4.2 測得值公式是測得值函數的簡化表達
在測量儀器的研制中,必須建立測量方程、求得測得值函數、進行誤差分析、并給出誤差范圍指標。
通用的測量方程為
Y[sub]m[/sub] - Y = f(x[sub]i[/sub],x[sub]jn[/sub] ) - f(X[sub]i[/sub],X[sub]j[/sub] ) (2.3)
討論測量儀器,實際值Y記為S,測量值Y[sub]m[/sub]記為M。于是測量方程為
M - S = f(x[sub]i[/sub],x[sub]jn[/sub] ) - f(X[sub]i[/sub],X[sub]j [/sub]) (4.1)
誤差元函數為
r = M – S = f(x[sub]i[/sub],x[sub]jn[/sub] ) - f(X[sub]i[/sub],X[sub]j[/sub] ) (4.2)
誤差元的絕對值的最大值為
│M – S│[sub]max[/sub]= │f(x[sub]i[/sub],x[sub]jn [/sub]) - f(X[sub]i[/sub],X[sub]j[/sub] )│[sub]max [/sub] (4.3)
這個“誤差元絕對值的最大可能值”就是誤差范圍,記(4.3)式右端為R(恒正), 有
│M – S│[sub]max[/sub]= R (4.4)
去掉最大值符號,有
│M – S│ ≤ R (4.5)
解絕對值關系式(4.5)
當M>S時,有
M ≤ S+R (4.6)
當M<S時,有
M ≥ S-R (4.7)
綜合(4.6)式、(4.7)式,有
S - R ≤ M ≤ S + R (4.8)
(4.8)式簡記為
M = S±R (4.9)
(4.9)式由(4.1)式推得,(4.9)與(4.1)式等效。因此,測得值公式(4.9)是測得值函數式的簡化表達。
4.3 測量中的實際值函數
人們要知道被測量的值,就要用測量儀器去測量被測量。人們得到了測得值。但人們的目的是求得實際值。為求實際值,就要知道實際值對測得值的函數關系。于是該用實際值函數。由測量方程(2.3)式,可知實際值函數的一般形式為:
S = M - [ f(x[sub]i[/sub],x[sub]jn[/sub] ) - f(X[sub]i[/sub],X[sub]j[/sub] )] (4.10)
4.4 測量結果是實際值函數的簡化表達,測量結果包含實際值
測量者通過測量得到測得值。由所用測量儀器的誤差范圍指標值,得知此次測量的誤差范圍值。測得值加減誤差范圍是測量結果。測量者得到測量結果,測量結果包含實際值,于是測量者就得到了關于被測量實際值的完整信息。只要誤差范圍滿足要求,就達到了測量的目的。
測量結果包含實際值,這是測量理論與實踐的真諦。 生產廠生產的測量儀器的誤差范圍為R,必須有:
(1)在可用量程內,已建立測得值與被測量實際值的對應關系,即測得值函數。對實際值S[sub]i[/sub],給出測得值M[sub]i[/sub].
(2)誤差元定義為r[sub]i[/sub] = M[sub]i[/sub]-S[sub]i[/sub];誤差范圍定義為誤差元絕對值的一定概率(99%以上)上的最大可能值,記為R。R由公式(4.3)確定。 生產廠給出的是儀器誤差范圍的指標值R[sub]儀指標[/sub],要保證:
R ≤ R[sub]儀指標 [/sub] (4.11)
計量檢定就是抽樣證明(4.11)式成立。
依誤差范圍的定義,在量程內測量,有:
│r│≤ R
也就是
│M-S│≤ R (4.12)
解絕對值關系式(4.12)。
當M大于S時
M―S ≤ R
S ≥ M-R (4.13)
當M小于S時
S - M ≤ R
S ≤ M + R (4.14)
綜合(4.13)、(4.14),有
M - R ≤ S ≤ M + R (4.15)
(4.15)式表明,被測量的實際值S在以測得值M為中心的、以誤差范圍R為半寬的區間中。
(4.15)式簡化表達為
S = M ± R (4.16)
(4.16)式稱為測量結果。
測量結果的物理意義: 被測量的實際值的最佳表征值是測得值M。被測量的實際值可能大些,但不會大于M+R,被測量的實際值可能小些,但不會小于M-R。
在直接測量中,測量者用測量儀器的誤差范圍指標值R[sub]儀指標[/sub]代表誤差范圍R。
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