电气检测技术ch2-1.ppt

第二章 测量误差及数据处理 研究测量误差的目的 1、在认识和掌握误差规律的基础上，指导设 计、制造和使用测量仪表(测量电路)； 2、分析被测对象和被测量的特性，选用适当 的仪表和设备，采用一定的测量方法，组成合理 的测量系统，然后对测量结果进行处理和恰当的 评价，指导测试工作。 主要内容 1、误差的来源及分类 2、误差的表示方法 3、随机误差的估算 4、粗大误差的判断 5、系统误差及其减小方法 6、测量数据处理 7、误差的合成与分配 8、最佳测量条件的确定 2.1 误差的来源及分类 误差的特点： 1、任何测量结果都含有误差，误差存在具有必 然性和普遍性； 2、误差不能完全消除，只能采取措施控制到尽 量低的程度。 误差的主要来源 1、仪器仪表误差 2、影响误差 3、方法误差和理论误差 4、人身误差 测量误差的分类 1、系统误差 2、随机误差 3、粗大误差 一、误差的来源 1、仪器仪表误差 仪器仪表本身及其附件所引入的误差。 例： a、仪表本身的电气或机械性能的不完善， 仪表零点漂移形成的误差； b、刻度不准确以及非线性形成的误差； c、仪表内部标准量不稳定形成的误差； d、测量电缆造成的误差。(示波器) 2、影响误差 由于各种环境因素与仪器仪表所要求的使用条 件不一致所造成的误差。 例，温度、湿度、大气压、电源电压、频率、 电磁场等的影响造成的误差都属于影响误差 一般而言，仪表有规定使用条件，例如，很多 仪表要求在常温下使用，当使用时的环境温度超出 后，测量结果将会有明显的偏差)。 例： 3、方法误差和理论误差 方法误差： 测量方法不合理造成的误差。 例如：称重、测距 要减少方法误差必须选择合理的测量方法。 4、理论误差 采用近似的公式或近似值计算测量结果而引起 的误差。 例：圆周率测量 5、人身误差 由于人为因素造成的误差，如测量者的分辨能 力、固有习惯等。 ? 减小误差的方法 a、在测量中，应对误差的来源认真分析，采取 相应措施，以减少误差对测量结果的影响； b、在测量电路的设计过程中，通过分析各种误 差的可能来源，在找到误差产生的源头后，通过设 计合理的硬件电路，软件修正，可以将误差尽可能 地减小，提高检测系统的检测精度。 二、测量误差的分类 根据误差的性质及产生的原因，测量误差可 以分为三类，即： 1、系统误差； 2、随机误差； 3、粗大误差。 1、系统误差(系差) 定义： 相同的条件下，误差的绝对值和符号保持不 变；改变测量条件时，按一定规律变化的误差。 引起系统误差的原因： a、仪器仪表作用原理不完善； b、仪表本身材料、零部件、工艺等有缺陷； c、测试工作中使用仪器仪表的方法不正确。 系统误差的特点 1）规律性的误差。可归结为一个或几个因素的 函数； 2）这些因素和规律可被掌握； 3）测量结果中引入合理的修正值后，系统误差 是可以减小甚至是可以消除的。 4）表征测量结果准确度，系统误差越小，测量 结果就越准确。 2、随机误差 相同条件下，多次重复测量同一个被测量，其 误差的大小和符号均是无规律的变化的误差。 随机误差产生的原因： 由许多复杂的因素微小变化总和引起。 ① 仪表内部部分零件的热噪声； ② 机械部件的间隙、摩擦； ③ 电源电压和温度的频繁变化； ④ 电磁场的干扰等 随机误差的特点 就一次测量而言，随机误差没有规律、且不 可预测。 当测量次数足够多时，随机误差总体服从统 计规律，大多数随机误差服从正态分布。 服从正态分布的随机误差的特点 (1)?单峰性：绝对值小的误差比绝对值大的误 差出现的概率大； (2)?有界性：绝对值大于某一数值的误差几乎 不会出现，可认为随机误差具有一定的界限； (3)?对称性：测量次数足够多时，大小相等， 符号相反的误差出现次数(概率)大致相等； (4)?抵偿性：正误差与负误差互相抵消，当测 量次数足