等精度测量与不等精度测量实验报告

等精度测量与不等精度测量实验报告一、实验目的练习使用数据处理方法二、实验原理1、应变式力传感器（1）单臂电桥RRRREU21140（2）半桥RREU20（3）全桥RREU0三、实验装置四、实验步骤1、按照示意图连接电桥电路2、检查接线无误后，合上电源开关。按步骤调零电路。3、依次缓慢添加砝码（20g）至托盘中心位置，示数稳定后，读数，记录数据。添加至7个后，结束测量。4、随机放至2~3个砝码至托盘中心位置，读数。用相同的砝码，反复测量10次，记录数据，结束测量。5、反复上述步骤，进行半桥、全桥电路测量，记录数据。五、实验数据1、单臂电桥重量（g）60606060606060606060重量（g）020406080100120140电压（mV）-0.225.050.275.7100.8125.4150.4175.4电压(mV）78.879.279.279.279.279.279.479.379.479.32、半桥重量（g）60606060606060606060电压(mV）143.0143.0144.8144.3144.6144.8144.9144.8144.7144.93、全桥重量（g）60606060606060606060电压(V）0.2940.2940.2940.2950.2950.2950.2960.2960.2960.296六、数据处理1、依最小二乘法拟合电压—重量曲线，对电桥电压—重量关系进行标定。依最小二乘理论，自变量应为准确值，函数为相互独立服从正态分布的随机变量（此为一元线性回归的模型），而标定直线重量相对于电压显然为更准确的，所以即使最后使用的为重量—电压曲线，使用电压—重量曲线也是更加正确的。（这里面原理的正误在后面有讨论。）1.254x0.05y2.405x0.750y4.9080.667y2、对相应电压值作为数据处理，由于“认为”最小二乘法标定直线为正确的，电压—重量关系对于每个数据都相同，则最后可通过函数的平均值，标准差传递重量（g）020406080100120140电压（V）00.0470.0950.1430.1920.2400.2880.336重量（g）020406080100120140电压（V）00.0980.1990.2950.3940.4900.5910.687公式得出正确结果。xkyxyk得出相应结果yy：0.4363.130.1060.350.0659.993、对于粗大误差，标定曲线通过散点图发现，不存在粗大误差。（这里不进行方差分析与显著性检验，因为通过散点图就可得图线拟合地很好，另外即使得出结果，对于“认为”标定直线为正确的实验方法，没有任何对之后数据处理的作用，只能将“拟合直线正确”作为原理误差）4、对于系统误差，从读数时就发现存在很明显的漂移；即使从十次测量的数据来看，由马利科夫准则，也可判定存在明显的线性误差。但即使可以发现，误差理论也没学相应的补偿方法。七、计算与结论若按方差反比分配权（361100118491：：），则依三次十次测量可得结果：yy=g0.0560.13）（八、感想与体会1、原理上看，除了单臂电桥有非线性误差外，标定也存在如上所述的问题。而用制造精度与所测砝码精度相同的砝码标定，虽然数据很多，可消除随机误差与单个制造的未定系统误差，但是实际有意义的值仅为60g附近的函数值。且用于标定的数据数目还少与最后用来测量数据的数目。因此，使用更高精度的砝码标定最好，也可得到最终测量不变的系统误差。2、实验过程中，电路存在很大的漂移。虽然，每测完一组数据，都要重新电路调零，但实验过程中，示数随时间变化很快。因此可以保持恒定载荷，记录电路漂移规律，修正此系统误差。3、实际实验箱有最后一级运放可以调节（只可调小不可调大）放大倍数。由于开始使用mV之后又使用V档，其实造成了一组测量，从示数来看不等精度。所以应最初调小放大倍数，使数据总在同一量程。（但这样灵敏度下降又导致精度下降）4、要达成高精度测量的实验，即使原理很简单，其中数据处理的原理，实验的设计等都是非常复杂的。