1-1 测得某三角块的三个角度之和为180o00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解: 绝对误差等于:
相对误差等于:
1-6 检定
2.5级(即引用误差为2.5%)的全量程为l00V的电压表,发现50V刻
度点的示值误差2V为最大误差,问该电表是否合格? 解:
依题意,该电压表的示值误差为 2V
由此求出该电表的引用相对误差为 2/100=2% 因为 2%<2.5% 所以,该电表合格。
1-9 多级弹导火箭的射程为10000km时,其射击偏离预定点不超过0.lkm,优秀射手能在距离50m远处准确地射中直径为2cm的靶心,试评述哪一个射击精度高? 解:
多级火箭的相对误差为: 射手的相对误差为: 多级火箭的射击精度高。
第二章 误差的基本性质与处理
2-4 测量某电路电流共5次,测得数据(单位为mA为168.41,168.54,168.59,168.40,
168.50。试求算术平均值及其标准差、或然误差和平均误差。
解:
2—5 在立式测长仪上测量某校对量具,重复测量5次,测得数据(单位为mm为20.0015,20.0016,20.0018,20.0015,20.0011。若测量值服从正态分布,试以99%的置信概率确定测量结果。 解: 求算术平均值 求单次测量的标准差 求算术平均值的标准差
确定测量的极限误差
因n=5 较小,算术平均值的极限误差应按t分布处理。 现自由度为:ν=n-1=4; α=1-0.99=0.01, 查 t 分布表有:ta=4.60 极限误差为
写出最后测量结果
2-8 用某仪器测量工件尺寸,已知该仪器的标准差σ=0.001mm,若要求测量的允许极限误差为±0.0015mm,而置信概率P为0.95时,应测量多少次? 解:根据极限误差的意义,有
根据题目给定得已知条件,有
查教材附录表3有
若n=5,v=4,α=0.05,有t=2.78,
若n=4,v=3,α=0.05,有t=3.18,
即要达题意要求,必须至少测量5次。
2-19 对某量进行两组测量,测得数据如下:
xi 0.62 0.86 1.13 1.13 1.16 1.18 1.20 1.21 1.22 1.30 1.34 1.39 1.41 1.57 yi 0.99 1.12 1.21 1.25 1.31 1.31 1.38 1.41 1.48 1.59 1.60 1.60 1.84 1.95
试用秩和检验法判断两组测量值之间是否有系统误差。 解:
按照秩和检验法要求,将两组数据混合排列成下表:
T
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
xi
0.62 0.86 1.13 1.13 1.16 1.18 1.20
yi
0.99 1.12 1.21
T
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
xi
1.21 1.22 1.30 1.34 1.39 1.41
yi
1.25
1.31 1.31
1.38
T
21 22 23 24 25 26 27 28
xi
1.57
yi
1.41 1.48
1.59 1.60 1.60 1.84 1.95
现nx=14,ny=14,取xi的数据计算T,得T=154。由 ;求出:
现取概率2,即,查教材附表1有。由于,因此,可以认为两组数据间没有系统误差。
第三章 误差的合成与分配
3—3 长方体的边长分别为α1,α2, α3测量时:①标准差均为σ;②标准差各为σ1、σ2、 σ3 。试求体积的标准差。 解:
长方体的体积计算公式为: 体积的标准差应为: 现可求出:;; 若:
则有: 若: 则有:
3—9 按公式V=πr2h求圆柱体体积,若已知r约为2cm,h约为20cm,要使体积的相对误差等于1%,试问r和h测量时误差应为多少? 解:
若不考虑测量误差,圆柱体积为
根据题意,体积测量的相对误差为1%,即测定体积的相对误差为:
即
现按等作用原则分配误差,可以求出 测定r的误差应为:
测定h的误差应为:
第四章 测量不确定度
4—1 某圆球的半径为r,若重复10次测量得r±σr =(3.132±0.005cm,试求该圆球最大截面的圆周和面积及圆球体积的测量不确定度,置信概率P=99%。 解:①求圆球的最大截面的圆周的测量不确定度 已知圆球的最大截面的圆周为:
其标准不确定度应为:=0.0314cm
确定包含因子。查t分布表t0.01(9)=3.25,及K=3.25 故圆球的最大截面的圆周的测量不确定度为:
U=Ku=3.25×0.0314=0.102
②求圆球的体积的测量不确定度 圆球体积为:
其标准不确定度应为:
确定包含因子。查t分布表t0.01(9)=3.25,及K=3.25 最后确定的圆球的体积的测量不确定度为
U=Ku=3.25×0.616=2.002
4—6 某数字电压表的说明书指出,该表在校准后的两年内,其2V量程的测量误差不超过±(14×10-6 读数+1×10-6×量程V,相对标准差为20%,若按均匀分布,求1V测量时电压表的标准不确定度;设在该表校准一年后,对标称值为1V的电压进行16次重复测量,得观测值的平均值为0.92857V,并由此算得单次测量的标准差为0.000036V,若以平均值作为测量的估计值,试分析影响测量结果不确定度的主要来源,分别求出不确定度分量,说明评定方法的类别,求测量结果的合成标准不确定度及其自由度。
简答题:
1. 测量不确定度与测量误差以及不确定度A类评定与B类评定的区别与联系?
答:测量不确定度与误差的联系:测量结果的精度评定数 所有的不确定度分量都用标准差表征,由随机误差或系统误差引起 误差是不确定度的基础
区别:误差以真值或约定真值为中心,不确定度以被测量的估计值为中心
误差一般难以定值,不确定度可以定量评定不确定度分两类,简单明了。
测量不确定度的评定方法有两类:A A
B类评定:基于经验或其他信息所认定的概率分布来评定
类评定:通过对一系列观测数据的统计分析来评定
类评定和
B
类评定
2. 在实际测量中如何减小三大类误差对测量结果的影响? 粗大误差的减小方法:
1)加强测量者的工作责任心;2)保证测量条件的稳定,避免在外界条件激烈变化时进行测量;3)采用不等测量或互相校核的方法;4)采用判别准则,在测量结果中发现并剔除。
系统误差的减小方法:
1)从误差根源上消除;2)预先将测量器具的系统误差检定出来,用修正的方法消除;3)对不变的系统误差,可以考虑代替法、抵消法、交换法等测量方法;对线性变化的系统误差,可采用对称法;对周期性系统误差,可考虑半周期法予以减小。
随机误差的减小方法:
1 从误差根源上减小;2)采用多次测量求平均值的方法减小;3采用不等精度、组合测量等方法消除。
3. 动态测试数据的分类及各类数据的特点与性质
动态测试数据分类:
特点:确定性数据可由确定的数学表达式表示出来,正弦周期含有单一频率,而复杂周期数据是由多种频率综合而成的数据,且频率比全为有理数。准周期数据的频率比不全为有理数,瞬态数据的频谱一般是连续的。随机过程数据是无法用确定的表达式表示出来,它的值无法预知,但具有统计规律性。其中非平稳随机
过程的均值、方差、自相关函数一般是随时间变化的,而平稳随机过程的均值、方差、自相关函数则不会随时间发生变化
4. 微小误差的判别方法及其应用
对于随机误差核未定系统误差,微小误差判别准则为:若该标准差小于或等于测量结果总标准差的1/3或1/10,则可认为该误差是微小误差,准予舍去。在计算总误差或误差分配时,若发现有微小误差,可不考虑该项误差对总误差的影响。选择高一级精度的标准器具时,其误差一般应为被检器具允许总误差的1/10-3/10。
5. 结合实例简述柔性坐标测量机的误差源有哪些?
六自由度柔性关节式坐标测量机是一种非正交坐标测量系统,该仪器具有测量范围大、使用灵活轻便等优点,但限制其实际应用的关键就是其测量精度的问题,一般说来,柔性坐标测量机的主要误差包括:
1.标尺误差,包括角度传感器的误差;
2.测头探测误差,如果使用的是硬测头,会因为测量力的不同而导致探测误差;
3.结构参数误差,包括杆件长度误差、杆件扭角误差、偏置量误差等;
4.关节误差,包括径向跳动、轴向跳动、摩擦、变形等,以及关节的回转误差
(轴的倾侧);
5.弹性变形误差,由部件的自重、操作力、测量力、加速度产生的力等引起;
6.热变形误差,由测量机外部温度、工作温度与内部热源等引起;
7.由环境影响产生的误差,环境影响包括振动、尘土、运行条件等。
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