实验、验证和不确定度分析（第4版）

　　本书第1章介绍了实验的阶段以及不确定度的基本概念、方法和分类。第2章介绍了在考虑不考虑随机误差和系统误差两种情形下，直接测量结果的不确定度分析方法、包含区间和置信区间等。第3章介绍了间接测量不确定度分析的泰勒级数法和蒙特卡洛法。第4章结合大量来自实际科研工作的实例，介绍了泰勒级数法及其总不确定度的分析。第5、6章分别介绍了详细不确定度分析、随机不确定度分析和系统不确定度分析。第7章给出了详细不确定度分析的5个综合实例，涵盖了样本实验、稳态实验等，也涵盖了单次实验与比较实验等情形。第8章对于实验研究中经常遇到的实验结果回归问题，阐述了其不确定度分析的泰勒级数法和蒙特卡洛法。针对近几十年来数值模拟方法的发展，第9章专门对数值模拟的验证方法进行了详细阐述。

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第1章 实验、误差和不确定度 1.1 实验 1.1.1 实验方法的必要性 1.1.2 优度与不确定分析 1.1.3 实验和模拟的验证 1.2 实验法 1.2.1 须考虑的问题 1.2.2 实验项目的阶段 1.3 基本概念和定义 1.3.1 误差和不确定度 1.3.2 误差和不确定的分类与命名 1.3.3 标准不确定度的估计 1.3.4 合成标准不确定度的确定 1.3.5 基本系统误差和校准的影响 1.3.6 从测量不确定度到实验不确定度 1.3.7 重复和复现 1.3.8 不确定度估计的置信度和包含程度 1.4 多个被测变量经数据简化方程确定的实验结果 1.5 指南和标准 1.5.1 实验不确定度分析 1.5.2 模拟的验证 1.6 对名称的说明 参考文献 问题与思考 第2章 单一被测变量的置信区间和包含区间 2.1 蒙特卡洛法确定的包含区间 2.2 泰勒级数法确定的置信区间（仅考虑随机误差） 2.2.1 统计分布 2.2.2 高斯分布 2.2.3 总体高斯分布的置信区间 2.2.4 样本的置信区间 2.2.5 样本的容忍区间和预测区间 2.2.6 样本的统计拒 2.3 泰勒级数法确定的置信区间（考虑随机和系统误差） 2.3.1 中心极限定理 2.3.2 系统标准不确定度的估计 2.3.3泰勒级数扩展不确定度 2.3.4泰勒级数大样本扩展不确定度 2.4 不确定度和置信区间极限的不确定度 2.4.1 不确定估计的不确定度 2.4.2 置信区间极限的不确定度 参考文献 问题与思考 第3章 多个被测变量的不确定度 3.1 总不确定度分析和详细不确定分析 3.2 不确定度传播的蒙特卡洛法 3.2.1 总不确定度分析的蒙特卡洛法 3.2.2 详细不确定度分析的蒙特卡洛法 3.3 不确定度传播的泰勒级数法 3.3.1 总不确定度分析的泰勒级数法 3.3.2 详细不确定度分析的泰勒级数法 3.4 包含区间和扩展不确定度 3.4.1 蒙特卡洛法的包含区间 3.4.2 泰勒级数法的扩展不确定度 3.5 粗糙管内流动实验的总不确定度分析 3.5.1 泰勒级数法的总不确定度分析 3.5.2 蒙特卡洛法的总不确定度分析 3.5.3 Speadsheet的运用 3.5.4 分析结果 3.6 运用Speadsheet的进一步说明 参考文献 问题与思考 第4章 总不确定度分析的泰勒级数法 4.1 泰勒级数法应用于实验设计 4.2 泰勒级数法应用于实验设计：特殊的函数形式 4.3 泰勒级数法不确定度分析在实验设计中的应用 4.4 粒子测量系统分析实例 4.4.1 问题描述 4.4.2 测量技术与系统的确定 4.4.3 实验分析 4.4.4 不确定度分析结果的启示 4.4.5 不确定度分析指导的设计改进 4.5 传热实验实例 4.5.1 问题描述 4.5.2 两种实验方法 4.5.3 稳态方法的总不确定度分析 4.5.4 瞬态方法的总不确定度分析 4.5.5 不确定度分析结果的启示 4.6 结果呈报实例 4.6.1 透平试验结果分析 4.6.2 太阳能热吸收器推力试验结果分析 参考文献 问题与思考 第5章 详细不确定度分析：随机不确定度 5.1 详细不确定度分析的运用 5.2 详细不确定度分析概述 5.3 实验结果的随机不确定度 5.3.1 可压缩流文丘里流速计校准试验装置 5.3.2 实验室级大气温度流动试验装置 5.3.3 实验室级火箭发动机地面试验装置 5.3.4 小结 参考文献 第6章 详细不确定度分析：系统不确定度 6.1 系统不确定度的估计 6.1.1 物性的不确定度估计实例 6.1.2 湍流传热试验装置中的系统不确定度估计实例 6.1.3 透平效率试验中 有值校准方法实例 6.2 包含关联系统误差效应的系统不确定 6.2.1 全量程的系统不确定度 6.2.2 读数相关的系统不确定度 6.2.3 随设定点变化的系统不确定度 6.2.4 部分误差源 6.2.5 流体流动的平均速度 6.3 比较实验 6.3.1 试验结果相减 6.3.2 试验结果相除 6.4 实验执行中的一些考虑 6.4.1 试验点的选择：矫正 6.4.2 实验序列的选择 6.4.3 实验统计设计 6.4.4 Jitter程序的运用 6.4.5 瞬态试验 6.4.6 数字化数据采集的误差 参考文献 问题与思考 第7章 详细不确定度分析：综合实例 7.1 泰勒级数法综合实例：样本实验 7.1.1 问题描述 7.1.2 测量系统 7.1.3 零阶复现水平分析 7.1.4 一阶复现水平分析 7.1.5 N阶复现水平分析 7.2 泰勒级数法综合实例：平衡检验的运用 7.3 综合实例：稳态实验的调试和认可 7.3.1 稳态实验中复现水平的阶数 7.3.2 实例 7.4 综合实例：换热器试验装置的单个或对比试验 7.4.1 单个试验件q的不确定度 7.4.2 两个试验件Δq的不确定度 7.5 核动力装置余热排出换热器试验实例 7.5.1 余热排出换热器的单次试验结果 7.5.2 污垢热阻的对比试验及其不确定度 参考文献 问题与思考 第8章 回归中的不确定度 8.1 线性回归及其不确定度概述 8.1.1 系数的不确定度 8.1.2 回归模型Y中的不确定度 8.1.3 函数关系的不确定度 8.2 回归不确定度的确定和展示 8.2.1 蒙特卡洛法回归不确定度的确定 8.2.2 泰勒级数法回归不确定度的确定 8.2.3 回归不确定度的展示 8.3 小二乘回归方法 8.4 一阶回归实例：蒙特卡洛法的运用 8.5 回归实例：泰勒级数法的运用 8.5.1 一阶系数的不确定度 8.5.2 一阶回归Y的不确定度 8.5.3 高阶回归Y的不确定度 8.5.4 函数关系回归Y的不确定度 8.5.5 多变量线性回归的不确定度 8.6 泰勒级数法实例：流动试验的回归及不确定度 8.6.1 试验装置 8.6.2 压力传感器校准和不确定度 8.6.3 文丘里排放系数与不确定度 8.6.4 流量及不确定度 参考文献 问题与思考 第9章 模拟的验证 9.1 验证方法概述 9.2 误差与不确定度 9.3 验证相关符号表 9.4 验证方法 9.5 程序及其解的检验 9.6 验证结果分析 9.6.1 无假设的误差分布 9.6.2 带假设的误差分布 9.7 验证不确定度的估计 9.7.1 直接测量结果实例 9.7.2 数据简化方程实例 9.7.3 复杂数据简化方程实例 9.8 实际的建议 参考文献 附录A 统计学基础知识 附录B 不确定度传播的泰勒级数法 B.1 不确定度传播方程的推导 B.2 方法比较 B.2.1 Abernethy方法 B.2.2 Coleman-Steele方法 B.2.3 ISO指南1993 GUM方法 B.2.4 AIAA标准、AGARD和ANSIASME方法 B.2.5 NIST方法 B.3 工程应用中的额外假设 B.3.1 包含因子的近似 参考文献 附录C 不确定度计算模型的比较 C.1蒙特卡洛模拟 C.2 模拟结果 参考文献 附录D 蒙特卡洛法的 小包含区间 参考文献 附录E 非对称的系统不确定度 E.1非对称的系统不确定传播的泰勒级数法 E.2 非对称的系统不确定传播的蒙特卡洛法 E.3 气体温度测量系统的偏差实例 参考文献 附录F 测量系统的动态响应 F.1 总测量响应 F.2 零阶测量响应 F.3 一阶测量响应 F.4 二阶测量响应 F.5 小结 参考文献 索引