第一章誤差理論與數(shù)據(jù)處理課件

1教學(xué)內(nèi)容第一章緒論 4第二章誤差的基本性質(zhì)與處理 6第三章誤差的合成與分配 2第四章測(cè)量不確定度 2第五章線性參數(shù)的最小二乘法 4第六章回歸分析 4第七章動(dòng)態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)處理基本方法 2第八章動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差及其評(píng)定 2專題、復(fù)習(xí)、討論 4考核：作業(yè)15%+課程論文15%+閉卷考試70%作業(yè)：周二交課程論文：誤差分析、數(shù)據(jù)處理報(bào)告2課程目的正確認(rèn)識(shí)誤差的性質(zhì)，分析誤差產(chǎn)生的原因減小或抑制誤差正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，合理計(jì)算所得結(jié)果給出科學(xué)可信的實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確組織實(shí)驗(yàn)過程，合理設(shè)計(jì)、選用儀器或測(cè)量方法根據(jù)目標(biāo)確定最佳方案3第一章緒論1、研究誤差的意義2、誤差的基本概念3、誤差與精度4、有效數(shù)字與數(shù)據(jù)運(yùn)算4第一章緒論

什么是測(cè)量？第一節(jié)研究誤差的意義誤差的起因:

測(cè)量過程中，由于實(shí)驗(yàn)方法的不完善、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不完善、周圍環(huán)境的影響、人們認(rèn)識(shí)能力所限，實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)和被測(cè)量的真值之間存在差異。進(jìn)行誤差研究→提高實(shí)驗(yàn)精度→認(rèn)識(shí)客觀真理5一、測(cè)量的作用和地位科學(xué)研究的先行官“現(xiàn)代科學(xué)的進(jìn)步越來越依靠尖端儀器的發(fā)展”

俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫指出“科學(xué)是從測(cè)量開始的”

近80年來，與科學(xué)儀器密切相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者達(dá)38人工業(yè)、國(guó)防6定義：被測(cè)信息：傳感器、檢測(cè)儀器、檢測(cè)裝置、檢測(cè)系統(tǒng)全部操作：檢測(cè)過程：確定被測(cè)對(duì)象的屬性和量值為目的的全部操作二、測(cè)量的基本概念信號(hào)采集、信號(hào)處理、信號(hào)顯示、信號(hào)輸出物理量（光、電、力、熱、磁、聲、…）被測(cè)對(duì)象：宇宙萬物（固液氣體、動(dòng)物、植物、天體……）檢測(cè)器具：化學(xué)量（PH、成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）……7三、測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成力位移

速度

加速度

壓力流量溫度電阻式電容式電感式壓電式熱電式光電式磁電式電橋

放大器濾波器調(diào)制器解調(diào)器運(yùn)算器

阻抗變換器

筆式記錄儀光線示波器磁帶記錄儀電子示波器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器顯示器磁卡數(shù)據(jù)處理器

頻譜分析儀

FFT

實(shí)時(shí)信號(hào)分析儀

計(jì)算機(jī)

被測(cè)對(duì)象

傳感器

中間變換測(cè)量裝置

顯示及記錄裝置

實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理裝置

8四、測(cè)量方法分類1.

直接測(cè)量（絕對(duì)測(cè)量、相對(duì)測(cè)量）間接測(cè)量2.

開環(huán)測(cè)量與閉環(huán)測(cè)量3.偏差法、零位法、微差法91、直接測(cè)量與間接測(cè)量

直接測(cè)量：直接將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位（如米尺、光柵尺、激光……）

絕對(duì)測(cè)量定值標(biāo)準(zhǔn)量（如某一固定尺寸）

相對(duì)測(cè)量10--絕對(duì)測(cè)量：采用儀器、設(shè)備、手段測(cè)量被測(cè)量，直接得到測(cè)量值測(cè)量結(jié)果：20.1mm--相對(duì)測(cè)量：將被測(cè)量直接與基準(zhǔn)量比較，得到偏差值特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了；測(cè)量精度不高基準(zhǔn)量：20.00mm測(cè)量值：+0.08mm結(jié)果：20.08mm特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高直接測(cè)量11Basequantitiesandbaseunits基本量和基本單位Quantitysymbol量符號(hào)Time時(shí)間 tLength長(zhǎng)度 xMass質(zhì)量 mElectric icurrent電流Thermodynamic Ttemperature熱力學(xué)溫度Amount nofsubstance物質(zhì)的量Luminou Lintensity發(fā)光強(qiáng)度Baseunitsymbol基本單位符號(hào)second秒 smetre米 mkilogram千克 kgampere安培 Akelvin開爾文 Kmole摩爾 molcandela坎德拉 cd

Present

definition當(dāng)前定義-intermsoftheperiodoftheCshyperfinetransition銫原子超精細(xì)躍遷的周期-distancetravelledbylightin1/299792458ofasecond光在1/299792458秒時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離-intermsofthemassoftheinternationalprototypeK國(guó)際原器的質(zhì)量，K-intermsoftheforcebetweenwirescarryingcurrent帶電導(dǎo)線之間的力-intermsofthetemperatureofthetriplepointofwater水的三相點(diǎn)的溫度-intermsofnumberofentitiesin12gofcarbon12,12g碳12的原子數(shù)-intermsoftheintensityofaspecifiedsource特定光源的強(qiáng)度

張鐘華，香山會(huì)議報(bào)告，2008.1012Basequantitiesandbaseunits基本量和基本單位Quantitysymbol量符號(hào)Time時(shí)間 tLength長(zhǎng)度 xMass質(zhì)量 mElectric icurrent電流Thermodynamic Ttemperature熱力學(xué)溫度Amount nofsubstance物質(zhì)的量Luminous Lintensity發(fā)光強(qiáng)度Baseunitsymbol基本單位符號(hào)Second秒 sMetre米 mKilogram千克 kgAmpere安培 AKelvin開爾文 KMole摩爾 molCandela坎德拉 cd

-intermsoftheperiodoftheCshyperfinetransition銫原子超精細(xì)躍遷的周期-distancetravelledbylightin1/299792548ofasecond光在1/299792458秒的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離-intermsofthevalueofthePlanckconstanth，由普朗克常數(shù)h的值導(dǎo)出intermsofthevalueoftheelemen-tarychargee，由基本電荷e的值導(dǎo)出intermsofthevalueoftheBoltzmanconstantk，由波爾茲曼常數(shù)k的值導(dǎo)出intermsofthevalueoftheAvogadroconstantNA，由阿夫伽德羅常數(shù)NA的值導(dǎo)出intermsoftheintensityofaspecifiedsource特定光源的強(qiáng)度

Proposednewdefinition建議新定義張鐘華，香山會(huì)議報(bào)告，2008.101314TheDefinitionofthe“Second”：1s=

9192631770periods

oftheradiationcorrespondingtothetransitionbetweenthetwohyperfinelevelsofthegroundstateofthecaesium133atoms.1s=1/31556925.9747

ofthetropicalyear1s=1/86400of

asolarday

(~1928–1950~1956)(1956~1967)(1967~

)Astronomers’time時(shí)間的單位和標(biāo)準(zhǔn)15原子鐘的發(fā)展

銣鐘銫鐘：大銫鐘,小銫鐘,光抽運(yùn)氫鐘：主動(dòng)型和被動(dòng)型微波離子鐘噴泉原子鐘

CPT,POPMaser原子鐘光鐘：中性原子、離子16長(zhǎng)度的單位和標(biāo)準(zhǔn)

早期：從北極通過巴黎至赤道的子午線長(zhǎng)的一千萬分之一為1米1875：米原器材料：鉑銥合金不易復(fù)制，受溫度影響1960：氪86原子橙色譜線在真空中波長(zhǎng)的1,650,763.73倍(原子米)1983：光在真空中運(yùn)行299,792,458分之一秒所經(jīng)過的距離（前提：把真空中光速作為一個(gè)物理常數(shù)規(guī)定下來，并令它等于299,792,458米/秒）17

長(zhǎng)度測(cè)量18

質(zhì)量測(cè)量19

間接測(cè)量如測(cè)導(dǎo)線的導(dǎo)電率ρ：測(cè)量與被測(cè)量有一定函數(shù)關(guān)系的參量，被測(cè)量由計(jì)算獲得202、開環(huán)測(cè)量與閉環(huán)測(cè)量開環(huán)測(cè)量：反饋測(cè)量：特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、明了；測(cè)量精度不高特點(diǎn)：精度高；復(fù)雜、成本高、要求高傳感器輸入量x