隨機(jī)誤差
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隨機(jī)誤差(又稱偶然誤差)是指測量結(jié)果與同一待測量的大量重復(fù)測量的平均結(jié)果之差。
“同一待測量的大量重復(fù)測量的平均結(jié)果”指在重復(fù)條件下得到待測量的期望值或所有可能測得值的平均
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特征
只要測試系統(tǒng)的靈敏度足夠高,在相同的測量條件下,對同一量值進(jìn)行多次等精度測量時(shí),仍會有各種偶然的,無法預(yù)測的不確定因素干擾而產(chǎn)生測量誤差,其絕對值和符號均不可預(yù)知。
雖然單次測量的隨機(jī)誤差沒有規(guī)律,但多次測量的總體卻服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律,通過對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理,能在理論上估計(jì)起對測量結(jié)果的影響。
隨機(jī)誤差不能用修正或采取某種技術(shù)措施的辦法來消除。
統(tǒng)計(jì)學(xué)中隨機(jī)誤差的兩種類型
在隨機(jī)誤差中,最重要的是抽樣誤差。我們從同一總體中隨機(jī)抽取若干個(gè)大小相同的樣本,各樣本平均數(shù)(或率)之間會有所不同。這些樣本間的差異,同時(shí)反映了樣本與總體間的差異。它是由于從總體中抽取樣本才出現(xiàn)的誤差,統(tǒng)計(jì)上稱為抽樣誤差(或抽樣波動)。例如,抽樣誤差在醫(yī)學(xué)生物實(shí)驗(yàn)中最主要的來源是個(gè)體的變異。所以這是一種難以控制的、不可避免的誤差。但抽樣誤差是有一定規(guī)律的。研究和運(yùn)用抽樣誤差的規(guī)律,是根據(jù)樣本估計(jì)總體時(shí)所必須領(lǐng)會的基本概念之一,也是醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)的重要內(nèi)容之一。
隨機(jī)誤差中還包括重復(fù)誤差。它是由于對同一受試對象或檢樣采用同一方法重復(fù)測定時(shí)所出現(xiàn)的誤差。如用天平稱同一個(gè)燒杯的重量,重復(fù)測定多次,其結(jié)果會有某些波動。控制重復(fù)誤差的手段主要是改進(jìn)測定方法,提高操作者的熟練程度。重復(fù)是摸清實(shí)驗(yàn)誤差大小的手段,以便分析和減少實(shí)驗(yàn)誤差。
產(chǎn)生因素
其產(chǎn)生因素十分復(fù)雜,如電磁場的微變,零件的摩擦、間隙,熱起伏,空氣擾動,氣壓及濕度的變化,測量人員的感覺器官的生理變化等,以及它們的綜合影響都可以成為產(chǎn)生隨機(jī)誤差的因素。
統(tǒng)計(jì)規(guī)律
測量值的隨機(jī)誤差分布規(guī)律有正態(tài)分布、t分布、三角分布和均勻分布等,但測量值大多數(shù)都服從正態(tài)分布,在此主要以正態(tài)分布為主進(jìn)行介紹。
測量值的隨機(jī)誤差δ是隨機(jī)變量,它的概率分布密度函數(shù)為:
P(δ)=exp[-δ^2/(2*σ^2)]/[σ√(2*pi)]
式中 exp表示以e為底的指數(shù)函數(shù),pi表示圓周率,σ表示隨機(jī)誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差。√表示根號
隨機(jī)誤差具有以下規(guī)律:
(1)單峰性:絕對值小的誤差出現(xiàn)的概率比絕對值大的誤差出現(xiàn)的概率大。
(2)對稱性:絕對值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的概率相等。
(3)有界性:絕對值很大的誤差出現(xiàn)的概率近于零。誤差的絕對值不會超過某一個(gè)界限。
(4)抵償性:在一定測量條件下,測量值誤差的算術(shù)平均值隨著測量次數(shù)的增加而趨于零。
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