《誤差理論與數據處理(第6版)》是全國高等學校首次出版使用的《誤差理論與數據處理》教材,自1981年出版第1版以來,深受高等學校和科研院所歡迎使用,多次修訂再版,《誤差理論與數據處理(第6版)》為第6版。
第6版在保持原教材特色基礎上,對部分內容作了修改,以適應更多專業的教學需要。《誤差理論與數據處理(第6版)》論述了科學實驗和工程實踐中常用的靜態測量和動態測量的誤差理論和數據處理,并重點結合幾何量、機械量和相關物理量測量進行介紹,內容包括:緒論、誤差的基本性質與處理、誤差的合成與分配、測量不確定度、線性參數的最小二乘法處理、回歸分析、動態測試與數據處理基本方法等。各章附有大量習題供選用,書末附錄為常用數表。
《誤差理論與數據處理(第6版)》為全國高校測控技術與儀器專業教學指導委員會審定教材,也可作為機械類專業、電氣電子類專業、信息類專業和其他有關專業教材,同時可供科研及生產單位的研究設計和計量測試等工程技術人員使用。
為了適應科學技術的不斷發展和現代高水平人才培養的需要,本教材在第5版基礎上再次修訂,現出版第6版,主要修改內容包括:為了加強教材的實用性,各章增補了習題,第四章等章節增加了實用性強的例題;第七章動態測量數據處理基本方法修改較多,除對原有內容作個別修改外,增加了一節譜估計的基本概念。同時取消原書第八章動態測量誤差及其評定,而將該內容適當刪減后列為第七章第五節;此外,各章內容的不足之處也作了少量的相應刪減與補充。
誤差理論在科學技術和工程實踐中的重要地位與作用愈來愈被人們所認識,掌握誤差理論已為廣大科技工作者之基本必需。高等學校開設誤差理論也達到相當普遍程度,由此可知本教材編寫出版30年來已在我國人才培養和科技實踐中發揮了重要作用。
1978年4月,本教材主編首次提出在高等學校設立的一門新課并編寫出版了第一本高!墩`差理論與數據處理》教材。歷經30年,現在除本教材外,已有其他同類教材出版。由于本教材是高等學校測控技術與儀器專業教學指導委員會唯一確定的規劃教材,并在其直接指導下多次修訂再版,質量不斷提高,因此多年來一直是使用面最廣、深受各校師生歡迎的教材,并多次獲優秀著作獎,而且自1997年起至2008年,本教材連續評為“九五”、“十五”、“十一五”國家級規劃教材。此外,本書主編所在的合肥工業大學“誤差理論與數據處理”課程被教育部評為國家精品課程,本教材起了重要作用。
為了適應科學技術的不斷發展和現代高水平人才培養的需要,本教材在第5版基礎上再次修訂,現出版第6版,主要修改內容包括:為了加強教材的實用性,各章增補了習題,第四章等章節增加了實用性強的例題;第七章動態測量數據處理基本方法修改較多,除對原有內容作個別修改外,增加了一節譜估計的基本概念。同時取消原書第八章動態測量誤差及其評定,而將該內容適當刪減后列為第七章第五節;此外,各章內容的不足之處也作了少量的相應刪減與補充。
本書第6版各章修訂工作基本上由第5版原有作者負責;即合肥工業大學費業泰擔任主編,并負責第一、二、三章,合肥工業大學陳曉懷負責第四章,重慶大學秦嵐負責第五章,中國計量學院宋明順負責第六章,上海理工大學許隴云負責第七章。本書主審為天津大學羅南星教授和北京理工大學林洪樺教授。
本書第5版出版后得到國內許多專家的關心與支持,對第6版修訂提出了寶貴意見,其中包括參加第九次全國誤差理論及應用教學與學術研討會上的多名學者及相關高校的著名學者,主要有西安交通大學蔣莊德教授,清華大學朱鶴年教授和李巖教授,上海交通大學施文康教授、顏國正教授,北京理工大學沙定國教授,北京工業大學石照耀教授,北京航空航天大學王中宇教授,東南大學宋愛國教授,中國計量學院李東升教授,華南理工大學劉桂雄教授,中國科學技術大學褚家如教授,中國計量科學研究院錢鐘泰研究員和劉智敏研究員等。此外,天津大學賈果欣老師參加了第6版審稿的有關工作。對他們給予本書的積極熱情支持與幫助,表示衷心的感謝!我們還深切懷念原高等學校儀器儀表類專業教學指導委員會主任、本教材主審陳林才教授,他生前為本教材編寫及多次修訂再版所作的不朽貢獻,我們永遠不會忘記!
由于編者水平有限和現代科技的迅速發展,本書第6版存在不妥之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
費業泰,1955年畢業于合肥工業大學機械系。現為教育部合肥工業大學教授0博士生一導師。1988-1989年間應美國西雅圖華盛頓大學邀請為機械工程系客座教授。1995年以,來應臺灣大學等高校邀請,曾8次去臺灣大學和成功大學等多所高校、科研院所進行學術交流和講學。還多次組織和主持在國內外召開的國際學術會議。
曾多年任全國高等學校精密儀器專業教學指導委員會副主任等多項職務,F任國際測量與儀器委員會(ICMI)常務理事、全國誤差與不確定度研究會理事長、中國儀器儀表學會理事暨獎學金評委會委員、中國計量測試學會理事暨幾何量專業委員會副主任、中國微米納米學會理事、天津大學和清華大學精密測試技術及儀器國家重點實驗室學術委員會委員、安徽省計量測試學會名譽理事長等職。
多年從事精密測試技術、精度理論及應用等領域研究。承擔和完成30余項科研課題,其中包括24項國家自然科學基金項目和省部級高水平項目。另有7項港臺地區和國際合作項目。出版著作13種、發表論文280余篇,其中本書《誤差理論與數據處理》30年間共6次修訂。被250余所高校使用。另在中國臺灣出版著作《精密機械精度基礎》。主講各類課程10余門。指導培養博士和碩士研究生共106名。
所取得的各種科研教學成果。共獲省部級獎21項、國家專利17項。1991年首批獲得國務院發給的政府特殊津貼。并被評為全國機械系統勞動模范及獲得多項省部級榮譽稱號。2007年在日本的國際學術大會上。獲得國際組織ICMI頒發的終身貢獻獎。
第6版前言
第5版前言
第一章 緒論
第一節 研究誤差的意義
第二節 誤差的基本概念
一、誤差的定義及表示法
二、誤差來源
三、誤差分類
第三節 精度
第四節 有效數字與數據運算
一、有效數字
二、數字舍入規則
三、數據運算規則
習題
第二章 誤差的基本性質與處理
第一節 隨機誤差
一、隨機誤差的產生原因
二、正態分布
三、算術平均值
四、測量的標準差
五、測量的極限誤差
六、不等精度測量
七、隨機誤差的其他分布
第二節 系統誤差
一、系統誤差的產生原因
二、系統誤差的特征
三、系統誤差的發現
四、系統誤差的減小和消除
第三節 粗大誤差
一、粗大誤差的產生原因
二、防止與消除粗大誤差的方法
三、判別粗大誤差的準則
第四節 測量結果的數據處理實例
一、等精度直接測量列測量結果的數據處理實例
二、不等精度直接測量列測量結果的數據處理實例
習題
第三章 誤差的合成與分配
第一節 函數誤差
一、函數系統誤差計算
二、函數隨機誤差計算
三、誤差間的相關關系和相關系數
第二節 隨機誤差的合成
一、標準差的合成
二、極限誤差的合成
第三節 系統誤差的合成
一、已定系統誤差的合成
二、未定系統誤差的合成
第四節 系統誤差與隨機誤差的合成
一、按極限誤差合成
二、按標準差合成
第五節 誤差分配
一、按等作用原則分配誤差
二、按可能性調整誤差
三、驗算調整后的總誤差
第六節 微小誤差的取舍準則
第七節 最佳測量方案的確定
一、選擇最佳函數誤差公式
二、使誤差傳遞系數等于零或為最小
習題
第四章 測量不確定度
第一節 測量不確定度的基本概念
一、概述
二、測量不確定度定義
三、測量不確定度與誤差
第二節 標準不確定度的評定
一、標準不確定度的A類評定
二、標準不確定度的B類評定
三、自由度及其確定
第三節 測量不確定度的合成
一、合成標準不確定度
二、展伸不確定度
三、不確定度的報告
第四節 測量不確定度應用實例
一、測量不確定度計算步驟
二、體積測量的不確定度計算
三、濕度計檢定的不確定度計算
四、粘度測量的不確定度計算
五、量塊校準的不確定度計算
六、砝碼校準的不確定度計算
習題
第五章 線性參數的最小二乘法
處理
第一節 最小二乘法原理
第二節 正規方程
一、等精度測量線性參數最小二乘法處理的正規方程
二、不等精度測量線性參數最小二乘法處理的正規方程
三、非線性參數最小二乘法處理的正規方程
四、最小二乘原理與算術平均值原理的關系
第三節 精度估計
一、測量數據的精度估計
二、最小二乘估計量的精度估計
第四節 組合測量的最小二乘法處理
習題
第六章 回歸分析
第一節 回歸分析的基本概念
一、函數與相關
二、回歸分析的主要內容
三、回歸分析與最小二乘的關系
第二節 一元線性回歸
一、一元線性回歸方程
二、回歸方程的方差分析及顯著性檢驗
三、重復試驗情況
四、回歸直線的簡便求法
第三節 兩個變量都具有誤差時線性回歸方程的確定
一、概述
二、回歸方程的求法
第四節 一元非線性回歸
一、回歸曲線函數類型的選取和檢驗
二、化曲線回歸為直線回歸問題
三、回歸曲線方程的效果與精度
第五節 多元線性回歸
一、多元線性回歸方程
二、回歸方程的顯著性和精度
三、每個自變量在多元回歸中所起的作用
第六節 線性遞推回歸
一、回歸系數的遞推計算公式
二、回歸系數的遞推計算步驟
習題
第七章 動態測試數據處理的基本
方法
第一節 動態測試基本概念
一、動態測試
二、動態測試數據的分類
第二節 隨機過程及其特征
一、研究隨機過程理論的實際意義
二、隨機過程的基本概念
三、隨機過程的特征量
第三節 隨機過程特征量的實際估計
一、平穩隨機過程及其特征量
二、各態歷經隨機過程及其特征量
三、非平穩過程的隨機函數
第四節 譜估計的基本方法
一、譜估計的算法原理
二、譜估計的質量分析概念
三、現代譜分析法簡介
第五節 動態測試誤差及其評定
一、概述
二、動態測試數據預處理
三、動態測試誤差分離
四、動態測試誤差的評定
習題
附錄
附表1正態分布積分表
附表2r分布表
附表3t分布表
附表4F分布表
參考文獻