数理统计与计量讲义精.ppt

《数理统计与计量讲义精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数理统计与计量讲义精.ppt（70页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、数理统计与计量讲义*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心1第1页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心2第2页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心3一、概率统计基础一、概率统计基础1.圆的面积圆的面积2.自由落体运动；自由落体运动；3.水的沸点摄氏水的沸点摄氏100度。度。随机事件随机事件1.抛掷硬币，出现正面还是反面？抛掷硬币，出现正面还是反面？2.车站等车人数。车站等车人数。3.抽样检验。抽样检验。必然事件必然事件随机事件也是有规律的。随机事件也是有规律的。概率统计是揭示和研究自然界和人类社会中概率统计是揭示和研究自然界

2、和人类社会中随机现象数量规律性随机现象数量规律性的一门学科。的一门学科。第3页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心4注注1：可能发生的事件的全体是确定的。：可能发生的事件的全体是确定的。注注2：试验（观察）是可重复的。：试验（观察）是可重复的。(1)不确定性不确定性在该现象发生之前，人们无法知道将会出现那一种结果；在该现象发生之前，人们无法知道将会出现那一种结果；(2)统计规律性统计规律性每一个可能结果出现的可能性的大小是确定的。每一个可能结果出现的可能性的大小是确定的。数学家皮尔逊曾投掷硬币数学家皮尔逊曾投掷硬币 12000次，得正面次，得正面6019次；次；2

3、4000次，得正面次，得正面12012次。次。第4页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心5二、频率与概率的统计定义二、频率与概率的统计定义如何描述事件如何描述事件如何描述事件如何描述事件A A出现的可能性的大小？出现的可能性的大小？出现的可能性的大小？出现的可能性的大小？频率总是在某一定值附近摆动，事件频率总是在某一定值附近摆动，事件A发生的频率的稳定中心发生的频率的稳定中心P(A)称为事件称为事件A发生的发生的概率概率。注注1：频率与试验有关，但概率是该事件的客观属性。：频率与试验有关，但概率是该事件的客观属性。注注2：稳定中心不是极限。：稳定中心不是极限。注注

4、3：概率总是非负的，最大值为：概率总是非负的，最大值为1，代表必然事件，最小值为，代表必然事件，最小值为0，代表，代表不可能事件不可能事件第5页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心6三、概率的基本计算三、概率的基本计算第6页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心7第7页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心8第8页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心9四、常用的几种概率四、常用的几种概率(1).均匀分布均匀分布 第9页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测

5、中心10任意一次试验中，只有事件任意一次试验中，只有事件A发生和不发生两种结果，发生的概率发生和不发生两种结果，发生的概率分别是分别是:P和和1 P若在相同的条件下，进行若在相同的条件下，进行n次独立重复试验，用次独立重复试验，用X表示这表示这n次试验中事件次试验中事件A发发生的次数，那么生的次数，那么X服从二项分布，其概率密度函数为：服从二项分布，其概率密度函数为：(2).二项分布二项分布 第10页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心11 对于固定对于固定n及及p，当，当k增加时增加时,概率概率P(X=k)先是随之增加直至先是随之增加直至 达到最大值达到最大值,

6、随后单调减少随后单调减少.二项分布的图形特点：二项分布的图形特点：XB(n,p)当当(n+1)p不为整数时，二项概率不为整数时，二项概率P(X=k)在在k=(n+1)p达到最大值；达到最大值；n=10,p=0.7kPk第11页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心12 正态分布是应用最广泛的一种连续型分正态分布是应用最广泛的一种连续型分布布.正态分布在十九世纪前叶由高斯加以推广，所正态分布在十九世纪前叶由高斯加以推广，所以通常称为高斯分布以通常称为高斯分布.德莫佛最早发现了二项概率的一个近似德莫佛最早发现了二项概率的一个近似公式，这一公式被认为是公式，这一公式被认为

7、是正态分布的首次露正态分布的首次露面面.(3).正态分布正态分布 第12页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心13正态分布的定义 若若X的的概率密度为概率密度为记作记作 f(x)所确定的曲线叫作正态曲线所确定的曲线叫作正态曲线.其中其中 和和 都是常数，都是常数，任意，任意，0，则称则称X服从参数为服从参数为 和和 的正态分布的正态分布.第13页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心14 正态分布正态分布 的图形特点的图形特点 正态分布的密度曲线是一条关于正态分布的密度曲线是一条关于 对对称的钟形曲线称的钟形曲线.特点是特点是“两头小，

8、中间大，左右对称两头小，中间大，左右对称”.第14页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心15 决定了图形的中心位置，决定了图形的中心位置，决定了图形中峰的决定了图形中峰的陡峭程度陡峭程度.正态分布正态分布 的图形特点的图形特点第15页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心16 用用上上海海99年年年年降降雨雨量量的的数数据据画画出出了了频频率率直方图直方图.从直方图，我们可以初步看出，年降雨量从直方图，我们可以初步看出，年降雨量近似服从正态分布近似服从正态分布.第16页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心1

9、7下面是我们用某大学男大学生的身高的数据下面是我们用某大学男大学生的身高的数据画出的频率直方图画出的频率直方图.红线是拟红线是拟合的正态合的正态密度曲线密度曲线可见，某大学男大学生的身高应服可见，某大学男大学生的身高应服从正态分布从正态分布.第17页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心18标准正态分布标准正态分布的正态分布称为标准正态分布的正态分布称为标准正态分布.第18页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心19它的依据是下面的定理：它的依据是下面的定理：标准正态分布的重要性在于，任何一个一般的正态分布都可以标准正态分布的重要性在于，

10、任何一个一般的正态分布都可以通过线性变换转化为标准正态分布通过线性变换转化为标准正态分布.根据上面定理根据上面定理,只要将标准正态分布的分布函数制成表，就只要将标准正态分布的分布函数制成表，就可以解决一般正态分布的概率计算问题可以解决一般正态分布的概率计算问题.,则则 N(0,1)设设第19页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心20利用标准正态分布函数数值表，可以解决一般正利用标准正态分布函数数值表，可以解决一般正态分布的概率计算态分布的概率计算.正态分布表正态分布表表中给的是表中给的是x0时时,(x)的值的值.当当-x0时时第20页，本讲稿共70页*天津港湾工程

11、质量检测中心天津港湾工程质量检测中心21若若N(0,1)若若 XN(0,1),第21页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心22五、统计的基本概念五、统计的基本概念 一个统计问题总有它明确的研究对象一个统计问题总有它明确的研究对象.研究对象的全体称为总体研究对象的全体称为总体(母体母体)，总体中每个成员称为个体总体中每个成员称为个体.研究某批灯泡的质量研究某批灯泡的质量考察国产考察国产 轿车的质量轿车的质量1.1.总体总体第22页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心23 然而在统计研究中，人们关心总体仅仅是关心然而在统计研究中，人们关心

12、总体仅仅是关心其每个个体的一项其每个个体的一项(或几项或几项)数量指标和该数量指标数量指标和该数量指标在总体中的分布情况在总体中的分布情况.这时，每个个体具有的数量这时，每个个体具有的数量指标的全体就是总体指标的全体就是总体.该批灯泡寿命的全该批灯泡寿命的全体就是总体体就是总体灯泡的寿命灯泡的寿命国产轿车每公里国产轿车每公里的耗油量的耗油量所有国产轿车每公里耗所有国产轿车每公里耗油量的全体就是总体油量的全体就是总体第23页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心24 为推断总体分布及各种特征，按一定规则从总体为推断总体分布及各种特征，按一定规则从总体中抽取若干个体进行

13、观察试验，以获得有关总体的信中抽取若干个体进行观察试验，以获得有关总体的信息，这一抽取过程称为息，这一抽取过程称为“抽样抽样”，所抽取的部分个体，所抽取的部分个体称为称为样本样本.样本中所包含的个体数目称为样本中所包含的个体数目称为样本容量样本容量.从国产轿车中抽从国产轿车中抽5辆辆进行耗油量试验进行耗油量试验样本容量为样本容量为52.样本样本第24页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心253.总体、样本、样本值的关系总体、样本、样本值的关系总体（理论分布）总体（理论分布）？样本样本 样本值样本值 统计是从手中已有的资料统计是从手中已有的资料-样本值，去推断总体的

14、情况样本值，去推断总体的情况 总体分布决定了样本取值的概率规律，也就是样本取到样本值的规总体分布决定了样本取值的概率规律，也就是样本取到样本值的规律，因而可以由样本值去推断总体律，因而可以由样本值去推断总体.样本是联系二者的桥梁样本是联系二者的桥梁第25页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心264.几个常见统计量几个常见统计量样本均值样本均值样本方差样本方差样本标准差样本标准差在教程中称有偏标准差实际上，对样本容量为实际上，对样本容量为n的情况，当有平均值时，由其中的的情况，当有平均值时，由其中的n1个偏差就可以推出剩下个偏差就可以推出剩下的那个偏差，因此，偏差自

15、由度为的那个偏差，因此，偏差自由度为n1，在公式中使用，在公式中使用n1是比较合理的，特别是样本是比较合理的，特别是样本容量不大时。当样本容量很大时，使用容量不大时。当样本容量很大时，使用 n1与与n计算出的标准差相差不大。另外，使用计算出的标准差相差不大。另外，使用n1也避免了样本容量为也避免了样本容量为1时还能求出标准差的情况。时还能求出标准差的情况。极差极差第26页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心275.参数估计参数估计 无偏估计量：一个估计量的数学期望恰好等于被估计的总体参数。样本均无偏估计量：一个估计量的数学期望恰好等于被估计的总体参数。样本均值就是

16、总体均值的一个无偏估计量。值就是总体均值的一个无偏估计量。实际中，由于样本容量有限，参数估计总存在偏差，所谓的无偏只是实际中，由于样本容量有限，参数估计总存在偏差，所谓的无偏只是理论意义上的。比如样本均值和总体均值总存在偏差，如何来衡量这理论意义上的。比如样本均值和总体均值总存在偏差，如何来衡量这种偏差：区间估计种偏差：区间估计区间估计：区间估计：根据估计量的分布规律，使得总体指标根据估计量的分布规律，使得总体指标U在在U1，U2区间的概率区间的概率 P（U1U U2）1，区间，区间U1，U2称称置信区间置信区间，1称称置信系数置信系数，称称置信度置信度（常取（常取0.05）。根据置信度求置信

17、区间的过程就是区间估计。）。根据置信度求置信区间的过程就是区间估计。应用例子：由样本均值估计总体均值的范围应用例子：由样本均值估计总体均值的范围总体总体样本样本（总体参数）（总体参数）（估计量）（估计量）第27页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心28六、常用的数理工具六、常用的数理工具1.排列图（巴雷特图、巴氏图）排列图（巴雷特图、巴氏图）功能：找出主要影响因素功能：找出主要影响因素三个分区：三个分区：A区（区（0-80），主要影响因素），主要影响因素B区（区（80-90），一般影响因素），一般影响因素C区（区（90-100），次要影响因素），次要影响因素频率由

18、高到低频率由高到低第28页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心292.直方图直方图功能：掌握质量数据的分布和估算不合格品率功能：掌握质量数据的分布和估算不合格品率步骤：步骤：1）收集数据，不少于）收集数据，不少于50-100个个2）分析数据，计算极差）分析数据，计算极差R Xmax Xmin3）确定组数）确定组数k和组距和组距h，组数，组数k根据样本容量定，根据样本容量定，hR/（k-1）4）确定组界，对于第一组：）确定组界，对于第一组：下限：下限：Xminh/2；上限：；上限：Xminh/2；第29页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测

19、中心30判断质量分布形态判断质量分布形态第30页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心313.控制图（管理图）控制图（管理图）功能：是一种动态控制方法，它可以用于功能：是一种动态控制方法，它可以用于辨别某过程由于异常原因引起的变化及辨别某过程由于异常原因引起的变化及由于偶然原因引起的变化。由于偶然原因引起的变化。原理：原理：“3 准则准则”，（三倍标准差原则）：（三倍标准差原则）：对于正态分布的变量，其取值几乎全部集中在区间对于正态分布的变量，其取值几乎全部集中在区间（概率为（概率为99.74）：）：如果没有落在这一区间，则认为出现了异常。如果没有落在这一区间，则认

20、为出现了异常。应用方法：以下控制线应用方法：以下控制线UCL和上控制线和上控制线LCL取代取代 以中线以中线CL取代取代中线中线CL，下控制线，下控制线UCL和上控制线和上控制线LCL，为为 和和 的函数，应注意：的函数，应注意：批平均值的均值，不是整体均值批级差的均值，不是整体级差第31页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心32七、抽样检验与评定七、抽样检验与评定1.计数一次抽检计数一次抽检评定标准：评定标准：数量数量基本思想基本思想：从从N件（不合格品数为件（不合格品数为D）抽取）抽取n件，规定件，规定n件中允许不合格数上限件中允许不合格数上限为为c，当不合格

21、品数量，当不合格品数量d小于或者等于小于或者等于c时，认为时，认为N件产品都合格，否则不合格。件产品都合格，否则不合格。表示方法：表示方法：（N，n，c）接收概率：接收概率：精确方法：精确方法：近似方法：近似方法：超几何分布超几何分布二项分布二项分布泊松分布泊松分布第32页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心33抽样特征曲线：抽样特征曲线：接收概率和产品不合格率之间的关系曲线。接收概率和产品不合格率之间的关系曲线。1.总是单调递减的，左高右低总是单调递减的，左高右低2.越陡峭，抽样方案越严，越平坦，方案越宽松越陡峭，抽样方案越严，越平坦，方案越宽松两种错误：两种错

22、误：1.第一种错误，将合格产品判为不合格，对生产方不利，生产风险，其概第一种错误，将合格产品判为不合格，对生产方不利，生产风险，其概率记为率记为2.第二种错误，将不合格产品判为合格，对使用方不利，使用风险，第二种错误，将不合格产品判为合格，对使用方不利，使用风险，其概率记为其概率记为第33页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心342.计量一次抽检计量一次抽检评定标准：评定标准：统计特征量统计特征量基本思想基本思想：从如果总体为正态分布，从如果总体为正态分布，则样本为正态分布，则样本为正态分布标准差已知的一次抽样方案标准差已知的一次抽样方案：最好的抽检方案，相同的样

23、本容量最好的抽检方案，相同的样本容量n，得到最好的检验效果；相同的检验效果，只需要较少，得到最好的检验效果；相同的检验效果，只需要较少的样本容量的样本容量n。根据第一种错误概率根据第一种错误概率，第二种错误概率，第二种错误概率，以及参数，以及参数m0，m1，求出样本，求出样本均值的范围，如果样本均值落在此范围内，则判定为合格，否则不合格均值的范围，如果样本均值落在此范围内，则判定为合格，否则不合格标准差未知的一次抽样方案标准差未知的一次抽样方案：适用性较好；检验效果随适用性较好；检验效果随n的增大而改善；要达到与标准差已知的一次抽样方案相同的效果，的增大而改善；要达到与标准差已知的一次抽样方案

24、相同的效果，n要增至（要增至（1k2/2）倍（）倍（k是合格判定系数）是合格判定系数）第34页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心35八、一元线性回归八、一元线性回归1.线性回归的定义：线性回归的定义：有些情况下，变量之间有确定的关系，可以用精确的表示方有些情况下，变量之间有确定的关系，可以用精确的表示方法来表述，但对大多数情况，变量之间存在虽有某种关系，法来表述，但对大多数情况，变量之间存在虽有某种关系，但这种关系很难找到一种精确的表示方法来描述。这种大量但这种关系很难找到一种精确的表示方法来描述。这种大量存在的变量间既互相联系但又不是完全确定的关系，称为存在的

25、变量间既互相联系但又不是完全确定的关系，称为相相关关系关关系.回归分析就是研究相关关系的一种重要的数理统计方法回归分析就是研究相关关系的一种重要的数理统计方法.在回归分析中在回归分析中,当变量只有两个时当变量只有两个时,称为一元回归分析称为一元回归分析;当变量在两个以上时当变量在两个以上时,称为多元回归分析称为多元回归分析.变量间成线性变量间成线性关系关系,称线性回归称线性回归,变量间不具有线性关系变量间不具有线性关系,称非线性回归称非线性回归.第35页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心362.线性回归分析的最小二乘法：线性回归分析的最小二乘法：yxo40003

26、000200010002 4 6 8 10 从图看到从图看到,数据点大致落在一条直线附近数据点大致落在一条直线附近,这告诉我们变量这告诉我们变量x和和y之间大之间大致可看作线性关系致可看作线性关系.从图中还看到从图中还看到,这些点又不完全在一条直线上这些点又不完全在一条直线上,这表明这表明x和和y的关系并没有确切到给定的关系并没有确切到给定x就可以唯一确定就可以唯一确定y的程度的程度.假定假定y和和x之间存在如下关系：之间存在如下关系：但是由图也可以看到，并不是所有的点都在直线上，也就是说，实际的但是由图也可以看到，并不是所有的点都在直线上，也就是说，实际的yi值与值与理论表达式存在着差异理论

27、表达式存在着差异i。随着随着a和和b的变化，由于这种差异也会变化，如何的变化，由于这种差异也会变化，如何使得这种差异最小？使得这种差异最小？第36页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心37第37页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心38第38页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心393.相关系数与线性关系的显著性检验相关系数与线性关系的显著性检验定义相关系数：定义相关系数：相关系数可以检验回归方程的有效性相关系数可以检验回归方程的有效性第39页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测

28、中心40第40页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心414.一元非线性回归一元非线性回归1）常见的非线性关系2）相关指标R越大，越接近1，表示拟合越好第41页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心42第42页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心43一、数值修约一、数值修约第43页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心44第44页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心45第45页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心46第46

29、页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心47第47页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心48进舍规则总结进舍规则总结小于小于5，包括，包括1，2，3，4，401，4999，舍弃舍弃大于大于5，包括，包括6，7，8，9，501，5001，进一进一等于等于5，包括，包括，5，50，50，50000000，凑偶数凑偶数，若，若5前是奇数，则进一，若前是奇数，则进一，若5前是偶数，前是偶数，则舍弃，则舍弃，第48页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心49第49页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程

30、质量检测中心50二、计量单位二、计量单位1.法定计量单位法定计量单位（1）法定计量单位是用以度量大小的一个标准量，是法定计量单位是用以度量大小的一个标准量，是政府以法令政府以法令形式明确规定在全国使用形式明确规定在全国使用的。的。（2）我国法定计量单位）我国法定计量单位1）国际单位制（）国际单位制（SI）的基本单位（）的基本单位（7个，个，m,kg,s,A,K,mol,cd）2）国际单位制（）国际单位制（SI）的辅助单位（）的辅助单位（2个个,平面角平面角rad,立体角立体角sr）3）国际单位制（）国际单位制（SI）中具有专门名称的导出单位（）中具有专门名称的导出单位（19个）个）4）国家选定

31、的非国际单位制单位（分，小时，天，吨，升，海里等）国家选定的非国际单位制单位（分，小时，天，吨，升，海里等）5）由以上单位组成的组合形式的单位（立方米，米每秒，千瓦小时）由以上单位组成的组合形式的单位（立方米，米每秒，千瓦小时）6）由词头和以单位构成的十进倍数和分数单位（千米，兆帕）由词头和以单位构成的十进倍数和分数单位（千米，兆帕）第50页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心512.法定计量单位的使用法定计量单位的使用（1）词头）词头1）共）共16个，又称词冠、前缀。大于个，又称词冠、前缀。大于1000是用大写，小于或者等于是用大写，小于或者等于1000是用小写

32、，比如是用小写，比如千帕千帕kPa，兆帕，兆帕MPa。2）词头不是数词，比如）词头不是数词，比如2千米千米3，只能认为是，只能认为是2（千米）（千米）3，不是，不是2000米米3。3）词头不能重叠使用和单独使用，）词头不能重叠使用和单独使用，mm（毫微米）应是（毫微米）应是nm（纳米）（纳米）4）亿）亿10 8和万和万10 4是我国习惯使用的数词，可使用，但不是词头是我国习惯使用的数词，可使用，但不是词头（5）非十进制单位（如小时，分钟等）不得使用）非十进制单位（如小时，分钟等）不得使用SI词头词头（2）书写）书写1）单位字母用正体（变量用斜体）单位字母用正体（变量用斜体）2）斜线最多不得多于

33、）斜线最多不得多于1条，必要时括号，如城市每人每月用水量应条，必要时括号，如城市每人每月用水量应为：为：升升/(人人.月），月），不应写成不应写成升升/人人/月月或或升升/人月人月第51页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心52三、误差及分析三、误差及分析1.误差的定义误差的定义：测量值与真实值的差异：测量值与真实值的差异2.相对误差相对误差实际相对误差实际相对误差标称相对误差标称相对误差额定相对误差额定相对误差最大额定相对误差最大额定相对误差可以作为测量传感器的精度等级可以作为测量传感器的精度等级为满量程值为满量程值第52页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测

34、中心天津港湾工程质量检测中心533.误差的种类（1）系统误差）系统误差特点：服从某一确定的规律特点：服从某一确定的规律分类：分类：定值系统误差定值系统误差：误差大小和方向保持不变：误差大小和方向保持不变 变值系统误差变值系统误差：误差大小和方向按确定的规律变化：误差大小和方向按确定的规律变化 线性系统误差线性系统误差：误差线性变化：误差线性变化 周期性系统误差周期性系统误差：误差周期性变化：误差周期性变化 复杂规律变化的系统误差复杂规律变化的系统误差：误差复杂变化：误差复杂变化（2）粗大误差：）粗大误差：明显超出确定条件下期望的误差，往往由于人工疏忽明显超出确定条件下期望的误差，往往由于人工疏

35、忽或环境的干扰造成，所以也称或环境的干扰造成，所以也称疏失误差疏失误差或或粗差粗差（3）随机误差：）随机误差：在相同的条件下，误差以不可预定的方式变化，具有随机性。在相同的条件下，误差以不可预定的方式变化，具有随机性。其产生原因是其产生原因是多种因素共同作用多种因素共同作用的结果。的结果。第53页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心54（1）精密度、正确度和精确度）精密度、正确度和精确度4.误差对测量结果的影响（2）各误差对结果的影响）各误差对结果的影响 随即误差：主要影响精密度随即误差：主要影响精密度 系统误差：主要影响正确度系统误差：主要影响正确度 只有随即误

36、差和系统误差都很小时，精只有随即误差和系统误差都很小时，精确度才高，结果可靠确度才高，结果可靠 粗大误差：对测量结果的歪曲，应剔除粗大误差：对测量结果的歪曲，应剔除 第54页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心55（1）随机误差）随机误差通过数理统计的方法对误差进行估计与控制通过数理统计的方法对误差进行估计与控制（2）系统误差）系统误差定值系统误差：替代法或交换法定值系统误差：替代法或交换法线性系统误差：对称法线性系统误差：对称法周期性系统误差：半周期法周期性系统误差：半周期法5.误差的处理第55页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心

37、56三、正交试验三、正交试验为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关的因素进行条件为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关的因素进行条件试验，反应温度（试验，反应温度（A），反应时间（），反应时间（B），用碱量（），用碱量（C），并确定），并确定了它们的试验范围：了它们的试验范围：A：80-90 B：90-150MinC：5-7%试验目的是搞清楚因素试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率的影响，哪些是主要因对转化率的影响，哪些是主要因素，哪些是次要因素，从而确定最优生产条件，即温度、时间及用素，哪些是次要因素，从而确定最优生产条件，即温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率提高。试制定试验方案。

38、碱量各为多少才能使转化率提高。试制定试验方案。1.正交试验方法的提出多因素的试验问题正交试验方法的提出多因素的试验问题第56页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心57这里，对因素这里，对因素A、B、C在试验范围内分别选取三个水平在试验范围内分别选取三个水平A：A180、A285、A390B：B190Min、B2120Min、B3150MinC：C15%、C26%、C37%正交试验设计中，因素可以定量的，也可以使定性的。正交试验设计中，因素可以定量的，也可以使定性的。而定量因素各水平间的距离可以相等也可以不等。而定量因素各水平间的距离可以相等也可以不等。第57页，本

39、讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心58若采用全面试验方法，则试验方案如下：若采用全面试验方法，则试验方案如下：A1B1C1 A2B1C1A3B1C1 A1B1C2 A2B1C2A3B1C2 A1B1C3 A2B1C3 A3B1C3 A1B2C1 A2B2C1 A3B2C1 A1B2C2 A2B2C2 A3B2C2 A1B2C3 A2B2C3A3B2C3 A1B3C1 A2B3C1A3B3C1 A1B3C2 A2B3C2 A3B3C2 A1B3C3 A2B3C3A3B3C3共有共有3=27次试验，如图所示，立方体包含了次试验，如图所示，立方体包含了27个节点，分个节点

40、，分别表示别表示27次试验。次试验。A1 A2 A3B3B2B1C1C2C3第58页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心59全面试验法的优缺点：全面试验法的优缺点：优点：对各因素于试验指标之间的关系剖析得比较清楚优点：对各因素于试验指标之间的关系剖析得比较清楚缺点：缺点：(1)试验次数太多，费时、费事，当因素水平比较多试验次数太多，费时、费事，当因素水平比较多时，试验无法完成。时，试验无法完成。(2)不做重复试验无法估计误差。不做重复试验无法估计误差。(3)无法区分因素的主次。无法区分因素的主次。例如选六个因素，每个因素选五个水平时，全面试验的数目是例如选六个因素

41、，每个因素选五个水平时，全面试验的数目是56 15625次。次。第59页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心60正交试验是利用一套编好的正交表，从正交试验是利用一套编好的正交表，从为数众多的多因素的全面试验中，挑选为数众多的多因素的全面试验中，挑选出次数较少，但是很有代表性的组合条出次数较少，但是很有代表性的组合条件去作试验，通过较少的试验，并进行件去作试验，通过较少的试验，并进行简单的计算，就能找出较好的工艺条件简单的计算，就能找出较好的工艺条件或最优方案。或最优方案。第60页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心61正交试验法优点：

42、正交试验法优点：（1）试验点代表性强，试验次数少。）试验点代表性强，试验次数少。（2）不需做重复试验，就可以估计试验误差。）不需做重复试验，就可以估计试验误差。（3）可以分清因素的主次。）可以分清因素的主次。（4）可以使用数理统计的方法处理试验结果，提出展望好条件。）可以使用数理统计的方法处理试验结果，提出展望好条件。正交试验（表）法的特点：正交试验（表）法的特点：（1）均衡分散性代表性。）均衡分散性代表性。（2）整齐可比性可以用数理统计方法对试验结果进行处理。）整齐可比性可以用数理统计方法对试验结果进行处理。2.正交试验方法的优点与特点第61页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港

43、湾工程质量检测中心62用正交表安排试验时，对于前面的试验：用正交表安排试验时，对于前面的试验：A1 A2 A3B3B2B1C1C2C3123654789用正交试验法安排试验只需要用正交试验法安排试验只需要9次试验次试验A1 A2 A3B3B2B1C1C2C3第62页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心633.正交试验的设计正交试验的设计（1）指标、因素和水平）指标、因素和水平试验需要考虑的结果称为试验指标（简称指标）试验需要考虑的结果称为试验指标（简称指标）可以直接用数量表示的叫定量指标；可以直接用数量表示的叫定量指标；不能用数量表示的叫定性指标。定性指标可以按评

44、定不能用数量表示的叫定性指标。定性指标可以按评定结果打分或者评出等级，可以用数量表示，称为定性指结果打分或者评出等级，可以用数量表示，称为定性指标的定量化标的定量化试验中要考虑的对试验指标可能有影响的变量简称为试验中要考虑的对试验指标可能有影响的变量简称为因素，用大写字母因素，用大写字母A、B、C表示表示每个因素可能出的状态称为因素的水平（简称水平）每个因素可能出的状态称为因素的水平（简称水平）第63页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心64（2）正交表符号的意义）正交表符号的意义L8(27)正交表的代号正交表的代号正交表的横行数正交表的横行数字码数（因素的水平数

45、）字码数（因素的水平数）正交表的纵列数正交表的纵列数（最多允许安排因素的个数）（最多允许安排因素的个数）第64页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心65（3）用正交表安排试验）用正交表安排试验（1）明确试验目的，确定试验指标）明确试验目的，确定试验指标 在上例中，试验目的是搞清楚在上例中，试验目的是搞清楚A、B、C对转化率的影响，试验指标为转对转化率的影响，试验指标为转化率化率（2）确定因素水平表）确定因素水平表A温度（）因素水平B时间（Min）C用碱量（x%）123808590901201505%6%7%因素水平ABC123A1A2A3B1B2B3C1C2C3（

46、3）选用合适正交表）选用合适正交表 本试验可选取正交表本试验可选取正交表L9(34)安排试验安排试验第65页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心66（4）试验方案结果分析）试验方案结果分析 A温度（温度（）1 B时间（时间（Min）2 C用碱量（用碱量（x%）3 4 转化率（转化率（x%）1 1(80)1(90Min)1(5%)1 （X1）312 1(80)2(120Min)2(6%)2 （X2）543 1(80)3(150Min)3(7%)3 （X3）384 2(85)1(90Min)2(6%)3 （X4）535 2(85)2(120Min)3(7%)1 （X5

47、）496 2(85)3(150Min)1(5%)2 （X6）427 3(90)1(90Min)3(7%)2 （X7）578 3(90)2(120Min)1(5%)3 （X8）629 3(90)3(150Min)2(6%)1 （X9）64列号试验号K1K2K3RK1K2K3RK1K2K3R第66页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心67第67页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心6870605040 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3指标因素图指标因素图因素因素指标指标可以选取图形中最高的水平点得到最优生产条件可以选取

48、图形中最高的水平点得到最优生产条件：同时可以估计，随着同时可以估计，随着A的增加，指标还有向上的趋势的增加，指标还有向上的趋势主要因素主要因素次要因素次要因素第68页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心69选取原则：选取原则：（1）对主要因素，选使指标最好的那个水平）对主要因素，选使指标最好的那个水平 于是本例中于是本例中A选选A3，C选选C2（2）对次要因素，以节约方便原则选取水平）对次要因素，以节约方便原则选取水平 本例中本例中B可选可选B2或者或者B1于是用于是用A3B2C2、A3B1C2各做一次验证试验，结果如下：各做一次验证试验，结果如下：试验号 试验条件 转化率（x）1 A3B2C2 74 2 A3B1C2 75最后确定最优生产条件为A3B1C2第69页，本讲稿共70页*天津港湾工程质量检测中心天津港湾工程质量检测中心70谢谢大家，祝大家考试顺利谢谢大家，祝大家考试顺利第70页，本讲稿共70页