第一章 测量方法与误差 纤维和纺织品测试技术知识（4版）课件.pptVIP

1 第一章 测量方法与误差 2 第一章 目录 第一节 概述 第二节 测量误差 第三节 仪器的静态和动态特性 第四节 试样误差 第五节 异常值处理和试验方法精密度估计 第六节 测量结果的不确定度 3 第一节 概述 纤维和纺织品在检验中采用两种方法： 一种是感官检验法，主要根据检验人员的目光和触觉进行判断，或把试样与标准样品进行比较评定。 另一种是仪器检验法，可以进行客观评定并能得到测量结果的数字指标。 4 测量是把被测对象与规定作为单位的同类量作比较的过程，测量结果以被测量与测量单位的比值表示出来。 测量基本方法可以分为两类：直接读数法和比较测量法。 被测量直接由测量仪器指示出来，这种方法称为直接读数法。被测量与标准量进行比较而决定其大小时，称为比较法。 5 比较法包括以下三种方法： (1)零位法 测量时，被测量对仪器的作用或效应由另一已知标准量的作用或效应平衡，使仪器指示为零值。 (2)替代法 用已知标准量代替被测量，使仪器指示值不发生改变，称为替代法。这时已知标准量的大小就等于被测量。 8 测量结果的准确度通常用测量误差来表示。 误差愈小，测量就愈准确。如果能掌握那些不可避免的测量误差产生的原因及其规律，就有可能加以改善而达到一定的测量准确性。 9 第二节 测量误差 任何一种测量总是有误差的，即使采用最准确的仪器来进行测量，所得结果永远不会是被测量的真值，而只是它的近似值。 测量值x减去真值x0，所得差值称为测量的绝对误差△x 绝对误差不能用作误差大小的相对比较。 相对误差r是绝对误差△x与真值x0的比值。 由于真值无法得到，可以近似地以测量值x代替分母中的真值x0 。 10 测量误差按其来源可以分为以下几种： (1)测量方法与仪器误差 仪器设计所依据的理论不完善，或假设条件与实际测量情况不一致所造成的误差，以及由于仪器结构不完善、仪器校正与安装不良所造成的误差。 (2)环境条件误差 测量环境条件变化，如温湿度改变、电磁场影响、外来机械振动、电源干扰等所产生的误差。环境温湿度变化还会引起试样本身物理机械性质的变化。 (3)人员操作误差 由于试验人员操作方法不规范所造成的误差，包括读数时的视差等。 (4)试样误差 取样方法不当、取样代表性不够和试验个体数不足等产生试样误差。 11 由仪器结构上的原因，可能出现的误差有以下几种： (1)零值误差 仪器零点未调好，测量结果在整个范围内绝对误差为一常数。 (2)校准误差 仪器刻度未校准，指示结果系统偏大或偏小，相对误差为一常数。 (3)非线性误差 仪器输入量与输出量之间不符合直线转换关系。 (4)迟滞误差 仪器输入量由小到大和由大到小，在同一测量点仪器输出量的差异；或是仪器进程示值与回程示值之间的差异，简称进回程差。 (5)示值变动性 对同一被测对象进行多次重复测量，测量结果的不一致性。 12 13 以上各种误差尽管来源和表现形式有所不同，就其性质来说，可以分为三大类： (1)系统误差 是在测量过程中保持恒定或遵循某种变化规律的误差。 (2)随机误差 是对同一被测对象进行多次重复测量，测量结果不一致误差 (3)粗大误差 又称疏忽误差，是指明显地歪曲了试验结果的误差。 测试结果出现异常值，需要根据一定的法则进行处理。 14 系统误差有其一定的规律性，可采用以下几种方法加以消除： (1)校正值法 先用量具或准确度较高一级的仪器进行校核，得出测量范围内备测量点的误差校正值。环境温度对测量对象的影响，可乘以温度修正系数消除。 (2)正负误差补偿法 进行两次测量，使系统误差在测量结果中出现一次为正值，一次为负值。取两次测量结果平均，使结果与系统误差无关。 (3)替代法 将被测量X用已知标准量A置换，使置换后的仪器指示值或平衡状态保持不变，则有X＝A。 15 第三节 仪器的静态和动态特性 (一)仪器的静态特性 仪器的静态特性，是指被测量不变或作缓慢变化时，仪器所表现的特性。 描述仪器静态特性，有如下一些指标： (1)测量范围 仪器在误差允许条件下的测量值范围。 (2)灵敏度 单位被测量变化所引起仪器读数的变化。 式中：△a为指针位移或仪器读数变化；△A为被测量的变化。 16 测试系统输入量与输出量为线性关系时，灵敏度为一常数，等于转换直线的斜率。测试系统输入量与输出量为非线性关系时，灵敏度等于曲线被测点的斜率。