測(cè)量誤差與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理教學(xué)課件

大學(xué)粉理寥驗(yàn)測(cè)誤差與實(shí)驗(yàn)敷據(jù)處理2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系測(cè)量與誤差測(cè)量就是借助一定的儀器或量具,通過一定的實(shí)驗(yàn)方依將待測(cè)量與一個(gè)選作單俊的同賣量進(jìn)行比,其借數(shù)即為待測(cè)量的測(cè)量俊。測(cè)量值測(cè)量組成單位測(cè)量值=讀值(有敵數(shù)字+單單筐:采用園際單筐制(SI制-1971)七個(gè)基本單位單位:長(zhǎng)度(米/m)、質(zhì)量(千克/kg)、時(shí)間(秒/s)電流強(qiáng)度(安培/A)、溫度(開爾文/K)、物質(zhì)的量(摩爾/mol)、發(fā)光強(qiáng)度(坎德拉/cd)兩個(gè)輔助單位:平面角(弧度/rad)、立體角(球面度/sr)2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系測(cè)量的分類直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量:直接將待測(cè)物理量與選定的同類物理量的標(biāo)準(zhǔn)單位相比較得到測(cè)基值,比如用游標(biāo)卡尺測(cè)量某一圓柱體的外徑;用秒表測(cè)量時(shí)間接測(cè)量:利用直接測(cè)量的量與被測(cè)量之間的已知函數(shù)關(guān)系,求得該被測(cè)物擺雷加為譜某測(cè)誓過若的濤接的電壓而求直接測(cè)量和間接測(cè)量的關(guān)系對(duì)某一物理!量時(shí)采用一種方法時(shí),可能為直接測(cè)量法是由可謂間接測(cè)量阻時(shí)得到的測(cè)量值就為直接測(cè)量值,而菲間接測(cè)量值了2.等精度測(cè)量和非等精度測(cè)量等精度測(cè)量:在相同的條件下,對(duì)某一物理量X進(jìn)行多次測(cè)量得到的一組測(cè)量值X、X2、X3…X稱作等精度測(cè)量相同的條件:指同一時(shí)間地點(diǎn)、同一人、相同的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量環(huán)境等條件。非等精度測(cè)量:在不同測(cè)量的條件下,對(duì)某一物理量進(jìn)行多次測(cè)量,所得的測(cè)量值的精確程度不能認(rèn)為是相同的,稱作非等精度測(cè)量2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系誤差及其分類誤差定義:測(cè)量值與真實(shí)值之差稱為誤差,即誤差=測(cè)量值一真值△N=N-N真實(shí)值無測(cè)量誤差又稱絕對(duì)誤差法知曉?1根據(jù)誤差的表示方式,誤差分為:(1)絕對(duì)誤差(2)相對(duì)誤差:把絕對(duì)誤差與真實(shí)值之比叫相對(duì)誤差,即△NE100%2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系三、誤差及其分類根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因及誤差的性質(zhì)分為:1.系統(tǒng)誤差:2.隨機(jī)誤差(偶然誤差)3.過失誤差(粗差)2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系系統(tǒng)誤差(1)定義:在同一條件下,多次測(cè)量同一量值時(shí),誤差對(duì)值和符號(hào)保持不變,或在條件改變時(shí),按一定規(guī)律變化的誤差。(2)性質(zhì):帶有系統(tǒng)性和方向性(3)產(chǎn)生的原因>測(cè)量?jī)x器方面的因素>測(cè)量方法方面的因素>環(huán)境方面的因素>測(cè)量人員方面的因素2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系系統(tǒng)誤差服從的規(guī)律①不變的系統(tǒng)誤差:誤差的符號(hào)和大小都固定不變②線性變化的系統(tǒng)誤差:誤差值隨某些因素作線性變化的系統(tǒng)誤差③周期性變化的系統(tǒng)誤差:測(cè)量值隨某些因素按周期性變化的誤差,稱為周期性變化④復(fù)雜規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差:誤差是按確定的且復(fù)雜規(guī)律變化如電阻與溫度的關(guān)系可用下式表述R=R20+a(t-20)+B(t-20)式中,R為溫度為t時(shí)的電阻;R20為溫度20C為時(shí)的電阻;O和B分別為電阻的一次和二次溫度系數(shù)。2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系(5)系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)在測(cè)量過程中形成系統(tǒng)誤差的因素是復(fù)雜的,目前還沒有能夠適用于發(fā)現(xiàn)各種系統(tǒng)誤差的普遍方法,只有根據(jù)具體測(cè)量過程和測(cè)量?jī)x器進(jìn)行全面的仔細(xì)分析,針對(duì)不同情況合理選擇一種或幾種方法加以校驗(yàn),才能最終確定有無系統(tǒng)誤差。常用方法有①實(shí)驗(yàn)對(duì)比法:主要適用于發(fā)現(xiàn)固定系統(tǒng)誤差,其基本思想是改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件,進(jìn)行不同條件的測(cè)量。②理論分析法主要進(jìn)行定性分析來判斷是否有系統(tǒng)誤差。如分析儀器所要求的工作條件是否滿足,實(shí)驗(yàn)依據(jù)的理論公式所要求的條件在測(cè)量過程中是否滿足,如果這些要求沒有滿足,則實(shí)驗(yàn)必有系統(tǒng)誤差。③數(shù)據(jù)分析法主要進(jìn)行定量分析來判斷是否有系統(tǒng)誤差。一般可采用殘余誤差觀察法殘余誤差校驗(yàn)法、不同公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差比較法、計(jì)算數(shù)據(jù)比較法、檢驗(yàn)法、秩和檢驗(yàn)法等方法2019.1錦州師范高等?？茖W(xué)校物理系(6)系統(tǒng)誤差的減小和消除由于測(cè)量方法、測(cè)量對(duì)象、測(cè)量環(huán)境及測(cè)量人員不盡相同,因而沒有個(gè)普遍適用的方法來減小或消除系統(tǒng)誤差。下面介紹幾種減小和消除系統(tǒng)誤差的方法和途徑①從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源上消除這是消除系統(tǒng)誤差最根本的方法,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)分析,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的各種因素。措施釆用近似性較好又比較切合實(shí)際的理論公式,盡可能滿足理論公式所要求的實(shí)驗(yàn)條件;選用能滿足測(cè)量誤差所要求的實(shí)驗(yàn)儀器裝置,嚴(yán)格保證儀器設(shè)備所要求的測(cè)量條件;采用多人合作,重復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法。②引入修正項(xiàng)消除系統(tǒng)誤差