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Measurement and Experimental Error(测量和实验误差)
Measurement and Experimental Error
nd
References: 1) An Introduction to Error Analysis, 2 Edition, J. R. Taylor
2) Data Reduction and Error Analysis for the Physical Sciences, 2nd
Edition, P. R. Bevington, D. K. Robinson
1.1 Definitions
• Error analysis is the evaluation of uncertainty in measurements
• Error means uncertainty, not mistake, no negative connotation.
• Experimentation = measurements = comparison to a standard
e.g., length, time, weight, volume, chemical composition etc.
• All measurements have associated “error” or uncertainty.
• Experimental results should be accompanied with best estimate of the quantity
and range within which you are confident e.g., x ± Δx
x = best estimate (want this to be as exact as possible)
Δx = uncertainty (this is really an estimate)
relative uncertainty: Δx/x
• Precision: measure of how carefully the result is determined without reference to
any true value (precision is related to uncertainty, e.g., Δx)
• Accuracy: how close the measurement is to the exact value
Example 1.
Measurement of length.
Questions:
o Why would repeated measurements give different numbers (what is the cause)
o What is the “true” length. (What actually do we mean by the length of the object;
there is no such thing, only a range of lengths).
o How do I report the length?
o How can I minimize the “error” or uncertainty in the measurement?
o One goal of an experimentalist is to minimize the uncertainties in a measurement.
You should also always state how your uncertainties were calculated.
Example 2.
Measurement of particle number concentration with a CNC or CPC.
Concentration = No. particles/volume of air
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