中文名稱:實驗數(shù)據(jù)的誤差處理

英文名稱:treatment for errors in experimental data

物理實驗的觀測值都有誤差,從而使實驗結(jié)果帶有不確定性。實驗數(shù)據(jù)誤差處理的目的是估計實驗結(jié)果不確定性的大小,即估計實驗結(jié)果的精度。

中文名

實驗數(shù)據(jù)的誤差處理

外文名

treatment for errors in experimental data

詞性

名詞

范疇

實驗

誤差分類

實驗誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差這兩類性質(zhì)不同的誤差。

⒈系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是指在測量和實驗中未發(fā)覺或未確認(rèn)的因素所引起的誤差,而這些因素影響結(jié)果永遠(yuǎn)朝一個方向偏移,其大小及符號在同一組實驗測定中完全相同,當(dāng)實驗條件一經(jīng)確定,系統(tǒng)誤差就獲得一個客觀上的恒定值。當(dāng)改變實驗條件時,就能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的變化規(guī)律。

判斷系統(tǒng)誤差的存在及其來源的方法主要有:

①變化可能形成系統(tǒng)誤差的實驗條件,并比較不同條件下的測量結(jié)果;

②對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計假設(shè)檢驗(見數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理方法),以判斷觀測值的分布是否與隨機(jī)誤差的預(yù)期分布一致。

⒉隨機(jī)誤差 是由于測量的偶然誤差或被研究的物理現(xiàn)象本身的隨機(jī)性質(zhì)所引起的觀測結(jié)果的不確定性。在已消除系統(tǒng)誤差的一切量值的觀測中,所測數(shù)據(jù)仍在末一位或末兩位數(shù)字上有差別,而且它們的絕對值和符號的變化,時而大時而小,時正時負(fù),沒有確定的規(guī)律。在一定的實驗條件下重復(fù)測量某一個物理量的數(shù)值,各次測量會得到不同的結(jié)果:觀測值服從某種統(tǒng)計分布,觀測值的分布愈寬,則從一次實驗得到的一個特定觀測值的不確定性愈大,即隨機(jī)誤差愈大。

處理

⒈實驗前,應(yīng)盡可能地消除導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的因素,在多次觀測中,適當(dāng)?shù)馗淖儺a(chǎn)生系統(tǒng)誤差的實驗條件(如將條件對稱地或隨機(jī)地配置,使結(jié)果中的系統(tǒng)誤差相互抵消),有可能減少或消除最終結(jié)果中的系統(tǒng)誤差,已經(jīng)判明的系統(tǒng)誤差數(shù)值應(yīng)從測量結(jié)果中扣除。

⒉倘若對某一量值作足夠多次的等精度測量后,就會發(fā)現(xiàn)偶然誤差完全服從統(tǒng)計規(guī)律,誤差的大小或正負(fù)的出現(xiàn)完全由概率決定。因此,隨著測量次數(shù)的增加,隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨近于零,所以多次測量結(jié)果的算數(shù)平均值將更接近于真值。