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谈述测量如何运用直接测量量与间接测量量数据处理策略评定测量不确定度学术

最后更新时间:2024-01-05 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:35079 浏览:152678
论文导读:
【摘要】在实验中测量结果会产生误差,也就会导致不确定度的出现,下面就对直接测量与间接测量数据评定测量不确定度的方式进行分析,说明直接测量与间接测量数据利用合理的处理步骤与方法,并以此获得最佳的估算值,以此提高实验得出结果的质量,从而保证不确定度对其影响最小。
【关键词】测量误差;直接测量;间接测量;数据处理
引言
在测量中一个变量的改变会影响其他变量,此时的两个变量不一定会形成一个函数关系,此时两个变量之间就存在一种相关度。按照相关技术规范不同的测量过程其变量间的相关度也存在差异,即相关系数不同。其表现的就是两个测量变量之间的依赖程度,其计算的方式是利用变量协方差除以各自方差乘积的平方根。正是因为这样的因素,才会导致在测量中产生不确定度,究其产生的本质因素有:在测量中采用相同的社交,但是在多次测量中会产生读写的误差,在输入量之间就会出现较大的相关性;利用一种实体标准物为标准完成测量,如测量不同对象采用的同一块砝码、标准电阻等标准物,这些标准物所显示的值会导致检测输入量出现相关度;最后是在测量中引入同一个参考数据,如物理常量的引入,即圆周率、重力加速度等,或者某个分子量都会是结果产生相关度,因此在测量中如何处理不确定度就成为了提高测量精度的重要课题。下面就利用直接测量与间接测量的数据来对其进行评价。

一、测量中不确定度的评价方式

在试验中因为数据会产生两种,一种为直接测量数据,另一种则是间接测量,这样不确定度的评定方法也就分为直接与间接两种,测量不确定度的时可以按照以下方式进行:

1、直接测量确定

在测量中产生的误差有随机和系统两种,在直接进行测量的过程中会伴随有直接测量的随机与系统误差的因素,其主要出现在测量的不同步骤中,即某些操作容易产生直接误差某些则容易导致系统误差。对残存的误差可以按照不同的不确定标准进行划分,如按照A类和B类对其进行划分,A类是代表随机误差评定结果,而B类则是代表系统误差的评定结果。假设对某一个测量的值进行了多次测量,而每一次所获得的数值则为n个测量结果,则这个过程中产生的实验标准偏差、标准不确定度的A类评定、标准不确定度的B类评定和合成标准,其中算术平均值的实验标准误差较为重要,而测量设备所体现的极限误差,即容许最大误差。此时在最终的计算中,直接测量中获得的标准不确定度的源项数目。

2、间接测量不确定度获得方法

间接测量所获得的最佳估算值给出的是多个直接测量的数值代入到函数关系式中所得出的计算结果,因此间接变量的不确定度与直接变量的不确定度是相互关联的,即最佳估算值的合并标准不确定度评定公式与直接测量结果的合成不确定度之间是紧密联系的,如果在直接测量数值y与m个直接测量的结果数据的关系可以表达为:
则间接测量数据的合成标准不确定度的计算公式可以表达为:

二、在数据处理中不确定度的应用

1、直接测量数据的处理

在对直接测量数据的处理中,其可以采用如下步骤进行:计算直接测量结果的算术平均值;确定直接测量的标准偏差;利用相关的格拉布斯判断提出可疑数据;对直接测量的最佳评估值进行确定;直接测量的A类不确定度计算,即对试验算术平均值的标准偏差进行确定;直接测量量的B类不确定度评定;直接测量的合成标准不确定分析;测量结果归纳。这个方法与步骤在实际应用中主要是针对多次试验。

2、间接测量量的数据处理

间接测量的不确定度在分析中,如果构成间接测量结果的都是直接测量数据,则需要进行前七个步骤,其他可以视情况而定,具体步骤如下:对直接测量数据进行算术平均值处理;确定直接测量结果的标准偏差;利用格拉布斯判据处理可疑数据;直接测量数据的最佳估计值确定;直接测量结果标准不确定度的A类评定;直接测量结果的不确定度的B类评价;直接测量数据的合成标准不确定度;间接测量的最佳估计值确定;间接测量数据合成标准不确定度分析;间接测量数据的测量结果显示。值得注意的是,每一个多次测量的直接测量数据在完成前四个步骤的处理后可以直接进行第八个步骤,给出最佳的估算值然后再进行其他步骤分析。

3、相关系数A、B评定的选择

相关系数可以在试验中获得,测量组输入的和,则输入量和之间的关系可以利用协方差计算获得。在确定不确定度评价中,因为相关系数的确定较为复杂,而相关的实验也复杂耗时,因此如果在实际的不确定度评定中多数利用的是B类评定。
在实际处理相关问题上,对于相关系数的要求不高或者数学、物理问题不容易解决的时候,可以通过合理的简化来帮助数据处理,这就是选择B类评定的原因。如相关系数r可以利用±1、0进行简化,通常按照不相关处理。当遇到如下情况时则可以灵活应用,如两个量不相关或者关系弱则r=0,即:两个量相互独立或者不会相互影响;一个量增加另一个可能增加或者减小;一个量减小另一个可能增加也可减小;不同体系产生量;两量虽然互联但是影响十分微小。反之,两量关系密切,则r=±1,即两个量之间有明显的正负关系;一个增加另一个则必然增加或者减少;或者同体系的变量;两个量之间存在线性关系等,都可使用r=±1。
三、结束语
直接测量与间接测量的数据对于实验中出现形成的数据结果的不确定度有较大的影响,因为不论是直接测量还是间接测量系统与人为误差都会导致不确定度的出现,而不确定度的大小会直接影响测量的结果,因此在实验数据处理的过程中,必须借助对直接与间接测量合理处理,获得最佳的估算值,才能保证不确定度对测量结果的影响最小。
参考文献
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