一般工程学导论/误差分析
邪恶是反过来拼写的“活着”。误差是不确定性,带有一种错误的含义。但没有错。**不确定性分析**比**误差分析**更合适的术语。工程师是不确定的,而不是犯错。了解“误差分析”的数学原理有助于增强工程师的信心。但我们却被“美国从小学到高中的教育”的正确/错误测试所困。我们需要习惯记录当前的不确定性和失败。误差分析可以帮助澄清、识别、证明问题无法解决,甚至解决问题。这不是老师随意施加给你的折磨。
美国从小学到高中的教育(K-12)计算百分比误差,该误差是根据以下公式测量的:
这不是误差或不确定性分析。它衡量的是“我有多接近?”它确实教授了对STEM的尊重。它确实有助于减少神秘和魔法。但它没有教授
- 重复、再现成功/失败分析
- 误差源的隔离
- 不确定性预期
- 对统计和微积分的依赖分析
进行误差分析有两个原因:
- 证明实验或项目复制的成功
- 识别改进的可能性
科学的成功在于重复实验。工程的成功在于复制项目。复制的成功涉及将原始文档与新的实验或项目进行比较。这通常涉及数字和数字比较,看起来像这样
如果已知值在误差范围内,则实验成功。误差分析是选择要使用的数学方法、找出误差来源以及如何减少误差的过程。这可以导致工程师在**风险分析**或**质量控制**方面的职业生涯。
误差来自过程,例如化学中混合过少。误差来自有局限性的工具。误差来自购买的零件,然后组装起来显示出更大的误差。误差有两种类型:**系统误差**和**随机误差**。学习如何识别它们:测量误差
根据**美国国家标准与技术研究院**,不确定性分析方法有两种:
- 统计
- 其他一切
工程师何时使用统计数据而不是进行一次测量?误差何时可以被认为是随机的?阅读统计分析以了解如何以及何时使用统计数据或重复测量来近似误差。
化学实验中每一步的误差是如何组合的?电路中每个组件的误差是如何组合的?NIST 以上提到的“其他一切”是什么意思?假设我们有一个名义值,带有 ± 误差,这些误差来自统计数据或直接测量。这些误差是如何组合的?你可能在该科目学习了相关课程。在这里,学习一个简单的起点,称为**误差微积分**。它可以通过直觉和一些代数来理解。