测量值标准误差随机误差计算相对误差.PPT(2)

“测量它的密度”“测量它的电阻率”等建议,第一位同学的意见,属于科学探究法中的（ ）a、实验操作 b、猜想与假设 c、观察与思考 d、分析与论证答案：a例13、探究物理规律和解决实际问题常用到许多重要的物理思想和方法,下列过程中运用了“等效替代”方法的是（ ）a、测量一张白纸的厚度 b、研究电流与电压、电阻的关系c、曹冲称象d、牛顿总结出惯性定律答案：a、积累法 b、控制变量法 c、等效替代法 d、理想实验法例14、在学习欧姆定律时,为了研究导体的电流i与导体两端的电压u、导体的r的关系,实验中先保持r一定,研究i与u的关系。 2、变值系统误差： （1）线性变化的系统误差：误差值成比例增大或减小的误差 （2）周期性变化的系统误差： （3）复杂变化的系统误差：复杂函数变化或实验得到的曲线变化的误差。温度传感器的温度特性测量实验【目的要求】测pn结温传温实验仪器传实验仪系统、电桥pt100铂电阻温传ntc1k热电阻温传pn结温传电温传ad590、电压型温传lm35、实验线实验原/℃ 特点 热电阻 铂电阻 -200——650 准确度高、测量范围大 铜电阻 -50——150 镍电阻 -60——180 半导体热敏电阻 -50——150 电阻率大、温度系数大、线性差、一致性差 热电偶 铂铑-铂 （s） 0——1300用于高温测量、低温测量两大类、必须有恒温参考点（如冰点） 铂铑-铂铑（b） 0——1600 镍铬-镍硅（k） 0——1000 镍铬-康铜（e） -200——750 铁-康铜 （j） -40——600 其它 pn结温度传感器 -50——150 体积小、灵敏度高、线性好、一致性差 ic温度传感器 -50——150 线性度好、一致性好pn结温度传感器1． 测试pn结的vbe与温度变化的关系，求出灵敏度、斜率及相关系数pn结温度传感器是利用半导体pn结的结电压对温度依赖性，实现对温度检测的，实验证明在一定的电流通过情况下，pn结的正向电压与温度之间有良好的线性关系。

作用: 物理实验是对理工科大学生系统地进行实验方法和实验技能训练的开端，也是对学生进行科学实验训练的重要基础。为后续课程的学习和今后的工作奠定良好的实验基础。 任务: 1. 通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验基础知识。 2．培养和提高学生的科学实验能力。 3．培养与提高学生的科学实验素养。 二、如何学好物理实验课 做好物理实验课的三个阶段（环节） 1．实验前的预习 课前，必须认真阅读实验教材及相关资料，理解实验原理，掌握实验关键。通过预习，还要了解仪器的工作原理和用法。在预习中要认真回答预习思考题，切记注意事项及安全操作规程。对设计实验，还要在课前参考有关资料，设计实验方案。由于实验课时间有限，因此，课前预习的好坏是能否完成实验，能否取得较好效果的前提。 要写好预习报告，否则不准做实验。 (专用本) 预习报告的内容为: (10分) (1)目的要求 说明所做实验的目的和学习要求。 (2)实验原理 简单概括出本实验中获得实验结果所依据的主要公式，必要时应画出所需的原理图。不照抄讲义(4分) (3)所用仪器 列出本实验所用的主要仪器(应对其结构、原理及性能有初步的了解)。

(4)实验步骤 写出本实验的实验内容、操作步骤（可以参照实验教材抄写实验步骤）。 (3分) (5)数据表格 在了解相应的实验步骤的基础上，画好记录各项实验数据的表格，并自己推导处理数据所需的公式。 (3分) 重点 2．课堂实验(40分) 课堂实验是实验课的最重要的环节。 ⑴ 交实验预习报告，按分组就位，检查仪器、材料是否完好、齐备。 ⑵ 安装仪器系统。经检查确保无误(需经教师认可)，便可按步骤进行实验操作。 ⑶ 仪器(或实验装置)的调节。 ⑷ 观测 ⑸ 记录实验完毕，应将所测得的数据交给教师检查。经教师认可、签字后，再细心收拾仪器，保持整洁，保证不留任何事故隐患，然后才能离开实验室。 详见讲义 按照点名册的顺序分组(不要随便调换,分组号与仪器号对应)。 1.得分90%以上（36分以上）：完成实验要求的各项内容，操作熟练流畅。 2.得分80%-89%（32分-35分）：基本完成实验要求的各项内容，操作熟练。 3.得分70%-79%（28分-31分）：完成主要的实验内容，操作基本正确。 4.得分60%-69%（24分-27分）：部分完成主要的实验内容。 5.得分60%以下（23分以下）：内容不完整，不能完成主要的实验内容。

注：做完实验后应整理仪器；轮流值日，否则酌情减分。?损坏仪器须赔偿。 有病事假条的学生，缺一次实验记一个零分，可以补课（因流行病集体隔离或集体放假除外）。 无病事假条的学生，按旷课处理，缺一次实验记一次零分，不得补课。 迟到扣2-10分。 3．写实验报告 (50分) 实验报告要用统一报告纸书写，必须各自独立及时完成。 与预习报告的具体内容有所不同,通常包括 ⑴ 实验名称、实验者姓名、同组者姓名、实验日期。 ⑵ 实验目的。 ⑶ 实验原理。 与预习报告基本一样，但要更详尽一些。 ⑷ 实验方法或步骤。 与预习报告有所不同，应当写实际操作的情况。 ⑸ 数据记录及其说明。 实验数据的记录应尽量详尽，并注明单位。数据记录还应包括有关的常数。 ⑹ 数据处理及实验结果。 含有计算、实验曲线、表格、误差分析、最后结果等内容。 ⑺ 实验讨论。重 点 没有预习及操作成绩的学生，实验报告记零分。 实验报告分两部分记分。 1.实验报告完整，如：原理、公式、图、操作步骤（要求写出自己的操作过程）、表格均完整；数据处理过程完整，结果表示正确；书写工整；得分44分-45分。 有小的疏漏，如：原理描述不全，但还能够反映出理解实验原理；缺少次要公式或次要的图；表格不全；数据处理过程不够完整，但结果表示未出现较大错误；书写较工整，得分40－43分。

《测量学》实验10）使用仪器时，对仪器性能尚未了解的部件，未经指导教师许可，不得擅自操作。上实验课严格遵守实验操作规程取用药品，照章操作，上下楼梯时要列队按序靠右行，不拥挤、推搡，不高声喧哗，未经老师允许相对误差公式计算，不得私自开关电源、接线、摆弄仪器器材、药品等。在实验室进行实验操作时相对误差公式计算，未经老师允许不随意触摸实验用具和实验药品，实验应按要求认真正确操作，遵守实验室纪律，不违反实验操作要求，不做危险实验，防止实验事故发生。

实验后应交给任课教师。丢失或损坏仪器，按学校有关规定赔偿。 实验结束后，把使用的仪器整理好，关闭有关的电源。值日生要打扫实验室。 课表 星期三 (1-3节) 电气11.1-5；电管11 (253人；十四组) 一5* 二5 三7 四7 五17 六17 七2 电管11 001-020 电管11 021-039 电气11.1 127-140 电气11.1 145-270 电气11.1 185-220 电气11.2 041-116 电气11.2 121-251 电气11.2 255-271 电气11.3 042-092 八2 九15 十15 十一1 十二1 十三6 十四6 电气11.3 097-223 电气11.3 227-211 电气11.4 148-058 电气11.4 068-183 电气11.4 192-273 电气11.5 044-139 电气11..5 144-254 电气11.5 264-256 课表 星期五 1-3节 自动11.1-6；生医11 （260人；十四组） 一9* 二9 三4 四4 五17 六17 七11 生医11 001-019 生医11 020-025 自动11.1 028-112 自动11.1 123-303 自动11.1 306-266 自动11.2 044-113 自动11.2 114-274 自动11.2 297-253 自动11.3 032-078 自动11.3 080-267 八11 九16 十16 十一3 十二3 十三8 十四8 自动11.3 270-248 自动11.4 300-053 自动11.4 070-232 自动11.4 242-256 自动11.5 026-031 自动111.5 035-182 自动11.5 183-311 自动11.6 027-165 自动11.6 167-305 一、杨氏模量(9)二、热敏电阻(5) 三、仿真-油滴仪(4)四、声速测量(7) 五、不良导体导热系数(17) 六、霍尔效应测磁场(1) 七、等厚干涉(11) 八、迈克尔逊干涉仪(2) 九、液体黏度的测定(10) 十、液体表面张力系数(16) 十一、衍射光栅测波长（3） 十二、单色仪定标（1） 十三、光纤传感器（6） 十四、CCD法测直径（8） 物理实验大体分为下面几个步骤： 要明确实验目的、内容、步骤，通过实验过程观察某些物理现象，测量某些物理量观察和测量； 测试计量是取得正确实验结果的关键一步，对测量量准确记录计量结果； 实验目的是为了从测得的大量数据中得到实验规律，寻找各变量间的相互关系数据处理； 任何测量都有误差，应运用误差理论估计判断测量结果是否可靠对计量结果误差分析和计算； 最后写出测量结果结果表达。

若显示值为y 误差△x=x%， 误差值为±x%×y3） 分段量程标定：应用于宽量程仪器，仪器在不同的测量区间内，采用不同的误差标定方法，例如在测量0.01-1伏电压时，误差为5%，在测1-10伏电压时，误差为1% 就是分段标定方法，应用分段标定仪器时，一定要选择好合适的量程，并认真的查看该量程的误差计算和标定方法.4）数学模型式的误差标定：给出仪表的误差计算公式f（x），根据仪表当前的测量结果y和其他相关条件带入公式，计算出当前误差△x=f（y）。第一章 引论§1.1 概述§1.2 实时经纬仪工业测量系统的发展和应用第二章 系统的测量原理和方法§2.1 系统的构成§2.2 系统的测量原理§2.3 空间前方交会的精度估计§2.4 系统的作业方法和操作步骤§2.5 三维测量流动工作站§2.6 照准目标和精度第三章 系统的定向测量方法和精度分析§3.1 概述§3.2 相对定向元素的测量方法§3.3 绝对定向元素的测量方法和精度分析§3.4 同时进行绝对及相对定向测量的方法和精度分析第四章 系统设备精度的开发§4.1 t3000电子经纬仪补偿系统的试验§4.2 t3000电子经纬仪的测角精度试验§4.3 t3000电子经纬仪的对瞄精度试验§4.4 照准精度试验§4.5 基线距离的反算及布设精度§4.6 用诺模图分析系统的精度§4.7 空间测量系统点位误差椭圆诺模图第五章 系统的观测数据平差§5.1 概述§5.2 测站点的三维平差§5.3 曲面检测的拟合平差原理§5.4 序贯平差§5.5 系统平差计算的实用公式§5.6 系统检测时所能达到的实际精度第六章 大型抛物面天线检测原理与数据处理§6.1 天线检测的基本原理和要求§6.2 天线测量中的坐标转换参数§6.3 大型天线变形检测设备与数据处理§6.4 大型天线自重变形检测实例第七章 电磁工程实验室的反射体检测§7.l 场地概述§7.2 反射面机械加工精度检测§7.3 三位一体的精密定位第八章 大板坯连铸机的曲面检测§8.1 连铸机结构简介及安装要求§8.2 测量的设备和方法§8.3 数据处理主要参考文献。3）加工过程中出现的误差，包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形，受热变形，磨损，调整、测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。

误 差 理 论 基 础 误 差 理 论 基 础 1.2 误差由于测量方法、测量环境、测量仪器和测量者的局限性误差的不可避免性，所以测量结果也应包含测量误差的说明及其优劣的评价 误差定义：测量值x，真值（客观实在值）为a，则测量误差为：δ=x-a不可知的 真值就是与给定的特定量的定义相一致的量值。客观存在的、但不可测得的（测量的不完善造成）。 可知的真值： 理论真值理论设计值、理论公式表达值等如三角形内角和180度； 约定(实用)真值指定值,最佳值等，如阿伏加德罗常数, 算术平均值当真值等。 误 差 理 论 基 础 二、误差分类 按其性质和原因可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类 1．系统误差：在重复测量条件下对同一被测量进行无限多次测量结果的平均值减去真值 ? 来源： 仪器、装置误差； 测量环境误差； 测量理论或方法误差； 人员误差生理或心理特点所造成的误差。 标准器误差；仪器安装调整不妥,不水平、不垂直、偏心、零点不准等，如天平不等臂,分光计读数装置的偏心；附件如导线理论公式为近似或实验条件达不到理论公式所规定的要求 温度、湿度、光照，电磁场等 特点： 同一被测量多次测量中，保持恒定或以可预知的方式变化（一经查明就应设法消除其影响） 误 差 理 论 基 础 分类: 定值系统误差其大小和符号恒定不变。

例如，千分尺没有零点修正，天平砝码的标称值不准确等。 变值系统误差呈现规律性变化。可能随时间,随位置变化。例如分光计刻度盘中心与望远镜转轴中心不重合，存在偏心差 发现的方法 (2)理论分析法 理论公式和仪器要求的使用条件 规律性变化(一致变大变小)-定存在着系统误差 (1)数据分析法 观察随测量次序变化 (3)对比法 实验方法 仪器 改变测量条件 误 差 理 论 基 础 处理: 任何实验仪器、理论模型、实验条件，都不可能理想 a. 消除产生系统误差的根源(原因) b. 选择适当的测量方法 单摆g=(9.800±0.002)m/s2； 自由落体g=(9.77±0.02)m/s2，其一存在系统误差 如两个电表接人同一电路，对比两个表的读数，如其一是标准表，可得另一表的修正值。 某些物理量的方向、参数的数值、甚至换人等 误 差 理 论 基 础 交换法如为了消除天平不等臂而产生的系统误差 替代法如用自组电桥测量电阻时 抵消法如测量杨氏模量实验中，取增重和减重时读数的平均值；霍尔效应测磁场时改变电流和磁场的方向 各种消减系统误差的方法都具有较强的针对性，都是些经验型、具体的处理方法!! 4)半周期法如分光计的读数盘相对180°设置两个游标，任一位置用两个游标读数的平均值 图中角度读数为：游标1读数: 295?+13'=295?13′ 游标2读数: 115?+12'=115?12′ 分光计 读数方法示意图 误 差 理 论 基 础 2．随机误差：测量结果减去同一条件下对被测量进行无限多次测量结果的平均值 ? 来源：测量过程中一些随机的未能控制的可变因素或不确定的因素；被测对象本身的不稳定性引起的。

二、误差的产生误差分为随机误差与系统误差误差可表示为：误差=测量结果-真值=随机误差+系统误差因此任意一个误差均可分解为系统误差和随机误差的代数和系统误差：由于测量工具（或测量仪器）本身固有误差、测量原理或测量方法本身理论的缺陷、实验操作及实验人员本身心理生理条件的制约而带来的测量误差称为系统误差．系统误差的特点是在相同测量条件下、重复测量所得测量结果总是偏大或偏小，且误差数值一定或按一定规律变化．减小系统误差的方法通常可以改变测量工具或测量方法，还可以对测量结果考虑修正值．随机误差：随机误差又叫偶然误差，即使在完全消除系统误差这种理想情况下，多次重复测量同一测量对象，仍会由于各种偶然的、无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差，称为随机误差．随机误差的特点是对同一测量对象多次重复测量，所得测量结果的误差呈现无规则涨落，既可能为正（测量结果偏大），也可能为负（测量结果偏小），且误差绝对值起伏无规则．但误差的分布服从统计规律，表现出以下三个特点：单峰性，即误差小的多于误差大的。11.关于参数：pv,iv,dv(此三个参数可通过自整定得到）,itv（积分限幅，该值越小，超调越小，但有可能使温度控制出现静差）spv,piv（以上两参数无用）,alv（超温报警偏差设定值，温度超过设定值加该值，报警输出，切断加热电源和风机）tv（pid控制周期）,btv（零位修正值，在零位的时候，实际温度与测量温度相差多少，就设定多少）,pkv（满度修正值修正公式：（实际温度-测量温度）*4000/测量温度--）pkv),ukv (密码锁，当设定为18时，才允许参数修改).。均方根误差，当对某一量进行甚多次的测量时，取这一测量列真误差的均方根差（真误差平方的算术平均值再开方），称为标准偏差，以σ表示。