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1、1教材：费业泰 主编误差理论与数据处理(第5版)，机械工业出版社，2004年。主要参考书：沙定国 主编误差分析与测量不确定度评定，中国计量出版社，2003刘智敏 著不确定度原理，中国计量出版社，1993Data Reduction and Errror Analysis for the Physical Science, By Philip R. Bevington,New York: MaGrew-Hill, 1992 (2nd Ed.)误差分析与数据处理2教学内容第一章 绪论4第二章 误差的基本性质与处理6第三章 误差的合成与分配2第四章 测量不确定度2第五章 线性参数的最小二乘法4第六章
2、 回归分析4第七章 动态测试数据处理基本方法2第八章 动态测量误差及其评定 2专题、复习、讨论 4 考核：作业15%+课程论文15%+闭卷考试70%作业：周二交课程论文：误差分析、数据处理报告3课程目的正确认识误差的性质，分析误差产生的原因减小或抑制误差正确处理实验数据，合理计算所得结果给出科学可信的实验结果正确组织实验过程，合理设计、选用仪器或测量方法根据目标确定最佳方案4第一章 绪论1、研究误差的意义2、误差的基本概念3、误差与精度4、有效数字与数据运算5第一章 绪论 什么是测量？第一节 研究误差的意义误差的起因: 测量过程中，由于实验方法的不完善、实验设备的不完善、周围环境的影响、人们认
3、识能力所限，实验所得数据和被测量的真值之间存在差异。 进行误差研究提高实验精度认识客观真理6一、测量的作用和地位一、测量的作用和地位科学研究的先行官科学研究的先行官 “现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展” 俄国化学家门捷列夫指出俄国化学家门捷列夫指出“科学是从测量开始的科学是从测量开始的” 近近80年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得年来，与科学仪器密切相关的诺贝尔奖获得者达者达38人人工业、国防工业、国防7定义：定义：被测信息：被测信息：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统传感器、检测仪器、检测装置、检测系统全部操作：全部操作：检测过程：检测过程：
4、确定被测对象的确定被测对象的属性和量值属性和量值为目的的全部操作为目的的全部操作二、测量的基本概念二、测量的基本概念信号采集、信号处理、信号显示、信号输出信号采集、信号处理、信号显示、信号输出物理量（光、电、力、热、磁、声、物理量（光、电、力、热、磁、声、）被测对象：被测对象： 宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体宇宙万物（固液气体、动物、植物、天体 ）检测器具：检测器具：化学量（化学量（PH、成份、成份）生物量（酶、葡萄糖、生物量（酶、葡萄糖、） 8三、测量系统构成三、测量系统构成力力位移位移 速度速度 加速度加速度 压力压力流量流量温度温度电阻式电阻式电容式电容式电感式电感式 压电式压电式
5、热电式热电式 光电式光电式磁电式磁电式电桥电桥 放大器放大器滤波器滤波器调制器调制器解调器解调器运算器运算器 阻抗变换器阻抗变换器 笔式记录仪笔式记录仪光线示波器光线示波器 磁带记录仪磁带记录仪 电子示波器电子示波器 半导体存储器半导体存储器 显示器显示器 磁卡磁卡 数据处理器数据处理器 频谱分析仪频谱分析仪 FFT 实时信号分析仪实时信号分析仪 计算机计算机 被测对象被测对象 传感器传感器 中间变换中间变换测量装置测量装置 显示及显示及 记录装置记录装置 实验结果实验结果处理装置处理装置 9四、测量方法分类四、测量方法分类1. 直接测量直接测量 （绝对测量、相对测量）（绝对测量、相对测量）
6、间接测量间接测量2. 开环测量与闭环测量开环测量与闭环测量3. 偏差法、零位法、微差法偏差法、零位法、微差法101、直接测量与间接测量 直接测量：直接将被测量与直接测量：直接将被测量与标准量标准量进行比较进行比较标准量标准量标准计量单位（如米尺、光栅尺、激光标准计量单位（如米尺、光栅尺、激光） 绝对测量绝对测量定值标准量（如某一固定尺寸）定值标准量（如某一固定尺寸） 相对测量相对测量11- 绝对测量：绝对测量：采用仪器、设备、手段测量被测量，直接得到测量值采用仪器、设备、手段测量被测量，直接得到测量值测量结果：测量结果：20.1 mm- 相对测量：相对测量：将被测量直接与基准量比较，得到偏差值
7、将被测量直接与基准量比较，得到偏差值特点：特点：简单、直观、明了；简单、直观、明了； 测量精度不高测量精度不高基准量：基准量：20.00 mm测量值：测量值：+0.08 mm结结 果：果：20.08 mm特点：特点：精度高；复杂、成本高、要求高精度高；复杂、成本高、要求高直接测量直接测量12Base quantities and base units 基本量和基本单位基本量和基本单位Quantity symbol 量量 符号符号Time时间时间tLength长度长度xMass质量质量mElectric icurrent电流电流Thermodynamic Ttemperature热力学温度热力学
8、温度Amount nof substance物质的量物质的量LuminouLintensity发光强度发光强度Base unit symbol基本单位基本单位 符号符号second秒秒smetre米米mkilogram千克千克 kgampere安培安培Akelvin开尔文开尔文Kmole摩尔摩尔molcandela坎德拉坎德拉 cd Present definition 当前定义当前定义- in terms of the period of the Cs hyperfine transition铯原子超精细跃迁的周期铯原子超精细跃迁的周期- distance travelled by ligh
9、t in 1/299 792 458 of a second 光在光在 1/299 792 458 秒时间内运秒时间内运动的距离动的距离- in terms of the mass of the international prototype K 国际原器的质量，国际原器的质量， K - in terms of the force between wires carrying current带电导线之间的力带电导线之间的力- in terms of the temperature of the triple point of water水的三相点的温度水的三相点的温度- in terms of
10、 number of entities in 12 g of carbon 12, 12 g碳碳12的原子数的原子数- in terms of the intensity of a specified source 特定光源的强度特定光源的强度 张钟华，香山会议报告，张钟华，香山会议报告，13Base quantities and base units 基本量和基本单位基本量和基本单位Quantity symbol 量量 符号符号Time时间时间tLength长度长度xMass质量质量mElectric icurrent 电流电流ThermodynamicTtemperature热力学温度热力
11、学温度 Amount nof substance物质的量物质的量Luminous Lintensity发光强度发光强度Base unit symbol基本单位基本单位 符号符号Second秒秒sMetre米米mKilogram千克千克 kgAmpere安培安培AKelvin开尔文开尔文KMole摩尔摩尔molCandela坎德拉坎德拉cd - in terms of the period of the Cs hyperfine transition铯原子超精细跃迁的周期铯原子超精细跃迁的周期- distance travelled by light in 1/299792548 of a se
12、cond 光在光在1/299 792 458 秒的时间内运动的距离秒的时间内运动的距离- in terms of the value of the Planck constant h， 由由普朗克常数普朗克常数h的值的值导出导出-in terms of the value of the elemen- tary charge e，由由基本电荷基本电荷e的值的值导出导出-in terms of the value of the Boltzman constant k，由由波尔兹曼常数波尔兹曼常数k的值的值导出导出-in terms of the value of the Avogadro con
13、stant NA，由由阿夫伽德罗常数阿夫伽德罗常数NA的值的值导出导出-in terms of the intensity of a specified source 特特定光源的强度定光源的强度 Proposed new definition 建议新定义建议新定义张钟华，香山会议报告，张钟华，香山会议报告，1415The Definition of the “Second”：1s = 9192631770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of t
14、he ground state of the caesium 133 atoms.1s = 1 / of the tropical year1s = 1 / 86400 of a solar day ( 1928 1950 1956 )( 1956 1967 )( 1967 )Astronomers time时间的单位和标准时间的单位和标准16原子钟的发展原子钟的发展原子钟的发展原子钟的发展 铷钟铷钟 铯钟：大铯钟铯钟：大铯钟, ,小铯钟小铯钟, ,光抽运光抽运 氢钟：主动型和被动型氢钟：主动型和被动型 微波离子钟微波离子钟 喷泉原子钟喷泉原子钟 CPT, POP MaserCPT, POP
15、Maser原子钟原子钟 光钟：中性原子、离子光钟：中性原子、离子17长度的单位和标准长度的单位和标准 早期：从北极通过巴黎至赤道的子午线长的一千万分之一为早期：从北极通过巴黎至赤道的子午线长的一千万分之一为1米米1875：米原器：米原器 材料：铂铱合金材料：铂铱合金 不易复制，受温度影响不易复制，受温度影响1960：氪：氪86原子橙色谱线在真空中波长的倍原子橙色谱线在真空中波长的倍(原子米原子米)1983：光在真空中运行：光在真空中运行299,792,458分之一秒所经过的距离（前提：分之一秒所经过的距离（前提：把真空中光速作为一个物理常数规定下来，并令它等于把真空中光速作为一个物理常数规定下
16、来，并令它等于299,792,458米米/秒）秒）18 长度测量测量19 质量测量测量20 间接测量间接测量如测导线的导电率如测导线的导电率：测量与被测量有一定函数关系的参量，被测量测量与被测量有一定函数关系的参量，被测量由计算获得由计算获得212、开环测量与闭环测量、开环测量与闭环测量开环测量：开环测量：反馈测量：反馈测量：特点：特点：简单、直观、明了；简单、直观、明了； 测量精度不高测量精度不高特点特点：精度高；复杂、成本高、要求高：精度高；复杂、成本高、要求高传感器传感器输入量输入量x输出量输出量y传感器传感器输入量输入量x输出量输出量y放大放大反馈传感器反馈传感器223、偏差法、零位法和微差法、偏差法、零位法和微差法偏差法：偏差法：零位法：零位法：利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值测量的数值利用指零机构的作用，使用被测量和已知标准量两者利用指零机构的作用，使用被测量和已知标准量两者达到平衡，根据指零机构示值为零来确定被测量等于达到平衡，根据指零机构示值为零来确定被测量等于标准量值标准量值微差法：微差法：偏差法和零位法的结合偏差法和零位法的结合被偿测量被测量余数被偿测量被测量余数被偿测量大值与标准量大体平衡被偿测量大值与标准量大体平衡23第二节误差的基本概念 误差的定义误差的分类误差的来源
