计算机软件在误差理论与数据处理问题中的应用

第第页计算机软件在误差理论与数据处理问题中的应用简要介绍了误差理论与数据处理研究的意义，在此基础上，分析了Excel、MATLAB和DPS软件的特点，提出了引入这些计算机软件处理误差理论与数据处理问题的必要性和可行性，并给出了基于这些软件处理误差理论与数据处理典型问题的基本命令。结果表明，应用计算机软件能方便、快速地处理误差理论与数据处理问题。

【关键词】误差理论与数据处理ExcelMATLABDPS

1引言

随着现代科技的不断进步，测量在现代科技中占据着越来越重要的地位，没有测量就没有科学。由于测量仪器、测量环境、测量方法、测量人员和被测对象本身不可能都做到完美无缺，而且误差存在的必然性和普遍性，已为大量实践所证明，因此必须对误差进行一个系统的研究。传统的统计分析过程中只注重数学公式的推导，不利于在实际工程中的应用，通过数据处理软件可以使数据处理更加方便快捷、测量数据更加精确。当前许多领域都已离不开计算机和编程软件，数据处理软件已渗透到生产、管理、检测、控制各个领域。本文则阐述了Excel、MATLAB、DPS数据处理软件在处理误差时的基本应用，用这些数据处理软件辅助处理误差，大大提高数据处理能力，提高工程效率，获得较高的工程收益。

2Excel在误差分析与数据处理中的应用

2.1Excel简介

MicrosoftExcel是微软公司的办公软件Microsoftoffice的组件之一，它可以进行各种数据的处理、统计分析和辅助决策操作，Excel中大量的公式函数可以应用选择。使用MicrosoftExcel可以执行计算，分析信息并管理电子表格或网页中的数据信息列表与数据资料图表制作，可以实现许多方便的功能，使数据处理更加方便，因此广泛地应用于管理、统计财经、工程等众多领域。

2.2随机误差的处理

由于在测定过程中一系列有关因素微小的随机波动而形成的具有相互抵偿性的误差。单次测量的随机误差没有规律，但多次测量的总体却服从统计规律，测量列中的随机误差具有相互抵偿性，因此，通过计算测量列算术平均值可以对随机误差进行处理。可以通过调用Excel基本的数据处理功能：求和、平均值和单次测量标准差。

（1）求和：SUM（）

（2）平均值：AVERAGE（）

（3）单次测量标准差：STDEV（）

3MATLAB在误差分析与数据处理中的应用

3.1MATLAB介绍

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。

3.2系统误差的处理

在相同测量条件下，对同一个被测尺寸进行多次重复测量时，误差值的大小和符号（正值或负值）保持不变；或者在条件变化时，按一定规律变化的误差。其中残余误差观察法比较简单、直观，主要是根据测量列中的各个残余误差大小和符号的变化规律，直接由误差曲线图形来判断有无变化的系统误差。MATLAB具有强大的作图功能，利用它对测量数据的残余误差作图，通过图表判断是否含有规律性变化的系统误差。

（1）平均值：mean（）

（2）画图：plot（）

4DPS在误差分析与数据处理中的应用

4.1DPS介绍

DPS是浙江大学唐启义教授等开发的大型、通用、多功能数据处理分析应用软件，其运行环境为中文Windows98/2000/XP，软件工作界面友好，操作简便，易于掌数据处理系统。DPS将数值计算、统计分析、模型模拟以及画线制表等功能融为一体，可广泛适用于教学、工程和生产各个领域。

4.2粗大误差的处理

粗大误差的处理是工程中经常遇到的，常用的判别方法有莱以特准则（3S法）、格拉布斯准则和狄克松准则。其中莱以特准则（3S法）使用简单，不需查表，得到了相对广泛的应用。

在DPS中，可利用“异常值检验”命令实现测量列中异常数据的剔除。在菜单项中选择“数据分析”中的“异常值检验”命令，就会弹出相应的对话框，根据需要可以继续选择检验粗大误差方法，然后单击“确定”按钮就会立即显示检测结果。

5结论

针对测量误差处理在《误差理论与数据处理》课程教学和实际工作中计算量大、处理过程比较繁琐的问题，本文提出了基于Excel、MATLAB和DPS软件对数据误差进行处理，在分析了这些软件的基础上，结合了系统误差、随机误差、粗大误差本身的特征，对不同性质的误差应用了不同软件进行处理。从求解命令可以看出，应用计算机软件处理误差和分析数据可以提高计算的准确性和计算效率。

参考文献

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