文章目录
第一章 绪论第一节 研究误差的意义第二节 误差的基本概念一、误差定义和表示二、误差的来源三、误差的分类
第三节 精度第四节 数据运算规则
第一章 绪论
第一节 研究误差的意义
研究误差的意义为 (1)正确认识误差的性质,分析误差产生的原因,以消除或减小误差。 (2)正确处理测量和实验数据,合理计算所得结果,以便在一定条件下得到更接近于真实的数据。 (3)正确组织实验过程,合理设计仪器或选用仪器和测量方法,以便在最经济条件下得到理想的结果。
第二节 误差的基本概念
一、误差定义和表示
(一)绝对误差
(
Δ
)
(\Delta)
(Δ) 某量值的测量值和真值之差为绝对误差,通常简称为误差,即
Δ
=
L
−
L
0
\Delta=L-L_0
Δ=L−L0 真值是指在观测一个量时,该量本身所具有的真实大小,一般是未知的。某些特定的情况下,真值又是可知的。例如:三角形的内角和为180°(理论真值);国际千克基准1kg(约定真值)。为满足使用上的需要,一般把高一等级精度的标准所测得的量值作为真值。 (二)相对误差
(
δ
)
(\delta)
(δ) 绝对误差与被测量的真值之比称为相对误差。因为测得值与真值接近,所以也可近似用绝对误差与测得值之比值作为相对误差,即
δ
=
Δ
L
0
≈
Δ
L
\delta=\frac{\Delta}{L_0}≈\frac{\Delta}{L}
δ=L0Δ≈LΔ 相对误差用百分数表示。 对于相同的被测量,绝对误差可以评定其测量精度的高低,但是对于不同的被测量以及不同的物理量,用绝对误差比较没有意义,需要采用相对误差来评定。 【例1-1】在测量某一长度时,读数值为
2.31
m
2.31m
2.31m,其最大绝对误差为
20
μ
m
20\mu m
20μm,试求其最大相对误差。 解:
δ
m
a
x
=
Δ
m
a
x
L
×
100
%
=
20
μ
m
2.31
m
×
100
%
=
8.66
×
1
0
−
4
%
\delta_{max}=\frac{\Delta_{max}}{L}\times100\%=\frac{20\mu m}{2.31m}\times100\%=8.66\times10^{-4}\%
δmax=LΔmax×100%=2.31m20μm×100%=8.66×10−4% 【例1-2】用两种方法分别测量
L
1
=
50
m
m
L_1=50mm
L1=50mm,
L
2
=
80
m
m
L_2=80mm
L2=80mm。测得值各为
50.004
m
m
50.004mm
50.004mm,
80.006
m
m
80.006mm
80.006mm。试评定两种方法测量精度的高低。 解:题中的两种被测量不同,应使用相对误差评定
δ
1
=
50.004
−
50
50
×
100
%
=
0.008
%
\delta_1=\frac{50.004-50}{50}\times100%=0.008%
δ1=5050.004−50×100%=0.008%
δ
2
=
80.006
−
80
80
×
100
%
=
0.0075
%
\delta_2=\frac{80.006-80}{80}\times100%=0.0075%
δ2=8080.006−80×100%=0.0075%
δ
1
>
δ
2
\delta_1>\delta_2
δ1>δ2,所以方法二测量精度高。 【例1-3】测得某三角块的三个角度之和为180°00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差。 解:
Δ
=
180
°
0
0
′
02
″
−
180
°
=
2
″
\Delta=180°00'02″-180°=2″
Δ=180°00′02″−180°=2″
δ
=
2
″
180
°
=
2
″
648000
″
=
0.00000308641
≈
0.00031
%
\delta=\frac{2″}{180°}=\frac{2″}{648000″}=0.00000308641\approx0.00031\%
δ=180°2″=648000″2″=0.00000308641≈0.00031% 【例1-4】多级弹导火箭的射程为
10000
k
m
10000km
10000km时,其射击偏离预定点不超过
0.1
k
m
0.1km
0.1km,优秀射手能在距离
50
m
50m
50m远处准确地射中直径为
2
c
m
2cm
2cm的靶心,试评述哪一个射击精度高? 解:使用相对误差评定
δ
1
=
0.1
10000
×
100
%
=
0.001
%
\delta_1=\frac{0.1}{10000}\times100%=0.001%
δ1=100000.1×100%=0.001%
δ
2
=
0.01
50
×
100
%
=
0.002
%
\delta_2=\frac{0.01}{50}\times100%=0.002%
δ2=500.01×100%=0.002%(注意题中为直径)
δ
1
<
δ
2
\delta_1 |