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测量标准差与误差评估

更新时间:2025-01-16 工作计划 版权反馈
【摘要】:(一)单次测量标准差由于随机误差的存在,测量系列中各测得值一般不相同,它们围绕测量系列的算术平均值有一定分散性。,n,单次测量的标准差为式中:n为测量次数,应充分大。(二)平均值的标准差在相同条件下,对同一被测量作多组重复的系列测量,每一系列测量都有一个算术平均值,由于随机误差的存在,各系列的算术平均值并不相同,它们围绕着被测量的真值有一定分散程度。

(一)单次测量标准差

由于随机误差的存在,测量系列中各测得值一般不相同,它们围绕测量系列的算术平均值有一定分散性。单次测量的标准差就是表征测得值分散性的参数。标准差小,任意单次测得值对算术平均值的分散性就小,测量系列中小的误差占优势,测量的可靠性就大,测量的精度就高,所以也可以说单次测量标准差是衡量单次测量好坏的质量指标。

设有测量系列xi,被测量真值为x0,随机误差Δi=xix0,i=1,2,…,n,单次测量的标准差为

式中:n为测量次数,应充分大。一般情况下,真值未知,随机真误差也未知。所以,式(1-2-1)只是一个定义式,一般并不用它来计算标准差。

实际工作中,一般按下式来计算单次测量标准差,即样本标准差,也称实验标准偏差,或简称标准差,即

式中:xi为第i次测量结果;x为n次测量的算术平均值;υi为残差。

式(1-2-2)称为贝塞尔公式。(www.xing528.com)

s(xi)表示单次测量xi的标准差,并不表示函数关系,本书将用这种表示方法。

(二)平均值的标准差

在相同条件下,对同一被测量作多组重复的系列测量,每一系列测量都有一个算术平均值,由于随机误差的存在,各系列的算术平均值并不相同,它们围绕着被测量的真值有一定分散程度。平均值的标准差就是表征算术平均值分散性的参数。与式(1-2-1)对应的平均值的标准差为

而与式(1-2-2)对应的平均值实验标准差为

式中:为平均值实验标准差,也称样本平均值标准差。

显然,测量次数越多,平均值越接近被测量的真值,测量的精度也越高,但当n>20时,减少的速率变缓,而测量次数的增加意味着投入的增加,所以在水文测验中一般取n=20~30即可。

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