《伸缩仪标定器线性度和重复性数据处理程序》
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[摘 要]讨论了伸缩仪数采标定器性能测试采用线性度和重复性的数据处理的方法,以及有关程序的计算原理和使用说明,为伸缩仪标定器的性能提供了有效可行的方法和手段.
[关键词]伸缩仪 线性度 重复性
中图分类号：G635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0100-01
0 引言
伸缩仪是精密测量地壳岩体两点间水平距离相对变化的仪器,适用于观测地壳应变和固体潮水平分量的连续变化,为研究地震孕育过程的水平应变的变化规律提供数据,也为地球弹性研究提供重要数据（中国地震局监测预报司.2003）.
伸缩仪标定器性能测试主要是对线性度和重复性的测试,采用德国Mahr公司的电子长度测量仪和自行研制的步进电机控制器.由于在实际使用中采用了“大步距单向标定法”,因此在做非线性和重复性测定时也只需单项测定.
1.线性度（非线性误差）测定
1.1 计算原理
线性度（或称非线性误差）表示输出特性曲线（实测）与理论拟合直线之间的吻合程度.通常用端点直线及端点线性来描述,也就是量程的上、下极限值所确定直线为端点直线（或称拟合直线）,根据这条直线所确定的线性称为端点线性.具体计算方法如下：
在等步距采样的情况下, 个点的测量值分别为 , ,等, ,则先计算出均值,；在算出理论值： 等于 + ,（i等于0,1,2,等, ）
每个测量点的残差为： 等于 — ,（i等于0,1,2,等, ）
从 中找出最大偏差 ,则
等于 ± × 100%
從公式中可以看出,线性度计算比较复杂,因此编写了“线性度（非线性误差）计算”程序,利用此程序可以简便而快捷的完成线性度测定计算.
1.2 程序使用方法
使用程序前,首先建立“线性度数据.dat”文件,并以列的方式输入需计算数据.伸缩仪标定器的非线性测定,由步进电机转动一圈为一个歩距,用电子测长仪测定标定器给出位移值,共计11个组数据.
“线性度（非线性误差）计算”程序界面见图1,其操作方法如下：
（1）指明“线性度数据.dat”文件路径.如果点击“保存文件路径”,则指明路径保存于“c：＼Path26.dat”文件中.这样每次运行时程序自动加载指明路径,无需频繁操作.
（2）点击“计算”按钮,则程序结果栏中显示线性度计算结果.程序计算中使用的关键参数 “最大偏差”与“满量程输出值”也显示在相应栏中,以供参考.
（3）“线性度结果.dat”文件生成.程序计算结束后自动在与“线性度数据.dat”文件相同路径中生成“线性度结果.dat”文件,并把程序使用的参数信息以及计算结果保存于此文件中.
2.重复性（重复精度）测定
2.1 计算原理
重复性（或称重复精度）是表示测量装置的输入量按同一方向做全量程连续多次标定时所得输出特性不一致（离散）的程度.重复性的好坏还与许多随机因素有关.
为衡量重复性指标一般可用极限误差来表示,即用校准数据与相应行程输出平均值之间的最大偏差值,对满量程输出的百分比表示重复误差.
在这里,用电子程度测量仪（或校准过的数字电压表）作为校准读数,重复两点的读数差就是校准值,其均值也就是满度值.重复误差是随机误差,用极限误差来表示就不太合理,用标准误差来计算重复性指标是比较合理的方法,具体计算方法如下：
式中, 为标准偏差,即根据贝塞尔公式来计算,即：
式中, 为每次重复两点的读数差值； 为上述差值的算术平均值；n为测量次数（通常n>3）.
一般可取2倍的 ,其置信概率为95.44%, 取3倍时,其置信概率为99.734%.
从公式中可以看出,重复性计算比较复杂,因此编写了“重复性（重复精度）计算”程序,利用此程序可以简便而快捷的完成重复性测定计算.根据实际工作需要,程序中设计了“极限误差计算”与“两倍标准偏差计算”功能项,供使用.
2.2 程序使用方法
使用程序前,首先建立“重复性数据.dat”文件,并以列的方式输入需计算数据.伸缩仪标定器的重复性测定,由步进电机转动12圈为一个歩距,反复5次,测量标定器给出位移值10组,得9个差值.
“重复性（重复精度）计算”程序界面见图2,其操作方法如下：
（1）指明“重复性数据.dat”文件路径.如果点击“保存文件路径”,则指明路径保存于“c：＼Path27.dat”文件中.这样每次运行时程序自动加载指明路径,无需频繁操作.
（2）点击“用极限误差计算”栏中“计算”按钮,则结果栏中显示使用极限误差计算的重复性结果.计算结束后自动在与“重复性（重复精度）计算”文件相同路径中生成“重复性结果1.dat”文件,并把程序使用的参数信息以及计算结果保存于此文件中.
（3）点击“用两倍标准偏差计算”栏中“计算”按钮,则结果栏中显示使用两倍标准偏差计算的重复性结果.计算结束后自动在与“重复性（重复精度）计算”文件相同路径中生成“重复性结果2.dat”文件,并把程序使用的参数信息以及计算结果保存于此文件中.
3结束语
要保证仪器的长期工作精度,必须正确的进行标定器的性能测试工作.通过测试中的计算参数的程序化,使其变得简化、易操作,提高了工作效率.另外线性度与重复性计算中使用的程序通过理论和实际操作的验证,保证了运算结果的精度和准确性,完全可以用于伸缩仪标定器的性能检测.
参考文献
[1]王新民,于翔志.2006.Visual Basic程序设计[M]. 北京：电子工业出版社.
[2]中国地震局监测预报司.2003.地壳形变数字观测技术[M].北京：地震出版社.
点评：上述文章是一篇关于线性度和器线性度和重复性方面的数据处理论文题目、论文提纲、数据处理论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
数据处理引用文献:
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