định giá sai số đo lường trong kỹ thuật đo lường điện tử

Định giá sai số
đo lường

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
Kết Cấu Đề Tài

Phần mở đầu.

Phần nội dung.

Phần kết thúc.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
PHẦN MỞ ĐẦU
Đo lường là một phương pháp vật lý thực nghiệm
nhằm mục đích thu được nhưng thông tin về đặc tính số
lượng của một đối tượng hay một quá trình cần nghiên
cứu. Nó được thực hiện bằng cách so sánh đại lượng
cần đo với đại lượng đã chọn làm tiêu chuẩn, làm đơn
vị. Kết quả đo biểu thị bắng số hay đồ thị; kết quả đo
này chỉ là giá trị gần đúng, nghĩa là phép đo sai số. Vậy
chủ đề này chúng ta sẽ tìm hiểu về cách xử lý các trị số
gần đúng đó tức là đánh giá được độ chính xác của
phép đo.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
PHẦN NỘI DUNG

Khái Niệm Và Nguyên Nhân Sai Số.

Phân Loại Sai Số Trong Đo lường.

Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố Chuẩn Để Định

Giá Sai Số.

Các Xác Định Kết Quả Đo

Sai Số Của Phép Đo Gián Tiếp
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
1:Khái Niệm Và Nguyên Nhân Sai Số.
1.1. Khái niệm sai số.
Sai số là độ chênh lệch giữa kết quả đo với giá trị
thực của đại lượng đo. Nó phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: Thiết bị đo, phương thức đo, người đo,…
1.2.Nguyên nhân sai số.
- Nguyên nhân khách quan: Do dụng cụ đo không
hoàn hảo, đại lượng đo bị can nhiễu nên không hoàn
toàn được ổn định,…
- Nguyên nhân chủ quan: Do thiếu thành thạo trong
thao tác, phương pháp tiến hành đo không hợp lý,…
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
2:Phân loại Sai Số.
Chia làm 4 loại:

Theo cách biểu diễn sai số.

Theo sự phụ thuộc của sai số vào đại lượng đo.

Theo vị trí sinh ra sai số.

Theo quy luật xuất hiện sai số.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
2:Phân loại Sai Số.

2.1.Theo cách biểu diễn sai số.
- Sai số tuyệt đối: Là hiệu giữa kết quả đo được với giá trị thực của đại lượng
đo.
- Sai số tương đối chân thực: Là giá trị tuyệt đối của tỉ số sai số tuyệt đối và
giá trị thực của đại lượng đo.

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
thucdo
XXX
−=∆
%100.
thuc
ct
X
X
∆
=
δ
2:Phân loại Sai Số.
-Sai số tương đối danh định:
-Sai số tương đối quy đổi: Là giá trị tuyệt đối của tỉ số
giữa sai số giữa sai số tuyệt đối và giá trị định mức
của thang đo.
: Giá trị định mức thang đo.
Nếu giá trị thang đo:
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
%100.
dm
qd
X

X
∆
=
δ
minmax
XXX
dm
−=
maxmax
0 XXX
dm
=→÷
%100.
do
dd
X
X
∆
=
δ
2:Phân loại Sai Số.
2.2.Theo sự phụ thuộc của sai số vào đại lượng đo.
-Sai số cộng: Là sai số không phụ thuộc vào giá trị đại
lượng đo.
-Sai số nhân: Là sai số phụ thuộc vào giá trị đại lượng
đo.
2.3.Theo vị trí sinh ra sai số.
Gồm sai số phương pháp và sai số phương tiện đo.
-Sai số phương pháp: Là sai số do phương pháp đo
không hoàn hảo.

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
2:Phân loại Sai Số.
-Sai số phương tiện đo: Là sai số do phương tiện đo
không hoàn hảo. Gồm sai số ngẫu nhiên, sai số điểm 0,
sai số hệ thống, sai số độ nhạy, sai số cơ bản, sai số phụ,
sai số động, sai số tĩnh …
2.4.Theo quy luật xuất hiện sai số.
Gồm 2 loại:
-Sai số hệ thống.
-Sai số ngâu nhiên.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
2:Phân loại Sai Số.
2.2.4.1.Sai số hệ thống.
-Do các yếu tố thường xuyên hay các yếu tố có quy luật
tác động.
-Kết quả đo có sai số của lần đo nào cũng đều lớn hơn
hay bé hơn giá trị thực của thiết bị đo.
VD:

Đo dụng cụ, máy móc không hoàn hảo.

Chọn phương pháp đo không hợp lý, sử lý kết quả đo
không đúng.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
2:Phân loại Sai Số.
2.2.4.2.Sai số ngâu nhiên.
Do các yếu tố bất thường, không có quy định tác động.
VD:


Do điện áp cung cấp mạch đo không ổn định.

Do biến thiên khí hậu xung quanh trong quá trình đo.
hình1. máy đo nhiệt độ và độ ẩm. Hình2. máy đo công suất và điện áp.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
3: Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố chuẩn
Để Định Giá Sai Số.
Yêu cầu: -Tất cả các lần đo đều phải thực hiện với độ
chính xác như nhau.
- Phải đo nhiều lần, phép tính xác suất chỉ đúng khi có
một số nhiều các sự kiện.
3.1.Hàm mật độ phân bố sai số.
Quy tắc phân bố sai số: - Xác suất xuất hiện sai số trị
số bé thì nhiều hơn các sai số có chỉ số lớn.
-Xác suất xuất hiện sai số không phụ thuộc dấu, nghĩ là
các sai số có chỉ số bằng nhau về giá trị tuyệt đối nhưng
khác dấu nhau thì có xác suất xuất hiện như nhau.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
3: Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố chuẩn
Để Định Giá Sai Số.
3.2.Sử dụng các đặc số phân bố để đánh giá kết quả
đo và sai số đo.
3.2.1.Sai số trung bình phương.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
n
x
n
i
i
∑

=
=
1
2
σ
3: Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố chuẩn
Để Định Giá Sai Số.
3.2.2.Chỉ số trung bình cộng.
3.2.3.Sai số dư.
-Sai số mỗi lần đo: chưa biết vì x chưa biết.
-Sai số dư là sai số tuyệt đối của giá trị các lần đo và
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
n
a
n
aaa
a
n
i
i
n
∑
=
=
+++
=
121

xax
ii

−=
i
a
a
aa
i
−=
ε
3: Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố chuẩn
Để Định Giá Sai Số.
-Thực tế:
-Sai số TBBP của :

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
0.
1 111
=−=−=
∑ ∑∑∑
= ===
n
i
n
i
ii
n
i
i
n
i
i

aaana
ε
Xa
≈
1
1
2
1
2
−
==
∑∑
==
nn
x
n
i
i
n
i
i
ε
σ
a
n
a
σ
σ
=
3: Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố chuẩn

Để Định Giá Sai Số.
3.2.4.Sai số TB:
3.2.5. Sai số cực đại và sai số thô.
Sai số cực đại: (n > 10)

Sai số thô: Sai số của lần quan sát nào lớn hơn sai
số cực đại thì đó là sai số thô.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
( )
1
1
−
=
∑
=
nn
d
n
i
i
ε
σ
±=
M
σ
s
tM
±=
( )
102

≤≤
n
i
ε
3: Ứng Dụng Phương Pháp Phân Bố chuẩn
Để Định Giá Sai Số.
3.2.6. Phân bố studen.
Khoảng tin cậy:
: Giá trị xác suất tin cậy.
Bảng1. Giá trị t theo giá trị xác suất cho trước.

ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
0,5 0,675 0,992 2,652
0,6 0,842 0,993 2,697
0,7 1,036 0,994 2,748
0,8 1,282 0,996 2,878
0,9 1,645 0,998 3,090
a
s
a
s
taXta
σσ

+<<−
( )
102
≤≤
n
s

t
t
t
φ
( )
t
φ
4.Cách xác định kết quả đo.
Thực hiện n lần đo thu được kết quả đo:
4.1. Tính trung bình cộng.
4.2. Tính sai số dư.

Kiểm tra: hay không?
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
n
aaa , ,,
21
n
a
a
n
i
i
∑
=
=
1
aa
ii
−=

ε
∑
=
>
n
i
i
1
0
ε
4.Cách xác định kết quả đo.
4.3. Tính sai số trung bình bình phương.
4.4. Kiểm tra xem có sai số thô.
Nếu có sai số thô thì loại bỏ kết quả đo tương ứng và
thực hiện lại bước 1-4.
4.5.Tính sai số TBBP của chỉ số TB cộng.
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
n
a
σ
σ
=
1
1
2
−
=
∑
=
n

n
i
i
ε
σ
4.Cách xác định kết quả đo.
4.6. Xác định kết quả đo.
với
nếu :
Chú ý: Cách viết hàng chữ số của KQ đo
- Lấy chỉ lấy 2 số sau dấu phẩy .
- Lấy phải chú ý lấy chữ số sao cho bậc chữ số cuối
của nó bậc của 2 con số của .
VD: Kết quả đo là
thì phải viết lại là
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
a
taX
σ
.
±=
10
>
n
102
≤≤
n
a
s
taX

σ
.
±=
a
t
σ
a
≥
a
t
σ
08,124,275
±=
X
1,12,275
±=
X
5.Sai số của phép đo gián tiếp
Giả sử X là đại lượng cần đo bằng phép đo gián tiếp.
X,V,Z : là các đại lượng đo trực tiếp.
X=F(Y,V,Z)
: Là các sai số hệ thống tương ứng khi đo
Y,V,Z.
: Là sai số hệ thống khi xác định X.
Các sai số có giá trị nhỏ nên:
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
ZVY
∆∆∆
,,
X

∆
( )
ZZVVYYFXX
∆+∆+∆+=∆+
,,
( )
Z
Z
F
V
V
F
Y
Y
F
ZVYFXX
∆
∂
∂
+∆
∂
∂
+∆
∂
∂
+=∆+
,,
5.Sai số của phép đo gián tiếp
=>
TH1: X=aY+bV+cZ

TH2:
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
Z
Z
F
V
V
F
Y
Y
F
X
∆
∂
∂
+∆
∂
∂
+∆
∂
∂
=∆
ZcVbYaX
∆+∆+∆=∆
γβα
ZVKYX
=
ZZVYKVZVYKYZVYKX
∆+∆+∆=
−−−

111
γβαγβαγβα
γβα
5.Sai số của phép đo gián tiếp
Thực tế dùng sai số tương đối:
Xác định sai số TBBP của phép đo gián tiếp thông qua
sai số TBBP của phép đo sai số trực tiếp thành phần:
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1
ZVYX
γδβδαδδ
++=
Z
Z
V
V
Y
Y
X
X
X
∆
+
∆
+
∆
=
∆
=
γβαδ

222






∂
∂
+






∂
∂
+






∂
∂
=
ZVYX
Z

F
V
F
Y
F
σσσσ
Phần Kết Luận
Sai số là một vấn đề mà chúng ta có thể gặp bất cứ
khi nào, trong đo lường của chúng ta cũng không thể
tránh khỏi. Vậy nên trước khi đo chúng ta nên chuẩn bị
đủ kiến thức để đo dược kết quả cao,sai số không đáng
kể.

hình4.Máy đo huyết áp hình5. Máy đo tốc độ gió
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬĐ5-ĐTVT1