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第七章(第6页)

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2.可疑观测值的舍弃

由概率积分知,随机误差正态分布曲线下的全部积分,相当于全部误差同时出现的概率,即

若将误差x以标准误差σ的倍数表示,即x=tσ,则数据在±tσ范围内出现的概率为2Φ(t),超出这个范围的概率为1-2Φ(t)。

Φ(t)称为概率函数,表示为

图2-4 误差分布曲线的积分

2Φ(t)与t的对应值在数学手册或专著中均附有此类积分表,读者需要时可自行查取。

在使用积分表时,需已知t。

图2-4给出几个典型及其相应的超出或不超出|x|的概率。

由图2-4可知,在符合正态分布的情况下,总体平均值为原点(即消除系统误差),总体标准偏差为σ,由统计学可知,测得的结果落在|x|=σ范围内的概率为68.3%;落在|x|=2σ范围内的概率为95.5%;落在|x|=3σ范围内的概率为99.7%;测定结果超出|x|=3σ的概率只有0.3%。

换句话说,在1000次测定中,测定结果落在|x|=σ范围内683次;落在|x|=2σ范围内955次;落在|x|=3σ范围内997次;落在|x|=3σ范围之外的结果只有3次。

所以,通常认为大于3σ的误差已不属于偶然误差了,这样的实验结果应该舍去。

这种判断可疑实验数据的原则称为3σ准则。

九、函数误差

上述讨论的主要是直接测量的误差计算问题,但在许多场合下,常涉及间接测量的变量,所谓间接测量是通过直接测量的量建立一定的函数关系,并根据函数关系确定被测定的量,如传热问题中的传热速率。

因此,间接测量值就是直接测量得到的各个测量值的函数,其测量误差是各个直接测量值误差的函数。

1.函数误差的一般形式

在间接测量中,一般为多元函数,而多元函数可用下式表示:

式中:y——间接测量值;

xi——直接测量值。

由泰勒级数展开得

它的最大绝对误差为

式中:——误差传递系数;

Δxi——直接测量值的误差;

Δy——间接测量值的最大绝对误差。

函数的相对误差δ为

2.函数误差的计算

(1)函数y=x±z的绝对误差和相对误差

由于误差传递系数-, ,则函数y=x±z的最大绝对误差

相对误差

(2)常用函数的最大绝对误差和相对误差

现将某些常用函数的最大绝对误差和相对误差列于表2-1中[1]。

表2-1 某些函数的误差传递公式

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