技术专题 / 测量与统计
RMS变小了,噪声就变小了吗?
用四个合成误差读数分开偏置、标准差和峰峰值,避免把统计口径变化当性能改善。
核对于 2026.10.24
校准后RMS变小,首先要问:减少的是固定偏置,还是读数波动?同一组角度数据,两个问题会给出不同答案。
先把角度换成圈数 ,误差取 ,其中 。以下只讨论误差远离半圈边界的序列。
四个读数,三种结果
取合成误差 圈。用分母 定义这份有限记录的总体标准差 :
| 统计量 | 计算结果 |
|---|---|
| 平均误差 | 0.00030圈,即0.108° |
| 总体标准差 | 0.00005圈,即0.018° |
| RMS | 约0.00030414圈,即0.10949° |
| 峰峰值 | 0.00010圈,即0.036° |
若只把固定零点减去0.108°,RMS降到0.018°,总体标准差却完全没变。这次改善修正了偏置,没有降低波动。若使用分母 的样本标准差,结果约为0.02078°;它与表中总体标准差也不能混写。NIST的尺度统计量定义明确区分标准差和极差。
再看表中峰峰值0.036°,它只是这四个合成读数的跨度,并不等于六倍总体标准差0.108°。这组数据根本没有被设成高斯随机抽样。把仪器显示的峰峰值一律除六,既换了统计模型,也没有给出观察长度。对同一份原始记录重算,是核对软件统计栏含义的直接办法。
峰峰值不是固定倍数的σ
峰峰值只取记录里的两个极端。记录延长,会给新的极端更多出现机会;滤波和相关性又会改变有效观察次数。正态分布没有有限的幅度边界,因此“6σ”并不保证每一份长记录都落在宽度6σ内。NIST正态分布定义可用于重算尾部概率,但不能反推出某厂商一定测过多少个点。
反例也要保留:转动误差中的周期波形,去掉均值后仍在标准差里;它不因此变成随机噪声。测静止噪声和测整圈误差,应使用不同动作与参考。
实际对比先保存同一窗口的原始数据,同时报告均值、样本量、标准差分母、峰峰值、采样率和滤波配置。再检查时间曲线,确认没有缓慢漂移或明显周期项。只抄一个最小RMS,无法说明改进发生在哪一层。