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測量方法

1.根據測量條件,它分為

(1)等精度測量:用相同的儀器和測量方法對同壹被測對象進行多次重復測量。

(2)不等精度測量:用不同精度的儀器或不同的測量方法,或在環境條件差異較大時,對同壹被測對象進行重復測量。

2.根據測得的變化速度分為

(1)靜態測量

(2)動態測量

1.直接測量法:不測量與被測值有函數關系的其他量,直接獲得被測值的壹種測量方法。

2.間接測量法:通過測量與測量值有函數關系的其他量來獲得測量值的壹種測量方法。

3.定義計量方法:根據數量的定義確定數量的計量方法。

4.靜態測量法:壹種測量方法,用來確定可以認為是不隨時間變化的震級。

5.動態測量法:壹種測定值隨時間變化的瞬時值的測量方法。

6.直接比較測量法:將被測量與已知值的同壹量直接進行比較的測量方法。

7.差分測量:將測量值與已知的只有微小差別的等效量進行比較,通過測量兩個值的差值來確定測量值的壹種測量方法。(1)正常分布

隨機誤差具有以下特征:

①絕對值相等的正誤差和負誤差出現近似相同的時間對稱性;

②在壹定的測量條件下,在有限的測量值中,隨機誤差的絕對值不會超過壹定的極限——有界性;

③絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現得多——單峰性;

(4)當多次測量同壹值時,隨著測量次數n的增加,誤差的算術平均值趨於零補償。(所有補償性誤差原則上都可以作為隨機誤差處理);

該誤差的特征符合正態分布。

(2)隨機誤差的數字特征:如圖所示:

(3)用測量的平均值代替真值;

(4)在有限次測量中,算術平均值不可能等於真值;

(5)正態分布隨機誤差的概率計算。

當k = 1時,Pa=0.6827,即測量結果中隨機誤差出現在-σ ~+σ範圍內的概率為68.27%,而|v| >σ的概率是31.73%。出現在-3σ ~+3σ範圍內的概率為99.73%,因此可以認為絕對值大於3σ的誤差是不可能出現的,這種誤差通常稱為極限誤差。示例:如圖所示:

(6)不等精度直接測量的重量和誤差

1.在不等精度測量中,對同壹被測物體進行M組測量,得到M組測量列(多次測量的壹組數據稱為壹個測量列)的測量結果和誤差。他們不能被平等對待。精度高的測量柱可靠性高,這種可靠性的大小稱為“重量”。

2.“權重”可以理解為各組測量結果的相對可靠性。如果測量多,測量方法完善,測量儀器精度高,環境條件好,測量人員水平高,測量結果就可靠,其分量就大。權力是通過比較而存在的。重量用符號p表示,有兩種計算方法:?

(1)用每組測量柱的測量次數n的比值表示,取測量次數較少的測量柱的重量為1,則有

p 1∶p2∶pm = n 1∶N2∶nm

(2)用各測量列誤差平方的倒數之比表示,取誤差大的測量列的權重為1,則有

p 1:P2:……:PM =(1/σ1)2:(1/σ2)2:(1/σ3)2:……(1/)

①傳感器和儀器不準確(校準不準確,放大關系不準確)②測量方法不完善(如未考慮儀器內阻)③安裝不當④環境不當⑤操作不當;

(2)系統誤差的判別

(1)實驗比較法,比如測量儀器本身就有固定的系統誤差,即使反復測量也無法發現。只有用精度更高的測量儀器測量,才能發現這個測量儀器的系統誤差;

(2)殘差觀察法(畫出按順序排列的殘差);

③標準測試法

Malikov準則是將殘差分成兩組。如果“σ VI之前”和“σ VI之後”的差值明顯不為零,則可能包含線性系統誤差。

阿貝檢驗檢查殘差是否偏離正態分布,如果偏離,則可能存在變化的系統誤差。按測量順序排列測量值的殘差,設a = V12+V22+…+VN2,b = (V1-V2) 2+(V2-V3) 2?+…+(VN-1-VN)2+(VN-v 1)2 .

如果|B/2A-1| >1/n 1/2,它可能包含不同的系統誤差。

(3)系統誤差的消除

在測量結果中校正已知系統誤差、可變系統誤差和未知系統誤差。

消除系統錯誤的根本原因

在測量系統中采用補償措施

消除不良值的實時反饋校正的幾個原則;

(1)3σ準則(雷達準則):如果壹組測量數據中壹個測量值的殘差的絕對值|vi| >3σ,測量值可疑(壞值),應剔除。

(2)肖維爾準則:假設重復測量得到的N個測量值中,某個測量值的殘差為|vi| >Zcσ,這個數據排除在外。澤迦利亞(Zechariah?希伯來先知)

(3) Grabs準則:測量值殘差的絕對值|vi| >Gσ,判斷該值含有粗差,應剔除。g的值與重復測量的次數n和置信概率Pa有關。

求解步驟:如圖:(1)誤差綜合:如圖:

絕對誤差的合成(舉例);

用手動動平衡電橋測量電阻RX。已知r 1 = 100ω,R2 = 100ω,RN = 100ω,各橋臂電阻的恒定系統誤差分別為δr 1 = 0.1ω,r2 = 0.5Ω,rn = 0。排除恒定系統誤差後求RX。

(2)最小二乘法的應用:

推導過程,詳見圖集:

最小二乘法的應用實例;如圖:

5.用經驗公式擬合實驗數據——回歸分析

用經驗公式擬合實驗數據,工程上稱為回歸分析。回歸分析是運用數理統計的方法對實驗數據進行分析和處理,從而得到反映變量之間關系的經驗公式,也稱為回歸方程。

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