儀器精度理論

前言

　　隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，在世界各國，對誤差和儀器精度理論的研究越來越受到人們的高度重視。這是由于當今世界處于信息時代，測試技術作為信息科學的源頭和重要組成部分備受青睞，信息提取的準確性、科學實驗及工程實踐中大量數(shù)據(jù)信息的合理處理和科學評價都顯得越來越重要，同時對儀器精度的要求也越來越高。長春理工大學根據(jù)科學技術發(fā)展的趨勢和學生培養(yǎng)目標的要求，自1962年以來陸續(xù)在研究生中開設了“儀器精度理論”課，在本科生中開設了“誤差理論與數(shù)據(jù)處理”課和“儀器精度分析”課，并由毛英泰教授編寫了《誤差理論與精度分析》教材，畢業(yè)生在工作中深受裨益。本書就是在此基礎上，吸取兄弟院校教材的長處，經(jīng)過長期的教學和科研實踐編寫的。　　本教材貫徹“十一五”國防特色學科專業(yè)教材建設的精神，適應21世紀軍工科技人才培養(yǎng)的需要，力求結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容準確、知識更新、理論與實踐結(jié)合，反映了課程體系改革的成果，引用了現(xiàn)代國防科研的新技術和新成果。本書的特點是，系統(tǒng)闡述了誤差理論和儀器精度設計的基本概念、基本理論和基本方法，以及它們在計量測試、兵器試驗和儀器設計及精度評價等方面的應用，并將儀器精度理論同產(chǎn)品設計、裝校、測試、鑒定等結(jié)合起來，成為一個體系?！　∪珪卜?6章。第1章至第8章為誤差理論部分，其內(nèi)容包括：誤差和精度的基本概念，誤差分布，隨機誤差，系統(tǒng)誤差，粗大誤差，誤差傳播與誤差合成，測量結(jié)果的不確定度評定，最小二乘法；第9章至第16章為儀器精度理論部分，其內(nèi)容包括：儀器精度的基本概念，儀器精度評定方法，精密運動機構(gòu)精度，傳動與變換機構(gòu)精度，光學系統(tǒng)及其元件精度分析，儀器電子系統(tǒng)精度分析，儀器總體精度設計及典型儀器的精度分析。通過本教材的學習，學生基本上可以對各類光電檢測儀器、精密儀器以及設備中的光學、機械、電控系統(tǒng)精度和儀器總體精度進行分析與設計，也可對各種檢測系統(tǒng)和測試方法進行測量精度分析與計算，并為儀器的設計、制造、檢測與鑒定提供依據(jù)。

內(nèi)容概要

本書主要內(nèi)容包括誤差理論與儀器精度兩部分。誤差理論部分主要闡述了誤差和精度的基本概念，誤差的概率分布，隨機誤差的基本特性，等精度測量和不等精度測量中隨機誤差的估計，誤差的置信區(qū)間，系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因、分類、發(fā)現(xiàn)的方法以及減小和消除系統(tǒng)誤差的方法，粗大誤差的判別準則，誤差的傳遞與誤差的合成，測量結(jié)果不確定度評定及數(shù)據(jù)處理的最小二乘法。儀器精度部分主要闡述的是儀器精度的參數(shù)、特性及精度指標，儀器靜態(tài)精度的評定方法，儀器動態(tài)精度的估計，機械系統(tǒng)中典型機構(gòu)的精度分析，光學元件及系統(tǒng)的精度分析，電氣系統(tǒng)的精度分析，儀器總體精度設計的步驟，精度分配，精度分析的方法，儀器的精度計算方法以及提高儀器測量精度的措施，并給出電子經(jīng)緯儀、光電坐標測量儀、萬能工具顯微鏡三種軍民兩用的精密儀器的精度分析實例。    本書知識較新，結(jié)構(gòu)合理，理論聯(lián)系實際，可作為高等院校光學工程、儀器科學與技術、機電類專業(yè)的本科生和研究生教材，也可供有關科研生產(chǎn)部門工程技術人員參考。

書籍目錄

上篇  誤差理論　第1章　誤差和精度的基本概念  　1.1　研究誤差理論的意義    　1.1.1　研究誤差的重要意義    　1.1.2　誤差理論的基本任務    　1.1.3　誤差理論的實際應用    1.2　誤差    　1.2.1　誤差的定義　    1.2.2　誤差的來源　    1.2.3　誤差的表示方法　    1.2.4　誤差的分類  　  1.2.5　系統(tǒng)誤差和修正值    1.3　精度    　1.3.1　精度的一般含義　    1.3.2　精度的具體含義　    1.3.3　精度的其他含義  　  1.3.4　分辨力與精密度和準確度的關系    1.4　測量的基本問題    　1.4.1　測量與測量過程　    1.4.2　測量方法的分類　    1.4.3　測量要素  　  1.4.4　測量誤差處理中應注意的問題　第2章　誤差分布    2.1　測量誤差的統(tǒng)計特性  　  2.1.1　測量值點列圖　    2.1.2　統(tǒng)計直方圖和概率密度分布圖    　2.1.3　測量誤差統(tǒng)計分布的特征值  　2.2　常見誤差分布    　2.2.1　正態(tài)分布　    2.2.2　其他常見誤差分布  　  2.2.3　常用的統(tǒng)計量分布　  2.3　誤差分布的分析與檢驗  　  2.3.1　誤差分布的分析判斷    　2.3.2　誤差分布的統(tǒng)計檢驗　第3章　隨機誤差  　3.1　隨機誤差概述　    3.1.1　隨機誤差產(chǎn)生的原因  　  3.1.2　隨機誤差的基本特性    3.2　算術平均值    　3.2.1　算術平均值原理　    3.2.2　算術平均值的標準差    3.3　標準差的計算方法  　  3.3.1　貝塞爾公式　    3.3.2　極差法  　  3.3.3　最大誤差法    3.4　置信區(qū)間    　3.4.1　正態(tài)分布的置信區(qū)間　    3.4.2　t分布的置信區(qū)間  　  3.4.3　其他分布的置信區(qū)間    3.5　不等精度測量時隨機誤差的估計    　3.5.1　權(quán)的概念及權(quán)的確定方法　    3.5.2　加權(quán)算術平均值  　  3.5.3　加權(quán)算術平均值的標準差　第4章　系統(tǒng)誤差    4.1　系統(tǒng)誤差概述    　4.1.1　研究系統(tǒng)誤差的重要意義  　  4.1.2　系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因　    4.1.3　系統(tǒng)誤差的分類　　……　第5章　粗大誤差　第6章　誤差傳播與誤差合成　第7章　測量結(jié)果的不確定度評定　第8章　最小二乘法下篇　儀器精度附錄參考文獻

章節(jié)摘錄

　　上篇　誤差理論　　第1章　誤差和精度的基本概念　　1.1　研究誤差理論的意義　　1.1.1　研究誤差的重要意義　　人們在生產(chǎn)和科學實驗中，不斷地探索和揭示客觀世界的規(guī)律，其方法有兩種，一是理論分析的方法，二是實驗測量的方法，并且常常需要極其精確的實驗測定，以希望得到?jīng)]有誤差的測量結(jié)果。因為誤差會在一定程度上歪曲客觀事物的規(guī)律性。　　實驗測量的研究方法是極為重要的。著名科學家門捷列夫說：“科學始于測量?！睂嶒炑芯坎粌H能定性地驗證理論分析的正確性，而且能夠定量地驗證理論研究結(jié)果的正確性和可靠程度，并且能夠極其精確地測定出許多理論公式中的待定常數(shù)，例如偉大物理學家愛因斯坦著名的相對論，直至1919年英國天文學家利用日食進行的天文觀測才得到證實。根據(jù)愛因斯坦的相對論，光速是宇宙間的最高速度。然而，有些科學家經(jīng)過多年的精細觀測，提出了可能存在超光速的所謂“快子”。為什么要花許多年的時間進行辛勞的測量呢?因為誤差可能歪曲事實，導致錯誤的結(jié)論。因此，研究誤差的來源及其規(guī)律性，減小和盡可能地消除誤差，以得到精確的實驗測量結(jié)果，對于科學技術的發(fā)展是非常重要的?！　∵h在伽利略時代，伽利略就研究提高物理實驗的精確性。以后，法國數(shù)學家列朗德爾和德國數(shù)學家、測量學家高斯在天體運行軌道的理論研究中，都提出了用最小二乘法來處理觀測結(jié)果，奠定了誤差理論的基礎。

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