電子測量技術(shù)第2章第2部分

誤差合成理論研究在間接測量中，如何根據(jù)若干個直接測量量的誤差求總測量誤差的問題；誤差分配理論則研究在給定系統(tǒng)總誤差的條件下，如何將總誤差分配給各測量分項，即如何對各分項誤差提出要求，以達到系統(tǒng)測量精度要求。

2.4測量誤差的合成和分配1．誤差傳遞公式設(shè)一個被測量由兩個分項、，其函數(shù)表達式為

則絕對誤差傳遞公式為

式中——被測量的絕對誤差；

——直接測量量的絕對誤差；

——直接測量量的絕對誤差。

2.4.1測量誤差的合成

相對誤差傳遞公式為

式中——被測量的相對誤差；

——直接測量的絕對誤差；

——直接測量的絕對誤差。

同理，當被測量由m個分項合成時,誤差傳遞公式為

式中——第i個測量分項的測量值；

——直接測量量的絕對誤差。一般，若的函數(shù)關(guān)系為和、差關(guān)系時，常先求總合的絕對誤差，若函數(shù)關(guān)系為積、商或乘方、開方關(guān)系時，常先求總合的相對誤差比較方便。

2．系統(tǒng)誤差的合成若測量中各種隨機誤差可以忽略，則總合的系統(tǒng)誤差可由各分項系統(tǒng)誤差合成。

式中——系統(tǒng)誤差的總和；

——直接測量各分項的系統(tǒng)誤差。3．隨機誤差的合成若各分項的系統(tǒng)誤差為零，則同理可求總合的隨機誤差

式中——隨機誤差的總和；

——直接測量各分項的隨機誤差。已知各分項方差，求總合方差的公式為

標準差的計算公式為

1．等準確度分配當總誤差中各分項性質(zhì)相同（量綱相同）、大小相近時，采用等準確度分法，即分配給各分項的誤差彼此相同。若總誤差為，各分項的誤差為；標準差為，令；，則分配給各項的誤差為

2.4.2測量誤差的分配2．等作用分配當分項誤差性質(zhì)不同時，采用等作用分配方法。在這種分配方式中，分配給各分項的誤差在數(shù)值上不一定相等，但它們對測量誤差總和的作用是相同的。對于系統(tǒng)誤差，令則分配給各分項的誤差為

對于隨機誤差，令，則分配給各分項的誤差為

實際操作時，在滿足總誤差要求的前提下，應根據(jù)分項誤差達到給定要求的困難程度適當調(diào)節(jié)。如對不容易達到要求的分項適當放寬分配的誤差，而對容易達到要求的分配，則把分給的誤差適當改小些。

對測量結(jié)果可采用正確度，精密度和準確度三種評價方法。1．正確度表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小程度。系統(tǒng)誤差愈大，正確度愈低；系統(tǒng)誤差愈小，正確度愈高。2.5.1測量結(jié)果的評價2.5測量結(jié)果的描述與處理2．精密度表示測量結(jié)果中隨機誤差的大小程度，也簡稱為精度。隨機誤差的大小可用測量值的標準偏差來衡量，越小，測量值越集中，測量的精密度越高；反之，標準確偏差越大，測量值越分散，測量精密度越低。3．準確度是測量結(jié)果系統(tǒng)誤差與隨機誤差的綜合，表示測量結(jié)果與真值的一致程度。在一定的測量條件下，總是力求測量結(jié)果盡量接近真值，即力求準確度高。

圖2．3測量結(jié)果的圖形評價（a）正確度高、精密度低c）精密度、正確度均高（b）精密度高、正確度低1．誤差位對齊法誤差位對齊法采用的方法是測量誤差的小數(shù)點后面有幾位，則測量數(shù)據(jù)的小數(shù)點后面也取幾位。2．有效數(shù)字表示法（1）有效數(shù)字。所謂有效數(shù)字，是指在測量數(shù)值中，從最左邊一位非零數(shù)字算起到含有存疑數(shù)字為止的各位數(shù)字。一般數(shù)據(jù)的最后一位是欠準確度的估計字，稱為存疑數(shù)字。

2.5.2測量數(shù)據(jù)的整理（2）數(shù)字的舍入規(guī)則●將要被舍數(shù)字如大于5時，將5舍去向前一位進1?！駥⒁簧釘?shù)字的值少于5時，舍5不進位?！駥⒁簧釘?shù)字的值恰好等于5時，若要保留數(shù)的末位為奇數(shù)時加1，為偶數(shù)時則不變。

常用被測量的量值和它的不確定度共同表示測量結(jié)果，表達式為

式中——測量值的算術(shù)平均值；

——被測量的不確定度，一般為在實際應用中，常以絕對誤差的形式表示。

2.5.3測量結(jié)果的表示方法1．將測量數(shù)據(jù)按先后次序列表。2．用公式求算術(shù)平均值。3．用公式求每一次測量值的剩余誤差。4．用公式計算標準差的估計值。

2.5.4等精度測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理5．按萊特準則判斷粗大誤差，即根據(jù)剔除壞值。6．根據(jù)系統(tǒng)誤差特點，判斷是否有系統(tǒng)誤差，并修正。7．用公式求算術(shù)平均值的標準差估計值。8．用公式求算術(shù)平均值的不確定度。9．寫出測量結(jié)果的表達式。

實驗曲線的繪制，通常采用平滑法和分組平均法。1．平滑法作圖如圖2．4（a）所示，先將實驗數(shù)據(jù)標在直角坐標上，再將各點用折線依次相連，然后從起點到終點作一條平滑曲線，使其滿足以下等量關(guān)系

式中——曲線以下的面積和；

——曲線以上的面積和。2.5.5實驗曲線的繪制圖2.4測量結(jié)果的圖形描述

如圖2.4(b)，將所有實驗數(shù)據(jù)標在坐標上，先標出相鄰的兩個數(shù)據(jù)點連線的中點，再將所有中點連成一條光滑的曲線；或用3個數(shù)據(jù)電連線的重心點連成一條光滑曲線。由于取中點（或重心點）的過程就是取平均值的過程，所以減小了隨機誤差的影響。2．分組平均法

最佳測量方案是使總誤差為最小的測量方案，是使系統(tǒng)誤差和隨機誤差都減少到最小的測量方案。即做到即上述和式中每一項都達到最小時，總誤差就會最小。2．6最佳測量方案選擇2.7項目1常用電子測量儀器的校準2.7.1

項目內(nèi)容對常用電子測量儀器模擬萬用表、模擬示波器、頻率計數(shù)器進行校準。通過校準，查明和確定被測儀器所指示的量值與標準所復現(xiàn)的量值之間的關(guān)系，即確定被測儀表是否符合規(guī)定的技術(shù)指標要求，是否可以作為工作儀表使用。1．校準的定義在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值，與對應的由標準復現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。根據(jù)定義，校準的對象是測量儀器、測量系統(tǒng)、實物量具或參考物質(zhì)，統(tǒng)稱測量設(shè)備。校準的目的是為了確定測量設(shè)備與對應的標準所復現(xiàn)的量值的關(guān)系。校準是一組操作，其結(jié)果既可給出被測量的示值，又可確定示值的修正值，校準結(jié)果可以記錄在校準證書或校準報告中。校準與計量不同在于，計量是對標準的操作，校準則是對工作儀表的操作；計量結(jié)果具有法律效應，校準結(jié)果確定被測儀表是否符合規(guī)定的技術(shù)指標要求，是否可以作為工作儀表使用。因此，校準是比計量低一層次的測量。2.7.2

項目相關(guān)知識點提示2．校準方法一般，采用專門校準儀器對工作儀表進行校準，校準儀器測量精度比工作儀表高1個數(shù)量級。如普通模擬式萬用表、數(shù)字多用表可采用福祿克公司Fluke5700為6位半多功能校準器進行校準；模擬示波器儀表和電子計數(shù)器一般進行自校準。為了保證測量儀器的可靠性，使用專門校準設(shè)備的電子測量儀器應按規(guī)定時間定期校準，而能夠自校的儀器每次使用前應進行校準。3．結(jié)果判定根據(jù)測量誤差的基本理論，剔除粗大誤差、修正系統(tǒng)誤差、計算隨機誤差，計算被校準儀器測量誤差范圍，然后與測量儀器已知的技術(shù)參數(shù)進行比對，最后確定被測儀表是否符合規(guī)定的技術(shù)指標要求，是否可以作為工作儀表使用。

誤差有絕對誤差和相對誤差兩種表