仪器精度理论与仪器误差PPT(86张)

1.什么是灵敏阈，分辨力，举例说明。

仪器的灵敏阈是指足以引起仪器示值可察觉到变化的被测量的最小变化量值。

被测量改变量小于这个阈值，仪器没有反应。

一般说来数字仪表最末一位数所代表的量，就是这个仪表的灵敏阈。

对于指针式仪表，一般认为人能感觉到的最小改变量是０.２分度值，所以可以把０.２分度值所代表的量作为指针式仪器的灵敏阈。

灵敏阈与仪器的示值误差限有一定关系，一般说来，仪器的灵敏阈小于示值误差限，而示值误差限应小于仪器的最小分度值。

例如1台500N电子拉力试验机在显示屏末尾数产生可觉察变动的最小负荷变化为0.1N，则此试验机的鉴别力阈为0.1N。

分辨力是显示装置能有效辨别的最小的示值差。

分辨力是指显示装置中对其最小示值差的辨别能力。

通常模拟式显示装置的分辨力为标尺分度值的1/2～1/10，即用肉眼可以分辨到一个分度值的1/2～1/10；对于数字式显示装置的分辨为末位数字的一个数码，对半数字式的显示装置的分辨力为末位数字的一个分度。

例如某仪表的量程为0-1.0000v，为5位数字显示，可说仪表的分辨力为10uV。

2.提高仪器精度的途径和方法有哪些？P11。

3.选择一种精密测量仪器，说明现代精密仪器的基本组成。

（1）基准部件：基准部件是仪器的重要组成部分，是决定仪器精度的主要环节。

（2）感受转换部件：感受转换部件的作用是感受被测量，拾取原始信号（3）转换放大部件：将感受转换来的微小信号，通过各种原理（如光，机，电，气）进行进一步的转换和放大，成为可使观察者直接接收的信息，提供显示和进一步加工处理的信号（4）瞄准部件：瞄准部件的主要要求是指零准确，一般不作读数用，故不要求确定的灵敏度。

（5）处理与计算部件：包括数据加工和处理，校正和计算等。

（6）作用是显示测量结果。

（7）驱动控制部件：主要有基座和支架、导轨和工作台，轴系以及其他部件，如微调和锁紧、限位和保护等机构。

（参考《现代精密仪器设计》）微器件装配系统4.接触测量工件的轮廓时，会形成何种误差，如何补偿？P70①测量力引起的接触变形接触测量时，测量仪器必须有足够的测量力，以保证测头与被测件可靠地接触。

第二章仪器精度理论第一节概念辨析1、分辨力：显示装置能有效辨别的最小示值；分辨率：最小分辨力与量程的比值大小2、示值误差：测量仪器的示值与对应输入量真值之差3、重复性：相同测量条件下，短时间内重复测量同一个被测量，仪器示值的分散程度4、复现性：在变化的测量条件下，同一被测量的测量结果的稳定程度5、鉴别力：仪器感受微小量的敏感程度6、灵敏度：仪器输出的变化与对应输入变化之比7、稳定性和漂移：稳定性是指仪器保持其计量特性随时间恒定的能力；漂移是指仪器计量特性的慢变化8、测量误差：（1）随机误差：数值的大小和方向没有一定的规律，但总体服从统计规律；（2）系统误差：数值大小和方向恒定不变或随一定的规律变化；（3）粗大误差：超出规定条件所产生的误差，应剔除误差的表示方法：（1）绝对误差：测量值与真值之差；（2）相对误差：绝对误差与被测量真值的比值；1.引用误差：绝对误差的最大值与仪器示值范围的比值；②额定相对误差：示值绝对误差与示值的比值9、精度：精度是误差的反义词，精度的高低是用误差来衡量的。

误差越大，精度越低，反之越高（1）正确度：系统误差大小的反映，表征测量结果稳定接近真值的程度（2）精密度：随机误差大小的反映，表征测量结果的一致性或误差的分散系（3）准确度：系统误差和随机误差两者的综合反映，即正确度和精密度的结合10、示值范围（量程）和测量范围11、通常希望仪器的输入输出为一种特定的线性关系，如果仪器实际特性与规定特性不一致，就会产生非线性误差第二节仪器误差的来源与性质一、原理误差：采用近似的理论、数学模型、机构等近似处理所造成，只与仪器的设计有关，与制造使用无关例1、激光光束在传播中是高斯光束，不是球面波。

在用应用光学理论设计时，按球面波计算，带来原理误差例2、A/D 转换器的产生了量化误差（1）原理误差的分类：理论误差、方案误差、技术原理误差、机构原理误差、零件原理误差、电路系统原理误差原理误差的特点：它是产生在仪器设计过程中，是固有误差，从数学特征看，它是系统误差（2）减小原理误差的原则为：把原理误差控制在允许的范围内，简化结构、简化工艺、简化计算、降低成本（3）减小或消除原理误差影响：①补偿法：建立原理误差的数学模型，用微机在测量中加以补偿②调整法：正弦误差、正切误差，如有机构的情况下，可以通过调整机构的某些环节来减小原理误差。

化学常见实验误差解析化学实验是学习化学知识、验证理论和培养实验技能的重要环节。

然而，在进行化学实验时，由于实验条件、仪器设备和人为因素等各种原因，实验结果与理论值之间往往存在一定的差异，这就是实验误差。

了解和解析实验误差对于正确评估实验结果的准确性和可靠性至关重要。

本文将对化学实验中常见的误差进行解析，并探讨其产生原因和相应的改进方法。

一、仪器误差1. 仪器精度误差仪器的制造和使用过程中存在着固有的误差，即仪器精度误差。

这种误差主要包括示值误差和零点偏移误差两个方面。

示值误差是指仪器在不同条件下所示测量值与真值之间的差距，而零点偏移误差则是指仪器的零点与真实零点之间的偏差。

改进措施包括选用更精确的仪器、定期校准仪器和使用适当的校正方法。

2. 人为操作误差人为操作误差是由于实验人员在实验过程中的操作不当所引起的误差。

例如，实验人员读数不准确、移液操作不精确等。

为了减小这类误差，应当由经验丰富的实验人员进行操作，并严格按照实验操作规程进行实验。

同时，尽量采用自动化的仪器设备，如电子天平等，减少人为操作所带来的误差。

二、环境误差环境误差是由于实验环境的差异所引起的误差。

例如，温度、湿度和大气压力等因素的变化都会对实验结果产生一定影响。

要减小环境误差，应控制实验环境的条件，并在进行实验前后进行环境的恒定和调整。

三、样品准备误差样品准备误差是由于样品制备过程中的误差所导致的。

例如，溶液浓度计算错误、溶解不完全等都会对实验结果产生较大的影响。

为减小这类误差，应严格按照实验要求和标准操作进行样品的制备和处理，并在实验过程中充分混匀样品，确保取样的均匀性。

四、实验方法误差实验方法误差是由于实验方法的选择和使用不当所引起的误差。

选择不合适的实验方法、实验步骤操作不当等都会对实验结果产生较大的影响。

改进方法主要是选择合适的实验方法，并对实验步骤进行严格的控制和操作。

五、数据处理误差数据处理误差是由于数据计算和处理的方法不恰当所引起的误差。

名词解释：1. 测量范围：所谓测量范围只在允许误差范围内一起的被测量值的范围。

2. 滞差：在输入量由小逐渐增大再由大逐渐减小的过程中，对用一大小的输入量出现不同大小的输出量，这种由于测量行程方向的不同，对应于同一出入量产生输出的差异统称为滞差。

3. 零值误差：指当测量为零值时，测量仪器示值相对于零的差值，也可说是测量仪器的零位误差。

4. 示值误差：指测量仪器的示值与被测量的真值之差。

5. 齿轮空会：齿轮机构在工作状态下，输入轴方向回转时，输出轴产生的滞后量。

6. 准确度：测量仪器给出接近于真值的响应能力。

7. 等效节点：将一对共轭点A 和A ’用虚线连起来，次虚线和光轴的交点为J 0，则透镜绕点J 0微量转动，像点不懂，称为J 0透镜的等效节点，称过点J 0作光轴的垂面为等效接平面。

8. 螺旋线误差：螺杆旋转一个螺距周期，在同一半径的圆柱截面内，加工形成的螺旋线轨迹与理论螺旋线轨迹之差。

9. 灵敏度：即仪器对被测量变化的反应能力。

S=xL 10. 阿贝原则：所谓阿贝原则，即被测尺寸与标准尺寸在测量方向的同一直线上，或者说，被测量轴线只有在基准轴线的延长线上，才能得到精确的测量结果。

11. 螺距积累误差：在给定长度范围内，任意两牙间的距离对公称尺寸偏差的最大代数和。

12. 视差：指示器与标尺表面不在同一平面时，观察者偏离正确观测方向进行读数或瞄准时所引起的误差。

13. 漂移：指仪器特性随时间的缓慢变化，通常表现为零位或灵敏度随时间的缓慢变化，风别称为零点漂移和灵敏度漂移。

14. 等效节平面：将一对共轭点A 和A ’用虚线连起来，次虚线和光轴的交点为J 0，则透镜绕点J 0微量转动，像点不懂，称为J 0透镜的等效节点，称过点J 0作光轴的垂面为等效接平面。

15. 量化误差：由于脉冲数字系统中，用脉冲或数码表示连续变化的物理量，因此介于两个脉冲或两个数码之间的值只能用与它相接近的脉冲或数码表示，这样便产生了误差。