测量的标准差.ppt

第二章 误差的基本性质与处理,第一节 随 机 误 差 Random Error,第一节 随机误差,四、测量的标准差 Standard Deviation,4,定义、意义、残余误差,分布特征、概率密度函数、置信概率,测量装置、测量环境、测量人员,1,四、测量的标准差(Standard Deviation),测量某孔径得到有下列两组测得值，单位mm,两组测量的准确度度一样吗？,定性,定量,？,标准差,标准差 Standard Deviation,描述随机误差（测量结果）分散程度的统计量，可作为定量评定测量精度的参数。,等精度条件下，随机误差（测量结果）的所有可能值,本节的重点内容,1反映等精度测量列 的分散程度,测量列单次测量的标准差,2反映等精度测量列 的分散程度,测量列算术平均值的标准差,二者有何关系,标准差的统计定义,标准差是统计参数方差开方后的值。,方差定义：随机变量X的每一个可能值对其数学期望E（X）的偏差的平方的数学期望。,1测量列单次测量的标准差,统计定义式：,由统计意义得在等精度测量列中，单次测量的标准差按下式计算,i为测得值与真值之差；n为测量次数（趋于无穷次）。,注意：标准差只取正开方根值，标准差与测得值具有相同的量纲。,无法应用,1测量列单次测量的标准差,用残差计算标准差的估计值,推导如下：,所以：,令，称为算术平均值误差,所以：,有：,（1）,对（1）式两边相加有：,（2）,用残差计算标准差的估计值,（3）,（2）式平方有,当n适当大，上式中 接近于0。,（4）,代入（3）式有：,（5）,因为,，所以（5）式为：,贝塞尔公式,用残差计算标准差的估计值,1测量列单次测量的标准差,贝塞尔公式意义：根据有限次测量值计算单次测量的标准差的估计值。,（2-18）,贝塞尔公式：,对总体标准差的估计,说明：有的参考书将由贝塞尔公式计算的标准差估计值称为样本标准差或实验标准差，用s或s 表示。本书中将总体标准差及其估计值都用表示。,测量某孔径得到有下列两组测得值，单位mm,第一组：,1测量列单次测量的标准差,第二组：,求两组测得值单次测量的标准差：,其他精度参数用残差表示,平均误差：,或然误差：,算术平均值的标准差与单次测量的标准差关系推导如下：,对 取方差，,令 有：,即：,利用方差的性质得：,2.测量列算术平均值的标准差,在n次等精度测量列中，算术平均值的标准差为单次测量的，精度得到明显提高,2.测量列算术平均值的标准差,可见：在n次等精度测量列中，算术平均值的标准差为单次测量标准差的，精度得到明显提高。,式中为单次测量的标准差，n为测量次数,在实际测量中，测量次数越多越好吗？,测量某孔径得到有下列两组测得值，单位mm,第二组：,两组测得值单次测量的标准差：,求两组算术平均值的标准差：,第一组：,2.测量列算术平均值的标准差,当n10次以后，测量精度随测量次数增加提高不显著,减少缓慢,减少,如何选择合适的测量次数n？,增加测量次数,增加测量次数，可以提高测量精度,愈难保证测量条件的恒定，带来新的误差，同时，必然会增加测量的工作量及其成本。,n 10次,算术平均值的其他精度参数,平均误差T,或然误差R,用残差表示为：,总 结,算术平均值的标准差,测量的标准差 定量评定测量准确度的参数,单次测量的标准差,适当增加测量次数取其算术平均值表示测量结果,随机误差的正态分布,标准差定量描述了随机误差（测量数据）的分散程度。,其中，随机误差=x-，为测量总体的数学期望，为标准差。,123,定义：若在多次重复测量中，每一个测得值都是在相同的测量条件（相同的测量程序，相同的观测者，使用相同的测量仪器，相同地点、在短时间内进行重复测量）下获得的，这样的测量叫做等精度测量。,等精度测量（补充）Equal-accuracy Measurement,随机误差的正态分布,标准差定量描述了随机误差（测量数据）的分散程度。,123,