示值与适合用途的参照之差表示什么?
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测量误差是示值与实际值(或真值)之差,按来源、条件、静态/动态及定值/累积等方式分类,并可通过修正、改善条件和多次平均分别削弱系统误差与随机误差。
测量误差(Measuring Error)是示值(测量仪表或量具所指示的量值)与被测量实际值(或真值)之差。真值是在一定时间和空间条件下能准确反映被测量真实状态的数值,分为理论真值和约定真值;实际值是在满足规定准确度时用以代替真值使用的值;参考量值不必为均值,均值估计真实量值须说明零均值与偏差条件。由于真值无法准确得到,测量误差实际上是无法准确得到的,实际处理中常用实际值代替真值。
由于真值 无法知道,实际处理时用测量值 代替真值计算示值相对误差(分母为示值 ,仅当 且误差较小时可近似反映相对误差):
引用误差是相对于仪表满量程的误差,用绝对误差除以满量程 (测量范围上限与下限之差)的百分数表示:
仪表的精度等级根据引用误差确定;精度等级取决于仪表类型与适用标准,不能将某类仪表的等级系列推广为国家标准全部仪表仅七级。基本误差是仪表在规定标准条件下所具有的引用误差;附加误差是使用条件偏离标准条件时出现的误差,如温度、压力、频率、电源电压波动附加误差等。
测量误差的主要来源包括:测量环境误差(工作环境与规定标准状态不一致,如温度、湿度、大气压力、振动、重力加速度、电磁干扰等);测量装置误差(仪表本身不完善或精度不高,包括标准量具误差、仪器误差、附件误差);测量方法误差(测量方法不合理或不完善,如未正确估计电压表内阻、使用近似公式或简化模型);测量人员误差(专业素质不高、分辨力不强、操作不规范或疏忽大意)。
按误差的特征或性质分为三类:
系统误差:由测量系统性能不完善、方法不完善、使用不当、环境条件变化等引起。特点是对同一被测量多次重复测量时,误差大小和符号保持不变,或按一定规律出现。系统误差的大小表明测量结果的准确度,可通过实验或分析查明规律和原因,通过修正或预防措施消除或减少。
随机误差:对同一被测量多次重复测量时,绝对误差的绝对值和符号不可预知地随机变化,但总体具有统计规律性。由许多独立的、微小的、偶然因素综合引起,一般无法控制。随机误差的大小表明测量结果的分散性,用精密度表示。
粗大误差:明显偏离测量结果的误差,也称疏忽误差或过失误差,由测量者粗心大意或环境条件突然变化引起,含有粗大误差的测量数据应从测量结果中剔出。
此外,按被测量随时间变化情况分为静态误差(被测量变换缓慢或不变)和动态误差(被测量快速变化);按误差来源分为工具误差和方法(理论)误差;按使用条件分为基本误差和附加误差;按误差与被测量的关系分为定值误差(不随被测量变化)和累积误差(与被测量成比例变化)。
精度反映测量结果与真值的接近程度,误差小则精度高。精度分为:准确度反映测量结果与真值的接近程度,与正确度和精密度相关,不应一般定义成只受系统误差影响;精密度反映随机误差的影响程度,即测量结果的分散程度;精确度反映系统误差和随机误差综合的影响程度,其定量特征可用测量不确定度或极限误差表示。精密度高的准确度不一定高,准确度高的精密度也不一定高,但精确度高则两者都高。
对已知系统偏差,通过检定由高一级标准或基准给出受检测系统的修正值 :
测量时将修正值加入测量值中,即 ,从而减小系统误差;修正估计偏差仍有残余偏差及修正量不确定度,不能保证彻底消除系统误差。修正值可以是具体数值,也可以是曲线、公式或数表。
对随机误差,改善测量条件以减少产生随机误差的因素,从而减小标准差、提高精密度,但会导致测量成本提高。
对可重复的等精度测量,采用多次测量求平均值。基于辛钦大数定理,相互独立、同分布且数学期望有限的随机变量序列,其均值依概率收敛于期望值。在等精度测量中,第 次测量结果 可表示为真值 与随机误差 之和, 次测量的平均值 等于真值 加上随机误差的算术平均值;当测量次数 足够大时,随机误差的平均值依概率趋于零,从而使 依概率收敛于真值 。此方法仅在允许多次重复测量时可用。
贝塞尔分母修正使样本方差无偏,样本标准差本身一般并不无偏;有限样本计算所得均方根是估计量,不能与未知总体参数直接恒等。均值标准误差 是独立同分布条件下的估计;均值趋于真值还需误差零均值。正态总体已知标准差时可用正态区间,未知标准差且小样本时均值区间应使用相应t分布系数,不能直接把1σ、3σ覆盖概率当作任意小样本的严格置信概率。
器具、方法、环境和读数能力都有局限,误差并不会因结果显示更多位就自动消失。应说明测量条件、参照与处理方式,再判断结果可用于什么任务。误差难以完全确知时,也不要把不确定度当成已知的带符号差。
基础测试统一使用选择题,先确认概念、定义和关键判断是否扎实。
示值与适合用途的参照之差表示什么?