理學(xué)實(shí)驗(yàn)緒論ppt課件(編輯修改稿)
2025-01-30 00:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 修正系統(tǒng)誤差要求測(cè)量者具有豐富的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，這些知識(shí)同學(xué)們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)中將得到一定的訓(xùn)練。 35 2l1l復(fù)稱(chēng)法 消除天平不等臂所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差 關(guān)llm 21 無(wú)、與21 ll ?211 lmlm ???212 lmlm ???21 mmm ?四、誤差理論在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)儀器的選擇 根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的要求，應(yīng)用誤差等分原理，選定合乎需要的準(zhǔn)確度的儀器。 實(shí)驗(yàn)條件的確定 按某量的誤差可減至最小的原則來(lái)確定實(shí)驗(yàn)條件。 指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中抓好關(guān)鍵量的測(cè)量 根據(jù)各量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差貢獻(xiàn)的大小來(lái)決定把主要精力集中于導(dǎo)致誤差大的物理量的測(cè)量工作上。 評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出改進(jìn)方向 實(shí)驗(yàn)完成之后，都應(yīng)進(jìn)行誤差的計(jì)算，否則就無(wú)法評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠程度，通過(guò)誤差計(jì)算可以看出哪個(gè)量的誤差對(duì)結(jié)果影響最大，這就是要提高實(shí)驗(yàn)水平或提高可靠程度的主攻方向。 測(cè)量不確定度的評(píng)定 在我國(guó)，測(cè)量不確定度是建立在誤差理論基礎(chǔ)上的新概念。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)數(shù)據(jù)處理以及測(cè)量結(jié)果不確定的概念、符號(hào)和表達(dá)式均存在不同程度的分歧和混亂，甚至相互矛盾，影響了國(guó)際交流和各種計(jì)量成果的相互利用。 1970年后國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者開(kāi)始用“不確定度”取代“誤差”來(lái)表征測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。自 1980年國(guó)際計(jì)量局作出 《 實(shí)驗(yàn)不確定度的規(guī)定建議書(shū) INC1（ 1980） 》 ，到 1993年由七個(gè)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)聯(lián)合批準(zhǔn)實(shí)行由 ISO公布了 《 測(cè)量不確定度表達(dá)指南 》 ，1996年中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院以指南為依據(jù)制定了我國(guó)的 《 測(cè)量不確定度規(guī)范 》 。 一、 不確定度基本概念 測(cè)量不確定度 ： 測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)，用以表征合理賦予被測(cè)量值的分散性。一個(gè)完整的測(cè)量 結(jié)果，不僅要表示其量值大小，還必須指出其測(cè)量不確定度，以表明該測(cè)量結(jié)果的可依賴(lài)程度。 測(cè)量結(jié)果 =測(cè)量結(jié)果的估計(jì)值 177。 不確定度 測(cè)量不確定度反映了由于測(cè)量誤差的存在而對(duì)被測(cè)量值不能肯定的程度，是對(duì)被測(cè)量真值所處的量值范圍的評(píng)定。 ?按其數(shù)值的評(píng)定方法分類(lèi) A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ：由觀測(cè)列統(tǒng)計(jì)分析評(píng)定的不確定度，又稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)不確定度。 B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ：由不同于觀測(cè)列統(tǒng)計(jì)分析評(píng)定的不確定度，又稱(chēng)為非統(tǒng)計(jì)不確定度。 AuBuu標(biāo)準(zhǔn)不確定度 : 用標(biāo)準(zhǔn)誤差表示的測(cè)量不確定度。 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ：受幾個(gè)不確定度分量影響的測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，它分量的方差或協(xié)方差相加得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。測(cè)量結(jié)果 y 的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度記為 ，也可簡(jiǎn)寫(xiě)為 或 。 相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ：合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的相對(duì)值。 y可以是測(cè)量值、算術(shù)平均值、公認(rèn)值或理論值 總不確定度（擴(kuò)展不確定度）： 將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以一個(gè)范圍因子 k所得到的不確定度。 )(yuccu)(yuruyyuur)(?測(cè)量不確定度與誤差 聯(lián)系： ，由系差及隨差引起 區(qū)別： ，不確定度以被測(cè)量的估計(jì)值為中心 ，不確定度可以定量評(píng)定 ，界限模糊，難以嚴(yán)格區(qū)分；不確定度分兩類(lèi)，簡(jiǎn)單明了。 二、直接測(cè)量量不確定度的（簡(jiǎn)化）評(píng)定 計(jì)算算術(shù)平均值 對(duì)物理量 X做 n 次等精度直接測(cè)量，得到一個(gè)包含 n個(gè)測(cè)量值 x1 ， x2 ， x3 ， ? ， xn的一個(gè)測(cè)量列，測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值： ???niixnx11隨機(jī)誤差 （ 1） 隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律 在測(cè)量次數(shù)相當(dāng)多的情況下，隨機(jī)誤差服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。實(shí)踐和理論證明，大量的隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布規(guī)律。 ()fx?x??? ?0ix x x? ? ?圖中的橫坐標(biāo) 表示誤差 ()fx?縱坐標(biāo)為誤差的概率密度 服從正態(tài)分布的隨機(jī)誤差具有以下特征： (1)單峰性 絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的概率大于絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的概率； (2)對(duì)稱(chēng)性 絕對(duì)值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等； (3)有界性 在一定的測(cè)量條件下，絕對(duì)值很大的誤差出現(xiàn)的概率趨于零； (4)抵償性 隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值隨著測(cè)量次數(shù)的增加而越來(lái)越趨于零。 ()fx?x??? ?應(yīng)用概率論方法可導(dǎo)出 2221()2xf x e ???????式 中的特征量 ()fx?x??? ? 隨機(jī)誤差的發(fā)布表明大部分?jǐn)?shù)據(jù)存在于確定的范圍內(nèi)，該范圍可評(píng)價(jià)隨機(jī)誤差的大小。 ????nin 12)(11 絕對(duì)誤差標(biāo)準(zhǔn)誤差（ 2）標(biāo)準(zhǔn)誤差、置信區(qū)間、置信概率 隨機(jī)誤差的大小常用 標(biāo)準(zhǔn)誤差 表示 服從正態(tài)分布的隨機(jī)誤差落在 ? ?, d ( )x x x? ? ? ?區(qū)間內(nèi)的概率為 ( ) d( )f x x??( , )????所以誤差出現(xiàn)在 區(qū)間內(nèi)的概率 P ( ) ( ) d ( ) 6 8 . 3 %P x f x x???? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??2221()2xf x e ???????( , )????—— 作任一次測(cè)量，隨機(jī)誤差落在 區(qū)間的概率為 ％ 標(biāo)準(zhǔn)誤差 ?相同條件下進(jìn)行一組測(cè)量后，隨機(jī)誤差出現(xiàn)的概率分布情況，只具有統(tǒng)計(jì)意義，是一個(gè)統(tǒng)計(jì)特征量。 稱(chēng)為置信區(qū)間， ( , )????相應(yīng)的概率稱(chēng)為置信概率 。 區(qū)間 置信區(qū)間 ( 2 , 2 )???? 置信概率 22( 2 ) ( ) d ( ) 9 5 .4 %P f x x??? ??? ? ? ??( 3 , 3 )????33( 3 ) ( ) d ( ) 9 9 .7 %P f x x??? ??? ? ? ??()fx?x?1?21???不同 ?的概率密度曲線 ? 值小，曲線陡且峰值高，說(shuō)明測(cè)量值的誤差集中，小誤差占優(yōu)勢(shì)，各測(cè)量值的分散性小，重復(fù)性好。 ?反之， 值大，曲線較平坦，各測(cè)量值的分散性大，重復(fù)性差。 ?? ?? ?112???????
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