误差理论与数据处理ppt课件.ppt
《误差理论与数据处理ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《误差理论与数据处理ppt课件.ppt(70页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、误差理论与数据处理,2,教材及参考书,3,课程学习要求,出勤听课、笔记作业上机编程,考试形式? 闭卷考试成绩比例?10%的作业; 10%的上机编程; 10%的课堂表现、出勤;70%卷面成绩答疑安排? 日常答疑机械楼1-312,60204553 考前不安排答疑,4,教学安排,本课程计划总学时为56学时,其中授课46学时,上机8学时,考试2学时。授课学时计划安排如下:,5,几个问题,为什么学习这门课程? 误差分析与数据处理的作用?这门课程能够学习到什么? 误差分析的含义? 数据处理的含义?这门课程在将来的工作当中能起到什么作用? 科研工作当中? 日常生活当中?这门课程考研主要用到的知识?,6,第一
2、章绪论,教学目标:本章阐述测量误差的基本概念、误差的表达形式、误差分类、 误差来源;给出描述误差大小的精度概念及其与误差类型之间的关系;给出测量中的有效数字概念及其在数据处理中的基本方法。,重点与难点: 误差定义及表达形式 测量误差来源的分析 测量误差按误差性质的分类处理 有效数字定义及选取 ,数值运算,问题:四方面内容的内在关系是什么?,7,正确认识误差的性质,分析误差产生的原因,从根本上,消除或减小误差,正确处理测量和实验数据,合理计算所得结果,通过计算得到更接近真值的数据,正确组织实验过程,合理设计、选用仪器或测量方法,根据目标确定最佳系统,第一节研究误差的意义,8,门捷列夫 (1834
3、-1907),科学始于测量,没有测量,便没有精密的科学。,门捷列夫,9,当你能够测量你所关注的事物,而且能够用数量来描述他的时候,你就对其有所认识;当你不能测量他,也不能将其量化的时候,你对他的了解就是贫乏和不深入的。,开尔文,为了纪念他在科学上的功绩,国际计量大会把热力学温标(即绝对温标)称为开尔文(开氏)温标,热力学温度以开尔文为单位,是现在国际单位制中七个基本单位之一。,开尔文(1824-1907),10,钱学森,信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术,测量技术是信息技术的关键和基础。,钱学森(1911-2009 ),11,王大珩等,仪器仪表是工业生产的“倍增器”,是高新技术和科研的
4、“催化剂”,在军事上体现的是“战斗力”。,王大珩(1915-2011 ),12,测量的意义测量的历史测量的定义测量与测试测量的实现测量的分类单位制与基准,第二节测量的基本概念,13,一、测量的意义,日常生活中离不开测量科学进步与发展离不开测量(诺贝尔物理奖的例子),威廉康拉德伦琴 Wilhelm Conrad Rntgen (1845.3.27-1923.2.10),1895年11月8日,伦琴在进行阴极射线的实验时发现了X射线。1896年1月23日,伦琴在自己的研究所里作了第一次报告,报告结束时,用X射线拍摄了维尔茨堡大学著名解剖学教授克里克尔一只手的照片,克里克尔带头向伦琴欢呼三次,建议将这
5、种射线命名为伦琴射线。1901年诺贝尔奖第一次颁发,伦琴由于这一发现而获得了这一年的物理学奖 。,14,一、测量的意义,2009年诺贝尔物理学奖,英国华裔科学家高锟,美国科学家威拉德博伊尔和乔治史密斯,博伊尔和史密斯发明了半导体成像器件电荷耦合器件(CCD)图像传感器,光纤之父,15,一、测量的意义,美国科学家大卫维因兰德(David Wineland),法国科学家塞尔日阿罗什(Serge Haroche),2012诺贝尔物理学奖获奖理由是“发现测量和操控单个量子系统的突破性实验方法”,16,一、测量的意义,没有望远镜就没有天文学,没有显微镜就没有细胞学,没有指南针就没有航海事业,日常生活中离
6、不开测量科学进步与发展离不开测量,17,二、测量的历史,为什么要有测量? 人的感官出现了问题!测量的目的:为了获得更为准确的信息。举例说明: 长度 步(英 尺)米原器(铂铱合金)光速的多少分之一测量的历史说明了什么?,18,三、测量的定义,测量是将被测量与一个作为测量单位的标准量进行比较得出比值的过程。,测量方法可以理解为测量原理、测量器具和测量条件的总和,完整的测量过程包括:被测量、测量单位、测量方法、测量精度,测量过程:对测量进行的一系列操作,测量结果:测量数值+单位+对测量结果的精度评定(测量的不确定度),19,四、测量与测试的区别,测试的概念 带有试验性质的测量测试的目的 获取被测对象
7、的信息测试的过程借助专门的设备、仪器或测试系统,通过适当的实验方法与必需的信号分析及数据处理,由测得信号获取与研究对象有关信息量值的过程。落脚点: 测量与测试的关系,20,五、测量的实现,测量的要素:被测对象测量手段(测量方法、测量仪器)测量条件(环境)测量结果(数值+单位+精度),21,六、测量的分类,1、按获取测量结果的方法分类:,22,六、测量的分类,2、按测量条件分类:,等精度测量:在相同的测量精度条件下,对同一待测量进,不等精度测量(非等精度测量):在测量过程中倘若有任何一个环节产生了变化,即在不同的测量精度条件下,只要变化其中的某一因素,对同一待测量进行的测量; 对于不等精度测量所
8、获得的数据,应区别对待。,行的重复性测量;,对于等精度测量所获得的数据,它们的等位精度是相同的,按同等原则来对待。,23,六、测量的分类,3、按被测对象在测量过程中所处状态来划分:,静态测量:被测对象在测量过程中可以认为是固定不变的; 被测量或误差作为随机变量来进行相应的处理。动态测量:被测量在测量过程中处于随时间不断变化的状态; 被测量或误差作为随机过程来进行相应的处理。,24,随机变量(random variable):它和随机事件有关的,通过一定样本量的分析,某一值出现次数的多少,我们叫做频率,随机变量就是随机事件所发生的概率。在一定范围内以一定的概率分布随机取值的变量。,随机变量与随机
9、过程的区别和联系,样本空间的概念:在随机实验中,所有可能的结果的集合(例如抛1次硬币,其样本空间为正面,反面),随机变量的概念:对于一个样本空间,若每一个元素有一个随机的单值与之对应,则称之为随机变量(例如,抛硬币如果是正面我们用+1表示,反面用-1表示,+1或-1就是这个实验的随机变量,通常记为),25,通过抛硬币的例子来理解什么是随机过程,我们都知道,抛1次硬币作为1次实验,得到的结果可能是正或反,所以其样本空间为正,反设想我们连续抛3次硬币作为1次实验,那么,其可能结果为:(正,正,正) (正,正,反) (正,反,正) (反,正,正)(反,反,反) (反,反,正) (反,成,反) (正,
10、反,反)所以这个实验样本空间为上述8个情况的集合,随机变量与随机过程的区别和联系,“抛1次硬币”的结果对应的值称作“随机变量”,而“连续抛3次硬币”,每次实验都会对应3个随机变量(第一次、第二次、第三次),因此不能再称作随机变量了,我们称这种实验叫做“随机过程”,记为(t)。,26,通过热噪声的例子来理解随机过程,这是在一个电阻上测量到的热噪声,它也属于一种“随机过程”。图中画出了其3个样本,这种随机过程的样本空间有无穷多个。注意:每一个样本都是一个关于时间的函数,随机过程(Stochastic Process)是对于一连串的随机事件动态关系的定量描述。,随机变量与随机过程的区别和联系,27,
11、区别:随机变量与随机过程的样本空间是不同的这种区别体现在样本空间的数量上和性质上关系:随机过程在某一固定时刻的取值是一个随机变量,随机变量与随机过程的区别和联系,28,七、单位制与基准,单位制的重要性我国单位制的组成 国际单位制、非国际单位制单位、组合形式单位,29,国际单位制,国际单位制共有七个基本单位:,30,国际单位制,31,非国际单位制单位,时间:分(min), 小时(h), 日天(d)平面角:度( ), 分( ), 秒( ”)体积、容积:升(l , L)质量:吨(t), 原子质量单位(u 1.660 565 5 x 1027 g)长度:天文单位距离(A),秒差距(pc)能:电子伏特(
12、eV)无功功率:乏(var),32,组合形式单位,两个或两个以上的单位用乘、除的形式组合而成的新单位 由基本单位构成,如加速度单位,“米每二次方秒(m/s2)”;由辅助单位和基本单位构成,如角速度单位“弧度每秒(rad/s)”;由专门名称的导出单位和基本单位构成,如压力单位“牛顿每平方米(N/m2)”;由一个单位作分母,而分子为1构成;如线膨胀系数单位“每摄氏度(1/)”;由国际单位制单位和国家选定的非国际单位制单位构成,如电能单位“千瓦小时(kWh)”。,33,基准,基准用来复现某一基本测量单位的量值,只用于鉴定各种量具的精度,不直接参加测量。一级基准,又称主基准和国家基准具有最高水平的基准
13、。一个国家只有一个。二级基准,又称副基准副基准的量值精度由主基准确定,用以代替主基准向下传递或代替主基准参加国际比对 三级基准,又称工作基准工作基准用来直接向下属标准量具进行量值传递,用以检定下属计量标准量具的精确度。,34,一、误差的定义二、误差的表示方法三、误差的来源四、误差的分类,第三节误差的基本概念,35,误差(Error):测得值与被测量的真值之间的差。,误差=测得值真值,真值(True Value):观测一个量时,该量本身所具有的真实大小。,一、误差的定义,问题:真值如何获得?,分类: 理论真值 约定真值 相对真值,:通过理论计算得到的真值。,:是指对于给定用途具有适当不确定度的、
14、赋予特 定量的值。这个术语在计量学中常用。,:相对于所用到的标准器所给定的,在使用中,高一等级标准器的误差与低一级标准器或普通计量仪器相比为其(1/31/20),可认为高一等级标准器测量值为后者的相对真值。,36,二、误差的表示方法,误差,绝对误差,相对误差,粗大误差,系统误差,随机误差,按表示形式,按性质特点,37,1、绝对误差定义:某量值的测得值和真值之间的差值,测得值,被测量的真值,常用约定真值代替,绝对误差,3、特点:,绝对误差是一个具有确定的大小、符号及单位的量。单位给出了被测量的量纲,其单位与测得值相同。,LLL0,绝对误差测得值真值,绝对误差(Absolute Error),2、
15、表达形式,38,修正值(Correction) :为了消除固定的系统误差用代数法而加到 测量结果上的值。,特点:,与误差大小近似相等,但方向相反。修正值本身还有误差。,修正值真值测得值 绝对误差,39,【例1-1】,用某电压表测量电压,电压表的示值为226V,查该表的检定证书,得知该电压表在220V附近的误差为5V ,被测电压的修正值为5V ,则修正后的测量结果为226+(5V )=221V。,测得值,真值,绝对误差,40,相对误差(Relative Error),被测量的真值,常用约定真值代替,也可以近似用测量值 L 来代替 L0,相对误差,3、特点:,相对误差有大小和符号。无量纲,一般用百
16、分数来表示。,绝对误差,1、相对误差定义: 绝对误差与被测量真值之比,2、表达形式,41,用1m测长仪测量0.01m长的工件,其绝对误差 =0.0006m,但用来测量1m长的工件,其绝对误差为0.0105m。,前者的相对误差为 后者的相对误差为,用绝对误差不便于比较不同量值、不同单位、不同物理量等的准确度。,【例1-2】,对于相同的被测量,绝对误差可用来评定测量精度的高低;对于不同的被测量,相对误差可用来评定测量精度的高低。,42,引用误差(Fiducial Error of a Measuring Instrument),该标称范围(或量程)上限,引用误差,仪器某标称范围(或量程)内的最大绝
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 误差 理论 数据处理 ppt 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-1367860.html