东南大学误差处理与数据处理复习课

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大学物理实验—误差及数据处理

大学物理实验—误差及数据处理

误差及数据处理物理实验离不开测量,数据测完后不进行处理,就难以判断实验效果,所以实验数据处理是物理实验非常重要的环节。

这节课我们学习误差及数据处理的知识。

数据处理及误差分析的内容很多,不可能在一两次学习中就完全掌握,因此希望大家首先对其基本内容做初步了解,然后在具体实验中通过实际运用加以掌握。

一、测量与误差1. 测量概念:将待测量与被选作为标准单位的物理量进行比较,其倍数即为物理量的测量值。

测量值:数值+单位。

分类:按方法可分为直接测量和间接测量;按条件可分为等精度测量和非等精度测量。

直接测量:可以用量具或仪表直接读出测量值的测量,如测量长度、时间等。

间接测量:利用直接测量的物理量与待测量之间的已知函数关系,通过计算而得到待测量的结果。

例如,要测量长方体的体积,可先直接测出长方体的长、宽和高的值,然后通过计算得出长方体的体积。

等精度测量:是指在测量条件完全相同(即同一观察者、同一仪器、同一方法和同一环境)情况下的重复测量。

非等精度测量:在测量条件不同(如观察者不同、或仪器改变、或方法改变,或环境变化)的情况下对同一物理量的重复测量。

2.误差真值A:我们把待测物理量的客观真实数值称为真值。

一般来说,真值仅是一个理想的概念。

实际测量中,一般只能根据测量值确定测量的最佳值,通常取多次重复测量的平均值作为最佳值。

误差ε:测量值与真值之间的差异。

误差可用绝对误差表示,也可用相对误差表示。

绝对误差=测量值-真值,反应了测量值偏离真值的大小和方向。

为了全面评价测量的优劣, 还需考虑被测量本身的大小。

绝对误差有时不能完全体现测量的优劣, 常用“相对误差”来表征测量优劣。

相对误差=绝对误差/测量的最佳值×100%分类:误差产生的原因是多方面的,根据误差的来源和性质的不同,可将其分为系统误差和随机误差两类。

(1)系统误差在相同条件下,多次测量同一物理量时,误差的大小和符号保持恒定,或按规律变化,这类误差称为系统误差。

误差理论与数据处理课件(很实用)

误差理论与数据处理课件(很实用)

报告审核与修改
对报告进行同行评审或专家审核,根据反馈 进行必要的修改和完善。
06
案例分析与实践
案例一:医学数据处理
总结词
医学数据处理是误差理论应用的重要领域,涉及临床 试验、诊断、治疗等多个方面。
详细描述
医学数据处理中,误差的来源包括测量误差、随机误 差和系统误差等。这些误差可能导致数据失真,影响 医学研究的准确性和可靠性。因此,医学数据处理需 要遵循严格的标准和规范,如临床试验数据管理规范 、医疗器械检测标准等。同时,医学数据处理也需要 采用各种误差处理技术,如数据清洗、数据变换、数 据筛选等,以减小误差对数据的影响。
数据预处理包括数据的排序、筛选、分组和编码等操作,为后续的数据分析提供 准确和一致的数据集。
03
误差的识别与控制
系统误差的识别与控制
系统误差的识别
系统误差通常表现为数据呈现一定的 规律性偏差,可以通过对比实验数据 与理论值、检查实验装置和环境条件 等方式进行识别。
系统误差的控制
控制系统误差的方法包括改进实验装 置、优化实验环境、采用标准仪器和 设备、定期校准和检测等措施,以减 小系统误差对数据的影响。
先滞后关系。
时间序列平稳性
检验时间序列数据的平 稳性,以确定是否适合
进行时间序列分析。
05
实验设计与数据分析
实验设计原则
01
02
03
04
科学性原则
实验设计应基于科学理论和实 践经验,确保实验的合理性和
可行性。
随机性原则
实验对象的分配应随机化,以 减少系统误稳定性和可靠性
案例二:金融数据分析
总结词
金融数据分析中,误差的来源包括数据采集、数据处 理和数据分析等多个环节。

误差与数据处理 第一章

误差与数据处理 第一章
由于该误差很大,明显歪曲了测量结果。故应按照一定的准 则进行判别,将含有粗大误差的测量数据(称为坏值或异常值) 予以剔除。
23
三、误差分类
三类误差的关系及其对测得值的影响
系统误差和随机 误差的定义是科学严 谨,不能混淆的。但 在测量实践中,由于 误差划分的人为性和 条件性,使得他们并 不是一成不变的,在 一定条件下可以相互 转化。也就是说一个 具体误差究竟属于哪 一类,应根据所考察 的实际问题和具体条 件,经分析和实验后 确定。
来的误差。
设计测量装置 时,由于采用 近似原理所带 来的工作原理
误差
组成设备的 主要零部件 的制造误差 与设备的装 配误差
设备出厂 时校准与 定度所带 来的误差
读数分辨 数字式仪 元器件老化、
力有限而 器所特有 磨损、疲劳
造成的读 的量化误 所造成的误
数误差 差

13
二、误差的来源
测量环境误差
指各种环境因素与要求条件不一致而造 成的误差。
i=1
32
平均偏差
d
d1 d2 .... dn n

di n
样本中的误差
总体:所考察的对象的全体。又称母样 样本:自总体中随机抽出的一组测量值,又称子样 样本容量:样本中所含测量值的数目
特点: 1) 与误差大小近似相等,但方向相反。
2) 修正值本身还有误差。
8
一、误差的定义及表示法
测定值
【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。
E=X-μ0

完整版)误差理论与数据处理复习题及答案

完整版)误差理论与数据处理复习题及答案

完整版)误差理论与数据处理复习题及答案本文介绍了误差理论和数据处理中的一些基本概念和方法。

其中,测量误差按性质分为系统误差、粗大误差和随机误差,相应的处理手段为消除或减小、剔除和统计的手段。

随机误差的统计特性为对称性、单峰性、有界性和抵偿性。

在测量结果的重复性条件中,包括测量人员、测量仪器、测量方法、测量材料和测量环境等因素。

置信度是表征测量数据或结果可信赖程度的一个参数,可用标准差和极限误差来表示。

指针式仪表的准确度等级是根据指针误差划分的。

在等精度重复测量中,测量列的最佳可信赖值是平均值。

替代法的作用是消除恒定系统误差,不改变测量条件。

最后,通过一些例题的解答,进一步加深了对误差理论和数据处理的理解。

2.根据电路中的电阻值计算电路总电阻时,可以使用公式R=R1*R2/(R1+R2),其中R1和R2分别为电路中的两个电阻值。

如果R1=150Ω,R2=100Ω,那么电路总电阻R为(R1*R2)/(R1+R2)=60Ω。

此外,如果需要计算电路总电阻的不确定度,可以使用以下公式:ΔR = ((dR/dR1)ΔR1)^2 +((dR/dR2)ΔR2)^2,其中dR/dR1和dR/dR2分别为R对R1和R2的偏导数,ΔR1和ΔR2分别为R1和R2的不确定度。

根据公式计算可得,ΔR = 0.264Ω。

14.两种方法测量长度为50mm的被测件,分别测得50.005mm和50.003mm。

可以计算它们的平均值,即(50.005+50.003)/2=50.004mm,然后计算它们的偏差,即(50.005-50.004)=0.001mm和(50.003-50.004)=-0.001mm。

由于偏差的绝对值相等,但方向相反,因此不能单纯地判断哪种方法的测量精度更高。

15.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。

因此,被测电压的修正值为-5V,修正后的测量结果为226+(-5V)=221V。

东南大学误差理论与数据处理练习卷2

东南大学误差理论与数据处理练习卷2

误差理论与数据处理练习卷(二)一.某待测量约为80,要求测量误差不超过3%,现有1.0级0-300和2.0级0-100的两种测微仪,问选择哪个符合测量要求(10分)二.某一量u由x和y之和求得,x的值是由16次测量的平均值得出,其单次测量标准差为0.2;y的值是由25次测量的平均值得出,其单次测量的标准差为0.3,,求u的标准差(单位略)。

(10分)三.已知有三台不同的测角仪,其单词测量标准差为:;;。

若分别在每一台测角仪上对某一被侧角度各重复测量4次,并求得被测角度的测量结果,问该测量结果的标准差是多少?(10分)四.用某一标准件测某一被测量12次,测得值如下:(单位:mm)已知标准粮的偏差为-0.005mm,要求置信概率P=99.73%,求被测量的测量结果。

(15分)五.由下列误差方程,求x、y的最佳估计值及其精度(单位略)。

(15分);;;;六.某实验测得x与y的一组观测值如下:(单位略)设x无误差,求y对x的线性关系式,并进行方差分析和显著性检验。

(15分)(附:,,,,)七.已知某高精度标准电池检定仪的主要不确定度分量有:1. 仪器示值误差不超过,按均匀分布,其相对标准差为;2. 输入电流的重复性,经9次测量,其平均值的标准差为0.05;3. 分辨率为0.10,按均匀分布,其相对标准差为。

求该检定仪的不确定度分量,并估计其合成标准不确定度及其自由度。

(10分)八.简答题(5×3=15分)1.简述微小误差的判别方法及其应用。

2.测量不确定度的评定方法有哪几种?浅谈测量不确定度与测量误差的关系与区别。

3.分析复杂周期数据与准周期数据的异同点。

4.平稳随机过程的必要条件与各态经历随机过程的充分条件是什么,分析平稳过程和各态历经过程的关系。

5.如何消除或减小三大类误差对测量精度的影响?。

东南大学《误差理论与数据处理(第6版)》费业泰_习题及答案要点

东南大学《误差理论与数据处理(第6版)》费业泰_习题及答案要点

啊啦啦啦啦1-10检定2.5级(即引用误差为2.5%)的全量程为100V 的电压表,发现50V 刻度点的示值误差2V 为最大误差,问该电压表是否合格?%5.22%100%1002100%<=⨯=⨯=测量范围上限某量程最大示值误差最大引用误差该电压表合格1-12用两种方法分别测量L1=50mm ,L2=80mm 。

测得值各为50.004mm ,80.006mm 。

试评定两种方法测量精度的高低。

相对误差L 1:50mm0.008%100%5050004.501=⨯-=IL 2:80mm0.0075%100%8080006.802=⨯-=I21I I > 所以L 2=80mm 方法测量精度高。

1-13 多级弹导火箭的射程为10000km 时,其射击偏离预定点不超过0.lkm ,优秀射手能在距离50m 远处准确地射中直径为2cm 的靶心,试评述哪一个射击精度高? 解:多级火箭的相对误差为:射手的相对误差为:多级火箭的射击精度高。

1-14若用两种测量方法测量某零件的长度L1=110mm ,其测量误差分别为m μ11±和m μ9±;而用第三种测量方法测量另一零件的长度L2=150mm 。

其测量误差为m μ12±,试比较三种测量方法精度的高低。

相对误差0.01%110111±=±=mm mI μ0.0082%11092±=±=mm mI μ%008.0150123±=±=mm m I μ123I I I <<第三种方法的测量精度最高第二章 误差的基本性质与处理2-6测量某电路电流共5次,测得数据(单位为mA )为168.41,168.54,168.59,168.40,168.50。

试求算术平均值及其标准差、或然误差和平均误差。

168.41168.54168.59168.40168.505x ++++=168.488()mA =)(082.015512mA v i i=-=∑=σ0.037()x mA σ=== 或然误差:0.67450.67450.0370.025()x R mA σ==⨯=平均误差:0.79790.79790.0370.030()x T mA σ==⨯=2-7在立式测长仪上测量某校对量具,重量测量5次,测得数据(单位为mm )为20.0015,20.0016,20.0018,20.0015,20.0011。

误差理论与数据处理-第一章误差的基本概念ppt课件.ppt


病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第二节 测量误差的定义及基本概念
一、测量误差
定义
δ=x-a
测量误差
被测量 的真值
测量结果
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
根据测量条件是否发生变化分类
等权测量
指在测量过程中,测量仪器、测量方法、测量条 件和操作人员都保持不变。因此,对同一被测量进 行的多次测量结果可认为具有相同的信赖程度,应 按同等原则对待。
不等权测量
指测量过程中测量仪器、测量方法、测量条件或 操作人员某一因素或某几因素发生变化,使得测量结 果的信赖程度不同。对不等权测量的数据应按不等权 原则进行处理。
δ≤2.5%×[0.1-(-0.1)]=0.005(MPa) 引用误差专用于仪器仪表误差的描述。
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
第三节 测量误差的来源
为了减小测量误差,提高测量准确度,就必须了解误差 来源。而误差来源是多方面的,在测量过程中,几乎所有 因素都将引入测量误差。
测量方法误差
病原体侵 入机体 ,消弱 机体防 御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
按测量结果的获取方式分类
直接测量
指被测量与该标准量直接进行比较的 测量,指该被测量的测量结果可以直接 由测量仪器输出得到,而不再需要经过

误差理论与数据处理第三章ppt课件.ppt


(xfn)2xn2N21injxfi
f xj
xiNxjN
按标准差表示的函数 y 的随机误差评价指标
y2
(xf1)2x12
( f x2
)2x22
( f xn
)2xn2
N
2 n (f
f
ximxjm
m1
)
1ij xi xj
N
若定义
N
ximx jm
Kij m1 N
相关系数的统计计算公式
由(xi,xj)的多组测量对应值(xik,xjk) 按如下
误差传播系数为
fh4lh 22145 05 00 22124 f l 500 5 l 2h 250
直径的系统误差 Dflfh7.4m m
l h
故修正后的测量结果
D D 0 D 1 3 0 0 7 .4 1 2 9 2 .6 m m
第一节 函数误差
基本概念 一、函数系统误差 二、函数随机误差
统计公式计算相关系数
(xik xi)(xjk xj)
(xi,xj)
k
(xik xi)2 (xjk xj)2
k
k
ij
K ij
xi
xj

Kij ijxi xj
则可得
y2 (xf1)2x21(xf2)2x22(xfn)2x2n
n f
2( 1ij xi
f xj
ijxi x
j)
其中: ij 是第i个测量值和
尺测2m尺,则各米分量间完全正相关
相关系数的统计计算公式
由(xi,xj)的多组测量对应值(xik,xjk) 按如下
统计公式计算相关系数
(xik xi)(xjk xj)
(xi,xj)

误差理论与数据处理复习题及答案

《误差理论与数据处理》一、填空题(每空1分,共20分)1.测量误差按性质分为_____误差、_____误差和_____误差,相应的处理手段为_____、_____和_____。

答案:系统,粗大,随机,消除或减小,剔除,统计的手段2.随机误差的统计特性为________、________、________和________。

答案:对称性、单峰性、有界性、抵偿性3.用测角仪测得某矩形的四个角内角和为360°00′04″,则测量的绝对误差为________,相对误差________。

答案:04″,3.1*10-54.在实际测量中通常以被测量的、、作为约定真值。

答案:高一等级精度的标准给出值、最佳估计值、参考值5.测量结果的重复性条件包括:、、、、。

测量人员,测量仪器、测量方法、测量材料、测量环境6.一个标称值为5g的砝码,经高一等标准砝码检定,知其误差为0.1mg,问该砝码的实际质量是________。

5g-0.1mg7.置信度是表征测量数据或结果可信赖程度的一个参数,可用_________和_________来表示。

标准差极限误差8.指针式仪表的准确度等级是根据_______误差划分的。

引用9.对某电阻进行无系差等精度重复测量,所得测量列的平均值为100.2Ω,标准偏差为0.2Ω,测量次数15次,则平均值的标准差为_______Ω,当置信因子K=3时,测量结果的置信区间为_______________。

0.2/sqrt(15),3*0.2/sqrt(15)10.在等精度重复测量中,测量列的最佳可信赖值是_________。

平均值11.替代法的作用是_________,特点是_________。

消除恒定系统误差,不改变测量条件12.对某电压做无系统误差等精度独立测量,测量值服从正态分布。

已知被测电压的真值U0=79.83V,标准差σ(U)=0.02V,按99%(置信因子k=2.58)可能性估计测量值出现的范围:___________________________________。

误差理论与数据处理复习大纲

误差理论与数据处理复习大纲第一章:概述1.测量的分类有很多种,如直接测量和间接测量、绝对测量和相对测量、静态测量与动态测量。

下述类型请分别指出测量类型:A.用卡规测量圆筒的直径。

B。

用天平称铁球的重量,并测量其直径求密度;C。

测量圆筒的壁厚分别测量内外径;D。

一天中温度测试;E、静止的湖水里面测量湖水的透明度;F、测量血液的里面的粒度验证血液粘稠度;G、干电池电动势测定用万用表、H、摩托车路面舒适性振动测试。

2. 实验给出的某个量值的实验数据总不会与该量值的理论期望值完全相同,因此称实验或实验数据存在误差。

_______3.示值误差及引用误差的定义?4.测量某一质量G1=50g,误差为δ1=2g,测量另一质量G2=2kg误差为δ2=50g,问那一个质量的测量效果较好?5. 经检定发现,量程为250V的2.5级电压表在123V处的示值误差最大,为5V。

问该电压表是否合格?6.按照误差的性质,误差可分为3大类_____/_______/_______7.简述测量中测量误差的来源?8.精密度、精确度和准确度的概念及具体判别(打靶例子)9.有效数字的取舍方法(四舍六入五凑双)请把下面一些测量数据写成保留4位有效数字1.2345 0.0007 12.23456 4.5656 1.2355 1.3489 0.128552.3449 8.2355 9.1223 10.000 12985.2 0.1234440.223555 1.23443 1234556667710.数据乘除运算时,参与运算的各数据中有效数字位数最少的数据的相对误差最大,运算结果的有效数字位数应与这一数据的有效数字位数相同。

例:462.8×0.64÷1.22=242.78033(2.4×10²)第二章误差的基本性质与处理1.随机误差的三大特性。

2.测量标准差的含义。

在测量随机误差呈正态分布的情况下,根据图像能辩明那个测量的标准差更大更小。

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Correctly arrange the experiments, design or select instruments and apply measuring methods, thus construct the optimal system to obtain the best result. 正确组织实 验,合理设计或选择仪器和测量方法,以便在合理优化的 系统下得到理想结果。
arithmetic mean is given as follows: 设 l1 , l2 , , ln 为n次测量所得的值,则算术平均值按如下计算:
l1 , l2 ,, ln be the results of n measurements, then the
l1 l 2 l n 1 n x li n n i 1
8/73
Significant Digit
35.6 Vs 0.0356 0.0027 ≠0.00270
2400 ???
2.4x103 or 2.40x103 or 2.400x103
Standard expression: ax10n; 1≤a<10 L=20.531±0.01 L=20.53±0.01=(2.053±0.001)x101 For important measurements: L=15.214±0.042
9/73
Examples of rounding-off operation 数字舍入运算示例 Original data: 3.14159 2.71729 4.51050 3.21550 6.378501 7.691499 5.43460 Rounded off data: 3.142 2.717 4.510 3.216 6.379 7.691 5.435
n

lim
n i 1
i
0
14/73
Arithmetic Mean 算数平均值
When measuring the same object with equal precision, the results are different due to random errors, and the arithmetic mean should be used as the final measurement result. 对某一量进行多次等精度测量,由于随机误差的存在,测量结果 各不相同,应以全部测量值的算术平均值作为最后测量结果。 the significance of arithmetic mean 算术平均值的意义: let
Theory of Error & Data Processing
误差理论与数据处理
Review Lesson (复习课)
1/73
期末考试
时间:2015年1月6日周三 14:00~15:40 (100分钟) 地点: 闭卷,请携带计算器
2/73
The purposes of error studying
Error
Absolute Error
绝对误差
Relative Error
相对误差
System Error
系统误差
Random Abnormal Error Error
随机误差 粗大误差
6/73
Correctness, Precision & Accuracy
High correctness 高准确度 Low precision 低精密度
13/73
Properties of Normal Distribution 正态分布的特性:



The distribution is symmetric to Y-axis, i.e. for error w/ the same absolute value, positive error and negative error appear w/ same probability 分布曲线关于Y-轴对称,就是说,绝对值 相等的正负误差出现的概率相同;(对称性) Error w/ smaller absolute value appears w/ higher probability 绝对值小的误差出现的概率大;(单峰性) Under certain condition, the absolute value of random errors are bounded within a certain range 在一定的条件下,随机误差 的绝对值不会查过一定界限;(有界性) The average of random errors goes to 0 as the number of measurement increases 随着测量次数增加,随机误 差的平均值趋于0; (抵偿性)
Low correctness 低准确度 High precision 高精密度
Low correctness 低准确度 Low precision 低精密度
High correctness 高准确度 High precision 高精密度
Correctness
Precision Random Error System Error Accuracy System & Ramdom Error
4 Average error平均误差: | | f ( )d 5


2 Probable error或然误差: 0.6745 3
12/73
Normal Distribution 正态分布
The figure shows normal distribution curve and related parameters. 正态分布密度曲线和相应的各种参数如图所示 σ is the X value of inflexion point A; θ is the X value of point B , the gravity center of the right half of the curve; line parallel to Y-axis at x=ρ evenly splits the area of the right half of the curve. σ是曲线拐点 A 的横坐标; θ是 B 点的横坐标, 也就是右半部曲线下方 面积的重心; 在 x=ρ处与Y轴平行的直线等分曲线右半部分下方面 积.
3/73
Definitions
Absolute Error 绝对误差= 测得值-真值 绝对误差 Correction 修正值 修正值= 真值-测得值 L=L-L0 C = L- L0 = -L
Relative Error 相对误差 绝对误差 绝对误差 r L L 真值 测得值 L0 L 相对误差 Fiducial Error 最大示值误差 仪器(最大)引用误差 仪器引用误差 测量范围上限
15/73
Residual Error 残余误差
vi li x
n i 1
vi li nx
i 1
n
vi 0
i 1
n
16/73
单次测量的标准差
Major sources of error 误差的主要来源
Device (设备)
Environment (环境)
Method (方法)
People (人员)
5/73
Classifications
Classifications of errors 误差分类:
In terms of expression 按表示方式 分类 In terms of property 按性质分类
xm rm xm
4/73
The sources of error (误差来源)
The sources of error are everywhere, and almost every step of the measuring procedure brings in error. 误差无处不在,几乎测量的每一个步骤都会导入误差。
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Rules of data computation数据运算规则
For summation and subtraction, the computing data with the fewest number of decimal digits should be the reference, and other data may keep an extra decimal digit, but the final result should have the fewest number of decimal digits as the reference; 在加减运算时,各运算数据以小数位数最少的数据位数为准,其余各 数据可多保留一位小数,但最后结果应保留最少的小数位数; For multiplication and division, the computing data with the fewest number of significant digits should be the reference, and other data may keep an extra significant digit, but the final result should have the fewest number of significant digits as the reference; 在乘除运算时,各运算数据以有效位数最少的数据为准,其余各数据 可以多保留一位有效位数,但最后的结果应象参考数据一样保留最 少的有效位数; For computation of square and square root, the computing numbers are treated the same way as in multiplication and division; 在平方和开方运算时,按照乘除运算处理;
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