误差的基本性质系统误差.ppt
《误差的基本性质系统误差.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《误差的基本性质系统误差.ppt(52页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、误差的基本性质系统误差 通通过过本本章章内内容容的的教教学学,使使学学生生对对系系统统误误差差的的产产生生原原因因、特特征征和和消消除除方方法法,有有一一个个整整体体的的 认认识识。要要求求学学生生清清楚楚系系统统误误差差的的产产生生原原因因、特特点点和分类方法;了解系统误差处理的原则;和分类方法;了解系统误差处理的原则;了了解解系系统统误误差差的的发发现现方方法法;初初步步掌掌握握定定值值系系统误差和变值系统误差的减弱和消除方法。统误差和变值系统误差的减弱和消除方法。教学目的和要求:教学目的和要求:系统误差产生的原因;系统误差产生的原因;系统误差的特征;系统误差的特征;系统误差的发现;系统误
2、差的发现;系统误差的统计检验;系统误差的统计检验;系统误差减少和消除的方法。系统误差减少和消除的方法。教学重点和难点教学重点和难点第一节第一节系统误差概述系统误差概述 本节主要介绍系统误差产生的原因以及本节主要介绍系统误差产生的原因以及系统误差的分类与特征。系统误差的分类与特征。所谓系统误差是指在重复性条件下,对同所谓系统误差是指在重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值所得结果的平均值与与被测量的真值被测量的真值之差。之差。一、系统误差定义一、系统误差定义 系统误差是由人们可掌握,可控制,可系统误差是由人们可掌握,可控制,可调节,理论上能消除的较大因
3、素造成。系统调节,理论上能消除的较大因素造成。系统误差是可以设法预测的。误差是可以设法预测的。二、系统误差产生的原因二、系统误差产生的原因测量装置测量装置的因素的因素测量方法测量方法的因素的因素测量环境测量环境的因素的因素测量人员测量人员的因素的因素 测量装置的因素测量装置的因素 计量校准后计量校准后发现的偏差发现的偏差仪器设计原仪器设计原理的缺陷理的缺陷仪器制造和安仪器制造和安装的不正确装的不正确标准环规的标准环规的直径偏差直径偏差齿轮杠杆测微仪齿轮杠杆测微仪直线位移和转角直线位移和转角不成比例的误差不成比例的误差标尺的刻度误差、刻标尺的刻度误差、刻度盘和指针的安装偏度盘和指针的安装偏心、仪
4、器导轨的误差心、仪器导轨的误差测量人员的因素测量人员的因素 由于测量者固有的测量习性,如读出刻度由于测量者固有的测量习性,如读出刻度上读数时,习惯于偏于某一个方向,记录动态上读数时,习惯于偏于某一个方向,记录动态测量数据时总有一个滞后的倾向等。测量数据时总有一个滞后的倾向等。测量环境的因素测量环境的因素测量方法的因素测量方法的因素 测量时的实际温度对标准温度的偏差,对测量时的实际温度对标准温度的偏差,对测量结果可以按确定规律修正的误差等。测量结果可以按确定规律修正的误差等。采用近似的测量方法或近似的计算公式等采用近似的测量方法或近似的计算公式等所引起的误差。所引起的误差。用均值电压表测量交流电
5、压时,由于计算公用均值电压表测量交流电压时,由于计算公式出现无理数式出现无理数 和和 ,取近似公式,取近似公式 ,由,由此产生的误差此产生的误差.在间接测量中常见此类误差。在间接测量中常见此类误差。例:激光数字波面干涉仪的系统误差来源例:激光数字波面干涉仪的系统误差来源 v激光波长系统漂移;激光波长系统漂移;v标准镜面局部缺陷的固定电噪声;标准镜面局部缺陷的固定电噪声;v干涉视场的系统噪声;干涉视场的系统噪声;v波差多项式模型误差。波差多项式模型误差。(2 2)根据对系统误差的掌握程度分类:)根据对系统误差的掌握程度分类:(1 1)根根据据系系统统误误差差在在测测量量过过程程中中所所具具有有的
6、的不不同变化特性分类:同变化特性分类:三、系统误差的分类与特征三、系统误差的分类与特征1、分类、分类 恒定恒定(常量);(常量);可变可变(线性、周期性、其他复杂规律)。(线性、周期性、其他复杂规律)。已定已定的和的和未定未定的。的。2、特征、特征(1)(1)无补偿性无补偿性:影响算术平均值的估计;:影响算术平均值的估计;(2)(2)可变系统误差影响测量结果分散性的估计。可变系统误差影响测量结果分散性的估计。在整个测量过程中,在整个测量过程中,误差大小和符号均固误差大小和符号均固定不变定不变的系统误差。的系统误差。某量块的公称尺寸为某量块的公称尺寸为10mm,实际尺寸为,实际尺寸为10.001
7、mm,误差为,误差为0.001mm,若按公称尺寸使,若按公称尺寸使用,则始终会存在用,则始终会存在0.001mm的系统误差。的系统误差。某千分尺零位位置不指零,也会在使用过程某千分尺零位位置不指零,也会在使用过程中造成对每次测量量值读数的一个常量的零值中造成对每次测量量值读数的一个常量的零值误差。误差。恒定系统误差恒定系统误差 在整个测量过程中,在整个测量过程中,误差的大小和符号误差的大小和符号随着测量位置或时间的变化随着测量位置或时间的变化而发生有规律的而发生有规律的变化。变化。可变系统误差可变系统误差 线性变化线性变化系统误差系统误差 周期性变化周期性变化系统误差系统误差 复杂规律变化复杂
8、规律变化系统误差系统误差 在整个测量过程中,随着测量位置或时间在整个测量过程中,随着测量位置或时间的变化,误差值成比例地增大或减小,称该误的变化,误差值成比例地增大或减小,称该误差为线性变化系统误差。差为线性变化系统误差。刻度值为刻度值为1 1mmmm的标准刻尺,存在刻划误差的标准刻尺,存在刻划误差 ,每一刻度间距实际为每一刻度间距实际为 ,若用它,若用它与另一长度比较,得到比值为与另一长度比较,得到比值为 ,则被测长度,则被测长度的实际值为的实际值为 ,由于测量值由于测量值为为 ,故产生的系统误差:,故产生的系统误差:是随测量值是随测量值 的大小而线性变化的。的大小而线性变化的。线性变化系统
9、误差线性变化系统误差 某长度为某长度为1 1m 金属刻尺的材料随温度变化的线金属刻尺的材料随温度变化的线膨胀系数为膨胀系数为 ,则在使用其测长,则在使用其测长时在偏离标准温度时在偏离标准温度(200(200)5050的条件下引起的条件下引起的测长误差可视为随温度线性变化的系统误差的测长误差可视为随温度线性变化的系统误差有有3m。在丝杠测量中,由于丝杠轴心线安装偏斜所在丝杠测量中,由于丝杠轴心线安装偏斜所造成的螺距累积误差,是随牙数或螺距的测量造成的螺距累积误差,是随牙数或螺距的测量长度而线性变化的系统误差长度而线性变化的系统误差 线性变化系统误差举例线性变化系统误差举例 在整个测量过程中,随着
10、测量位置或时间的在整个测量过程中,随着测量位置或时间的变化,误差按周期性规律变化的,称其为周期变化,误差按周期性规律变化的,称其为周期性变化系统误差。性变化系统误差。仪表指针的回转中心与刻度盘中心有一个偏仪表指针的回转中心与刻度盘中心有一个偏离值离值e e,则指针在任一转角,则指针在任一转角处引起的读数误差处引起的读数误差为为 。此误差变化规律符合正弦曲线。此误差变化规律符合正弦曲线规律,当指针在规律,当指针在0 0和和180180时误差为零,而在时误差为零,而在9090和和270270时误差绝对值达最大。时误差绝对值达最大。某齿轮、光学分度头中分度盘等安装偏心引起某齿轮、光学分度头中分度盘等
11、安装偏心引起的齿轮齿距误差、分度误差,都是属于正弦规律的齿轮齿距误差、分度误差,都是属于正弦规律变化的系统误差。变化的系统误差。周期性变化系统误差周期性变化系统误差 在整个测量过程中,随着测量位置或时间在整个测量过程中,随着测量位置或时间的变化,误差按确定的更为复杂的规律变化,的变化,误差按确定的更为复杂的规律变化,称其为复杂规律变化系统误差。称其为复杂规律变化系统误差。微安表的指针偏转角与偏转力矩不能保持微安表的指针偏转角与偏转力矩不能保持线性关系,而表盘仍采用均匀刻度所产生的线性关系,而表盘仍采用均匀刻度所产生的误差。误差。复杂规律一般可建立诸如代数多项式、三复杂规律一般可建立诸如代数多项
12、式、三角多项式或其他正交函数多项式等数学模型角多项式或其他正交函数多项式等数学模型来描述。来描述。复杂规律变化系统误差复杂规律变化系统误差曲线曲线a a是恒定系统是恒定系统误差;误差;曲线曲线b b是线性变化是线性变化系统误差;系统误差;曲线曲线c c是非线性变是非线性变化系统误差;化系统误差;曲线曲线d d是周期性变是周期性变化系统误差;化系统误差;曲线曲线e e是复杂规律是复杂规律变化系统误差。变化系统误差。各类特征系统误差图示各类特征系统误差图示 指误差的大小和符号均已确切掌握了的,指误差的大小和符号均已确切掌握了的,因此在处理和表征测量结果时,是属于可修正因此在处理和表征测量结果时,是
13、属于可修正的系统误差。的系统误差。指这类系统误差的大小和符号不能完全指这类系统误差的大小和符号不能完全确切掌握的,因此在处理和表征测量结果时,确切掌握的,因此在处理和表征测量结果时,是属于不可修正的系统误差。是属于不可修正的系统误差。已定系统误差已定系统误差未定系统误差未定系统误差已定系统误差和未定系统误差已定系统误差和未定系统误差3、与测量次数无关与测量次数无关:增加测量次数不能减小:增加测量次数不能减小系统误差对测量结果的影响。系统误差对测量结果的影响。2、产生在测量开始之前产生在测量开始之前:影响系统误差的因:影响系统误差的因素在测量开始之前就已经确定。素在测量开始之前就已经确定。1、具
14、有、具有确定规律性确定规律性:测量过程中误差的大小:测量过程中误差的大小和符号固定不变,或按照确定的规律变化。和符号固定不变,或按照确定的规律变化。四、系统误差的特点四、系统误差的特点第二节第二节系统误差对测量结果的影响系统误差对测量结果的影响 设有一组常量测量数据设有一组常量测量数据 中分别存在系中分别存在系统误差统误差 和随机误差和随机误差 ,真值记为,真值记为则这组测量数据的算术平均值:则这组测量数据的算术平均值:表明系统误差一般不具有抵偿性,即表明系统误差一般不具有抵偿性,即 系统误差会影响对算术平均值的估计。系统误差会影响对算术平均值的估计。一、影响测量最佳值的估计一、影响测量最佳值
15、的估计测量数据的残余误差:测量数据的残余误差:对于恒定系统误差,上式第二项对于恒定系统误差,上式第二项 为为零,说明恒定系统误差不会影响对残差的计算,零,说明恒定系统误差不会影响对残差的计算,因而不会对标准差的估计产生影响。因而不会对标准差的估计产生影响。对于可变系统误差的情形,上式第二项一般不为对于可变系统误差的情形,上式第二项一般不为零,说明可变系统误差还会对标准偏差的估计产生零,说明可变系统误差还会对标准偏差的估计产生影响。影响。二、可变系统误差影响测量结果分散性的估计二、可变系统误差影响测量结果分散性的估计 由于它在数据处理中由于它在数据处理中只影响算术平均值,只影响算术平均值,而不影
16、响残差及标准差而不影响残差及标准差,所以除了要设法找出该,所以除了要设法找出该恒定系统误差的大小和符号,对其算术平均值加恒定系统误差的大小和符号,对其算术平均值加以修正外,不会影响其他数据处理的过程。以修正外,不会影响其他数据处理的过程。由于它由于它对算术平均值和残差均产生影响对算术平均值和残差均产生影响,所以应在处理测量数据的过程中,必须要同时所以应在处理测量数据的过程中,必须要同时设法找出该误差的变化规律,进而消除其对测设法找出该误差的变化规律,进而消除其对测量结果的影响。量结果的影响。可变系统误差可变系统误差恒定系统误差恒定系统误差小小结结第三节第三节系统误差的发现与统计检验系统误差的发
17、现与统计检验 在在测测量量过过程程中中形形成成系系统统误误差差的的因因素素是是复复杂杂的的,通通常常人人们们难难于于查查明明所所有有的的系系统统误误差差,即即使使经经过过修修正正系系统统误误差差,也也不不可可能能全全部部消消除除系系统统误误差差的的影影响响。但但是是,人人们们在在实实际际测测量量的的工工作作过过程程中中,经经过过不不断断的的探探索索与与总总结结,还是有一些发现系统误差的行之有效的方法。还是有一些发现系统误差的行之有效的方法。发现系统误差的常用方法发现系统误差的常用方法实验对比法:实验对比法:用标准器具(物质)检定用标准器具(物质)检定残差观察法:残差观察法:组内统计检验组内统计
18、检验秩和检验法:秩和检验法:组间系统误差检验组间系统误差检验 在计量检定中,常设在计量检定中,常设(标准器具量(标准器具量值),现对均值值),现对均值进行检定,判断其是否含进行检定,判断其是否含有系统误差。有系统误差。在计量工作中,常用标准器具或标准物质在计量工作中,常用标准器具或标准物质作为检定工具,来检定某测量器具的标称值或作为检定工具,来检定某测量器具的标称值或测量值中是否含有显著的系统误差。标准器具测量值中是否含有显著的系统误差。标准器具所提供的标准量值的准确度应该比被检定测量所提供的标准量值的准确度应该比被检定测量器具的要高出器具的要高出12个等级或至少高几倍以上。个等级或至少高几倍
19、以上。一、实验对比法:用标准器具(物质)检定一、实验对比法:用标准器具(物质)检定用于发现用于发现定值系统误差定值系统误差现对被检量重复测量现对被检量重复测量n 次,假设测量服从正态分布。次,假设测量服从正态分布。用标准器具(物质)检定步骤用标准器具(物质)检定步骤3 3、构造统计量、构造统计量1 1、计算均值、计算均值 ,按贝塞尔公式计算标准差,按贝塞尔公式计算标准差2、提出一个原假设(通常是、提出一个原假设(通常是希望拒绝希望拒绝的)。的)。若若 ,判定被检量算术平均值与期望的,判定被检量算术平均值与期望的标准值之间存在显著的差异,即被检量含有恒定的系标准值之间存在显著的差异,即被检量含有
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 误差 基本 性质 系统误差
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。