测量数据的处理

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1、第十章第十章第十章第十章 测量数据的处理测量数据的处理测量数据的处理测量数据的处理中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系2本章内容本章内容本章内容本章内容10.1 10.1 概述概述概述概述1010.2.2 减小随机误差的方法减小随机误差的方法减小随机误差的方法减小随机误差的方法10.3 10.3 减小系统误差的方法减小系统误差的方法减小系统误差的方法减小系统误差的方法10.4 10.4 误差的校正误差的校正误差的校正

2、误差的校正10.510.5 标度变换标度变换标度变换标度变换中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系3 10.1 10.1 概述概述概述概述? ?数据采集系统（数据采集系统（数据采集系统（数据采集系统（DASDAS）可以看作是测量系统的模）可以看作是测量系统的模）可以看作是测量系统的模）可以看作是测量系统的模 拟前端（拟前端（拟前端（拟前端（AFEAFE）。由于各种原因，）。由于各种原因，）。由于各种原因，）。由于各种原

3、因，DASDAS采集的数采集的数采集的数采集的数 据不可避免的存在各种误差，在使用或利用这些据不可避免的存在各种误差，在使用或利用这些据不可避免的存在各种误差，在使用或利用这些据不可避免的存在各种误差，在使用或利用这些 数据之前必须进行必要的处理。而测量系统是否数据之前必须进行必要的处理。而测量系统是否数据之前必须进行必要的处理。而测量系统是否数据之前必须进行必要的处理。而测量系统是否 拥有拥有拥有拥有“ “智能智能智能智能” ”的一个重要标志就是是否具有数据处的一个重要标志就是是否具有数据处的一个重要标志就是是否具有数据处的一个重要标志就是是否具有数据处 理能力。理能力。理能力。理能力。?

4、?测量精度是测量系统的重要指标，引入数据处理测量精度是测量系统的重要指标，引入数据处理测量精度是测量系统的重要指标，引入数据处理测量精度是测量系统的重要指标，引入数据处理 算法后，使许多原来仅靠硬件电路难以实现的信算法后，使许多原来仅靠硬件电路难以实现的信算法后，使许多原来仅靠硬件电路难以实现的信算法后，使许多原来仅靠硬件电路难以实现的信 号处理问题可以得以解决，从而克服和弥补了包号处理问题可以得以解决，从而克服和弥补了包号处理问题可以得以解决，从而克服和弥补了包号处理问题可以得以解决，从而克服和弥补了包 括传感器在内的各个测量环节中硬件本身的缺陷括传感器在内的各个测量环节中硬件本身的缺陷括传

5、感器在内的各个测量环节中硬件本身的缺陷括传感器在内的各个测量环节中硬件本身的缺陷 或弱点，提高了仪器的综合性能。或弱点，提高了仪器的综合性能。或弱点，提高了仪器的综合性能。或弱点，提高了仪器的综合性能。中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系4 一、误差的来源一、误差的来源一、误差的来源一、误差的来源1.1.仪器仪表（测量系统）误差仪器仪表（测量系统）误差仪器仪表（测量系统）误差仪器仪表（测量系统）误差?仪器仪表本身及其

6、附件所引入的误差称为仪器仪器仪表本身及其附件所引入的误差称为仪器仪器仪表本身及其附件所引入的误差称为仪器仪器仪表本身及其附件所引入的误差称为仪器 仪表误差。如仪器仪表本身的电气或机械性能仪表误差。如仪器仪表本身的电气或机械性能仪表误差。如仪器仪表本身的电气或机械性能仪表误差。如仪器仪表本身的电气或机械性能 不完善、零点偏移、非线性等不完善、零点偏移、非线性等不完善、零点偏移、非线性等不完善、零点偏移、非线性等2.2.影响误差影响误差影响误差影响误差?由于各种环境因素与仪器仪表所要求的使用条由于各种环境因素与仪器仪表所要求的使用条由于各种环境因素与仪器仪表所要求的使用条由于各种环境因素与仪器仪表

7、所要求的使用条 件不一致所造成的误差。例如，温度、湿度、件不一致所造成的误差。例如，温度、湿度、件不一致所造成的误差。例如，温度、湿度、件不一致所造成的误差。例如，温度、湿度、 大气压、电源电压、频率等变化，电磁噪声或大气压、电源电压、频率等变化，电磁噪声或大气压、电源电压、频率等变化，电磁噪声或大气压、电源电压、频率等变化，电磁噪声或 干扰等影响造成的误差。干扰等影响造成的误差。干扰等影响造成的误差。干扰等影响造成的误差。中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信

8、息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系53.3.方法误差和理论误差方法误差和理论误差方法误差和理论误差方法误差和理论误差?方法误差是指由于测量方法不合理造成的误差。方法误差是指由于测量方法不合理造成的误差。方法误差是指由于测量方法不合理造成的误差。方法误差是指由于测量方法不合理造成的误差。 例如用普通万用表测量高内阻回路的电压，由于例如用普通万用表测量高内阻回路的电压，由于例如用普通万用表测量高内阻回路的电压，由于例如用普通万用表测量高内阻回路的电压，由于 万用表的输入电阻较低，从而导致较大的测量误万用表的输入电阻较低，从而导致较大的测量误万用表的输入电阻较低，从而导致较大的测量误万用表

9、的输入电阻较低，从而导致较大的测量误 差。因此，必须选择合适的测量方法。差。因此，必须选择合适的测量方法。差。因此，必须选择合适的测量方法。差。因此，必须选择合适的测量方法。?理论误差是用近似的公式或近似值计算测量结果理论误差是用近似的公式或近似值计算测量结果理论误差是用近似的公式或近似值计算测量结果理论误差是用近似的公式或近似值计算测量结果 而引起的误差。而引起的误差。而引起的误差。而引起的误差。4.4.人身或人工误差人身或人工误差人身或人工误差人身或人工误差?由于测量者的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯或由于测量者的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯或由于测量者的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯或由于测

10、量者的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯或 缺乏责任心等因素引起的误差称为人身误差。例缺乏责任心等因素引起的误差称为人身误差。例缺乏责任心等因素引起的误差称为人身误差。例缺乏责任心等因素引起的误差称为人身误差。例 如读错刻度、操作和使用不当、计算错误等均属如读错刻度、操作和使用不当、计算错误等均属如读错刻度、操作和使用不当、计算错误等均属如读错刻度、操作和使用不当、计算错误等均属 于人身误差。于人身误差。于人身误差。于人身误差。中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息

11、科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系6 二、测量误差的分类二、测量误差的分类1 1、系统误差、系统误差、系统误差、系统误差?简称系差。是指在相同条件下多次测量同一量时，简称系差。是指在相同条件下多次测量同一量时，简称系差。是指在相同条件下多次测量同一量时，简称系差。是指在相同条件下多次测量同一量时， 误差的绝对值和符号保持不变，或改变测量条件误差的绝对值和符号保持不变，或改变测量条件误差的绝对值和符号保持不变，或改变测量条件误差的绝对值和符号保持不变，或改变测量条件 时，按一定规律变化的误差称为系统误差。时，按一定规律变化的误差称为系统误差。时，按一定规律变化的误差称为系统误差。时，按一

12、定规律变化的误差称为系统误差。?系差产生原因包括仪器仪表的原理不完善，仪表本系差产生原因包括仪器仪表的原理不完善，仪表本系差产生原因包括仪器仪表的原理不完善，仪表本系差产生原因包括仪器仪表的原理不完善，仪表本 身的材料、零部件、工艺等有缺陷，使用仪器仪表身的材料、零部件、工艺等有缺陷，使用仪器仪表身的材料、零部件、工艺等有缺陷，使用仪器仪表身的材料、零部件、工艺等有缺陷，使用仪器仪表 的方法不正确，测量者有不良的习惯等。的方法不正确，测量者有不良的习惯等。的方法不正确，测量者有不良的习惯等。的方法不正确，测量者有不良的习惯等。?系差是有规律性的误差。它可以归结为一个或多个系差是有规律性的误差。

13、它可以归结为一个或多个系差是有规律性的误差。它可以归结为一个或多个系差是有规律性的误差。它可以归结为一个或多个 因素的函数。在测量结果中引入修正值后，系统误因素的函数。在测量结果中引入修正值后，系统误因素的函数。在测量结果中引入修正值后，系统误因素的函数。在测量结果中引入修正值后，系统误 差是可以减小或消除的。差是可以减小或消除的。差是可以减小或消除的。差是可以减小或消除的。中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系7 2

14、 2、随机误差、随机误差、随机误差、随机误差?在相同条件下，多次重复测量同一被测量，其在相同条件下，多次重复测量同一被测量，其在相同条件下，多次重复测量同一被测量，其在相同条件下，多次重复测量同一被测量，其 误差大小和符号均是无规律变化的误差，称为误差大小和符号均是无规律变化的误差，称为误差大小和符号均是无规律变化的误差，称为误差大小和符号均是无规律变化的误差，称为 随机误差。随机误差。随机误差。随机误差。?随机误差是由大量微小的、原因复杂的噪声或随机误差是由大量微小的、原因复杂的噪声或随机误差是由大量微小的、原因复杂的噪声或随机误差是由大量微小的、原因复杂的噪声或 干扰的总和引起的。干扰的总

15、和引起的。干扰的总和引起的。干扰的总和引起的。?例如，仪器仪表内部某些零部件的热噪声、电例如，仪器仪表内部某些零部件的热噪声、电例如，仪器仪表内部某些零部件的热噪声、电例如，仪器仪表内部某些零部件的热噪声、电 源电压和温度的频繁变化、电磁场干扰等引起源电压和温度的频繁变化、电磁场干扰等引起源电压和温度的频繁变化、电磁场干扰等引起源电压和温度的频繁变化、电磁场干扰等引起 的误差均属于随机误差。的误差均属于随机误差。的误差均属于随机误差。的误差均属于随机误差。?随机误差表征了测量结果的精密度。随机误差表征了测量结果的精密度。随机误差表征了测量结果的精密度。随机误差表征了测量结果的精密度。中国科学技

16、术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系中国科学技术大学电子工程与信息科学系8 3 3、疏失误差、疏失误差、疏失误差、疏失误差?又称为粗大误差，简称粗差。是指在相同条件下，又称为粗大误差，简称粗差。是指在相同条件下，又称为粗大误差，简称粗差。是指在相同条件下，又称为粗大误差，简称粗差。是指在相同条件下， 对同一被测量进行多次测量，可能有某些测量结果对同一被测量进行多次测量，可能有某些测量结果对同一被测量进行多次测量，可能有某些测量结果对同一被测量进行多次测量，可能有某些测量结果 明显偏离了被测量的真值所形成的误差。明显偏离了被测量的真值所形成的误差。明显偏离了被测量的真值所形成的误差。明显偏离了被测量的真值所形成的误差。?粗差不是仪器仪表本身所具有的，有一部分是源于粗差不是仪器仪表本身所具有的，有一部分是源于粗差不是仪器仪表本身所具有的，有一部分是源于粗差不是仪器仪表本身所具有的，有一部分是源于 测量过程中的粗心大意造成的，亦