单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验数据处理与实验设计,第二章,实验数据的整理,实验数据的整理,误差分析,整理列表,曲线标绘,求取数学模型,第一节实验数据的列表整理,评定实验精度的几个特征值,1.,平均值,2.,均方差,3.,平均值标准差,算术平均值,加权平均值,等精度测量,不等精度测量,第一节实验数据的列表整理,实验数据的初步整理步骤,1.,求出算术平均值,2.,求出各测定值的均方差,3.确定其最大可能误差，并验证各测定误差是否,超过最大可能误差,4.确定其算术平均值的均方差,第一节实验数据的列表整理,例：整理某亚高效过滤器灰尘穿透个数的结果,第一节实验数据的列表整理,1.,求出算术平均值,2.,求出各测定值的均方差,3.确定其最大可能误差，并验证各测定误差是否,超过最大可能误差,最大可能误差,第六个测定值不可靠,4.确定其算术平均值的均方差,第一节实验数据的列表整理,算术平均值,练习题,如果实验中，某气体流量计的相对误差为12，那么，应指定量测多少次，才能保证其结果的相对精度是10，5，3和1？,第一节实验数据的列表整理,三.实验结果的数据表,1.标题应该醒目，恰当的说明主题；,2.数据的名称和单位，应在表格的名称栏中表明，不宜和数字附在一起；,3.“过大”或“过小”的数据，应该用“乘数10”来表达，并将它放在表头；,4.表中的数字应与测定精确度相适应，注意有效数字的运算和写法,第二节实验数据的插值,差值法,：,就是根据已知实验点的数据，找出一个原函数关,系的简单表达式，时他们在给定的若干点处符合,实验值，用词表达式近似的找出差值点的数值。
内插法,外推法,常用的方法,：,线型插值法，图解法，拉格朗日法,及样条函数法,第二节实验数据的插值,例,：已经测得不同直径的圆柱中心冷却速度如下：,图解法：,选一个坐标系，以横坐标表示圆柱直径，纵坐标表示中心冷却速度，然后将已知的测定点标注在图上，用光滑曲线将这些点连接起来，即得到了近似的函数曲线在曲线上，找出横坐标为40的点，那么纵坐标即为所求的插值结果求40cm的圆柱中心冷却速度,第二节实验数据的插值,第二节实验数据的插值,线性插值法：,线性插值就是我们早已用过的部分正比法，他是把插值区间的函数关系，近似当作直线来处理设被插值的原函数 ，的值分别为,则通过此两点 ，的直线方程为：,第二节实验数据的插值,拉格朗日法：,设 为给定的节点，,为相应的函数值，求一个次数不超过 的多项式 ，使其满足,，.,这类问题称为,插值问题,称为,被插值函数,，称为,插值函数,，,称为,插值节点,一、问题提出,y=f(x),O,y,x,y=p(x),几何解释,求代数多项式 ，使其通过给定的点，并用它近似已知曲线 .,定理1,设 为给定的彼此互异的 个插值节点，则存在唯一的次数不超过 的多项式 ，满足条件,.,二、存在唯一性,三、Lagrange插值多项式的构造,求一个n次多项式 ,使其满足如下条件,其中 为Kroneker符号.注意到当 时,为 的根,故可设 ,其中C,为待定常数.此时由另一条件当 时,得,得到常数C,进而得到基函数,从而Lagrange插值多项式可以表示为,四、线性插值和抛物插值,当n=1时,插值结点为 ,相应的函数值为 ,插值基函数满足 故线性插值多项式可表示为,几何意义:通过两点的直线.,当n=2时,插值结点为 ,相应的函数值为 ,插值基函数满足,故抛物插值多项式可表示为,几何意义:通过三点的抛物线.,第二节实验数据的插值,有了这n个n1次多项式，可写出插值多项式,本例已知：,x,1,=19;x,2,=25;x,3,=25;x,4,=75;,y,1,=105;y,2,=55;y,3,=19;y,4,=10;,求x40时y的值。
例2.求过点(2,0)(4,3)(6,5)(8,4)(10,1)的拉格,朗日型插值多项式解,：用4次插值多项式对5个点插值,于是有,评价,优点:,Lagrange基函数容易构造,结构紧凑,便于理,论研究.,缺点:,当增加或减少插值结点时,基函数需要重新,构造,不便于实际的计算使用,第三节如何正确的绘制实验结果曲线,4-2-2图解法处理实验数据,作图时要,先整理出数据表格,，并,要用坐标纸作图,作图步骤,：实验数据列表如下,1,、,选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小,坐标分度值的选取应能反映测量值的有效位数，一般以 12mm对应于测量仪表的最小分度值或对应于测量值的次末位数）作图六点要求：,2、标明坐标轴：,用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位,再按顺序标出坐标轴整分格上的量值4、连成图线：,用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使图线两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀图线正穿过实验点时可以在点处断开3、标实验点：,实验点可用“+”、“*”、“等符号标出（同一坐标系下不同曲线用不同的符号）I,(mA),U,(V),8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,0,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,1.00,3.00,5.00,7.00,9.00,由图上,A,、,B,两点可得被测电阻,R,为：,A,(1.00,2.76),B,(7.00,18.58),5.标出图线特征：,在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的某些参数。
利用所绘直线可给出被测电阻,R,大小：从所绘直线上读取两点,A,、,B,的坐标就可求出,R,值6.标出图名：,在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必要的说明电阻伏安特性曲线,图2,I,(mA),U,(V),0,2.00,8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,1.00,3.00,电学元件伏安特性曲线,横轴坐标分度选取不当横轴以3 cm,代表1 V，使作图和读图都很困难实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和读图，,一般以1 mm 代表的量值是10的整数次幂或是其2倍或5倍改正为：,I,(mA),U,(V),o,1.00,2.00,3.00,4.00,8.00,4.00,20.00,16.00,12.00,18.00,14.00,10.00,6.00,2.00,电学元件伏安特性曲线,定容气体压强温度曲线,1.2000,1.6000,0.8000,0.4000,图3,P,(10,5,Pa),t,(,),60.00,140.00,100.00,o,120.00,80.00,40.00,20.00,图纸使用不当,。
实际作图时，坐标原点的读数可以不从零开始,改正为：,定容气体压强温度曲线,1.0000,1.1500,1.2000,1.1000,1.0500,P,(10,5,Pa),50.00,90.00,70.00,20.00,80.00,60.00,40.00,30.00,t,(,),第三节如何正确的绘制实验结果曲线,一.坐标的选择,1.直角坐标；,优点：最常用的方式，也是最熟悉的方式,优点：,A 变量之一在所研究的范围内，有若干数量级的变化,时，例如横坐标在20，40，60，80，100，500，,1000，2000，4000，此横坐标，如采用直角坐标的,花，曲线开始部分的坐标点几乎无法描绘B 当自变量在起始阶段的少许变化，引起因变量有剧,烈变化 时,C 当需要将非线性函数关系，变换成执行函数关系时2.单对数坐标纸；,第三节如何正确的绘制实验结果曲线,3.双对数坐标；,4.极坐标；,二 比例尺的选择,1.两个坐标比例尺应遵守的比例法则,第三节如何正确的绘制实验结果曲线,保证两个坐标轴各自所取的比例应遵守一定的关系,两轴比例尺的选择应保证“双双误差”面积成正方形,第三节如何正确的绘制实验结果曲线,二.比例尺的选择,1.两个坐标比例尺应遵守的比例法则；,两轴比例尺的选择应保证“双双误差”面积成正方形。
例：,当自变量x为1，2，3，4时，因变量y为8.0，8.2，8.3，8.0现在任取坐标轴比例尺来作图，如纵坐标比例尺取得过分短或者过分长时，所获得两个曲线则完全不同第三节如何正确的绘制实验结果曲线,在本例子中，自变量测定误差为0.05，而因变量测量误差为0.02取沿x轴1单位为20mm，实验点的底边在图上的,宽度：,为保证点的高度在图上也等于2mm时，纵坐标1,个单位就应等于M mm（M为待定比例尺），即按,第三节如何正确的绘制实验结果曲线,第三节如何正确的绘制实验结果曲线,2.单坐标轴比例尺的选择,1.比例尺的大小，应保证所描出的实验误差“点”的面,积，通常在24mm,2,之内，且应使所有测试数据,易于在图面上绘出确切的坐标点2.自变量至于x轴上，因变量置于y轴上，沿y轴标示的,变量应该包括所研究区间的全部变化值；,3.应使所绘曲线，占满坐标纸面，如果是直线关系，应使,其尽量接近一根斜率为1的直线第三节如何正确的绘制实验结果曲线,四.通过数据点描绘曲线的方法,1.标绘数据点是，可用各种符号，如圆圈，矩形，三角形等，符号的大小应与观测值的准确度相当标绘数据点是，要求所配曲线与各数据点最接近，并不希望曲线都通过所有的数据点，曲线应该圆滑。
当实验点间隔很大时，可用拉格朗日插值法来不 同某 些中间点的数据4.用最少二乘法对所配曲线做数量上的评定第三节如何正确的绘制实验结果曲线,五.评价曲线好坏的标准,当测试数据 与曲线上数值 的偏差 最少时，即均方差 最小时，这条曲线就是最好的曲线第三节如何正确的绘制实验结果曲线,五.评价曲线好坏的标准,方案a.,方案b.,方案c.,1,标题,(title),标题一般写在表格的上方，内容应包括时间、地点、主要事件，不要过于简练，要求用最少的文字说清楚2,标目,(heading),横标目要按时间前后或数量大小和事情的重要性等顺序排列，纵标目有单位的要注明单位注意标目的层次要清楚，不要太多、太复杂3,线条,表中只有横线，无竖线和斜线4,数字,一律用阿拉伯数字同一列的小数位数应一致，且位次对齐表格中不应有空格，暂无记录或未记录用“,”（点号）表示，无数据用“”表示，这两种情况都不能填“,0,”5,备注,不应写在表中，在数字上角用“,*,”号标出，文字叙述写在表的下方第三节如何正确的绘制实验结果曲线,。