第二节 测量结果的评定和不确定度
测量的目的是不但要测量待测物理量的近似值,而且还要对得到的近似值的可靠性做出评定(即指出误差范围)
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一 随机误差的估算
在一组测量值中,设n次测量的结果分别是
:
对于多次测量,通常用测量结果的算术平均值 作为待测物理量真实值的最佳估计值,用 来表示多次测量的近似真实值
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,当测量次数有限时,测量值
的标准偏差为
:表示某一次测量值的随机误差在
%
:
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,算术平均值的标
准偏差为
:待测物理量的算术平均值在
% ,它反映了平均值
接近真值的程度
:
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的程度
,测
量值和真实值之差可能落在这个范围内。
,测量结果的可信程度越
高,反之,不确定度大,测量结果的可
信度低。
:
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测量结果的表示:即要包含待测量的近似真值 ,又包含测量结果的不确定度σ,还要反映物理量的单位。
(单位)
x为待测量;是测量的近似真实值,σ是合成不确定度
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说明:
在直接测量时若不需要对被测量进行系统误差的修正,对于多次测量,取多次测量的算术平均值 作为近似真实值。如果是单次测量,则该次测量值就是被测量的近似真实值。如果要对被测量进行系统误差的修正,将系统误差从算术平均值 或从一次测量值中减去或加上,从而求出修正后的近似真实值。如:螺旋测微器等
对于间接测量, 是被测量的计算值(通过计算得到)
(单位)
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注意
在标准表达式中,近似真实值、合成不确定度、单位,三者缺一不可,否则就不能全面表达测量结果。近似真实值的末尾数应该和σ的位数对齐,而且数量级,单位都要一致。
如 D1= (cm)
D2= (cm)
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在讨论不确定度时,主要从随机误差和系统误差两方面综合考虑,对应有统计和非统计不确定度。
合成不确定度σ由这两种不确定度求“方和根”得到
A类不确定度
B类不确定度
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B类:统计不确定度
用 表示。是指可以采用统计方法(随机误差)计算的不确定度。这类不确定度认为它服从正态分布,可以利用标准偏差求A类不确定度。
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