用matlab实现误差理论与数据处理的部分习题

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误差理论与数据处理-误差习题

误差理论与数据处理-误差习题

误差理论与数据处理习题习题一1.何谓量的真值?它有那些特点?实际测量中如何确定?2.比较绝对误差、相对误差和引用误差异同点?3.何谓修正值?含有误差的某一量值经过修正后能否得到真值?为什么?4.解释系统误差、随机误差和粗大误差之间的相互转化关系?5.分析求证近似数截取原则的合理性。

6.分析误差来源必须注意的事项有那些?7.用测角仪测得某矩形的四个角内角和为360°00′04″,试求测量的绝对误差和相对误差。

8.一个标称值为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多少?9.多级弹导火箭的射程为12 000km时,射击偏离预定点不超过1km。

优秀射手能在距离50m远处准确地射中直径为2cm的靶心,试评述这两种射击的准确度。

10.设准确度s=0.1级,上限值为10A的电流表经过检定后,最大示值误差在3A处为+8mA,问此表合格否?11.已知:某电压表在测量(10~200)V范围的电压时,其相对误差为0.2%。

求该电压表分别在测量180V和60 V时的可能最大的绝对误差?思考题:1、为什么说所有的实验与测量均存在误差?2、学习本课程的意义有哪些?3、解释真值的概念4、“误差”可以说清楚吗?为什么?5、“四舍五入”原则存在什么缺陷习题二1.叙述随机误差的含义和特点。

2.为什么说正态分布是随机误差最基本的、主要的分布?它的函数式及其数字特征是什么?有那些特点?3.为什么用算术平均值作为测量结果的最佳值?4.比较真误差与残余误差的概念。

5.单次测量标准差、算术平均值标准差的物理意义是什么?它们之间的关系如何?6.最佳测量次数如何掌握?为什么?7.比较贝塞尔公式、极差法和最大误差法的优缺点。

8.叙述置信概率、显著性水平和置信区间的含义及相互之间的关系。

9.对某量进行10次等精度测量,测量结果如下:10.60,10.54,10.72,10.51,10.65,10.69,10.55,10.63,10.55,10.53求最佳估计值和算术平均值标准差。

误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计

误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计

第41卷 第6期吉林大学学报(信息科学版)Vol.41 No.62023年11月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Nov.2023文章编号:1671⁃5896(2023)06⁃0969⁃07误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计收稿日期:2022⁃03⁃11基金项目:国家自然科学基金资助项目(42104142);吉林大学本科教改基金资助项目(2019XYB223);吉林省教育厅基金资助项目(JJKH20211052KJ)作者简介:刁庶(1986 ),女,长春人,无锡职业技术学院讲师,博士,主要从事电子信息技术研究,(Tel)86⁃151****1151(E⁃mail)diaoshu@;通讯作者:王春杰(1977 ),女,吉林东丰人,长春人文学院讲师,主要从事大学生创新创业研究,(Tel)86⁃130****1609(E⁃mail)249664606@㊂刁 庶1,蒋川东2,田宝凤2,王春杰3(1.无锡职业技术学院控制技术学院,江苏无锡214121;2.吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130062;3.长春人文学院理工学院,长春130117)摘要:针对 误差理论与数据处理”课程理论性强,计算公式多,而传统教学中存在重理论㊁轻实践问题,基于Matlab APP(Application)Designer,设计了综合性实验系统APP㊂分别实现了随机误差㊁系统误差和粗大误差等基本概念和最小二乘拟合等典型算法的快速实现和可视化㊂同时,依托 地面核磁共振”实际工程数据,设计了系统误差和粗大误差的去除方法㊂该综合性实验平台不仅能培养学生的应用能力,还能使科研与教学有机结合,便于学生理解和掌握抽象概念,提高学生的学习兴趣㊂关键词:误差理论与数据处理;最小二乘拟合;实验设计中图分类号:TP301.6;TH701文献标志码:ADesign of Comprehensive Experimental Platform for Error Theory and Data ProcessingDIAO Shu 1,JIANG Chuandong 2,TIAN Baofeng 2,WANG Chunjie 3(1.School of Control Technology,Wuxi Institute of Technology,Wuxi 214121,China;2.College of Instrumentation and Electrical Engineering,Jilin University,Changchun 130062,China;3.Institute of Technology,Changchun Humanities and Sciences College,Changchun 130117,China)Abstract :For the course error theory and data processing ”,which is highly theoretical and has many calculation formulas,while traditional teaching focuses on theory and ignores practical problems,based on Matlab APP(Application)Designer,a comprehensive experimental system APP is designed.The basic concepts such as random error,systematic error and gross error and typical algorithms such as least square fitting are realized and visualized respectively.Based on the actual engineering data of ground nuclear magnetic resonance,the methods for removing systematic errors and gross errors are presented.This comprehensive experimental platform cultivates students’application ability and completes the organic combination of scientific research and teaching.The experimental platform is convenient for students to understand and master abstract concepts,and improve students’interest in learning.Key words :error theory and data processing;least square fitting;design of experimental0 引 言误差理论与数据处理”是测控技术及仪器专业的一门主要学科专业基础课,通过学习该课程,学生可以掌握误差的基本性质与处理方法㊁误差合成与分配㊁不确定度㊁最小二乘等相关基本概念,并对079吉林大学学报(信息科学版)第41卷其他专业课程以及科研工作的开展均具有重要的理论支撑作用[1⁃2]㊂但该课程概念抽象,内容较为单调㊁枯燥,且目前存在对实验环节重视不足等问题[3⁃4]㊂大学生的课堂教学在改革中不断追求新的突破,不再受限于书本上的理论知识,特别是对于工科学生在实施卓越工程师计划及国际工程认证的标准规范课程建设中,授课教师要做到一是对课程内容讲解应实现 渗透式”教学,将理论知识的精髓传达给学生,使其学到其根本,内化于心[5];二是进一步让学生更好理解理论,发散思维,将授课教师的实际科研工作经历溶于课程并将相关的科研案例引入到课堂教学中,做到理论来源于实践,并指导实践,且 实践是检验真理的唯一标准”,从而使理论与实践有机结合,贯穿于课程全过程,注重培养学生发现㊁提炼㊁分析和解决复杂工程问题能力[6]㊂为获得更高质量的育人效果,通过将工程教育理念定义为创新型㊁综合化及全周期,在大学生入校之初即全程㊁各环节优化人才培养质量,旨在培养学生的动手实践能力㊁创造性思维㊁建造和服务能力㊂着力提升学生解决复杂工程问题能力,加大课程整合力度,推广实施案例教学㊁项目式教学等研究性教学方法,注重综合性项目训练㊂因此,笔者设计了误差与数据处理课程的综合性实验APP(Application)㊂该实验平台不仅实现了随机误差㊁系统误差和粗大误差等抽象概念的可视化,以提高学生兴趣,同时还通过引入地面核磁共振数据,实现了最小二乘拟合和不确定度计算的工程实践应用,实现了教学与科研有机结合,以增强学生的理解和掌握能力,培养学生的应用能力㊂1 地面磁共振数据特征地面磁共振测深(MRS:Magnetic Resonance Sounding)是一种直接探测地下水的地球物理方法,其原理是基于水中氢质子的弛豫特性差异产生的核磁共振效应实现水体赋存状态探测[7]㊂在地面磁共振实际测量中,受环境和仪器系统的影响,测量数据不可避免地受到噪声的干扰,如下:V R=V MRS+V spike+V harmonic+V random,(1)其中V MRS为NMR(Nuclear Magnetic Resonance)信号,V spike为尖峰噪声㊁V harmonic为谐波噪声㊁V random为随机噪声㊂尖峰噪声㊁工频及其谐波噪声以及高斯噪声,即为对应的粗大误差㊁系统误差和随机误差[8⁃9]㊂V MRS 计算公式如下:V MRS=e0e-t/T*2cos(2πf L t+φ),(2)其中e0和T*2分别为初始振幅和弛豫时间,φ为初始相位,f L为拉莫尔频率,t为时间㊂尖峰噪声干扰是由噪声源偶然产生的,且没有固定频率和规律的尖峰噪声㊂尖峰噪声干扰源包括:大气噪声干扰,如雷电产生的火花放电,属于脉冲宽带干扰,其覆盖从几赫兹到100MHz以上㊂在时域具有持续时间短㊁幅度极大的特征,如下[10]:V spike=A sδ(t-t0)g R(t),(3)其中A s为尖峰噪声幅度,g R(t)为接收系统的脉冲响应㊂工频及其谐波是由高压输电线等电气设备产生的,由N个谐波相累加组成(工频为基频)㊂在频域,仅工频及其整数倍频点处具有较大能量,如下:V harmonic=∑N n=1A n cos(2πf0t+φn),(4)其中f0为谐波基频,A n和φn分别为第n个谐波的幅度和相位,N为谐波个数㊂2 APP设计与实现Matlab APP Designer作为一种基于Web技术的程序开发构建平台,与传统的GUI(Graphical User Interface)相比,具有可以在Web端运行的优点㊂因此笔者采用Matlab APP Designer设计了误差理论与数据处理课的综合性实验平台,不仅满足日常实验教学需求,同时为虚拟仿真实验课程建设奠定基础㊂APP界面主要包含函数菜单栏,历史记录,图形显示区和参数功能设置区,如图1所示㊂其中函数菜单栏包含信号与误差生成㊁误差消减㊁最小二程拟合及不确定度计算3部分㊂历史记录显示本次实验的时间及各个功能的使用记录㊂图形显示区分别在时域和频域对误差以及误差消减结果进行实时展示㊂参数功能设置区可以对噪声的生成㊁消除等方法的参数(幅度,频率等)进行设置㊂具体实现方法如下:首先,添加工具栏㊁选项卡组㊁坐标区㊁按钮㊁下拉框等组件,并设置其属性㊂其次,编写误差生成㊁误差消减㊁最小二程拟合及不确定度计算等函数代码,编写组件对应的回调函数㊂最后,运行并打包APP㊂图1 误差与数据处理课程的综合性实验APPFig.1 The comprehensive experimental APP of the error and data processing 3 实验内容设计笔者以地面核磁共振实际工程数据为例,结合误差理论与数据处理教材,实现多种误差基本概念和最小二程等典型算法的快速实现和可视化㊂主要模块如图2所示㊂粗大误差是由人为的或自然引发的,测量结果明显偏离真值误差,具有偶然性和破坏性㊂系统误差是由测量装置或方法的问题导致测量结果与真值之间的误差,包括恒定和变化系统误差㊂图2 误差与数据处理实验模块Fig.2 Error and data processing experimental module 随机误差是由很多因素引起的综合结果,与真值的差值可正可负,有大有小,不可预测,但满足一定的统计分布㊂根据误差性质可对3类误差进行消除或抑制,然后进行参数估计㊂通常参数估计可使用最小二乘方法,对非线性方程的参数估计,可将非线性方程线性化,进而使用最小二乘方法㊂参数估计后还需对估计结果的不确定度进行分析㊂分析思路是先对测量数据进行精度估计,获得测量数据的不确定度㊂然后利用误差合成方法,将参数估计的精度用测量数据的精度表示,从而获得参数估计值的不确定度㊂3.1 误差基本性质实验为配合误差理论与数据处理实验教学,使学生能正确认识误差的性质及产生的原因,掌握消除或减小误差的基本方法与措施㊂笔者结合实际工程中的地面磁共振测量数据,设置了随机㊁系统和粗大误差以及减小和消除方法实验内容,如图3所示㊂在误差基本性质分析实验中,首先在参数功能设置区signal 选项卡分别设置磁共振FID (Free Induction Decay)信号的幅度㊁弛豫时间㊁频率和相位信息,以产生FID 信号㊂APP 开始运行后,首先会读取参数组,判断读取的参数组数是否等于所设置数量,如果数量相等,则运行下一步,如不等,则往下继续读取参数组㊂在读取参数后,根据式(2)生成共振信号㊂根据所设置的共振信号数,将所生成的共振信号进行相加,则可以得到目标信号㊂随后判断信号生成部分是否设置了噪声,如存在噪声,将噪声和共振信号相加,并且在图形显示部分显示,如不存在噪声,则直接显示所生成的共振信号㊂其次,设置粗大误差的数量㊁幅度以及持续时间等参数㊂当粗大误差生成后,先读取粗大误差的生179第6期刁庶,等:误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计成个数和影响时间,再根据使用randi 函数在影响时间内随机确定尖峰噪声的生成位置,然后生成模拟经滤波器采集后的尖峰噪声样式,获取粗大误差的最大幅值后,根据所设参数,最后生成粗大误差㊂设置系统误差的基频㊁幅度参数;当生成系统误差后,APP 依次往下读取系统误差的参数组,然后判断当前读取系统误差参数组数量是否等于所设置数量,如果不相等,则继续往下读取参数组,若相等则导入谐波的幅度和个数㊂当导入以上参数后,则可根据谐波表达式(4)生成单个系统误差,并将生成的单个系统误差进行相加,直到生成的单个系统误差个数等于所设置个数,则可将已生成的系统误差加入噪声部分,并将误差部分与FID 信号进行相加,则可得到加入系统误差的共振信号㊂当设置好随机误差的幅值与信噪比后,则可以按下按钮 RUN”运行程序,生成随机误差㊂最后通过勾选功能(add in)分别或同时增加3种不同误差,并在图形显示区,显示其时域和频域特征㊂图3 参数设置界面Fig.3 Parameter setting interface 文中设置FID 信号的初始振幅为100nV,弛豫时间为0.2s,拉莫尔频率为2330Hz,初始相位为45°㊂粗大误差的幅度为500nV,粗大误差长度为5ms(与实际磁共振测量数据相符),每组FID 数据中最大粗大误差个数为2㊂系统误差设置为基频是50Hz 的正弦波,幅度呈均值为10nV㊁方差为零的正态分布,相位服从(-π,π)间均匀分布,即模拟了实际工程中的工频及其谐波噪声㊂在随机误差生成部分中,设置的参数是随机误差的幅值和信噪比㊂随机误差的标准差设置为10nV,确定随机误差产生的范围,使用randn 函数生成随机误差㊂包含误差的数据的时间域和功率谱密度如图4中黑色曲线所示,由图4时域图可以明显看出粗大误差特征,即幅值远大于FID 信号且持续时间较短;由功率谱可以看出周期性系统误差特征,其频率固定为基频(50Hz)的整数倍频㊂图4 误差生成及消除图形显示结果Fig.4 Graphical results of error generation and elimination 279吉林大学学报(信息科学版)第41卷3.2 误差处理方法在误差数据处理实验中,在误差消减设置界面尖峰误差处勾选 enable”,设置其作用时间及阈值,由于尖峰噪声产生的时间是随机生成的,所以在设置作用时间时需要包括所有尖峰存在时间㊂粗大误差的判断采用能量运算方法[11],即通过计算MRS 信号能量E [V MRS (t )]和尖峰噪声能量E [V spike (t )],判断数据中是否存在粗大误差:E [V R (t )]=E [V MRS (t )]+E [V spike (t )]㊂(5) 当没有尖峰噪声时,E [V spike (t )]=0㊂由于尖峰噪声的瞬时能量远大于MRS 信号能量,因此当存在尖峰噪声时,E [V R (t )]结果大幅增加㊂剔除粗大误差后,利用自回归函数建模方法,计算尖峰噪声段的MRS 数据,以实现粗大误差的消除[12]㊂周期性系统误差采用基于工频谐波建模方法消除[13]㊂谐波建模原理是根据测量数据估计基频和每个谐波的幅度和相位,然后基于式(4)建立谐波噪声V harmonic 模型㊂但求解谐波参数是一个非线性的优化问题,可通过先搜索谐波基频,再求解幅值和相位的方法进行简化㊂搜索基频可采用均匀搜索或迭代搜索[14]方法㊂在使用工频建模方法前,首先要设置其谐波类型(单基频或双基频的工频谐波)㊂其次,选择目标信号的基频为50/60/16Hz㊂在设置完成后,运行( Run”)得到误差消减后结果如图4中蓝色曲线所示,可以看出粗大误差和系统误差均得到了较好的抑制,仅剩余少量随机误差㊂这是由于随机误差大小和方向都不固定,难以校正或采取某种技术措施的办法消除,只能通过多次叠加取平均方式减小㊂3.3 最小二乘拟合及不确定度计算实验由于MRS 信号的初始振幅和弛豫时间分别和地下含水层的含水量和孔隙度直接相关,初始相位和图5 最小二乘拟合及不确定度计算模块Fig.5 Least squares fitting and uncertainty calculation module拉莫尔频率分别和地下电阻率和地磁场直接相关,因此准确提取MRS 的上述4个参数具有重要意义㊂为加深对最小二乘法㊁回归分析理解,掌握不确定度计算方法,笔者设计了最小二乘拟合及不确定度计算模块,如图5所示㊂该模块可以选择非线性拟合,似然估计+马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC:Markov Chain Monte Carlo)或总体最小二乘实现FID 参数估计[14⁃15]㊂文中以非线性拟合方法为例,初始振幅㊁弛豫时间㊁频率差和相位分别设置为50nV,0.1s,0Hz 和-180°;初始相位的最大和最小值为1000nV 和0,弛豫时间的最大和最小值为1s 和0.01s,频率偏量的最大值和最小值为2Hz 和-2Hz,初始相位的最大和最小值为180°和-180°㊂利用最小二乘精度估计方法得到其不确定度,磁共振信号经过包络检测后得到两个正交分量:x =e 0e -t /T *2cos(2πd f t +φ),(6)y =e 0e -t /T *2sin(2πd f t +φ),(7)其中d f =f T -f L 为频率偏差㊂首先将非线性表达式转换为线性表达式E =log(x 2+y 2)=log(e 0)-t /T *2,(8)F =arctan(y /x )=2πd f t +φ,(9) 利用线性最小二乘方法求解式(8)㊂对式(9)整理成矩阵形式Ax =b ,得到x 1和x 2,则e 0=e x 1,T *2=-1/x 2㊂为计算不确定度,对x 1和x 2进行精度估计㊂首先,测试数据的精度估计为σb =∑n i =1v 2i /(n -2),(10)379第6期刁庶,等:误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计其中v∈V=Ax-b㊂通过计算C-1=(A T A)-1=d11d12d21déëêêùûúú22,得到σx1=d11σb和σx1=d22σb㊂再根据误差合成得到σe0=∂f∂x1σx1=e x1σx1和σT*2=∂f∂x2σx2=1T22σx2㊂同理,利用最小二乘方法求解式(4),只需修改b=[F1F1 F n],得到x1=φ,x2=2πd f㊂因此,φ=x1,d f=x2/2π㊂计算φ和d f的不确定度为σφ=∂f∂x1σx1=σx1和σd f=∂f∂x2σx2=12πσx2㊂拟合结果见图5中 Parameter estimation”模块(第1行),同时得到了参数的拟合结果和最大值㊁最小值㊂4 结 语笔者基于Matlab APP Designer,设计并实现了误差理论与数据处理课的综合性实验平台㊂该实验平台设置了误差基本性质与处理方法和最小二乘拟合及不确定度计算两大实验模块㊂通过结合实际工程中的地面磁共振测量数据,有助于学生加深随机误差㊁系统误差和粗大误差的理解,掌握最小二乘法和不确定度的计算方法㊂该实验平台不仅满足日常实验教学需求,启发学生思考和解决测量精度等科研问题的能力,同时为进一步的虚拟仿真实验课程建设奠定基础㊂参考文献:[1]费业泰.误差理论与数据处理[M].第6版.北京:机械工业出版社,2010.FEI Y T.Error Theory and Data Processing[M].Sixth Edition.Beijing:Machinery Industry Press,2010.[2]罗清华,焉晓贞,彭宇,等. 误差理论与数据处理”课程研究型教学探索[J].电气电子教学学报,2016,38(3):55⁃57.LUO Q H,YAN X Z,PENG Y,et al.The Research⁃Based Teaching Explore of Error Theory and Data Processing”Course [J].Journal of EEE,2016,38(3):55⁃57.[3]徐志玲,赵玉晓,金骥,等. 误差理论与数据处理”立体化课程设计与实践[J].实验室研究与探索,2014,33(11): 191⁃194.XU Z L,ZHAO Y X,JIN J,et al.A Stereo Design for the Course of Error Theory and Data Processing”[J].Research and Exploration in Laboratory,2014,33(11):191⁃194.[4]绳飘,张振华,闫勇刚,等.科教结合的 误差理论与数据处理”实验教学设计[J].实验技术与管理,2018,35(7): 213⁃216.SHENG P,ZHANG Z H,YAN Y G,et al.Teaching Design on Experiment of Error Theory and Data Processing”with Combination of Scientific Research and Teaching[J].Experimental Technology and Management,2018,35(7):213⁃216.[5]孙鹏,冯新宇,王蕴恒,等.误差理论与数据处理课程教学改革与实践[J].实践探索,2017(7/8):68⁃69. SUN P,FENG X Y,WANG Y H,et al.Teaching Reform and Practice of Error Theory and Data Processing Course[J]. Shijian Tansuo,2017(7/8):68⁃69.[6]田宝凤,蒋川东,易晓峰,等. 误差理论与数据分析”在卓越工程师培养计划下的教学改革研究[J].教育现代化, 2018,5(30):29⁃30,34.TIAN B F,JIANG C D,YI X F,et al.Research on Teaching Reform of Error Theory and Data Analysis”under the Excellent Engineer Training Plan[J].Education Modernization,2018,5(30):29⁃30,34.[7]林君,蒋川东,段清明,等.复杂条件下地下水磁共振探测与灾害水源探查研究进展[J].吉林大学学报(地球科学版),2012,42(5):1560⁃1570.LIN J,JIANG C D,DUAN Q M,et al.The Situation and Process of Magnetic Resonance Sounding for Groundwater Investigations and Underground Application[J].Journal of Jilin University(Earth Science Edition),2012,42(5): 1560⁃1570.[8]田宝凤,朱慧,易晓峰,等.基于谐波建模和自相关的磁共振信号消噪与提取方法研究[J].地球物理学报,2018,61 (2):767⁃780.TIAN B F,ZHU H,YI X F,et al.Denoising and Extraction Method of Magnetic Resonance Sounding Signal Based on 479吉林大学学报(信息科学版)第41卷Adaptive Harmonic Modeling and Autocorrelation [J].Chinese Journal of Geophysics,2018,61(2):767⁃780.[9]LARSEN JAKOB JUUL,BEHROOZMAND AHMAD.Processing of Surface⁃Nuclear Magnetic Resonance Data from Sites withHigh Noise Levels [J].Geophysics,2016,81(4):75⁃83.[10]LARSEN JAKOB JUUL,DALGAARD ESBEN,AUKEN ESBEN.Noise Cancelling of MRS Signals Combining Model⁃Based Removal of Powerline Harmonics and Multichannel Wiener Filtering [J ].Geophysical Journal International,2013(2):828⁃836.[11]万玲,张扬,林君,等.基于能量运算的磁共振信号尖峰噪声抑制方法[J].地球物理学报,2016,59(6):2290⁃2301.WAN L,ZHANG Y,LIN J,et al.Spikes Removal of Magnetic Resonance Sounding Data Based on Energy Calculation [J].Chinese Journal of Geophysics,2016,59(6):2290⁃2301.[12]JIANG C D,LIN J,DUAN Q M,et al.Statistical Stacking and Adaptive Notch Filter to Remove High⁃Level ElectromagneticNoise from MRS Measurements [J].Near Surface Geophysics,2011,9(5):459⁃468.[13]MÜLLER⁃PETKEMIKE,BRAUN MARTINA,HERTRICH MARIAN,et al.MRSmatlab A Software Tool for Processing,Modeling,and Inversion of Magnetic Resonance Sounding Data [J].Geophysics,2016,81(4):9⁃21.[14]LEGCHENKO ANATOLY,VALLA PIERRE.Processing of Surface Proton Magnetic Resonance Signals Using Non⁃LinearFitting [J].Journal of Applied Geophysics,1998,39(2):77⁃83.[15]蒋川东,常星,孙佳,等.基于L 1范数的低场核磁共振T_2谱稀疏反演方法[J].物理学报,2017,66(4):239⁃250.JIANG C D,CHANG X,SUN J,et al.Sparse Inversion Method of T2Spectrum Based on the L 1Norm for Low⁃Field Nuclear Magnetic Resonance [J].Acta Physica Sinica,2017,66(4):239⁃250.(责任编辑:刘东亮)579第6期刁庶,等:误差理论与数据处理课程综合性实验平台设计。

误差理论与数据处理试卷及答案

误差理论与数据处理试卷及答案
标准偏差。(10 分)
解: d
f1
f2
= 19.8 =24.75(cm) 0.8
d
( d )2 f1
2 f1
( d f 2
)2
2 f2
(
1 f2
)
2
2 1
(
f1
f
2 2
)
2
2 2
1.5
5、已知不等精度测量的单位权标准差为 0.004 ,正规方程为:
33x1 32x2 70.184
23x1 117 x2 111.994 试求出 x1 和 x2 的最小二乘法处理的最佳估计量及其相应精度。(10 分)
0.3 c1
解:⑴列标准观测方程如下:
0.4 0.5
c2 c1
c2
0.3 c2 c3
⑵列观测方程登记表:
p
a
b
c
l
观测方程 1
1
1
0
0
0.3
观测方程 2
1
0
1
0
-0.4
观测方程 3
1
1
1
0
-0.5
观测方程 4
1
0
1
1
-0.3
⑶列正规方程登记表:
正规方程 1
正规方程 2
正规方程 3
Paa pab pac pal Pba pbb pbc pbl Pca pcb pcc pcl
(mm)(10 分)
序号
随机误差
极限误差 未定系统误差
误差传递系数
1
0.5

1.0
2

1.5
2.0
3

1.0
2.3

matlab习题及答案

matlab习题及答案

matlab习题及答案2. ⽤MATLAB 语句输⼊矩阵A 和B3.假设已知矩阵A ,试给出相应的MATLAB 命令,将其全部偶数⾏提取出来,赋给B 矩阵,⽤magic(8)A =命令⽣成A 矩阵,⽤上述命令检验⼀下结果是不是正确。

4.⽤数值⽅法可以求出∑=++++++==6363622284212i i S ,试不采⽤循环的形式求出和式的数值解。

由于数值⽅法是采⽤double 形式进⾏计算的,难以保证有效位数字,所以结果不⼀定精确。

试采⽤运算的⽅法求该和式的精确值。

5.选择合适的步距绘制出下⾯的图形。

(1))/1sin(t ,其中)1,1(-∈t ;(2))tan(sin )sin(tan t t -,其中),(ππ-∈t6. 试绘制出⼆元函数2222)1(1)1(1),(yx yx y x f z ++++-==的三维图和三视图7. 试求出如下极限。

(1)xxxx 1)93(lim +∞→;(2)11lim0-+→→xy xy y x ;(3)22)()cos(1lim222200y x y x ey x y x +→→++-8. 已知参数⽅程-==tt t y t x sin cos cos ln ,试求出x y d d 和3/22d d π=t x y9. 假设?-=xyt t e y x f 0d ),(2,试求222222y fy x f x f y x ??+-?? 10. 试求出下⾯的极限。

(1)-++-+-+-∞→1)2(1161141121lim 2222n n ;(2))131211(lim 2222ππππn n n n n n n ++++++++∞→ 11. 试求出以下的曲线积分。

(1)?+ls y x d )(22,l 为曲线)sin (cos t t t a x +=,)cos (sin t t t a y -=,)20(π≤≤t 。

(2)?-+++ly y y xe x e yx )dy 2(xy d )(33,其中l 为22222c y b x a =+正向上半椭圆。

数字信号处理及matlab实现部分作业详解

数字信号处理及matlab实现部分作业详解

1、把序列⎪⎩⎪⎨⎧== ,01 ,20 ,1)(其他=n n n x 表示为单位阶跃之和的形式。

解:)2(2)1()( )]2()1([2)1()()1(2)()(---+=---+--=-+=n u n u n u n u n u n u n u n n n x δδ2、判断下列系统线性性、因果性、稳定性。

(a))()(n nx n y =;(b)b n ax n y +=)()(,其中a ,b 为常数;解:(a)线性性:对于两个输入序列)(1n x 和)(2n x ,相应的输出分别为)(1)(1n nx n y =)(2)(2n nx n y =这两个输出的线性组合为)(2)(1)](2)(1)(3n bnx n anx n by n ay n y +=+=这两个输入信号的线性组合产生的输出为)(2)(1)](2)(1[)](2)(1[)(4n bnx n anx n bx n ax n n bx n ax T n y +=+=+=现在)(4)(3n y n y =,所以系统为线性系统;因果性:因为系统只与当前输入有关,所以系统是因果的;稳定性:若)(n x 有界,即∞<≤M n x |)(|,则nM n x n n nx n y ≤≤=|)(||)(||)(|,当∞→n 时,∞→)(n y ,所以不稳定。

(b)线性性:对于两个输入序列)(1n x 和)(2n x ,相应的输出分别为b n ax n y +=)(1)(1bn ax n y +=)(2)(2这两个输出的线性组合为dbn dax cb n cax n dy n cy n y +++=+=)(2)(1)](2)(1)(3这两个输入信号的线性组合产生的输出为b n dax n cax b n dx n cx a n dx n cx T n y ++=++=+=)(2)(1)](2)(1[)](2)(1[)(4现在)(4)(3n y n y ≠,所以系统为非线性系统;因果性:因为系统只与当前输入有关,所以系统是因果的;稳定性:若)(n x 有界,即∞<≤M n x |)(|,则|||||||)(||)(||)(|b M a b n ax b n ax n y +≤+≤+=,即|)(|n y 有界,所以稳定。

《误差理论与数据处理》答案

《误差理论与数据处理》答案

《误差理论与数据处理》第一章 绪论1-1.研究误差的意义是什么?简述误差理论的主要内容.答: 研究误差的意义为:(1)正确认识误差的性质,分析误差产生的原因,以消除或减小误差;(2)正确处理测量和实验数据,合理计算所得结果,以便在一定条件下得到更接近于真值的数据;(3)正确组织实验过程,合理设计仪器或选用仪器和测量方法,以便在最经济条件下,得到理想的结果。

误差理论的主要内容:误差定义、误差来源及误差分类等。

1-2.试述测量误差的定义及分类,不同种类误差的特点是什么?答:测量误差就是测的值与被测量的真值之间的差;按照误差的特点和性质,可分为系统误差、随机误差、粗大误差。

系统误差的特点是在所处测量条件下,误差的绝对值和符号保持恒定,或遵循一定的规律变化(大小和符号都按一定规律变化);随机误差的特点是在所处测量条件下,误差的绝对值和符号以不可预定方式变化; 粗大误差的特点是可取性。

1-3.试述误差的绝对值和绝对误差有何异同,并举例说明。

答:(1)误差的绝对值都是正数,只是说实际尺寸和标准尺寸差别的大小数量,不反映是“大了"还是“小了”,只是差别量;绝对误差即可能是正值也可能是负值,指的是实际尺寸和标准尺寸的差值.+多少表明大了多少,-多少表示小了多少。

(2)就测量而言,前者是指系统的误差未定但标准值确定的,后者是指系统本身标准值未定1-5 测得某三角块的三个角度之和为180o00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解:绝对误差等于: 相对误差等于:1-6.在万能测长仪上,测量某一被测件的长度为 50mm ,已知其最大绝对误差为 1μm ,试问该被测件的真实长度为多少?解: 绝对误差=测得值-真值,即: △L =L -L 0 已知:L =50,△L =1μm =0.001mm ,测件的真实长度L0=L -△L =50-0.001=49。

999(mm ) 1-7.用二等标准活塞压力计测量某压力得 100。

MATLAB实验练习题(计算机)-南邮-MATLAB-数学实验大作业答案

“MATLAB”练习题要求:抄题、写出操作命令、运行结果,并根据要求,贴上运行图。

1、求230x e x -=的所有根.(先画图后求解)(要求贴图)>> solve('exp(x)—3*x^2',0)ans =—2*lambertw (—1/6*3^(1/2))-2*lambertw(—1,—1/6*3^(1/2))—2*lambertw (1/6*3^(1/2))3、求解下列各题:1)30sin lim x x x x ->->> sym x ;〉> limit((x-sin (x))/x^3)ans =1/62) (10)cos ,x y e x y =求>> sym x;>> diff (exp(x )*cos(x),10)ans =(-32)*exp(x)*sin (x)3)21/20(17x e dx ⎰精确到位有效数字)〉〉 sym x;〉〉 vpa((int(exp(x^2),x,0,1/2)),17)ans =0.544987104183622224)42254x dx x+⎰〉> sym x ;>〉 int (x^4/(25+x^2),x)ans =125*atan (x/5) - 25*x + x^3/35)求由参数方程arctan x y t⎧⎪=⎨=⎪⎩dy dx 与二阶导数22d y dx 。

〉> sym t;>> x=log(sqrt (1+t^2));y=atan(t);〉> diff (y ,t )/diff (x ,t)ans =1/t6)设函数y =f (x )由方程xy +e y = e 所确定,求y ′(x ).>> syms x y ;f=x *y+exp(y )—exp (1);〉> -diff(f,x )/diff (f,y)ans =-y/(x + exp (y))7)0sin 2x e xdx +∞-⎰>〉 syms x ;>〉 y=exp(-x)*sin(2*x );〉> int(y ,0,inf )ans =2/58) 08x =展开(最高次幂为)〉> syms xf=sqrt(1+x);taylor(f,0,9)ans =— (429*x^8)/32768 + (33*x^7)/2048 — (21*x^6)/1024 +(7*x^5)/256 - (5*x^4)/128 + x^3/16 - x^2/8 + x/2 + 19) 1sin (3)(2)x y e y =求〉> syms x y ;>〉 y=exp(sin (1/x));>〉 dy=subs (diff(y,3),x ,2)dy =—0.582610)求变上限函数2x x ⎰对变量x 的导数.>> syms a t ;>〉 diff (int(sqrt(a+t),t,x ,x^2))Warning: Explicit integral could not be found 。

《误差理论与数据处理》习题2及解答

试写出测量结果。③若手头无该仪器测量的标准差值的资料,试由②中 10 次重复测量的 测量值,写出上述①、②的测量结果。 【解】① 单次测量的极限误差以 3σ计算,δlimx=3σ=3×0.5=1.5(μm)=0.0015 (mm) 所以测量结果可表示为:26.2025±0.0015
(mm)
② 重复测量 10 次,计算其算术平均值为: x = 26.2025(mm). 取与①相同的置信度,则测量结果为:26.2025±3σ= 26.2025±0.0015 (mm). ③ 若无该仪器测量的标准差资料,则依 10 次重复测量数据计算标准差和表示测量结 果。选参考值 x0 = 26.202,计算差值 ∆x i = x i − 26.202 、 ∆ x 0 和残差ν i 等列于表中。 序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 号
∑ν
i =1
i
n( n − 1)
= 1.253
0.0008 5× 4
= 0.000224 (mm)
σx =
σ
n
=
0.000255 5
= 0.000114 ; σ x =
'
σ'
n
=
0.000224 5
= 0.0001
⑤求单次测量的极限误差和算术平均值的极限误差 因假设测量值服从正态分布,并且置信概率 P=2Φ(t)=99%,则Φ(t)=0.495,查附录
∆ x0 = 1 10 ∑ ∆xi = 0.0005 10 i =1
νi
0 +0.0003 +0.0003 0 +0.0001 -0.0003 -0.0002 0 +0.0001 -0.0003
ν i2
0 9×10 9×10 0 1×10

误差理论试卷及答案-(1)

《误差理论与数据处理》试卷一一.某待测量约为80 μm,要求测量误差不超过3%,现有 1.0 级0-300μm 和2。

0 级0-100 μm 的两种测微仪,问选择哪一种测微仪符合测量要求?(本题10 分)二.有三台不同的测角仪,其单次测量标准差分别为: ⎛ 1=0.8′, ⎛ 2=1.0′,⎛ 3=0.5′。

若每一台测角仪分别对某一被测角度各重复测量4 次,并根据上述测得值求得被测角度的测量结果,问该测量结果的标准差为多少?(本题10 分)三.测某一温度值15 次,测得值如下:(单位:℃)20。

53,20。

52,20.50,20。

52,20。

53,20。

53,20。

50,20.49, 20.49, 20。

51, 20.53,20。

52, 20。

49, 20.40,20.50已知温度计的系统误差为-0。

05℃,除此以外不再含有其它的系统误差,试判断该测量列是否含有粗大误差.要求置信概率P=99.73%,求温度的测量结果。

(本题18 分)四.已知三个量块的尺寸及标准差分别为:l1 ± ⎛ 1 =(10.000 ± 0。

0004)mm;l 2 ± ⎛ 2 =(1。

010 ± 0。

0003)mm;l3 ± ⎛ 3 = (1.001 ± 0.0001) mm求由这三个量块研合后的量块组的尺寸及其标准差( 〉 ij = 0 ).(本题10 分)五.某位移传感器的位移x与输出电压y的一组观测值如下:(单位略)x y10。

105150.5262101.0521151.5775202.1031252。

6287设x无误差,求y对x的线性关系式,并进行方差分析与显著性检验.(附:F0。

10(1,4)=4.54,F0。

05(1,4)=7.71,F0.01(1,4)=21。

2)(本题15 分)六.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 ± 0。

matlab数学实验考试题及答案

matlab数学实验考试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. MATLAB中用于生成0到1之间均匀分布的随机数的函数是?A. randB. randiC. randnD. randperm答案:A2. 下列哪个命令可以计算矩阵的行列式?A. detB. rankC. eigD. inv答案:A3. MATLAB中用于求解线性方程组的命令是?A. solveB. linsolveC. fsolveD. ode45答案:A4. 在MATLAB中,如何创建一个3x3的单位矩阵?A. eye(3)B. ones(3)C. zeros(3)D. identity(3)答案:A5. MATLAB中用于绘制二维图形的函数是?A. plotB. surfC. meshD. contour答案:A二、填空题(每题3分,共15分)1. MATLAB中,使用________函数可以计算矩阵的迹。

答案:trace2. 若要在MATLAB中创建一个从1到10的向量,可以使用________函数。

答案:1:103. MATLAB中,使用________函数可以计算矩阵的特征值。

答案:eig4. 若要在MATLAB中绘制一个正弦波,可以使用________函数。

答案:sin5. MATLAB中,使用________函数可以计算矩阵的逆。

答案:inv三、简答题(每题10分,共20分)1. 描述MATLAB中如何使用循环结构来计算并打印1到100之间所有奇数的和。

答案:可以使用for循环结构,初始化一个变量sum为0,然后遍历1到100之间的每个数,使用模运算符判断是否为奇数,如果是,则将其加到sum上,最后打印sum的值。

2. 简述MATLAB中如何使用条件语句来检查一个数是否为素数,并打印出所有小于100的素数。

答案:可以使用for循环遍历2到99之间的每个数,对于每个数,使用一个while循环检查它是否有除1和它本身之外的因数,如果没有,则使用if语句判断该数是否为素数,如果是,则打印该数。

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误差理论与数据处理作业第一章Matlab代码:%题1-5%180度2分换算为clear all;clc;test5 = 180 + 2/60/60 ;absoluteError5 = (180 - test5)oppositeError5 = absoluteError5 / test5 * 100 %%1-7absouluteError7 = 100.2 -100.5oppositeError7 = absouluteError7 / 100.5 * 100%题目1-14比较测量方式的精度L1 = 110;L2 = 110;testError1 = 0.011;testError2 = 0.009;L3 = 150;testError3 = 0.012;%相对误差越小则越精确oppositeError1 = testError1 / L1;oppositeError2 = testError2 / L2;oppositeError3 = testError3 / L3;%寻找相对误差的最小值if oppositeError1 > oppositeError2if oppositeError2 > oppositeError3fprintf('精度最高的是第三种,相对误差为 %f',oppositeError3); elsefprintf('精度最高的是第二种,相对误差为 %f',oppositeError2); endelseif oppositeError1 > oppositeError3fprintf('精度最高的是第三种,相对误差为 %f',oppositeError3); elsefprintf('精度最高的是第一种,相对误差为 %f',oppositeError1); endend运行结果:absoluteError5 =-5.5556e-04oppositeError5 =-3.0864e-04absouluteError7 =-0.3000oppositeError7 = -0.2985精度最高的是第三种,相对误差为 0.000080第二章Matlab代码:这章自己写了几个函数:function value = standardDeviation(n,v)%value是返回的标准差,n 是测量的值的矩阵,v是算术平均值% standardDeviation函数是求测量的标准差k = 1;for i = nresidualError(k,:) = i - v ; %存放残差的向量k = k+1;endvalue = ((sum(residualError.^2)) / (numel(n) - 1))^0.5;endfunction value = T_fenbubiao(a,v)%该函数实现T分布表的查询%v表示次数,a表示可信度m_005 = [12.71 4.30 3.18 2.78 2.57 2.45 2.36 2.31 2.26 2.23;2.20 2.18 2.16 2.14 2.13 2.12 2.11 2.10 2.09 2.09;2.08 2.07 2.07 2.06 2.06 2.06 2.05 2.05 2.05 2.04;0 0 0 2.02 2.01 2.00 1.99 1.99 1.99 1.98 ];m_001 = [63.66 9.92 5.84 4.60 4.03 3.71 3.50 3.36 3.25 3.17;3.11 3.05 3.01 2.98 2.95 2.92 2.90 2.88 2.86 2.85;2.83 2.82 2.81 2.80 2.79 2.78 2.77 2.76 2.76 2.75;0 0 0 2.70 2.68 2.66 2.65 2.64 2.63 2.63 ];m_00027= [235.80 19.21 9.21 6.62 5.51 4.90 4.53 4.28 4.09 3.96;3.85 3.76 3.69 3.64 3.59 3.54 3.51 3.48 3.45 3.42;3.40 3.38 3.36 3.34 3.33 3.32 3.30 3.29 3.28 3.27;0 0 0 3.20 3.16 3.13 3.11 3.10 3.09 3.08 ]; p = a ;switch pcase double(0.05)index = lookup_index(v);row = index(1);column = index(2);if (row > 0 && column > 0)value = m_005(row,column);elsevalue = 1.96;endcase 0.0100;index = lookup_index(v);row = index(1);column = index(2);if (row > 0 && column > 0)value = m_001(row,column);elsevalue = 2.58;endcase 0.0027;index = lookup_index(v);row = index(1);column = index(2);if (row > 0 && column > 0)value = m_00027(row,column);elsevalue =3.00;endotherwisevalue = 1.96;endendfunction value= lookup_index(v)if v <= 10value = [1,v];elseif (v > 10 && v <= 20)v1 = rem(v,10);if v1 == 0;v1 = 10;endvalue =[2,v1];elseif (v > 20 && v <=30 )v2 = rem(v,10);if (v2 == 0)v2 = 10;endvalue =[3,v2];elseif(v > 30 && v <= 100)v3 = fix(v/10);value = [4,v3];elsevalue = [0,0];endendfunction residualError = calculationResiduals(testValue) %求残差的函数% testValue是传入的测量值,residualError返回的残差值k = 1;averageValue = sum(testValue) / numel(testValue);for i = testValuetemp = i - averageValue;residualError(:,k) = temp ; %存放残差的向量k = k+1;endendfunction value = judge( v,d3 )%判断有没有粗大误差函数% d3是3倍的标准差temp = abs(v);vMax = max(temp);if vMax > d3value = findIndex(temp,vMax);elsevalue =false;endendfunction value = findIndex(v,data)k = 1;for i = vif i == data;value = k;return ;endk = k+1;endvalue = false;end实现题目的主要代码:c lear all;clc;%题目2-4 求平均误差和算数平均值test = [236.45,236.37,236.51,236.34,236.39,236.48,236.47,236.40 ];%8次测试值arithmeticAverageValue = sum(test) / numel(test) ; %算术平均值%根据贝塞公式求单次测量的标准差,d 为标准差,dd为算术平均标准差d = standardDeviation(test,arithmeticAverageValue);dd = d / (numel(test))^0.5;fprintf('题目2-4 ');fprintf('算术平均值为 %f ,单次测量的标准差为 %f,算术平均标准差为 %f \n',arithmeticAverageValue,d,dd);%题目2-6 求算术平均值,标准差,或然误差,平均误差testValue2_6 = [168.41,168.54,168.59,168.40,168.50]; arithmeticAverageValue2_6 = sum(testValue2_6) / numel(testValue2_6); %算术平均值d2_6 = standardDeviation(testValue2_6,arithmeticAverageValue2_6); %标准差dd2_6 = d2_6 / (numel(testValue2_6))^0.5;p2_6 = 0.6745 * dd2_6; %或然误差averageError2_6 = 0.7979 * dd2_6; %平均误差fprintf('题目2-6 ');fprintf('算术平均值为 %f ,单次测量的标准差为 %f,算术平均标准差为 %f \n ',arithmeticAverageValue2_6,d2_6,dd2_6);fprintf(' 或然误差 %f,平均误差 %f \n',p2_6,averageError2_6);%题目2-8 求置信限averageDeviation = 0.005 / (5^0.5);n = 5;P = 0.95; %置信限95%% (1)按t分布计算a = 0.05;v = 4;t = T_fenbubiao(a,v); %根据t分布表查对应的t值x = t * averageDeviation;fprintf('题目2-12');fprintf('t分布下置信限为 -%f 到 %f\n ',x,x);% (2)按正太分布做;t = 1.96;%根据表知t = 1.96x = t * averageDeviation;fprintf('正太分布下置信限为 -%f 到 %f \n',x,x);%题目2-12 求加权算术平均值及其标准差xp = [102523.85 102391.30 102257.97 102124.65 101991.33 101858.01 101724.69 101591.36]; %测试的次数p = [1 3 5 7 8 6 4 2 ];averageXp = sum(xp) / numel(xp);k = 1;for i = xptemp = i - averageXp;residualError(:,k) = temp ; %存放残差的向量k = k+1;endresidualErrorV2 = residualError.^2;sum2_12 = sum(xp.*p);weightedAverage = sum2_12 / sum(p); %加权算术平均值value = (sum(p.*residualErrorV2)/((numel(xp)-1)*sum(p))).^0.5;%加权算术标准差fprintf('题目2-12');fprintf('加权算术平均值 %f ,加权算术标准差 %f\n',weightedAverage,value);%题目2-17 判断是否有系统误差testValue2_17 = [14.7 15 15.2 14.8 15.5 14.6 14.9 14.8 15.1 15]; averageValue = sum(testValue2_17) / numel(testValue2_17);%判断测量次数的奇偶cnt = numel(testValue2_17);if mod(cnt,2) == 0K = cnt/2;elseK = (cnt + 1) / 2;endv = calculationResiduals(testValue2_17);d2_17 = sum(v(1:K)) - sum(v((K+1):cnt));fprintf('题目2-17');if abs(d2_17) > abs(max(v))fprintf('%f 显著不为零,故测量中含有线性误差 ',d2_17);elsefprintf('%f 不显著为零,故测量中不含有线性误差 ',d2_17);end%2-22莱以特准则判断粗大误差testValue2_22 = [28.53 28.52 28.50 28.52 28.53 28.53 28.50 28.49 28.49 28.51 28.53 28.52 28.49 28.40 28.50];n = numel(testValue2_22);averageValue2_22 = sum(testValue2_22) / n ;d2_22 = standardDeviation(testValue2_22,averageValue2_22) ; %计算标准差v2_22 = calculationResiduals(testValue2_22); %残差d3_2_22 = d2_22 * 3 ;while 1index = judge(v2_22,d3_2_22);if index %如果有粗大误差剔除fprintf('\n值%f是粗大误差应该提除\n',testValue2_22(index)); testValue2_22(index) = [];%删除对应的值%重复第一次的步骤n = numel(testValue2_22);averageValue2_22 = sum(testValue2_22) / n ;d2_22 = standardDeviation(testValue2_22,averageValue2_22) ; %计算标准差v2_22 = calculationResiduals(testValue2_22); %残差d3_2_22 = d2_22 * 3 ;elsebreak;endend代码的运行结果:题目2-4 算术平均值为 236.426250 ,单次测量的标准差为 0.059746,算术平均标准差为 0.021124题目2-6 算术平均值为 168.488000 ,单次测量的标准差为 0.082280,算术平均标准差为 0.036797 或然误差 0.024819,平均误差 0.029360题目2-8 t分布下置信限为 -0.006216 到 0.006216 正太分布下置信限为-0.004383 到 0.004383题目2-12 加权算术平均值 102028.342500 ,加权算术标准差 87.661818题目2-17 0.800000 显著不为零,故测量中含有线性误差题目2-22 值28.400000是粗大误差应该踢除第三章MATLAB代码:clear all;clc;%题目3-1 求测量误差test = [40 12 1.25 1.005];testOffset = [-0.7 0.5 -0.3 0.1];limL = [0.35 0.25 0.20 0.20];testSum = sum(test);systemOffset = sum(testOffset);offsetValue = testSum - systemOffset * 1e-3;limLOffset = sum(limL.^2)^0.5;fprintf('题目3-1 ');fprintf('系统误差 %f 修正值为 %f 测量误差 %f \n',systemOffset,offsetValue,limLOffset);%题目3-2 求立方体体积及其极限误差a = 161.6;b = 44.5;c = 11.2;da = 1.2;db = -0.8;dc = 0.5;%都是正负多少lima = 0.8;limb = 0.5;limc = 0.5;V = a*b*c;Vd = (da*b*c) + (a*db*c) + (a*b*dc);Vr = V - Vd;limV = ((b*c)^2*lima^2 + (a*c)^2*limb^2 + (a*b)^2*limc^2).^0.5; fprintf('题目3-2 测量体积最后结果表示为 %d +- %d \n',Vr,limV);%题目3-4 求功耗global U;global I;%global f;syms U IP = U*I;fu = diff(P,U); %求偏导fi = diff(P,I);I = 22.5;U = 12.6;di = 0.5;du = 0.1;ss = vpa(subs(fu));zz = vpa(subs(fi));Dp = (ss^2 * du^2 + zz^2 * di^2 + 2*ss*zz*di*du)^0.5;ui = vpa(subs(P));fprintf('题目3-4 功率P为 %sym 标准差为 %sym \n',ui,Dp);%题目3-12 求误差global r;global h;syms r h%相对误差为1%,测量项目为2项 n = 2V3_12 = pi * h * r^2;Vr = diff(V3_12 ,r);Vh = diff(V3_12,h);n = 2^0.5;e = 0.01;r = 2.0;h = 20.0;V0 = vpa(subs(V3_12));dv = V0 * e;rr = vpa(subs(Vr));hh = vpa(subs(Vh));dr = (dv / (n))*(1 / rr);dh = (dv / (n))*(1 / hh);ddr = vpa(dr);ddh = vpa(dh);fprintf('题目3-12 测定r的误差应为 %0.6sym 测定h的误差应为 %0.6sym \n',vpa(ddr,4),vpa(ddh,5));代码的运行结果如下:题目3-1 系统误差 -0.400000 修正值为 54.255400 测量误差 0.514782题目3-2 测量体积最后结果表示为 7.779570e+04 +- 3.729111e+03题目3-4 功率P为 283.5ym 标准差为 8.55ym题目3-12 测定r的误差应为 0.0070 测定h的误差应为 0.1414第四章MATLAB代码:clear all;clc ;%题目 4-1 求圆球的最大截面的圆周和面积及圆球的体积的测量不确定度%(1)求圆球的最大截面的圆周的测量不确定度global r;syms r;%求导D = 2*pi*r;f = diff(D,r);S = pi * r^2 ;f1 = diff(S,r);V = (4/3)*pi*r^3;f2 = diff(V,r);fprintf('题目 4-1 \n')dr = 0.005;%标准差r = 3.132;fv = vpa(subs(f));Uc = (fv^2*dr^2)^0.5; %标准不确定度n = 9;%测量次数减一t = 0.01;%置信度K = T_fenbubiao(t,n);U = K * Uc; %最大截面的圆周的测量不确定度fprintf('最大截面的圆周的测量不确定度为 %0.5s cm\n',U);%(2) 求圆球的最大截面的面积的测量不确定度f1v = vpa(subs(f1));Uc1 = (f1v^2 * dr^2)^0.5;U1 = K*Uc1;fprintf('最大截面的圆面积的测量不确定度为 %0.6s cm\n',U1); %(3)圆球的体积的测量不确定度f2v = vpa(subs(f2));Uc2 = (f2v^2 * dr^2)^0.5;U2 = K*Uc2;fprintf('圆球的体积的测量不确定度为 %0.6s cm\n',U2);% 题目4-2 求不确定度分量和放大率D的标准不确定度global y1 ;global y2 ;syms y1 y2D = y1 / y2;Uy1 = 0.10;Uy2 = 0.005;Udy1 = diff(D,y1);Udy2 = diff(D,y2);y1 = 19.80;y2 = 0.80;Udy1v = vpa(subs(Udy1))^2;Udy2v = vpa(subs(Udy2))^2;Ud = (Udy1v * Uy1^2 + Udy2v * Uy2^2)^0.5;fprintf('题目4-2 \n');value = vpa(subs(D));fprintf('望远镜放大率D的合成标准不确定度为 %0.6s \n',Ud); fprintf('望远镜放大率D为 %0.6s +- %0.6s (cm)\n ',value,Ud);% 题目4-5 求量块组引起的测量不确定度testValue4_5 = [40 10 2.5];dt = [0.45 0.30 0.25];P = 99.73;ta = 3;%根据P的值查表得Ul = dt./3 ;U = (sum(Ul.^2)).^0.5;data = roundn(U,-3);%保留3位小数fprintf('题目4-5 \n');fprintf(' L的测量不确定度为 %f um \n',data);代码运行结果:题目 4-1最大截面的圆周的测量不确定度为 0.102 cm最大截面的圆面积的测量不确定度为 0.3197 cm圆球的体积的测量不确定度为 2.0031 cm题目4-2望远镜放大率D的合成标准不确定度为 0.1988望远镜放大率D为 24.75 +- 0.1988 (cm)题目4-5L的测量不确定度为 0.1990 um11 / 11。

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