隨機誤差
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隨機誤差(又稱偶然誤差)是指測量結果與同一待測量的大量重復測量的平均結果之差。
“同一待測量的大量重復測量的平均結果”指在重復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,對同一量值進行多次等精度測量時,仍會有各種偶然的,無法預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知。
雖然單次測量的隨機誤差沒有規(guī)律,但多次測量的總體卻服從統(tǒng)計規(guī)律,通過對測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理,能在理論上估計起對測量結果的影響。
隨機誤差不能用修正或采取某種技術措施的辦法來消除。
統(tǒng)計學中隨機誤差的兩種類型
在隨機誤差中,最重要的是抽樣誤差。我們從同一總體中隨機抽取若干個大小相同的樣本,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)計上稱為抽樣誤差(或抽樣波動)。例如,抽樣誤差在醫(yī)學生物實驗中最主要的來源是個體的變異。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。研究和運用抽樣誤差的規(guī)律,是根據(jù)樣本估計總體時所必須領會的基本概念之一,也是醫(yī)學統(tǒng)計學的重要內容之一。
隨機誤差中還包括重復誤差。它是由于對同一受試對象或檢樣采用同一方法重復測定時所出現(xiàn)的誤差。如用天平稱同一個燒杯的重量,重復測定多次,其結果會有某些波動??刂浦貜驼`差的手段主要是改進測定方法,提高操作者的熟練程度。重復是摸清實驗誤差大小的手段,以便分析和減少實驗誤差。
產(chǎn)生因素
其產(chǎn)生因素十分復雜,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)生隨機誤差的因素?! ?/p>
統(tǒng)計規(guī)律
測量值的隨機誤差分布規(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)分布為主進行介紹。
測量值的隨機誤差δ是隨機變量,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表示隨機誤差的標準偏差?!瘫硎靖?/p>
隨機誤差具有以下規(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界限。
(4)抵償性:在一定測量條件下,測量值誤差的算術平均值隨著測量次數(shù)的增加而趨于零。
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