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1、交通运输专业实验2006年8月1.教学内容该课程是将汽车检测与诊断、汽车运用工程基础、现代汽车电器、汽车电控技术、汽车维修工程等课程的实验整合成为一门专业实际课。既继承了各专业的系统性，又突出不同课程实际操作的应用性。因此，本课程设有发动发技术状况检测与诊断、汽车燃油经济性试验与评价、汽车排放试验与污染物检测、柴油机燃油供给系统的检测、发动机电控系统检测与诊断、汽车转向系统检测、汽车制动性能检测、汽车底盘的检查与调整、汽车底盘主要总成检修、汽车技术状况等级评定综合实验、货物运输生产过程组织模拟实验、汽车运行工况调查、使用因素对汽车性能的影响试验等13项实验。通过实验和训练，重点培养学生的实际操
2、作技能和初步具备科研的综合素质。学到本学科行业先进的科学技术和使用现代化的仪器设备，初步掌握汽车试验、检测、诊断、鉴定、审验等的手段与方法，初步具备处理数据、分析结果、撰写实验报告的能力。2.课程特色2.1确立以学生为主体，实验教师为主导的教学观念。学生根据实验条件、设备和实验目标，自主选择实际项目和内容。2.2以提高人材素质为核心，以培养学生创新能力为目的。实验教学体系采用设计性实验和综合性实验，注重培养学生理论联系实际与独立分析问题的能力和动手能力。2.3建立以实验技术要素为主线的实验教学体系，实验内容适合交通运输专业学生的多层次需求，为学生提供个性发展，开发潜能以及为优秀学生脱颖而出创造
3、条件。2.4注重学生自学能力的培养。要求学生实验前预习并提出实验方案，实验后提交实验报告。3.试验数据的误差分析实验数据经过预处理符合要求后就可以进行误差分析。3.1真值与平均值3.1.1真值 指在某一方面状态下，某量的客观值或实际值。真值一般是未知的，但从相对意义上来说，真值是已知的。如平面三角内角之和为180o；国家标准样品的标称值；ISO的标称值，高精度仪器所测之值和多次试验值的平均值等。3.2.2平均值 平均值的种类很多，在处理试验结果时常用的平均值有以下几种。(1)算术平均值设有n个试验值x1，x2 ，xn，则它们的算术平均值为： （1） 同样试验条件下，如果多次试验值服从正态分布，
4、则算术平均值是这组等精度试验值中的最佳或最可信赖值。(2 )加权平均值如果某组试验值是用不同的方法获得的，或由不同的试验人员得到的，则这组数据中不同值的精度可靠性不一致，为了突出可靠性高的数值，则可采用加权平均值。设有n个试验值：x1，x2，xn，则它们的加权平均值为：( （2）式中，1，2，n代表单个试验值对应的权。如果某值的精度较高，则可以给较大的权数，加重它在平均值的分量。如果认为某一个数比另一个数可两倍，则两者的权的比是2：1或1：0.5。显然，加权平均值的可靠性在很大程度上取决于试验人员的经验。试验值的权是相对值，因此可以是整数，也可以是分数或小数。权不是任意给定的，除了依据实验者的
5、经验外，还可以按如下方法给予。 当试验次数很多时，可以将权理解为试验值xi在很大的测量总数中出现的频率ni/n。 如果试验值是在同样的试验条件下获得的，但来源于不同组，这时加权平均值计算式中的xi代表各组的平均值，而i代表每组的试验次数。例如在发动机的故障诊断中，用量缸表测量EQ6100发动机的气缸直径如表4，如果认为各测量结果的可靠程度与测量次数成正比，试求其加权平均值。解：由于各测量结果的可靠程度仅与测量次数成正比，所以每组试验平均值的权值即为对应的试验次数，即1=3，2 = 2，3 = 5，4 = 3表1 EQ6100发动机气缸直径测量数据组测 量 值平均值1100.357 ，100.3
6、43 ，100.351100.3502100.360 ，100.348100.3543100.350 ，100.344 ，100.336 ，100.340 ，100.345100.3434100.339 ，100.350 ，100.340100.343 （3）若认为各组试验值的可靠程度与其出现的次数成正比，则加权平均值为总算术平均值。 （4）(3 ) 对数平均值如果试验数据的分布曲线具有对数特牲，则宜使用对数平均值。设有两个数值x1、x2都为正数，则它们的对数平均值为： (5) 注意：两数的对数平均值总小于或等于它们的算术平均值。如果1/2x1/x22时，可用算术平均值代替对数平均值，而且误差
7、不大于(4.4)。(4 )几何平均值设有n个正试验值：x1，x2，xn，则它们的几何平均值为： （6）两边同时取对数得： （ （7）可见，当一组试验数据取对数后所得的数据的分布曲线更加对称时，宜采用几何平均值。一组试验值的几何平均值常小于它们的算术平均值。(5 )调和平均值设有n个正试验值：x1，x2，xn，则它们的调和平均值为： (8)可见调和平均值是试验值倒数的算术平均值的倒数，它常用在涉及到一些量的倒数有关的场合，调和平均值一般小于对应的几何平均值和算术平均值。综上，不同的平均值都有各自适用场合，选择哪种求平均值的方法取决于试验数据本身的特点，如分布类型，可靠性程度等。3.2误差的基本概
8、念3.2.1绝对误差试验值x与真值xD之差称为绝对误差。即x x xD绝对误差反映试验值(测量值)偏离真值的大小，这个偏差可正可负。xD x | x|或 xD x |x|由此可知，通常所说的误差一般是指绝对误差。在试验中，如果对某物理量只进行一次测量，常常可以根据测量仪表上注明的精度等级，或仪器最小刻度作为单次测量误差的计算依据。一般可以取最小刻度值作为最大绝对误差，而取其最小刻度的一半作为绝对误差的计算值。例如，喷油嘴试验器压力表注明的精度为1.5级，则表明该表绝对误差为最大量程的1.5，若最大量程为60MPa，最小刻度为5MPa，表绝对误差为：P 60 1.5 0.9MPa取最小刻度的一半
9、作为绝对误差：P 5 1/2 2.5MPa如EQ6110发动机的喷油压力是200.49MPa，应如何读取压力表的读数。可见，同一真值的多少个测量值，可以通过比较绝对误差限的大小，来判断它们精度的大小。3.2.2相对误差绝对误差虽然在一定条件下能反映试验数据的准确程度，但还不全面。为了判断试验数据的准确性，还必须考虑试验数据本身的大小，故引出了相对误差。 x/x 100为了适应不同的精度，相对误差常常表示为百分数()或千分数(0/00)。例：EQ6110发动机喷油压力测量结果为20-0.49MPa，求其相对误差。 x/x 100 0.49/20 1002.45喷油压力的范围为：19.51 20.
10、49MPa。3.2.3算术平均误差设试验值xi与算术平均值x之间的偏差为di，则算术平均误差定义为：(9)求算术平均误差时，偏差di可能为正也可能为负，所以一定要取绝对值。显然，算术平均误差可以反映一组试验数据的误差大小，但是无法表达出各试验值间的彼此符合程度。3.3试验数据误差的来源及分类3.3.1随机误差对同一个被测量进行多次测量时，由于受到某些不可知随机因素的影响，测量误差时大时小地变化没有一定的规律，并且无法估计。这类误差称为随机误差。产生随机误差的原因：气温微小变动、仪器的轻微振动，电压的微小波动等。这些偶然因素是无法严格控制的，所以随机误差一般是不可完全避免的。随机误差的出现一般具
11、有统计规律，提高测量次数n，可以减少随机误差。3.3.2系统误差等精度几次测量，其误差的绝对值或符号不变(常值)。系统误差表示测量值与真值的比较，决定了测量正确度。产生系统误差的原因：仪表的稳定性，安装系统，环境状态。系统误差产生的原因通过仔细的检查、校验，可以被发现，采取相应的校正措施后，系统误差可以减小或者消除。3.3.3过失(粗大)误差凡在测量过程中完全由于人为过失而明显适成了歪曲测量结果的误差称为粗大误差。如读错刻度值、记录错误、计算错误等。产生过失误差的原因是实验人员工作粗心大意造成的，因而加强责任心，过失误差可以完全避免的。3.4试验数据的精度误差的大小可以反映试验结果的好坏，误差
12、可能是由于随机误差或系统误差单独造成的，还可能是两者的叠加。为了说明这一问题，引出了精密度、正确度和准确度这三个表示误差的术语。3.4.1精密度在一定的试验条件下，多次试验值重复一致的程度。精密度与重复试验时单次试验值的变动性有关，如果试验数据分散程度小，则说明是精密的。例如，甲、乙两人同时测量EQ6110发动机的气缸，得到两组试验值。甲： 110.45， 110.46， 110.45， 110.44.乙： 110.39， 110.45， 110.48， 110.50.很显然，甲组数据的彼此符合程度好于乙组，使甲组数据的精密度较高。试验数据的精密度是建交在数据用途基础之上的，对某种用途可能认为
13、是很精密的精据，但对另一用途可能显得不精密。由于精密度表示了随机误差的大小，因此对于无系统误差的试验，可以通过增加试验次数而达到提高数据精密度的目的。如果试验过程足够精密，则只需少量几次试验就能满足要求。3.4.2正确度在一定的条件下，对同一被测量进行多次测量，测量值偏离真值xo的程度称正确度。正确度由系统误差的大小来表征，系统误差大，意味着测量的正确度低，反之就高。3.4.3准确度表示了试验结果与真值的一致程度。堆确度是随机误差和系统误差的综合反映，同样也是正确度和精密度的综合反映，同样也是正确度和精密度的综合反映。准确度高意味着正确度和精密度好。精密度、正确度和准确度可通过图1得到说明。(
14、a) (b) (c)图1 精密度、正确度、准确度误差示意图图中园心为真值xo，小黑点表示每次试验值。(a)表示随机误差大，精密度低，系统误差小，正确度高。(b)表示随机误差小，精密度高，系统误差大，正确度低。(c)表示正确度和精密度都高则准确度高。3.5试验数据的估计与检验3.5.1随机误差的估计随机误差的估计是对试验数据精密度高低的判断，随机误差的大小可用以下参数来描述。(1)极差： 极差是指一组试验数据中最大值与最小值的差值。R xmax xmin极差反映随机误差的精度不高，但计算方便，在快速检验中仍然得到广泛的应用。(2)标准差： 若随机误差服从正态分布，则可以用标准差来反映随机误差的大小，标准差或样本标准差S分别用下式来计算：
