測試精度分析

測試精度分析第一頁，共四十三頁，2022年，8月28日誤差理論與數(shù)據(jù)分析第二頁，共四十三頁，2022年，8月28日介紹誤差的定義、來源、分類、測量精度本課程核心與思路第二部分數(shù)據(jù)處理的一般方法算術平均法、最小二乘法、一元線性回歸….

第一部分測量誤差的基本理論第三頁，共四十三頁，2022年，8月28日課程內容簡介第一章測量及測量誤差。介紹測量的基本概念、技術方法及系統(tǒng)組成（增加內容），測量精度與誤差的關系等。第二章隨機誤差產(chǎn)生的原因、特點、處理方法以及表示等內容。第三章系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因、特點、判別及處理方法等內容。第四章粗大誤差產(chǎn)生的原因、特點、判別及處理方法等內容。第六章不等精度測量的基本概念及數(shù)據(jù)處理方法介紹。第五章各種誤差的合成第八章組合測量及其數(shù)據(jù)處理（最小二乘法）第九章試驗結果（數(shù)據(jù)）的建模－－一元線性回歸第十章試驗結果（數(shù)據(jù)）的建模－－多項式回歸分析第十一章應用－－誤差分析、分配及測量方案設計等第四頁，共四十三頁，2022年，8月28日質量控制與可靠性理論無損檢測發(fā)展趨勢：用無損評價代替無損探傷或無損檢測，即在無損檢測的基礎上對材料的屬性、狀態(tài)、可靠性、安全性、壽命等進行綜合分析、失效分析、預測和評價必然用到可靠性工程中的分析技術如可靠性設計、可靠性數(shù)據(jù)分析、產(chǎn)品壽命分析、失效分析等要科學地給出無損檢測結果，必須了解不確定度評定的理論、方法，對檢測進行不確定度評定第五頁，共四十三頁，2022年，8月28日本課特點：專業(yè)基礎課程；內容即“死”（定義、法規(guī)性內容過多）又無“定論”（誤差數(shù)據(jù)基于統(tǒng)計論的處理方法）。本課學習方法：掌握理解基本概念（關鍵）；以課本為主；認真完成作業(yè)。本課成績評定：課堂提問；課后作業(yè)；考試成績本課特點及學習方法第六頁，共四十三頁，2022年，8月28日第一章測量與測量誤差主要內容:掌握測量及測量誤差的有關基本概念，了解各種誤差的性質來源。主要包括： 測量的分類 誤差的表示方法 誤差的分類 測量精度指標 測量結果的表達難點：根據(jù)量程和準確度等級選擇電工儀表第七頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1測量的基本概念1.1.1測量的意義日常生活中處處離不開測量科學的進步和發(fā)展離不開測量，離開測量就不會有真正的科學。

沒有望遠鏡就沒有天文學，沒有顯微鏡就沒有細胞學，沒有指南針就沒有航海事業(yè)第八頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.1測量的意義（續(xù)）生產(chǎn)發(fā)展離不開測量農(nóng)業(yè)社會中，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長度、面積、容積和重量的測量；掌握季節(jié)和節(jié)候，出現(xiàn)了原始的時間測量器具，并有了天文測量?，F(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，處處離不開測量例如，一個大型鋼鐵廠需要約2萬個測量點在高新技術和國防現(xiàn)代化建設中則更是離不開測量例如，每種新設計的飛機，需要測試飛機高速飛行中受氣流沖擊作用下的性能，通過風洞試驗測定機身、機翼的受力和振動分布情況，以驗證和改進設計。第九頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.2測量的定義1.狹義測量的定義測量是為了確定被測對象的量值而進行的實驗過程。在測量過程中，人們借助專門的設備，把被測對象直接或間接地與同類已知單位進行比較，取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結果。

測量結果＝測量數(shù)值×測量單位，即：第十頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.2測量的基本概念（續(xù)）

測量的內涵

①測量對象：被測客體中的相應的量值信息；測量目的：從被測對象取得一個定量的認識；②測量過程:通過實驗去認識對象的過程③測量方法：比較；

A.直接比較B.間接比較；C.需要測量儀器；④測量標準：同類已知單位。⑤測量結果：最終能表示給測量主體（人）第十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.2測量的定義（續(xù)）被測物體的重量等于標準砝碼的重量被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標準量進行比較的結果。第十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.2測量的定義（續(xù)）2.廣義測量的定義廣義地講，測量不僅對被測的物理量進行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測量。例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等。而測量結果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對象的屬性特征、空間分布、拓樸結構等。廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明，包括信息的感知和信息識別兩個環(huán)節(jié)。第十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素1.測量的基本要素 被測對象、測量儀器、測量技術、測量人員和測量環(huán)境

第十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）第十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）2.測量過程——基本要素之間的互動關系論證階段測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務的要求、被測對象的特點、屬性，及現(xiàn)有儀器設備狀況，擬定合理的測試方案。設計階段*選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。*制定出測試策略（測量算法）和操作步驟（測試程序）實施階段*對儀器和系統(tǒng)實施測試操作（發(fā)控制命令），按照邏輯和時序完成測量過程，取得測量數(shù)據(jù);*分析測量誤差并顯示測量出結果。第十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）第十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）3.被測對象——信息廣義的測量是信息的獲取，信息反映了事物的運動的狀態(tài)及其變化方式。信息又可分為自然信息和社會信息兩大類。

4.測量儀器系統(tǒng)——量具和儀器測量儀器系統(tǒng)包括量具、測試儀器、測試系統(tǒng)及附件等

5.測量的主體——測量人員手動：由測量主體（測量人員）直接參與完成自動：測量主體交給智能設備（計算機等）完成，但測量策略、軟件算法、程序編寫需由測量人員事先設計好。第十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）6.測試技術測量中所采用的原理、方法和技術措施，總稱為測試技術。

7.測量環(huán)境

測量環(huán)境是指測量過程中人員、對象和儀器系統(tǒng)所處空間的一切物理和化學條件的總和。測量環(huán)境包括溫度、濕度、力場、電磁場、輻射、化學氣霧和粉塵，霉菌以及有關電磁量（工作電壓、源阻抗、負載阻抗、地磁場、雷電等）的數(shù)值、范圍及其變化。第十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）

環(huán)境對測量的影響

A.環(huán)境對被測對象的影響：某些被測對象客體（如器件、電路或系統(tǒng)）的性能特性對環(huán)境變化較為敏感或非常敏感，因此，原則上測量應在被測對象的正?；蝾~定工作條件下進行。

B.環(huán)境對儀器系統(tǒng)的影響：環(huán)境可能直接或間接地影響到儀器系統(tǒng)本身的某個工作特性，進而影響測量結果，造成測量誤差。特別是某些測量器具的量程廣、頻段寬，而內部的元器件數(shù)目甚多，且對外界影響相當敏感，錯綜復雜的影響量所產(chǎn)生的不良效應有時會成為測量的嚴重問題。

C.環(huán)境對測量人員的影響：高溫、嚴寒、潮濕、悶氣、嘈雜、照明不適當?shù)炔涣脊ぷ鳝h(huán)境，會對測量人員的身心產(chǎn)生不良影響，從而引起不同程度的人身誤差乃至差錯。第二十頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）應采取適當?shù)目刂拼胧?，盡量減少由于環(huán)境影響而產(chǎn)生的誤差。恒溫、恒濕、穩(wěn)壓和防震。抗干擾、防噪聲的措施，如接地、屏蔽、隔離、濾波等。儀器應能盡量適應惡劣環(huán)境和大范圍變化環(huán)境。第二十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.3測量的基本要素（續(xù)）儀器以工作環(huán)境條件的不同要求分為三組：

I組：良好的環(huán)境條件，溫度+10～+35oC，相對濕度80%（在35oC上），只允許有輕微的振動。

II組：一般的環(huán)境條件，溫度－10～+40oC，相對濕度80%（在40oC上），允許一般的振動和沖擊。

III組：惡劣的環(huán)境條件，溫度－40～+55oC，相對濕度90%（在35oC上），允許頻繁的搬動和運輸中受到較大的沖擊和振動。I組——高精度計量用儀器II組——通用儀器III組——野外、機載等儀器第二十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日1.1.4測量的分類

1．按測量精度分 工程測量 精密測量

2．按測量結果獲得的方法分 直接測量 間接測量 函數(shù)關系 組合測量 估計誤差的精確值第二十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日組合測量測量目的多個儀器精度有限時可提高測量精度，精密測量中多用例1-1（P2） 標準電阻：歐姆量的測量工具，標準電阻上標注R20

由于電阻值隨溫度而變化，符合規(guī)律：第二十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

3．按測量條件分 等精度測量 不等精度測量

4．按被測對象狀態(tài)分 靜態(tài)測量 動態(tài)測量測量條件不變被測量不隨時間變化視為隨機變量被測量隨時間變化視為隨機過程第二十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日第二節(jié)測量誤差一、誤差的定義二、誤差公理 誤差自始至終存在于一切科學實驗和測量 之中。 “不可避免”第二十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日三、誤差的來源

儀器、方法、環(huán)境、人員四、研究誤差的目的

正確認識其性質、來源，減小誤差 正確分析數(shù)據(jù)，合理評價合理制定測量方案，正確選擇測量方法、儀器，提高測量結果的精度五、誤差的表示方法1.

絕對誤差

相對誤差絕對誤差不能正確反映測量精確程度相對誤差能正確反映測量精確程度第二十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日2.

示值誤差

引用誤差電工儀表的準確度等級（S級）第二十八頁，共四十三頁，2022年，8月28日以最大引用誤差劃分電工儀表的準確度等級（S級）儀表最大引用誤差：七級：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0例：則屬于

級0.2第二十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日討論：

1.S反映儀表的最大引用誤差2.

量程相同時，S越小，儀表準確度越高3.測量結果的準確度（以相對誤差衡量）不同于儀表

的準確度（以等級表示）5.儀表在x點處的最大相對誤差4.儀表在x點處的示值誤差（絕對誤差）第三十頁，共四十三頁，2022年，8月28日 儀表量程及被測值不變時，儀表準確度越 高（S越?。y量結果越準確 測量結果的準確度一般低于儀表的準確度測量盡可能在儀表上限或2/3量程以上 同準確度等級的表，若量程不同，測量準 確度也會不同例（P5）準確度和量程結合合理選擇儀表第三十一頁，共四十三頁，2022年，8月28日3.

平均誤差 幾何意義是概率密度曲線一半面積的重心

或然誤差 幾何意義是±ρ劃分的概率密度曲線包圍的 面積內外相等4.分貝誤差

表示相對誤差，一般5.其它誤差

P7第三十二頁，共四十三頁，2022年，8月28日六、誤差的分類（不同于誤差的表示方法）

1.系統(tǒng)誤差(systemerror)

含義：同一條件下多次重復測量同一量值，絕對值和符號不變或條件改變時測量值按一定規(guī)律變化。 分類：1按對系統(tǒng)誤差的掌握程度分： 已定系統(tǒng)誤差：誤差絕對值和符號已定 未定系統(tǒng)誤差：估計出誤差范圍(如按照儀表的精度等級估計出來的測量量的相對誤差,極限誤差等) 2按系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的規(guī)律分： 不變系統(tǒng)誤差：誤差絕對值和符號固定 變化系統(tǒng)誤差：變化規(guī)律(線性周期復雜規(guī)律的)性質：有規(guī)律，可再現(xiàn)，可以預測原因：原理誤差、方法誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：理論分析、實驗驗證→修正第三十三頁，共四十三頁，2022年，8月28日

正態(tài)分布性質：原因：裝置誤差、環(huán)境誤差、使用誤差處理：統(tǒng)計分析、計算處理→減小對稱性有界性抵償性單峰性絕對值相等的正負誤差出現(xiàn)的次數(shù)相等絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多偶然誤差絕對值不會超過一定程度當測量次數(shù)足夠多時，偶然誤差算術平均值趨于02.隨機誤差

（randomerror）含義：同一條件下多次重復測量值隨機變化特點：多次等精度測量服從概率統(tǒng)計規(guī)律

第三十四頁，共四十三頁，2022年，8月28日

3.粗大誤差(abnormalerror)

超出規(guī)定范圍，錯誤，剔除

性質：偶然出現(xiàn)，誤差很大，異常數(shù)據(jù)，與有用數(shù)據(jù)混在一起原因：裝置誤差、使用誤差處理：判斷、剔除第三十五頁，共四十三頁，2022年，8月28日七、隨機誤差和系統(tǒng)誤差的關系

性質不同:隨機誤差服從統(tǒng)計規(guī)律系統(tǒng)誤差服從函數(shù)規(guī)律兩者在一定條件下是可以相互轉化的.隨機誤差和不確定的系統(tǒng)誤差通稱為不確定誤差,用不確定度來描述.第三十六頁，共四十三頁，2022年，8月28日第三節(jié)測量精度及其與誤差的關系一、測量精度 測量結果與真值的接近程度,是個定性的概念 評價標準： 正確度：反映測量結果中系統(tǒng)誤差大小 精密度：隨機誤差大小 準確度：綜合第三十七頁，共四十三頁，2022年，8月28日測量精度舉例不精密（隨機誤差大）正確（系統(tǒng)誤差小）

精密（隨機誤差?。┎徽_（系統(tǒng)誤差大）不精密（隨機誤差大）不正確（系統(tǒng)誤差大）精密（隨機誤差?。┱_（系統(tǒng)誤差?。┑谌隧摚菜氖?，2022年，8月28日二、測量結果的表達

1.

誤差數(shù)據(jù)的表達

恰當?shù)奈粩?shù)：一、二位有效數(shù)字 末位進一 是最終表達

不寫作：（書中有誤）第三十九頁，共四十三頁，2022年，8月28日2.測量數(shù)據(jù)的表達

原則一（對齊原則） 測量結果的最小位應與保留的誤差位對齊 原則二（截斷數(shù)據(jù)處理原則）

4舍、5多入、5取偶2.890122.89500012.89502.86