入信号的驱动下对它进行“加工”，并将经“加工”后的信号进行输出。输出信号的质量必定有误差于输入信号。产生误差的原因：受测试系统的特性影响；受信号传输过程中干扰的影响。二、量与测量误差的基本概念1314测试系统框图希望输入

6、与输出是完全一致的系，但是因为认识能力、测量仪器的性能、实验方法的不完善等因素的存在，测量的数据与被测量的真值之间存在着误差。误差,是测量值与真值的差。e—误差值x－测量值；xtrue－真值。误差定义：它可表示为:15（一）被测量：被测量是指测量对象的特定量。被测量本身所具有的真实大小，即被测量在测量观察时的客观实际值。被测量是“要测量的量”，如质量、体积或浓度。16（二）量的真值1)定义:与给定的特定量定义一致的值。2)说明:通过测量得到的值只能逼近真值。真值的概念：当某量能被完善地确定并能排除所有

7、测量上的缺陷时，通过测量所得到的量值称为真值。真值的另一个定义：被测量本身所具有的客观真实的大小被称为真值。一个量的真值，是在被观测时本身所具有的真实大小，它是一个理想的概念。17（三）量的约定真值1)定义:对于给定的目的、被赋予适当不确定度的特定量的值，该值常通常是约定采用的。2)说明:约定真值有时称为最佳估计值、指定值、约定值、参考值;在实际测量中约定真值是被测量的实际值、已修正过的算术平均值、计量标准的值等相对准确的值;约定真值可以是权威推荐值。约定真值可以是理论值，如:三角形内角和为180º1

8、8在测量中，由于对客观规律认识的局限性、计量器具不准确、测量手段不完善、测量条件发生变化及测量工作中的疏忽或错误等原因，都会使测量结果与真值不同。（四）测量误差1)定义:测量结果与被测量真值的差。2)定义式：19由于真值不能确定，通常所说的误差是测量误差的估计值，是一个大小和符号确定的值。其表达式：绝对误差:测量误差=测量结果-被测量的约定真值20（五）相对误差1)定义:测量误差与被测量真值的比值。由于真值不可知，所以用误差估算值表示。相对误差：对于单个