误差理论费业泰课后答案
更新时间:2024-01-31 15:21:01 阅读量: 教育文库 文档下载
《误差理论与数据处理》
第一章 绪论
1-1.研究误差的意义是什么?简述误差理论的主要内容。
答: 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值的数据;
(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。
误差理论的主要内容:误差定义、误差来源及误差分类等。 1-2.试述测量误差的定义及分类,不同种类误差的特点是什么? 答:测量误差就是测的值与被测量的真值之间的差;按照误差的特点和性质,可分为系统误差、随机误差、粗大误差。
系统误差的特点是在所处测量条件下,误差的绝对值和符号保持恒定,或遵循一定的规律变化(大小和符号都按一定规律变化);
随机误差的特点是在所处测量条件下,误差的绝对值和符号以不可预定方式变化;
粗大误差的特点是可取性。
1-3.试述误差的绝对值和绝对误差有何异同,并举例说明。
答:(1)误差的绝对值都是正数,只是说实际尺寸和标准尺寸差别的大小数量,不反映是“大了”还是“小了”,只是差别量;
绝对误差即可能是正值也可能是负值,指的是实际尺寸和标准尺寸的差值。+多少表明大了多少,-多少表示小了多少。
(2)就测量而言,前者是指系统的误差未定但标准值确定的,后者是指系统本身标准值未定
o
1-5 测得某三角块的三个角度之和为18000’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解:
绝对误差等于:180 o00?02???180o?2??相对误差等于:
2??2??2???=?0.00000308641?0.000031% o
180180?60?60??648000??1-6.在万能测长仪上,测量某一被测件的长度为 50mm,已知其最大绝对
误差为 1μm,试问该被测件的真实长度为多少?
解: 绝对误差=测得值-真值,即: △L=L-L0 已知:L=50,△L=1
1
μm=0.001mm,
测件的真实长度L0=L-△L=50-0.001=49.999(mm)
1-7.用二等标准活塞压力计测量某压力得 100.2Pa,该压力用更准确的办法测得为100.5Pa,问二等标准活塞压力计测量值的误差为多少?
解:在实际检定中,常把高一等级精度的仪器所测得的量值当作实际值。 故二等标准活塞压力计测量值的误差=测得值-实际值, 即:
100.2-100.5=-0.3( Pa)
1-8在测量某一长度时,读数值为2.31m,其最大绝对误差为20?m,试求其最大相对误差。
相对误差max?绝对误差max?100%测得值
20?10-6 ??100%2.31 ?8.66?10-4%1-9、解:
4?2(h1?h2)由g?,得
T24?2?1.04230g??9.81053m/s2
2.04804?2(h1?h2)?h,对g?进行全微分,令h?h1?h2,并令?g,?T代替dg,dh,
T2dT得
4?2?h8?2h?T ?g??T2T3从而
?g?h?T??2的最大相对误差为: ghT?gmax?hmax?T??2max ghT =
0.00005?0.0005 ?2?1.042302.0480=5.3625?10?4%
2
4?2h4?2(h1?h2)由g?,得T?,所以
gT2T?4?3.141592?1.04220?2.04790
9.81053?gmax?hmax?T??2maxghTABS?gT?hma?ma2hgxaABSx由
?Tm?m,
??gx{g有
[mT?hi2h
n(m
1-10检定2.5级(即引用误差为2.5%)的全量程为100V的电压表,发现50V刻度点的示值误差2V为最大误差,问该电压表是否合格?
最大引用误差?
某量程最大示值误差?100%测量范围上限?2?100%?2%?2.50
该电压表合格
1-11 为什么在使用微安表等各种表时,总希望指针在全量程的2/3 范围内使用?
答:当我们进行测量时,测量的最大相对误差:
△xmaxxm ?s%即:
A0A0?max?xms?所以当真值一定的情况下,所选用的仪表的量程越小,相对误差越小,测量越准确。因此我们选择的量程应靠近真值,所以在测量时应尽量使指针靠近满度范围的三分之二以上.
1-12用两种方法分别测量L1=50mm,L2=80mm。测得值各为50.004mm,80.006mm。试评定两种方法测量精度的高低。 相对误差
50.004?50?100%?0.008%
5080.006?80?100%?0.0075% L2:80mm I2?80L1:50mm I1?
3
I1?I2 所以L2=80mm方法测量精度高。
1-13 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: 0.1?0.00001?0.001%
10000
射手的相对误差为: 1cm0.01m??0.0002?0.002%
50m50m
多级火箭的射击精度高。
1-14若用两种测量方法测量某零件的长度L1=110mm,其测量误差分别为
?11?m和?9?m;而用第三种测量方法测量另一零件的长度L2=150mm。
其测量误差为?12?m,试比较三种测量方法精度的高低。
相对误差
11?m??0.01%
110mm9?m??0.0082 % I2??110mm12?m??0.008% I3??150mmI1??I3?I2?I1第三种方法的测量精度是最高的
第二章 误差的基本性质与处理
2-1.试述标准差 、平均误差和或然误差的几何意义。
答:从几何学的角度出发,标准差可以理解为一个从 N 维空间的一个点到一条直线的距离的函数;
从几何学的角度出发,平均误差可以理解为 N条线段的平均长度;
2-2.试述单次测量的标准差 和算术平均值的标准差 ,两者物理意义及实际用途有何不同。
4
2-3试分析求服从正态分布、反正弦分布、均匀分布误差落在中的概率 2-4.测量某物体重量共8次,测的数据(单位为g)为236.45,236.37,236.51,236.34,236.39,236.48,236.47,236.40,是求算术平均值以及标准差。
x?236.4??236.430.05?(?0.03)?0.11?(?0.06)?(?0.01)?0.08?0.07?0 8???vi?1n2in?1?0.0599
?x??n?0.0212
2-5用別捷尔斯法、极差法和最大误差法计算2-4,并比较
2-6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。
x?168.41?168.54?168.59?168.40?168.50
5 ?168.488(mA)
???vii?1525?1?0.082(mA)
?x??n?0.082?0.037(mA) 5或然误差:R?0.6745?x?0.6745?0.037?0.025(mA)
平均误差:T?0.7979?x?0.7979?0.037?0.030(mA)
2-7在立式测长仪上测量某校对量具,重量测量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。
x?
20.0015?20.0016?20.0018?20.0015?20.0011
55
?20.0015(mm)
5???vi?12i5?1?0.00025
正态分布 p=99%时,t?2.58 ?limx??t?x ??2.58?0.00025 5 ??0.0003(mm)
测量结果:X?x??limx?(20.0015?0.0003)mm
2—7 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:
n求算术平均值
li
x?i?1?20.0015mm nn求单次测量的标准差
vi2 26?10?8i?1????2.55?10?4mm n?14求算术平均值的标准差 ?2.55?10?4?x??=1.14?10?4mm n5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
?limx??t??x??4.60?1.14?10?4?5.24?10?4mm
写出最后测量结果
L?x??limx?20.0015?5.24?10?4mm
???? 6
2-9用某仪器测量工件尺寸,在排除系统误差的条件下,其标准差
??0.004mm,若要求测量结果的置信限为?0.005mm,当置信概率为
99%时,试求必要的测量次数。
正态分布 p=99%时,t?2.58 ?limx??t?n
n?
2.58?0.004?2.0640.005
n?4.26取n?52-10 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
?t?x??t根据题目给定得已知条件,有
?n?0.0015
tn?0.0015?1.5
0.001查教材附录表3有
若n=5,v=4,α=0.05,有t=2.78,
tn?2.785?2.78?1.24 2.236若n=4,v=3,α=0.05,有t=3.18,
tn?3.184?3.18?1.59 2即要达题意要求,必须至少测量5次。 2-12某时某地由气压表得到的读数(单位为Pa)为102523.85,102391.30,102257.97,102124.65,101991.33,101858.01,101724.69,101591.36,其权各为1,3,5,7,8,6,4,2,试求加权算术平均值及其标准差。
7
x??pxi?188ii?102028.34(Pa)
?pi?1i ?x??pivxii?18i?182?86.95(Pa)
(8?1)?pi???????2413'24'',其??241336212-13测量某角度共两次,测得值为,
????标准差分别为?1?3.1,?2?13.8,试求加权算术平均值及其标准差。
p1:p2??1?12:1?22?19044:961
x?2413'20''? ?x??x19044?16''?961?4''?24?13'35''
19044?961pii?pi?12?3.1''?i19044?3.0''
19044?9612-14 甲、乙两测量者用正弦尺对一锥体的锥角?各重复测量5次,测得值如下:
?甲:7?2?20??,7?3?0??,7?2?35??,7?2?20??,7?2?15??;
?乙:7?2?25??,7?2?25??,7?2?20??,7?2?50??,7?2?45??;
试求其测量结果。 甲:x甲?72'??20\?60\?35\?20\?15\?7?2'30\
5 ??甲?vi?1522222(-10\)?(30\)?5\2?(-10\)?(-15\) ?5?14i ?18.4\
8
?x甲??甲5??18.4\?8.23\ 525\?25\?20\?50\?45\?7?2'33\
5乙:x乙?72'? ?乙??v5222222(-8\)?(-8\)?(?13\)?(17\)?(12\)i?1 ?5?14i?13.5\
?x乙???乙5?13.5\?6.04\ 5p甲:p乙?1?x甲2?x:12乙11:?3648:6773 8.2326.042x?p甲x甲?p乙x乙3648?30\?6773?33\???72'?7?2'32\
p甲?p乙3648?6773p甲p甲?p乙?8.23???3648?4.87??
3648?6773?x??x甲X?x?3?x?7?2'32''?15''
2-15.试证明n个相等精度测得值的平均值的权为n乘以任一个测量值的权。 证明:
解:因为n个测量值属于等精度测量,因此具有相同的标准偏差: n个测量值算术平均值的标准偏差为:
????x n已知权与方差成反比,设单次测量的权为P1,算术平均值的权为P2,则
P1:P2?1?2:1?2x??1:n? P2?nP1m/s2、标准差为2-16重力加速度的20次测量具有平均值为9.8110.014m/s2。另外30次测量具有平均值为9.802m/s2,标准差为
9
0.022m/s2。假设这两组测量属于同一正态总体。试求此50次测
量的平均值和标准差。 p1:p2?12122?x?x:122?1?0.014????20?2:1?0.022????30?2?242:147
x?242?9.811?147?9.802?9.808(m/s2)
242?147?x?0.014242 ??0.0025(m/s2)242?147202-17对某量进行10次测量,测得数据为14.7,15.0,15.2,14.8,
15.5,14.6,14.9,14.8,15.1,15.0,试判断该测量列中是否存在系统误差。 x?14.96
按贝塞尔公式 ?1?0.2633
按别捷尔斯法?2?1.253??vi?110i10(10?1)?0.2642
由
?2??1?u 得 u?2?1?0.0034 ?1?12?0.67 所以测量列中无系差存在。 n?1u?
2-18对一线圈电感测量10次,前4次是和一个标准线圈比较得到的,后6次是和另一个标准线圈比较得到的,测得结果如下(单位为mH): 50.82,50.83,50.87,50.89;
50.78,50.78,50.75,50.85,50.82,50.81。 试判断前4次与后6次测量中是否存在系统误差。 使用秩和检验法:
排序:
10
序号 第一组 第二组 序号 第一组 第二组 1 2 3 4 5 50.75 50.78 50.78 50.81 50.82 6 7 8 50.85 9 10 50.82 50.83 50.87 50.89 T=5.5+7+9+10=31.5 查表 T??14 T??30 T?T? 所以两组间存在系差
2-19对某量进行10次测量,测得数据为14.7,15.0,15.2,14.8,15.5,14.6,14.9,14.8,15.1,15.0,试判断该测量列中是否存在系统误差。
x?14.96
按贝塞尔公式
?1?0.2633
按别捷尔斯法?2?1.253??vi?110i10(10?1)?0.2642
由
?2??1?u 得 u?2?1?0.0034 ?1?12?0.67 所以测量列中无系差存在。 n?1u?2-20.对某量进行12次测量,测的数据为20.06,20.07,20.06,20.08,20.10,20.12,20.11,20.14,20.18,20.18,20.21,20.19,试用两种方法判断该测量列中是否存在系统误差。 解:
(1)残余误差校核法 x?20.125
??(?0.065?0.055?0.065?0.045?0.025?0.005)?(?0.015?0.015?0.055?0.055?0.085?0.0??0.54
11
因为?显著不为0,存在系统误差。 (2)残余误差观察法
残余误差符号由负变正,数值由大到小,在变大,因此绘制残余误差曲线,可见存在线形系统误差。
(3) ?1??vi?1122i11?0.05
?2?1.253?vi?112in(n?1)?0.06
?2?1?u?1
?2u??1?0.19?1u?2n?1?0.603
所以不存在系统误差。 2-22
12
第三章 误差的合成与分配
3-1相对测量时需用54.255mm的量块组做标准件,量块组由四块量块研合
l?1.25mm,而成,它们的基本尺寸为l1?40mm,l2?12mm,3l4?1.005mm。经测量,它们的尺寸偏差及其测量极限误差分别为
13
?l1??0.7?m,?l2??0.5?m,?l3??0.3?m,
?l4??0.1?m,?liml1??0.35?m,?liml2??0.25?m,?liml3??0.20?m,?liml4??0.20?m。试求量块组按基本尺寸使用时的修正值及给相对测量
带来的测量误差。
修正值=?(?l1??l2??l3??l4) =?(?0.7?0.5?0.3?0.1) =0.4(?m) 测量误差:
?l=??2liml??2liml??2liml??2liml
1234 =?(0.35)2?(0.25)2?(0.20)2?(0.20)2
=?0.51(?m)
3-2 为求长方体体积V,直接测量其各边长为a?161.6mm,
b?44.5mm,c?11.2mm,已知测量的系统误差为?a?1.2mm,
?b??0.8mm,?c?0.5mm,测量的极限误差为?a??0.8mm,
?b??0.5mm,?c??0.5mm, 试求立方体的体积及其体积的极限误差。
V?abc V?f(a,b,c)
V0?abc?161.6?44.5?11.2
?80541.44(mm)
体积V系统误差?V为:
3?V?bc?a?ac?b?ab?c
14
?2745.744(mm3)?2745.74(mm3)
立方体体积实际大小为:V?V0??V?77795.70(mm3)
?limV??(?f22?f22?f22)?a?()?b?()?c ?a?b?c222??(bc)2?a?(ac)2?b?(ab)2?c
??3729.11(mm3)
测量体积最后结果表示为:
V?V0??V??limV?(77795.70?3729.11)mm3
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:V?a1?a2?a3 体积的标准差应为:?V?(?V22?V22?V22)?1?()?2?()?3 ?a1?a2?a3现可求出:
?V?V?V?a2?a3;?a1?a3;?a1?a2 ?a1?a2?a3若:?1??2??3?? 则
有
:
?V?(?V22?V22?V22?V2?V2?V2)?1?()?2?()?3??()?()?()?a1?a2?a3?a1?a2?a3??(a2a3)2?(a1a3)2?(a1a2)2
若:?1??2??3 则有:?V?22(a2a3)2?12?(a1a3)2?2?(a1a2)2?3
15
3-4 测量某电路的电流I?22.5mA,电压U?12.6V,测量的标准差分
??0.1V,求所耗功率P?UI及其标准差?P。
别为?I?0.5mA,UP?UI?12.6?22.5?283.5(mw)
P?f(U,I)?U、I成线性关系 ??UI?1
?P?(?f22?f?f?f2)?U?()2?I?2()()?u?I ?U?I?U?I ??f?f?U??I?I?U?U?I?22.5?0.1?12.6?0.5 ?U?I?8.55(mw)
3-9.测量某电路电阻R两端的电压U,按式I=U/R计算出电路电流,若需
保证电流的误差为0.04A,试求电阻R和电压U的测量误差为多少? 解:在 I=U/R 式中,电流 I 与电压 U 是线性关系,若需要保证电流误差不大于0.04A,则要保
证电压的误差也不大于0.04×R。
3—12 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
V???r2?h?3.14?22?20?251.2cm3
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:
?1% V即??V?1%?251.2?1%?2.51
现按等作用原则分配误差,可以求出 测定r的误差应为:
??r??12.511??0.007cm
2?V/?r1.412?hr测定h的误差应为:
?h?
?12.511??0.142cm 2?V/?h1.41??r216
3-14对某一质量进行4次重复测量,测得数据(单位g)为428.6,429.2,426.5,430.8。已知测量的已定系统误差???2.6g,测量的各极限误差分量及其相应的传递系数如下表所示。若各误差均服从正态分布,试求该质量的最可信赖值及其极限误差。 极限误差/g 序号 随机误差 1 2 3 4 5 6 7 8 x?2.1 - - - 4.5 - 1.0 - 未定系统误差 - 1.5 1.0 0.5 - 2.2 - 1.8 1 1 1 1 1 1.4 2.2 1 误差传递系数 428.6?429.2?426.5?430.8
4 ?428.775(g)?428.8(g)
最可信赖值 x?x???428.8?2.6?431.4(g)
?f13?f222)ei??()?i ?x???(?x4i?1?xii?1i ??4.9(g)
测量结果表示为:x?x????x?(431.4?4.9)g
52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±0.005)cm,
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
17
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:D?2??r 其标准不确定度
应为:
??D?2u????r???r?2?2??2?r22?4?3.14159?0.0052
=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:V?4???r3 3其标准不确定度应为:
??V?2u????r??r??
2?4???r??222r2?16?3.14159?3.1324?0.0052?0.616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
4-2.望远镜的放大率D=f1/f2,已测得物镜主焦距f1±σ1=(19.8±0.10)cm,目镜的主焦距f2±σ2=(0.800±0.005)cm,求放大率测量中由f1、f2引起的不确定度分量和放大率D的标准不确定度。
4-3.测量某电路电阻R两端的电压U,由公式I=U/R计算出电路电流I,若测得U±σu=(16.50±0.05)V,R±σR=(4.26±0.02)Ω、相关系数ρUR=-0.36,试求电流I的标准不确定度。
4-4某校准证书说明,标称值10?的标准电阻器的电阻R在20C时为
?10.000742??129??(P=99%),求该电阻器的标准不确定度,并说明属
于哪一类评定的不确定度。
?由校准证书说明给定
18
?属于B类评定的不确定度
?R在[10.000742?-129??,10.000742?+129??]范围内概率为
99%,不为100%
?不属于均匀分布,属于正态分布 a?129当p=99%时,Kp?2.58 ?UR?a129??50(??) Kp2.58
4-5在光学计上用52.5mm的量块组作为标准件测量圆柱体直径,量块组由三块量块研合而成,其尺寸分别是:
l1?40mm, l2?10mm,
l3?2.5mm,量块按“级”使用,经查手册得其研合误差分别不超过
?0.45?m、?0.30?m、?0.25?m(取置信概率P=99.73%的正态分布),
求该量块组引起的测量不确定度。 L?52.5mm l1?40mm l2?10mm l3?2.5mm ?L?l1?l2?l3 ?p?99.73% ?Kp?3 Ul1?a0.45a0.30??0.15(?m) Ul2???0.10(?m) kp3kp3a0.25??0.08(?m) kp3 Ul3?UL?Ul1?Ul2?Ul3 ?0.152?0.102?0.082 ?0.20(?m)
19
正在阅读:
误差理论费业泰课后答案01-31
人教新目标九年级英语 Unit3 SectionB 知识巩固训练06-13
嵌入式作业09-15
2016重庆市中考物理试题及答案09-20
2013年溪黄草市场分析报告04-10
新目标英语九年级unit6教师版12-20
竹子赞课外阅读答案04-10
韩国签证申请及准备材料指导04-10
HANNA(C99中文说明书2) 横向04-10
- exercise2
- 铅锌矿详查地质设计 - 图文
- 厨余垃圾、餐厨垃圾堆肥系统设计方案
- 陈明珠开题报告
- 化工原理精选例题
- 政府形象宣传册营销案例
- 小学一至三年级语文阅读专项练习题
- 2014.民诉 期末考试 复习题
- 巅峰智业 - 做好顶层设计对建设城市的重要意义
- (三起)冀教版三年级英语上册Unit4 Lesson24练习题及答案
- 2017年实心轮胎现状及发展趋势分析(目录)
- 基于GIS的农用地定级技术研究定稿
- 2017-2022年中国医疗保健市场调查与市场前景预测报告(目录) - 图文
- 作业
- OFDM技术仿真(MATLAB代码) - 图文
- Android工程师笔试题及答案
- 生命密码联合密码
- 空间地上权若干法律问题探究
- 江苏学业水平测试《机械基础》模拟试题
- 选课走班实施方案
- 课后
- 误差
- 答案
- 理论
- 费业泰