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相对误差

 阳光大使万岁 2014-01-11

什么是相对误差

  相对误差则是绝对误差与真值的比值,因此它是一个百分数。一般来说,相对误差更能反映测量的可信程度。相对误差等于测量值减去真值的差的绝对值除以真值,再乘以百分之一百。

  例如,测量者用同一把尺子测量长度为1厘米和10厘米的物体,它们的测量值的绝对误差显然是相同的,但是相对误差前者比后者大了一个数量级,表明后者测量值更为可信。

相对误差的类别[1]

  绝对误差是既指明误差的大小,又指明其正负方向,以同一单位量纲反映测量结果偏离真值大小的值,它确切地表示了偏离真值的实际大小。

  相对误差是指“测量的绝对误差与被测量的真值之比”,即该误差相当于测量的绝对误差占真值(或给出值)的百分比或用数量级表示,它是一个无量纲的值。有的计量器具从实际使用的需要出发,为了确定其准确度允许误差,往往用引用误差和分贝误差来表示。

  引用误差是指绝对误差与特定值(测量范围上限值或量程)之比,值以百分数表示,它是相对误差的另一种表达形式。

  分贝误差是无线电、声学等计量器具中经常用来表示相对误差的一种表达形式。将上述归纳起来就是相对误差的类别:

  ①实际相对误差;

  ②给出值相对误差;

  ③引用误差;

  ④分贝误差。

相对误差的计算

  相对误差指绝对误差与真值的比值,一般用百分数表示,即
\epsilon=\frac{|\triangle x_1|}{x_0}\times 100%=\frac{|x_1-x_0|}{x_0}\times 100%

  相对误差的计算比绝对误差计算要复杂得多。如果将相对误差的计算分为三步,即先计算数据组的算术平均值,再计算极差,最后计算相对误差,问题就简单了。[2]

  例如丈量了两段距离,其结果分别为D1=51.852m,D2=108.836m,它们的中误差为m_{D_1}=m_{D_2}=±10mm。虽然两者的中误差相同,但两者的丈量精度是不同的。经计算:
K_1=|\frac{m_{D_1}}{D_1}|=1/5200
     
K_2=|\frac{m_{D_2}}{D_2}|=1/10800

  很显然,第二段距离的测量精度要高。特别说明一下,计算结果K1=1/5185,但不能写成K1=1/5200,因为实测精度低于1/5200。测量规范中也规定有相对误差的限值,这些限值称为容许相对误差。[3]

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